西延高铁黄土滑坡发育成因及工程策略研究

西安至延安高速铁路铜川至延安段区内黄土沟壑纵横,滑坡灾害极其发育,给铁路工程带来极大危害。勘察期间通过野外调查、遥感解译等方法圈定8 000余处滑坡,研究表明,沿线黄土滑坡主要分布在铜川以北的黄土梁峁沟壑区、子午岭低中山区北段及河谷川道两岸斜坡地带,滑坡形态普遍为后缘呈较为规则的圈椅状,滑坡面为顺坡向,以中小型滑坡为主,滑坡堆积黄土具备孔隙比大、饱和度高等特点。随后论述黄土层内滑坡、黄土-基岩顺层滑坡、黄土-基岩切层滑坡的形成原因,结合线路绕避巨大型滑坡及隧道下穿滑坡两个案例,分析沿线滑坡分布特征、发育模式及方案比选期间的选线策略,综合确定适合于西延高铁的铁路选线思路及工程防治策略。     

宝(鸡)兰(州)客运专线天水至定西段不良地质地段选线

宝(鸡)兰(州)客运专线是规划徐州至兰州客运专线的西段,也是国家铁路"四纵四横"客运专线网的重要组成部分。天水至定西段位于天礼盆地黄土覆盖的低山丘陵区和黄土高原沟壑梁峁区,区内滑坡、错落、坡面溜坍等各种不稳定斜坡极为发育,自重湿陷性黄土、膨胀土(岩)等特殊岩土广布,控制线路方案的因素多。重点对区域范围内的不良地质进行详细描述,并对线路的危害做了逐一分析、评价。同时,针对各种线路方案进行研究、比选和优化组合,筛选出地质条件相对较好的线路方案。     

降雨条件下灵台黄土滑坡变形机理分析

研究目的:为了更好地应对西部铁路建设中常见的黄土滑坡问题,本文以一处典型黄土滑坡为例,结合滑坡区的工程地质条件,建立地质模型,对其降雨条件下的变形特征、诱发因素及形成机理进行了分析,旨在通过深入研究黄土滑坡在降雨条件下的变形机理,为铁路工程建设中该类地质灾害的防治工作服务。研究结论:(1)灵台滑坡是在自然条件下受降雨影响,雨水顺节理裂隙下渗,坡脚遭到雨水浸润、侵蚀,上部土体充分湿陷,在自身重力影响下形成的中型滑坡;(2)对滑坡体在一定降雨条件下进行有限元模拟,得出整个灵台滑坡降雨入渗过程就是降雨对基质吸力影响强度逐渐降低同时影响范围逐渐扩大的过程;(3)结合实际勘探资料,对滑坡天然状态与饱水状态应力-应变的力学行为进行比较分析,得出滑坡失稳、破坏与滑移的力学机制;(4)本文研究成果可为黄土滑坡的防治工作提供理论基础。     

西安至延安高速铁路沿线滑坡灾害及其防治对策分析

拟建西安至延安高速铁路位于黄土高原,由于河流冲刷、人类工程活动等因素,其沿线发育大量黄土滑坡,具有密度大、易滑动、难防治等特点,严重威胁铁路行车安全。在陕西I49E007004(耀县)幅1∶5万环境地质调查项目研究报告的基础上,结合遥感解译成果,对沿线的滑坡灾害发育特征及防治对策进行分析。分析认为:西延铁路沿线的黄土滑坡可归纳为3类,分为黄土内滑坡、黄土-基岩接触面滑坡、黄土-泥岩滑坡,且其分布的空间特征具有不均匀性、群集性和延续性,并因地制宜,对线路沿线的黄土滑坡提出防治对策,为拟建西延高铁沿线黄土滑坡灾害的防治提供相关参考和依据,同时助力黄土高原滑坡灾害的防治。     

