袁飛云，李永林，鄭斌

(四川藏區(qū)高速公路有限責任公司，成都 610041)

中國是遭受地質災害威脅最嚴重的國家之一，由于幅員遼闊，地質結構多樣，地質活動頻繁，崩塌、滑坡、泥石流等各類型地質災害多有發(fā)生。近年來我國頻頻經歷極端天氣、地震、多地區(qū)進行大規(guī)模的工程建設，地質災害有日漸增多的趨勢，人民的生命財產遭受了巨大損失[1]。尤其在2008汶川大地震后，使得藏區(qū)山體松動，地質構造運動加強，地質環(huán)境發(fā)生了顯著的變化，使得藏區(qū)的地質災害更容易發(fā)生，而這些地質災害對目前在建的藏區(qū)兩條高速公路(汶馬、雅康)存在著重大的威脅，因此探討藏區(qū)高速公路斜坡地質災害防治管理與監(jiān)測預警防范有著重大的意義。

監(jiān)測預警作為地質災害風險減緩的重要措施之一，正越來越受到人們的重視[2]。從21世紀初開始，區(qū)域性的滑坡監(jiān)測預警工作在我國大陸地區(qū)逐漸開展，2003 年 4 月國土資源部和中國氣象局簽訂了《關于聯(lián)合開展地質災害氣象預警預報工作協(xié)議》，隨后各省、市、縣也相繼開展此項工作[3]。劉傳正[4]指出一般意義上的災害預警，是指某一災害發(fā)生的地點和時間基本確定，尚未威脅到要預警的地區(qū)，從而向該地區(qū)預先發(fā)出警報。一般狹義的預警就是指警報，而廣義的預警則包括了從預測到警報的全過程。目前國內外在地質災害監(jiān)測的技術、方法、手段上并無太大差距。除了傳統(tǒng)的貼片法、埋樁法以外，GPS、鉆孔傾斜儀、孔隙水壓力計、自動化雨量站這些專業(yè)儀器已成為滑坡等地質災害監(jiān)測的常規(guī)設備[5]，只是由于價格因素得不到廣泛普及。近來，一些新技術能夠很快應用到監(jiān)測領域，如InSAR[6-7]、BOTDR、三維激光掃描[8]等。監(jiān)測數(shù)據的采集和傳輸也都實現(xiàn)了自動化、遠程化。監(jiān)測系統(tǒng)和預警系統(tǒng)有向Web-GIS發(fā)展的趨勢。

藏區(qū)高速公路沿線地質災害發(fā)育，加之暴雨冰雪氣象災害、高烈度地震災害、高地應力強荷載等諸多不利因素的疊加影響，已對雅康、汶馬高速公路的建設和運營帶來了嚴重的危害，安全風險急劇加大，有必要開展地質災害長期健康監(jiān)測預警。由此本文根據四川藏區(qū)高速公路地質災害特點，提出了斜坡地質災害防治的“1+4”工作方案，探討了重大地質災害監(jiān)測預警防范對策。

1 工程概況

藏區(qū)高速公路(包括雅康高速公路、汶馬高速公路)地處川西高海拔寒冷地區(qū)，氣候條件惡劣，室外最低溫度達到-30.0℃ 以下，不同海拔高程上物種類型差異較大。

雅康高速公路全長135 km，采用雙向4車道高速公路標準建設，設計行車時速80 km，全線橋梁、隧道眾多，橋隧比高達82%，隧道總長超過50 km，主要控制性工程：二郎山隧道，主洞全長13.4 km，位居全國高速公路隧道第3位；瀘定大渡河特大橋跨徑1 100 m，位居全省第一。

