發布時間：2020-04-30所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要商州至丹鳳段丹江河谷區，地質構造發育、兩岸斜坡處滑坡、溜坍等不良地質廣泛分布、水文地質條件復雜，第三系地層工程性質差。為研究寧西鐵路在商州至丹鳳段丹江河谷區線路方案，通過在大面積地質調繪基礎上[1]，采用遙感技術與鉆探、物探、室內試驗相結
摘要商州至丹鳳段丹江河谷區，地質構造發育、兩岸斜坡處滑坡、溜坍等不良地質廣泛分布、水文地質條件復雜，第三系地層工程性質差。為研究寧西鐵路在商州至丹鳳段丹江河谷區線路方案，通過在大面積地質調繪基礎上[1]，采用遙感技術與鉆探、物探、室內試驗相結合的地質綜合勘察手段，查明了該區域的地質構造、地層巖性特征、兩岸斜坡處滑坡、溜坍等不良地質分布、地下水發育情況等工程地質及水文地質條件，重點對丹江兩岸滑坡、溜坍等斜坡穩定性進行了準確的分析評價，同時對第三系地層的工程性質進行了工程適應性綜合分析研究，形成了丹江河谷區地質選線的新思路，提出了地質選線的具體原則：線路方案宜盡量少通過斜坡段落，并且宜少以隧道方式通過第三系地層。
關鍵詞寧西鐵路，丹江河谷區，不良地質，第三系地層，綜合勘察，地質選線
1.引言
寧西鐵路是國家“八縱八橫”鐵路網的重要鐵路干線，是國家規劃的跨世紀鐵路建設中的又一條貫穿中國東西的鐵路線。它連接兩大歷史名城(西安市、南京市)，橫貫五省和六條南北干線，投資規模龐大，為國家一級電氣化鐵路�？傞L1085km，其中西安至合肥段全長967.6km。沿線地形地貌復雜，地層巖性多樣，地質構造、地下水發育。地震動峰值加速度0.05~0.20g，地震基本烈度VI~VIII度。秦嶺以北渭河盆地為暖溫帶亞濕潤季風氣候，夏季濕潤多雨，冬季寒冷干燥，雨量稀少[2];秦嶺中山區屬暖溫帶亞濕潤山地氣候，降水和氣溫垂直分帶性明顯，隨著高程的增加，降水逐漸增大，氣溫逐漸降低;秦嶺以南低山丘陵區屬亞熱帶濕潤氣候：四季分明，夏季濕潤多雨，冬季寒冷潮濕[3]。
商州至丹鳳段丹江河谷區，地質構造發育，不良地質廣泛分布，地層巖性工程性質差，改革開放以來，本區域修建了不少工程，也取得了不少工程經驗，但本區域仍然存在著眾多工程地質問題，為此研究本區域的工程地質選線很有現實意義。
2.工程概況
寧西鐵路商州至丹鳳段位于秦嶺山區中的商丹盆地丹江河谷區，線路八次跨越丹江，走行于丹江河谷階地及左右兩岸斜坡處，以橋梁工程橫跨丹江通過，以路塹、隧道通過河谷兩岸的山體及斜坡地帶。本段線路全長約48.6km。丹江兩岸山體斜坡穩定性差及第三系地層的工程性質及水文特性是本段選線的重點和難點。其中第三系砂巖、泥巖、礫巖，成巖作用差[4]，黏粒含量少，結構疏松，強度低，其水文特性極其復雜。砂巖、礫巖遇水結構迅速松散，工程性質極速惡化，泥巖遇水膨脹。特別是富水的砂巖、礫巖路塹、隧道工程，安全風險極大，投入工程巨大，是影響方案和控制工期的重要因素。
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3.影響選線的主要地質因素
3.1.不穩定斜坡
寧西鐵路商州至丹鳳段走形于丹江河谷區地貌單元，河谷寬闊，地形平坦。丹江發源于秦嶺南坡，流經商州至丹鳳間中、新生代構造盆地。商丹盆地寬4~6km，丹江河谷寬1~3km，河床寬200~500m，水流彎曲，河床縱坡約3‰，兩側分布有較寬的河漫灘，兩岸發育有一、二級階，三、四、五級階地僅局部殘留，多呈梁峁狀地貌。
兩岸斜坡多為第三系地層斜坡，表層分布有較薄的膨脹土，沿F21-、F2-2兩條區域斷裂帶附近，滑坡、溜坍等不良地質呈條帶狀廣泛分布。因此不良地質在兩岸斜坡沿區域斷裂帶呈條帶狀廣泛分布，是本段地質選線的特點和難點。兩岸陡緩邊界處以及高陡覆蓋層斜坡是產生滑坡、溜坍最集中發育的段落。
3.2.地層巖性