坡麓相煤系地层斜坡软土滑坡分析与整治研究

研究目的:坡麓相煤系地层斜坡软土具备普通软土的相关特征,且因斜坡地形导致的地表水与地下水积聚、软土组成成分以及下卧基岩面倾斜等不利因素汇聚,与常规沉积型软土相比,自稳性更差。高速铁路路基通过坡麓相煤系地层斜坡软土区域时,易发生边坡坍滑,形成滑坡。本文通过典型案例,研究分析坡麓相煤系地层斜坡软土滑坡成因及整治方案,探究如何减轻甚至避免相关病害。研究结论:(1)斜坡地表覆土封闭层破坏后,地表水迅速渗入炭质页岩全风化层为主并掺杂较多硬质碎、块石的斜坡地层,导致炭质页岩成分吸水饱和软化,强度迅速降低,形成山麓斜坡软土;(2)斜坡软土由炭质页岩软化形成的地质特性和倾斜基岩面是滑坡形成的内因;降雨对地下水形成补给是外因;边坡加载及坡脚卸荷等外因干扰是滑坡形成的直接诱因;(3)滑坡上下游均有环境敏感源时,对上下游敏感源和路基本体分段进行抗滑设计的设计方法更有效;(4)系统化的全过程变形监测必要且有效;(5)本文研究可为坡麓相煤系地层斜坡软土滑坡成因研究及整治技术提供参考。     

泥流型黄土滑坡与洞穴成因机制及其相互作用

以宝兰客运专线峡口滑坡为典型实例,研究黄土滑坡和洞穴的成因机制及其相互作用,为此类滑坡防治与洞穴治理提供依据。结果表明:峡口滑坡三面环山的"凹"形地形、汇水能力强且排水能力差是产生黄土滑坡与洞穴发育的主要原因;滑坡体土质疏松,加剧了洞穴发育密度;滑坡体改变了原始地形,影响黄土洞穴发育特征;黄土洞穴降低了滑坡体的完整性并加剧了滑坡边界的形成;洞穴系统改变了土体的渗流条件,易诱发滑坡复活。对于黄土滑坡中洞穴的治理,在评价滑坡体稳定性的基础上,宜采取"排、截、填"综合治理方法。     

黄土特高边坡垮塌原因分析及综合整治措施

研究目的:黄土高边坡在地表水、地下水及隐形滑动面的作用下,极易发生溜坍或滑动。例如,陕北某黄土沟谷一挖方高边坡,其挖方边坡高度为110 m,为超高边坡且原始边坡中下部发育有大型古滑坡,2015年雨季持续降雨造成六级平台以下边坡发生坍塌,2016年雨季强降雨使边坡左、右两侧滑塌区范围进一步扩大,局部六级平台已全部垮塌,坍塌面局部延升至十二级平台边缘,整个黄土特高边坡处于极不稳定状态,本文旨在对该特高边坡垮塌原因进行分析并提出综合整治措施。研究结论:(1)查明了黄土超高边坡的地质结构及相应力学特性,采用瑞典圆弧法得到了边坡稳定性检算结果;(2)根据本边坡工程地下水补、径、排情况,得出了地下水对黄土边坡稳定性影响规律;(3)探明了原始边坡古滑坡分布范围和滑面埋深,找到了古滑坡和黄土边坡坍塌的内在关系及坍塌成因;(4)本黄土特高边坡高度超过了相关规范适用范围,但经过专门论证研究,采用设置竖向渗井、抗滑桩、挡土墙等综合整治措施,保证了边坡的稳定性;(5)本边坡综合治理设计及施工经验可为高大土质边坡、地下水丰富的边坡治理工程提供借鉴或参考。     

山西中南部铁路通道黄土台垣区选线勘察

山西中南部铁路通道为我国首条30 t轴重的重载铁路,其中DK322~DK368段穿行于临汾断陷盆地与太岳山凸起交界地带黄土台垣区,"鸡爪"形冲沟发育,黄土崩塌、黄土滑坡、湿陷性黄土、黄土软塑带、第三系松散砂层、膨胀凝灰岩问题突出。依据其地质演化过程、地层结构及成因机理,在"鸡爪"形冲沟两侧重点排查崩塌滑坡,在台垣内部核查基覆界线、高含水量黄土软塑带及饱和砂层,在台垣边缘寻找地下水强径流带。提出"以隧展线"的原则,通过平面位置及纵断面高程调整,规避隧道长距离走行在黄土软塑带、松散及饱和砂土内。实际施工揭示,该段线路地质条件与勘察资料一致,隧道围岩条件及水文地质特征与预测相符。     