汶馬高速公路全長173 km，橋隧比高達86.5%，是目前全省橋隧比最高的高速公路，僅隧道總長約96 km，地處川西北高原，屬高山、高原過渡的侵蝕深切高山峽谷地貌，工程位于川西北高原氣候區(qū)，歷年平均氣溫-3.38℃～3.3℃， 室外最低溫度達到-30.0℃，氣候條件惡劣。沿線人煙稀少，植被茂密，屬國家自然森林保護區(qū)，工程區(qū)地形陡峻，自然坡度在30°～60°之間，部分地段大于60°，工程區(qū)出露的地層主要為三疊系侏倭組(T3zh)的薄層板巖、千枚巖、炭質千枚巖，巖體結構破碎，地質條件較差，施工非常困難。

雅康高速公路和汶馬高速公路工程場地地形高差變化極大，地形條件復雜，所在地形由東向西迅速升高，在較短的150～200 km 距離內，高程從四川盆地不足600 m跨越到4 000 m以上的青藏高原東緣。區(qū)域內新構造運動強烈，地質構造非常復雜，項目區(qū)域斷裂帶及斷層多且活動頻繁，呈Y字形分布有龍門山、鮮水河、川滇南北構造三大斷裂帶。場地地質條件異常復雜，再加上降雨、地震以及人類工程活動影響強烈，滑坡、泥石流、崩塌等斜坡地質災害頻繁發(fā)生，對高速公路建設和運營具有重大威脅。

如雅康高速公路C12合同標段大仁煙大橋23號及24號墩右側于2016年7月27日突發(fā)滑坡，滑坡體由高位向下滑動，剪斷左線大橋23號及24號橋墩及右線對應橋墩。大仁煙滑坡約20×104m3，滑體為河流堆積體，呈明顯的二元結構(圖1a)?；骓敳靠梢娫缙阱e動跡象；兩側有花崗巖出露，巖體中發(fā)育傾向坡外結構面，角度約45°(圖1b)。在河流下切的影響下，巖體中傾坡外結構面出現(xiàn)卸荷松動，雨水沿縫隙進入坡體內部進一步軟化結構面。最終在7月27日暴雨的作用下，結構面產生了滑移，并牽引堆積體產生了滑坡，滑面上部呈楔形狀。該滑坡已在兩側基巖處進行鋼管樁加固，且擬進行削方，坡面進行錨固，坡體前緣設置錨索抗滑樁。坡體前緣臨河段進行護岸設計。

又如汶馬高速公路C5標段桃坪隧道出口左側裕豐危巖體，該危巖體為板巖和千枚巖構成的斜向坡，頂部山體裂縫寬3～7 m。其斜坡上的危巖體崩塌的類型主要是滑移式和墜落式，微地貌類型為陡崖，近似直立(圖2)。危巖巖體裂縫貫通結構面，裂隙率5～15條/m，危巖分割塊度分別為0.2 m×0.3 m×0.1 m和3 m×2 m×1.5 m，危巖的主崩方向為50°，斜坡陡峭。影響該危巖體失穩(wěn)的主要誘發(fā)因素是地震和暴雨，人為因素主要為爆破震動。目前，該危巖處于基本穩(wěn)定，如若不對其及時處理，將發(fā)展為不穩(wěn)定的狀況，對高速公路橋梁及隧道存在嚴重威脅。

圖1 雅康高速公路C12合同段大仁煙大橋滑坡

圖2 汶馬高速公路C5標段桃坪隧道出口左側裕豐危巖

2 斜坡地質災害防治“1+4”工作方案

根據四川藏區(qū)高速公路斜坡地質災害特點和難度，減少或降低地質災害對藏區(qū)高速公路的威脅，努力打造四川藏區(qū)高速公路品質工程，從管理上形成了指導思想：以確保項目工程全壽命周期安全為核心，強化項目全壽命周期設計，加強地質災害防御和地質情況的跟蹤、評估，系統(tǒng)提升項目沿線地質災害防治施工及后期運營安全。