丹江河谷區地層巖性受地質構造和微地貌單元控制。丹江河床及河漫灘主要地層表層為第四系全新統沖積砂類土、細(粗)圓礫土、卵石土等，下伏第三系砂泥巖、礫巖;丹江一、二級階地主要地層表層為第四系全新統沖積粉質黏土，中部為第四系全新統沖積砂類土，下部為第四系全新統沖積細(粗)圓礫土、卵石土，下伏第三系砂泥巖和礫巖;丹江三級以上高階地主要地層表層為第四系中上更新統沖積膨脹土，中部為第四系中上更新統沖積沖積細(粗)圓礫土、卵石土，下伏第三系砂泥巖和礫巖[5];丹江兩側斜坡處發育有草坪街-商南斷層(F2-2)和金陵寺-夜村-商南斷層(F2-1)兩條區域斷裂，主要地層表層為第四系全新統坡積層，下伏第三系砂泥巖和礫巖、元古界片巖以及斷層帶中的構造巖。其中第四系膨脹土和第三系砂泥巖對選線影響最為重要。尤其是第三系砂泥巖地層的復雜水文地質條件是本段地質選線一大難點。
第三系砂泥巖、礫巖屬陸相湖盆及山間凹地沉積而成，地層巖性較單一，顆粒較均一，結構緊密，屬新生代沉積，受構造運動影響較小，節理、裂隙不發育。地下水主要賦存于砂巖孔隙中，由于砂巖膠結程度、黏粒含量及補給途徑的不同，使地下水分布具有不均勻性，表現為局部溝谷地段砂巖含水率偏高或地下水相對富集，水文地質條件十分復雜[6]。第三系砂泥巖、礫巖成巖性差，泥質弱膠結，巖體遇水后結構迅速破壞，開挖后多呈砂狀，穩定性差，易產生邊坡失穩、圍巖變形、坍塌、涌水、涌砂、基底軟弱等現象，對路塹、隧道開挖極為不利，安全風險極高。
3.3.地質構造
丹江河谷區沿丹江南北兩岸分別發育有草坪街–商南斷層(F2-2)和金陵寺–夜村–商南斷層(F2-1)兩條區域斷裂，地質構造發育，如圖1所示。
金陵寺–夜村–商南斷層(F2-1)：西起商州市金陵寺鎮，東至商南縣，延伸約110km，斷層產狀為N65˚~75˚W/60˚~75˚S，早期為壓扭性逆斷層，后期表現為張性正斷層[7]，斷層破碎帶寬20~60m，為碎裂巖。
草坪街–商南斷層(F2-2)：展布于湯峪、草坪街、商州、商南一線�？傮w為北西西向，傾向北，傾角60˚~70˚。在丹鳳張村處與F2斷裂(商丹大斷裂)交匯，斷層破碎帶寬50~100m，主要由碎裂巖組成，松散破碎。
兩岸山體斜坡受構造影響，巖體松散破碎，路塹邊坡或隧道圍巖穩定性差，易變形、坍塌，施工開挖風險極高。因此，地質構造發育，兩岸山體斜坡巖體松散破碎、穩定性差，是本段地質選線的又一難點。
4.綜合地質選線原則
通過對丹江兩岸滑坡、溜坍等斜坡穩定性、第三系地層的工程性質、以及地質構造綜合分析，形成了丹江河谷區地質選線的新思路，提出了地質選線的具體原則。
4.1.不穩定斜坡地質選線原則
采用大面積地質調繪和遙感判釋解譯技術，查明了丹江河谷區兩岸不良地質的分布情況，結合鉆探和室內試驗資料對丹江兩岸斜坡的穩定性進行了分析評價，一致認為：兩岸斜坡分布有滑坡、溜坍等不良地質，斜坡不穩定。因此，提出了線路應繞避兩岸不穩定斜坡，宜遠離不穩定斜坡地帶或以隧道工程走行于兩岸山體中。
4.2.第三系砂泥巖地質選線原則
通過鉆探、取樣、室內試驗為主的綜合勘察方法[9]，對第三系地層的物理力學指標(包括天然密度、顆粒密度、黏粒含量、滲透系數、含水率、抗壓強度)、水穩特性及水文地質特征等方面進行分析研究，詳細查明了第三系地層的工程性質及水文特性，提出了線路方案宜盡量減少隧道工程通過第三系地層。
4.3.斷層破碎帶地質選線原則
在大面積地質調繪和遙感判釋解譯技術基礎上，通過物探和鉆探等綜合勘探手段，詳細查明了丹江河谷區兩岸斷層分布范圍廣、破碎帶寬、斷層物質工程性質差，提出了線路應繞避兩岸斷層破碎帶或大角度以簡易工程垂直通過斷層的地質選線原則。
5.結論
根據上述地質選線原則，綜合分析形成如下結論：
(1)線路在繞避兩岸不穩定斜坡段落和斷層破碎帶的基礎上，且不宜長大段落傍山通過，宜外移設橋和簡易路基通過。
(2)采用路基通過時，線路盡量減少高邊坡，同時避開滑坡、溜坍等不良地質段，并應做好邊坡外自然山坡的穩定性評價[10]。
(3)若必須采用隧道通過時，宜以盡可能短的隧道通過，且進出口盡量選在穩定的山坡，避免在高陡山坡設置洞門，切忌傍山淺埋設置，傍山隧道位置選擇要充分考慮臨江側斜坡的穩定性，應遵循早進洞、晚出洞的選線原則。
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