大准铁路南坪隧道-滑坡体系变形特征及处治技术

通过地质勘查、现场监测、理论分析等方法,对大准铁路南坪隧道-滑坡体系变形特征、成因及治理措施进行研究。结果表明:滑坡方向与隧道走向夹角87°;隧道变形主要发生在滑坡侧拱脚及边墙处,表现为边墙纵向裂缝延伸长,多见错台,拱脚错位,避车洞底板隆起;滑坡属于大型破碎岩石及黄土复合深层滑坡,平面形态具有二级滑动特征;滑坡由坡体结构、施工扰动、降雨和地下水综合作用所致。采用"刷方减载+全埋式锚索抗滑桩加固+隧道既有衬砌加固+设置仰斜排水孔及截排水沟"措施对南坪隧道-滑坡体系病害进行整治,效果良好。     

综合地质分析法在工程滑坡预测整治中的应用

研究目的:昆明南连接线高速公路工程五标段在即将交付验收前,一段路基地段出现两处较为严重的滑坡险情,其中一处已经完全滑塌,另一处处于滑溃前的极限状态。本文通过工程案例的现场调查分析及整治处理,试图找到一种能够早期预测工程滑坡隐情并减少甚至避免工程滑坡灾害发生的方法途经,为今后公路、铁路、地铁、水库大坝等工程中类似边坡工程问题的处理提供借鉴。研究结论:(1)现有两处滑坡的性质、状态截然不同,其中K 23+475~550段属于彻底滑溃的浅层顺层岩质滑坡,已基本稳定,K 23+680~800段属于深层牵引式土质滑坡,处于滑溃前蠕变阶段,状态极不稳定;(2)利用综合地质分析法分析预判出,K 23+550~680段边坡属于潜在的浅层顺层岩质滑坡,存在滑塌的极大可能;(3)根据滑坡各自的性质特征,提出了不同的整治方案,依次分别是:彻底清除、预加固、应急抗滑与永久抗滑;(4)本文提出的综合地质分析法可为类似边坡工程的灾害预判、应急抢险、永久整治提供借鉴。     

滑坡地段隧道变形的地质力学模型及工程防治措施

研究目的:在山区铁路中,有很多隧道都修建在山体斜坡内,这些隧道常常会发生变形开裂等病害。调查表明,隧道变形病害与所在斜坡出现滑坡现象密切相关,并且严重危及铁路行车安全。针对这一问题,本文对隧道变形特征、滑坡与隧道变形的相互关系以及有效的工程防治措施等方面进行了研究。研究方法:在对滑坡地段近30座施工和运营隧道进行调研的基础上,根据隧道与滑面的相对位置关系及相应的隧道变形特征,建立地质力学模型。研究结果:建立了分析滑坡与隧道变形相互关系的4类地质力学模型,分析了4类模型的受力模式和变形特征。结合4类地质力学模型和工程实例,给出了针对隧道变形的不同特征选择工程防治措施的具体方法。研究结论:(1)隧道与滑面的相对位置关系是决定隧道变形特征的主要因素;(2)工程防治措施应与隧道的变形特征相结合。     

陇南市三家地黄土地震滑坡形成机理研究

研究目的:5.12汶川大地震给人民生命财产造成了极大损失。震后10年内,将是次生地质灾害频发期。其中,滑坡是最为广泛、危害最大的灾害之一。正确认识地震诱发型滑坡形成机制,是防治设计的基础和依据。研究结论:以陇南三家地黄土地震滑坡为例,认为黄土泥岩顺层缓倾结构是此地震滑坡产生的内在因素,地处两构造交汇地带为滑坡形成提供内在动力,泥石流异常发育是滑坡形成的主要外部因素,而地震波传播方向与坡体应力场方向耦合、地震波与黄土显微结构的耦合及地震波与突发地下水异常的耦合是该滑坡形成的诱发因素。针对滑坡形成机理提出了防治建议,对认识地震诱发型滑坡形成机理,有效降低地震诱发的次生灾害,促进灾后重建工作有一定指导意义。     