根據上述指導思想，結合工程建設進展情況和建設條件，提出了斜坡地質災害防治的“1+4”的總體工作方案。

“1”：即“抓緊開展藏區(qū)高速公路沿線區(qū)域地質災害綜合分析再評估，形成1個再評估報告”。雅康、汶馬高速公路沿線區(qū)域地質災害綜合分析再評估，要在基于區(qū)域地質大背景的認識基礎上，著重突出沿線地質災害及多災疊加演化破壞規(guī)律的研究分析，有的放矢，形成分區(qū)分類、多災疊加的帶狀區(qū)域災害綜合分析評估成果，研究提出地質災害防治的基本原則、技術方案、主要措施等，為全線開展沿線地質災害綜合整治奠定基礎。

“4”：即“全面系統(tǒng)開展藏區(qū)高速公路沿線地質災害排查整治，推進4個工作”，4個工作主要包括：

(1) 整治一批已發(fā)生的地質災害：對藏區(qū)高速公路建設中已經出現(xiàn)、并直接影響公路安全的地質災害進行治理。

(2) 排查一批潛在的地質災害：在前期勘察設計階段基礎上，進一步排查藏區(qū)高速公路可能出現(xiàn)的地質災害，盡量做到早一點發(fā)現(xiàn)地質災害，避免地質災害突然發(fā)生、引起重大損失。

(3) 監(jiān)測一批存在重大隱患的地質災害：在地質災害排查和整治的基礎上，對藏區(qū)高速公路安全施工和運行有影響的典型重大地質災害，開展地質災害全壽命周期健康監(jiān)測預警。

(4) 上報一批對高速公路造成巨大威脅的線外地質災害：通過地質災害排查，除地質災害整治和監(jiān)測外，對存在于藏區(qū)高速公路紅線外、但造成巨大威脅的地質災害，上報當?shù)貒凉芾聿块T。

根據上述工作方案，開展雅康、汶馬高速公路帶狀區(qū)域綜合性地質災害再評估，以及開展地質災害綜合整治、排查及全壽命周期安全監(jiān)測預警專項設計。

3 斜坡地質災害時空規(guī)律

通過藏區(qū)高速公路地質災害排查，其地質災害類型主要以崩塌、滑坡、不穩(wěn)定性斜坡、泥石流為主，發(fā)育具有時空特征。

3.1 工程區(qū)斜坡地質災害空間分布規(guī)律

根據工程區(qū)地質構造、地形地貌、降雨等因素，造成其地質災害在空間分布上具有分段性、相對集中性、相關性。

(1) 雅康高速公路地質災害分布如圖3，可分為3段：雅安-紫石隧道段、紫石隧道-二郎山隧道段和瀘定-康定段(圖3)。其中，雅安-紫石隧道段以紅層地區(qū)的丘陵、低山地貌為主，地形相對平緩，受構造運動的影響較輕。區(qū)域巖性以砂巖、砂泥巖互層為主，基巖上部的殘坡積或崩坡積覆蓋層較厚。地質災害類型常表現(xiàn)為順傾軟弱巖層滑坡、淺層堆積體滑塌或厚層堆積體滑坡。

圖3 雅康高速公路沿線地質災害分布圖

紫石隧道-二郎山隧道段以高中山、河谷地貌為主，地形由緩變陡。構造運動作用較明顯，尤其表現(xiàn)在新溝-瀘定段，主要穿越新溝斷裂、保皇斷裂、二郎山斷裂、瀘定斷裂等。區(qū)域巖性以花崗巖、花崗閃長巖、玄武巖等為主，其中花崗巖受溝谷卸荷影響，巖體內卸荷裂隙十分發(fā)育，呈強風化碎裂結構。地質災害類型常表現(xiàn)為高位危巖、卸荷裂隙誘發(fā)的滑坡、大型崩坡積堆積體滑坡等。

