王树青

(甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730020)

拟建工程位于兰州市安宁区小关山沟出口处，为兰州市重要建设项目。为保障小关山沟立交工程的安全，对评估区地质灾害危险性进行评估，并提出治理对策，为同类型立交工程建设提供借鉴 。

1.1 自然地理地貌

兰州市属陇中北部冷温带半干旱气候区，降水少日照多；
属黄河干流流域，北部山区发育有里程沟、小关山沟、关山沟3条季节性冲沟。地貌主要为剥蚀堆积黄土丘陵及侵蚀堆积河(沟)谷阶状平原地貌，地势北高南低，主要有灰褐土、栗钙土、灰钙土、黄绵土、灌淤土、红黏土及盐土。

1.2 地质背景

场地位于祁吕贺山字型构造体系前弧西翼与河西系武威—兰州构造带的复合部位[1]，经过金城关压扭性断裂，产状230°∠80°。出露地层为前寒武系皋兰群变质岩及第四系，前者主要沿沟谷两侧谷坡带状出露，岩性为黑云角闪片岩、石榴黑云片岩、黑云绢云片岩夹薄层石英岩；
后者位于阶地、河谷和地表，主要为卵石和粉土。地震较为频繁，地震基本烈度为Ⅷ度，加速度为0.2g，地震动反应谱特征周期为0.45 s。

1.3 岩土体工程地质类型

评估区为陇西黄土丘陵较不稳定工程地质区，可细分为4个工程地质类型。

(1)层状软弱—坚硬变质岩岩组：出露于拟建线路北侧沟谷下部及山前斜坡地带，为前寒武系皋兰群花岗片麻岩，抗压强度80～180 MPa，为良好的工程地质岩组。

(2)结构单一的黄土：分布于评估区北部Ⅳ—Ⅴ级阶地，黄色粉土，质地疏松均一，孔隙十分发育，地基土承载力为110 kPa，为评估区崩塌、滑坡灾害的多发地层和易滑岩组。

(3)双层结构的粉土、砂砾卵石类土：分布于Ⅱ级阶地上部及Ⅳ级、Ⅴ级阶地。上部为粉土，地基土承载力为120 kPa；
下部为砂砾卵石，地基土承载力为400 kPa。

(4)人工填土：零星分布，以素填土为主，地基承载力特征值为50～80 kPa。

1.4 地下水

区内地下水可分为基岩类裂隙水和松散岩类孔隙水。前者分布于评估区北部丘陵区下部，赋存于前寒武系皋兰群中，构成基岩层间裂隙水，主要为大气降水的入渗，以泉的形式排泄于沟谷或侧向补给；
后者分布于黄河阶地及各大型沟谷中，为第四系冲洪积砾卵石潜水，水质较差。

评估区发育的地质灾害类型主要有不稳定斜坡、泥石流及黄土湿陷。

2.1 不稳定斜坡

评估区共发育有不稳定斜坡4处，主要分布于黄河北岸山前第一斜坡带，其中岩质斜坡3处，土质—岩质斜坡1处(表1)。

表1 不稳定斜坡稳定性评价一览表

(1)不稳定斜坡X1。位于小关山沟出口西侧，岩质边坡，坡向190°，坡宽约80 m，坡高约30 m，坡度约45°，破坏方式主要为坍塌和滑塌，出露地层为强(全)风化片麻岩，风化强烈，裂隙发育，局部坡面有掉块、坍塌迹象。坡面发育有数条卸荷裂隙，长约2～5 m，宽约4～8 cm，深约0.4 m。形成原因主要为修路人工开挖坡脚，形成较大的临空面导致坡体失稳，在长期风化、雨水冲刷等因素影响下易造成局部岩土体滑塌。

(2)不稳定斜坡X2。位于驾校北侧，坡脚距拟建C匝道挖方边坡坡口线约25 m，岩质边坡，坡向170°，坡宽约80 m，坡高约85 m，整体坡度约65°，坡体局部近直立，破坏方式主要为坍塌和滑塌。出露地层上部为马兰黄土，垂直节理发育，疏松，具大孔隙，厚约5 m；
中部为第四系上更新统冲积物，以卵石为主，厚度约5 m；
下伏基岩出露于坡脚，片麻岩表层破碎，风化强烈，裂隙发育，局部坡面有掉块、坍塌迹象。坡顶原为采石场，现为驾校训练场，坡顶发育有数条卸荷裂隙，长约8～10 m，宽约5～8 cm，深约0.8 m。形成原因主要为采石开挖，形成较大的临空面导致坡体失稳，在长期风化、雨水冲刷等因素影响下易造成局部土体滑塌。

(3)不稳定斜坡X3。位于驾校南侧，岩质边坡，坡向225°，坡宽约90 m，坡高约15 m，坡度约50°。出露地层为强(全)风化片麻岩，片麻岩表层破碎，风化强烈，裂隙发育，局部坡面有掉块、坍塌迹象。坡脚为驾校训练场，坡顶发育有数条卸荷裂隙，长约2～3 m，宽约2～5 cm，深约0.3 m。形成原因主要为削坡修路，形成较大的临空面导致坡体失稳，在长期风化、雨水冲刷等因素影响下易造成局部岩土体滑塌。

(4)不稳定斜坡X4。位于拟建C匝道起点南侧，坡顶为拟建C匝道桥梁承台，岩质边坡，坡向230°，坡宽约40 m，坡高约22 m，坡度约55°。出露地层为强(全)风化片麻岩，片麻岩表层破碎，风化强烈，裂隙发育，局部坡面有掉块、坍塌迹象。坡顶发育有数条卸荷裂隙，长约5～8 m，宽约2～6 cm，深约0.3 m。形成原因主要为削坡修路，形成较大的临空面导致坡体失稳，在长期风化、雨水冲刷等因素影响下易造成局部岩土体滑塌。