黄土地区某填土斜坡场地地质病害分析研究

研究目的:对于黄土地区填土斜坡场地,如果在最初场地平整时没有对填土进行有效处理,则以后场地会出现各种地质病害,兰州碑林地质病害就是一处典型的黄土地区填土斜坡场地问题。本文通过对兰州碑林地质病害发生发展机理的分析,提出治理措施,并对治理效果进行评价。研究结论:(1)兰州碑林地质病害主要表现为填土体沿老地面蠕动变形,同时伴有地面不均匀沉降;(2)病害产生原因主要为场平时对填土没有进行有效处理,加之黄土自身强湿陷性,导致地面裂缝的产生,地表水大面积下渗,汇聚于填土与老地面接触带,继而引起地表变形;(3)鉴于地表水下渗是场地病害的主要诱发因素,故工程治理必须坚持"控排水为主,支挡工程为辅,地基处理断后"的原则,根据场地监测资料,本工程设置合理,治理效果明显;(4)填土斜坡场地一定要在最初场地平整时对填土进行有效处理,否则后患无穷;(5)本文对于类似的黄土地区填土斜坡场地病害分析及治理有一定的参考意义。     

张家界地区不稳定斜坡及滑坡对黔张常铁路选线的影响研究

通过对黔张常铁路张家界地区不稳定斜坡及滑坡的调查和分析,得出本区不稳定斜坡及滑坡的分布特点、成因机理及最主要影响因素。对边坡进行定性稳定性分析,并选取典型剖面进行了定量分析,同时初步评价不稳定斜坡及滑坡对工程建设的影响,进一步提出在该类地区选线时应注意的问题及选线原则,为线路的优化和滑坡防治提供了坚实的理论基础,同时希望提高对不稳定斜坡的认识和理解,引起对不稳定斜坡的重视。     

黄韩侯铁路黄土滑坡分布及成因分析

大面积的地质调查及勘探发现,黄陵—韩城—侯马铁路新建线段落黄土滑坡的发育存在明显的差异性,尤其是在处于陕甘宁台坳及渭汾地堑分界上的芝水沟、太枣沟,黄土滑坡成群、成带分布。区域构造单元分界处及隐伏断裂形成的地貌形态是黄土滑坡发育的控制因素,地层岩性结构特征以及黄土的力学特性,尤其是遇水后其力学性质变化也是黄土滑坡的主要原因,而该区地下水活动、大气降水、河流冲刷是滑坡的主要诱发因素。     

高速铁路在黄土高原沟壑区绕避滑坡方案分析

研究目的:黄土高原沟壑梁峁区黄土梁蜿蜒起伏,冲沟发育,沟谷深切至第三系地层,使上覆黄土层失稳,形成我国黄土地区分布大面积的巨型滑坡密集地区,滑坡危害严重,直接威胁高速铁路的安全。本文以宝兰客专为例,对绕避滑坡群的线路方案进行深入分析,确保施工运营安全。研究结论:(1)纵面绕避滑坡的方案和工程措施应依据大量详实的综合地质勘察和外业调查基础资料,实现大大降低隧道施工和运营风险的目的;(2)类似隧道工程中采用纵面绕避滑坡的方案和措施时,应结合地形、地质情况尽量缩短隧道反坡长度,提高隧道最低点高程,解决好洞内防排水问题;(3)隧道下穿滑坡时,应充分考虑在极端异常气象、气候等自然条件作用下,位于隧道上方部分滑体失稳下滑的可能性,以及因人为因素,特别是在隧道工程实施过程中,因工程措施不当造成的局部失稳变形引起的工程滑坡;(4)本文首次提出在黄土高原沟壑区修建隧道以纵面绕避形式穿越黄土高原巨型滑坡群,对今后该区域类似地形、地质、工程条件下的线路选线和工程设置具有很强的指导意义。     

5．12地震后汶川县城某滑坡稳定性及防治措施研究

拟研究滑坡为一大型土质推移式滑坡,滑体和滑面（滑带）的物质成分为黏质粉土夹碎石、角砾,滑床的物质成分为全强风化千枚岩,滑坡区发育有前缘隆起带、斜坡变形区及中部强变形区三个变形区,由于人工灌溉水和雨水渗入土体导致滑坡蠕滑变形破坏。采用基于Janbu法的GEO—SLOPE软件及极限平衡法计算分析滑坡稳定性,分析结果显示,滑坡整体失稳破坏的可能性不大,只是局部土体有较大变形,暴雨对滑坡的稳定性影响较大,地震影响较小。拟采用格构锚索和桩锚两种主体工程对滑坡进行治理,利用有限元数值模拟计算分析滑坡在采用主体防治措施前后滑坡的位移,分析结果显示,格构锚索防治工程效果优于桩锚工程。     

铁路黄土高边坡变形破坏机理及稳定性研究

研究目的:随着西部地区大量基础设施建设的实施,尤其是铁路建设,不可避免地遇到大量黄土高边坡.大量的黄土边坡灾害严重影响着西部经济建设,危害行车安全.黄土边坡变形破坏机理及稳定性研究分析是其预测预报的基础,通过研究可在工程设计和维护中作为设置防治措施的依据.研究结论:将黄土高边坡按坡体结构分为新黄土边坡、新老黄土边坡、老黄土边坡、新黄土+基岩边坡、新老黄土+基岩边坡、老黄土+基岩边坡6种类型;分别对其变形破坏类型、特点、形成机理及其危害进行了分析,建立了黄土边坡稳定性定性评价标准;通过对太中铁路沿线黄土高边坡稳定性统计分析,提出了黄土边坡防治的建议.对铁路沿线黄土高边坡设计防护具有一定的指导意义.     

既有成渝铁路线地质灾害特性及防治对策分析

研究目的:既有成渝铁路线为新中国成立后修建的西南地区第一条铁路线,至今通车运营已60多年,鉴于当时国家的经济和技术力量不强等影响,铁路修建技术标准较低,且工程支防护措施极弱。受地层岩性、地质构造、强降水及人类活动等因素影响,沿线重力不良地质、水毁及隧道病害等地质灾害发育,影响行车安全及营运。本文在现场调绘的基础上,分析既有成渝铁路线沿线地质灾害特性及其成因机制,并探讨其防治对策,以期为工程服务。研究结论:(1)铁路沿线主要地质灾害有风化剥落、溜坍(滑坡)、危岩落石(崩落)及滚石等重力不良地质,基底软化、翻浆冒泥、排水沟及涵洞堵塞等水毁,以及渗水、拱顶及边坡剥落、开裂等隧道病害;(2)灾害产生和发展的成因机制可归纳为低建设技术标准、软弱的地层岩性、复杂的地质构造、丰沛的降水、活跃的地下水活动及人类活动等多因素的相互作用;(3)既有铁路地质灾害的整治应考虑对行车及安全的影响,工程防护措施应力求高效、简单实用;(4)本研究结论对既有成渝铁路线地质灾害的整治具有指导意义。     

双排桩治理大型多滑动面滑坡的振动台试验

研究目的:随着国内高速公路、铁路及民航等工程建设步伐的不断加快,在我国西部高烈度地震区出现了很多推力巨大的工程滑坡,往往具有多层、多级的显著特征,双排抗滑桩是治理该类大型滑坡的有效措施。结合青海玉树机场路滑坡、四川攀枝花机场滑坡等典型实例,采用大型振动台模型试验,分X、Z和XZ三类加载工况研究双排抗滑桩治理大型多滑动面滑坡的动力响应和坡体变形破坏特征。研究结论:(1)试验表明双排桩治理大型多滑动面滑坡的效果明显,体现了"大震不倒"的设计理念;(2)试验过程中,坡体整体变形以拉剪破坏为主,坡体后部平台以震陷为主,滑体分层前倾,接触面效应明显,滑面逐步向深层发展,模型箱两侧加持作用显著;(3)测试数据分析表明,前、后排桩荷载分担不均,后排桩承担大部分滑坡推力(主要来源于深层滑体的滑坡推力),前排桩承担滑坡推力比例较小;(4)本项研究对双排桩的动力学性能分析有着理论和实际意义。