总之，4处不稳定斜坡形成条件较为近似，1处不稳定斜坡稳定性差，3处不稳定斜坡稳定性较差。

2.2 泥石流

评估区分布有里程沟、小关山沟、关山沟3条泥石流沟，为暴雨型稀性沟谷型小型泥石流。

区内泥石流主要沿黄河北岸呈东西向带状展布，平均发育密度0.5条/km。以第四系粉土、砂砾卵石及前寒武系变质岩为主，沟谷两侧侧蚀较强烈，局部存在坍塌，残坡体堆积较厚，人类活动较强烈，植被覆盖率较低。泥石流暴发频率约3～5年1次，集中于6—9月，较大规模的泥石流暴发周期约为8～10年，甚至几十年1次。

总之，区内发育的3条泥石流均属中易发泥石流沟，由北向南径流，其中里程沟、关山沟有排洪通道，最终汇入黄河，小关山沟仅在出山口处修建有排导渠，至安宁东路汇入城市排水系统，威胁对象主要为拟建工程、过往行人及车辆，

2.3 黄土湿陷

评估区湿陷性黄土主要指黄土和黄土状土，因其具有湿陷性，常形成灾害。黄土湿陷作用易形成较多的黄土陷穴、洞穴，主要分布于黄土丘陵区的山洼地带及河谷Ⅱ级阶地阶面，落水洞多呈圆形及椭圆形，洞径约0.5～1.0 m，深约1～2 m，在大部分山洼沟槽中呈串珠状分布，个别落水洞贯通。

(1)湿陷性黄土：质地均一，垂直节理发育，结构疏松，成分以粉土为主，大孔隙，具Ⅱ(中等)—Ⅳ级(很严重)自重湿陷性，孔隙度多大于50%，中等压缩性，含水量低。

(2)湿陷性黄土状土：多为冲洪积物，具水平层理，以Ⅰ级(轻微)非自重湿陷为主，夹砂性土或粉质黏土透镜体，粒度成分中黏粒和砂粒含量明显增高，结构较疏松，孔隙度和压缩系数均较大，属中等—高压缩性土。

总之，评估区内粉土层具湿陷性，湿陷等级为Ⅱ(中等)—Ⅳ级(很严重)自重湿陷性。兰州地区黄土含水量低，水敏感性强，起始湿陷压力低，在降水等不利工况下，遇水易形成大面积的湿陷下沉、沉降、塌陷，特别在大厚度黄土区更明显。因此，在水的作用下，发生黄土湿陷的可能性较大。

按照“以防为主、防治结合”的原则，以达到保护地质环境，避免和减少地质灾害损失为目的，从实用性及可操作性出发，对评估区内地质灾害提出一些防治措施[2-3]。

3.1 工程建设地质灾害防治措施建议

(1)不稳定斜坡防治措施：建议定期监测，坡面采用锚杆或锚索+框架，坡脚修建挡土墙以及截排水工程等措施进行治理，防止边坡对工程建设、施工人员及各类设施造成危害。

(2)泥石流防治措施：做好排导和防护措施，拟建工程施工前，先进行小关山沟沟道治理工程，避免拟建工程施工、运营期发生泥石流冲蚀危害；
工程建设中的弃土弃渣须及时运至指定地点分层碾压、夯实，并对弃土堆周围采取必要的防护措施，避免引发或加剧泥石流灾害；
避开汛期施工或采取临时排导工程等有效防护措施，防止泥石流灾害对工程建设构成危害；
加强泥石流灾害巡查及监测预警机制，发现隐患和险情，及时采取有效处置措施。

(3)黄土湿陷防治措施：公路路基采取分层碾压、夯实或垫层法对湿陷土层进行处理，以降低其对工程的不利影响；
道路两侧做好排水渠工程，防止雨水渗入地基而引发黄土湿陷灾害；
供排水管网采取防渗处理措施，线路内绿化区应采取喷灌、滴灌等浇水方式，合理优化灌溉方式。

3.2 工程建设引发的地质灾害防治措施建议

(1)挖填方工程遵循分期实施、分片作业、循环优化、逐步扩大的基本原则。根据岩土的性质确定合理的分层开挖高度和坡度，确保开挖边坡的稳定与施工安全。土方开挖自上而下进行，不得乱挖、超挖，严禁掏洞取土或护坡取土。

(2)在场地平整施工中，不能将土方堆放于沟道中，以防强降雨引发泥石流灾害。

(3)应在弃土堆周围采取必要的防护措施。该工程填方量较大，整平中应分层碾压、夯实，防止弃土弃渣转化为泥石流的松散物源而威胁施工人员、施工机械及沟口居民区的生命财产安全。

(1)评估区地质环境条件复杂程度为复杂，发育有不稳定斜坡4处、小型泥石流3条及黄土湿陷灾害广泛分布。其中，不稳定斜坡X2发生灾害的可能性较大，造成损失中等；
泥石流和黄土湿陷灾害发生灾害的可能性均较大，但可能造成的损失小，危险性小。

(2)定期监测，不稳定斜坡坡面采用锚杆或锚索+框架，坡脚修建挡土墙以及截排水工程等措施进行治理；
泥石流做好排导和防护措施；
采用分层碾压、夯实或垫层法对湿陷土层进行处理等措施，能有效防止地质灾害对工程建设、施工人员及各类设施造成危害。

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