瀘定-康定段以深切峽谷、高中山地貌為主，地形陡峻。構造運動作用較明顯，如瀘定斷裂。區(qū)域巖性?？梢娀◢弾r，卸荷裂隙明顯。地質災害類型常表現(xiàn)為高位危巖、卸荷裂隙誘發(fā)的滑坡、大型崩坡積堆積體滑坡等。

(2) 汶馬高速公路地質災害分布如圖4，可分為兩段：汶川-理縣段和理縣-馬爾康段(圖4)。其中，汶川-理縣段，山體海拔高度普遍在1 500 m以上，整體地形坡度較陡，平均坡度在50°以上，部分斜坡坡度大于70°。河谷兩岸地貌具有明顯的新構造運動特征，前緣臨河側由于地殼強烈的抬升作用，雜谷腦河迅速下切，導致該斜坡前緣臨空，卸荷裂隙發(fā)育，且降雨少，坡面植被稀少，基巖裸露。該段位于茂汶斷裂和米亞羅斷裂之間，受汶川地震等影響，使得該段巖體疏松破碎，完整性較差，物源豐富，因此地質災害分布密集。

理縣-馬爾康段，地質災害發(fā)育密度相對較小。該段降雨豐富，植被發(fā)育較好，基巖裸露較少，地質災害分布較少，主要集中在古爾溝-理縣段，該段地質災害以不穩(wěn)定斜坡為主。

3.2 工程區(qū)斜坡地質災害時間發(fā)育規(guī)律

藏區(qū)高速公路沿線地質災害的時間分布規(guī)律主要受降雨的控制，表現(xiàn)為地質災害普遍具有季節(jié)性和重復性。

(1) 季節(jié)性：地質災害多發(fā)生在雨季。降雨對地質災害具有促進作用，降雨的主要不良作用體現(xiàn)在飽和巖土體、增大容重、降低巖土強度、產生動水壓力和揚壓力、降低潛在滑面附近的抗滑阻力等等，從而容易導致斜坡變形破壞。

(2) 重復性：公路沿線崩塌、滑坡等地質災害誘發(fā)因素主要是降雨、凍融作用，故常表現(xiàn)出重復性。即在每年旱季或者河流枯水期的時候，崩塌、滑坡處于穩(wěn)定或者基本穩(wěn)定狀態(tài)；在氣溫上升，冰雪融化或暴雨季節(jié)，滑體飽水，可能失穩(wěn)。

整體來說，藏區(qū)高速公路地質災害的形成受地形地貌、地層巖性、地質構造、降雨、地震、人類工程措施等多種因素的控制。

4 斜坡地質災害監(jiān)測預警防范對策

在藏區(qū)高速公路斜坡地質災害防治的“1+4”工作方案中，其核心工作之一是對斜坡地質災害開展長期的健康安全監(jiān)測預警，由此提出了地質災害監(jiān)測預警工作思路為：

(1) 首先，選取重點研究的藏區(qū)高速公路地質災害隱患點，根據現(xiàn)場調研、變形破壞機制分析和監(jiān)測結果，建立公路沿線崩塌、滑坡、泥石流等地質災害的預警模型，并提出具有針對性的預警判據標準。同時，研發(fā)藏區(qū)高速公路地質災害監(jiān)測預警綜合數(shù)據庫，建立對地質災害監(jiān)測預警相關的多源信息進行管理、操作與分析的數(shù)據庫操作平臺。

(2) 在此基礎上，以藏區(qū)高速公路(雅康、汶馬)沿線典型崩塌、滑坡、泥石流為研究對象，研究基于傳感網絡的地質災害監(jiān)測數(shù)據自動采集關鍵技術，實現(xiàn)地質災害監(jiān)測數(shù)據的高精度、無人值守、動態(tài)分級采集，同時建立地質災害監(jiān)測數(shù)據遠程傳輸體系，實現(xiàn)災前“敏感”信息的快速、實時、遠程傳輸；以監(jiān)測示范區(qū)段為基礎，開展公路沿線崩塌、滑坡、泥石流災害監(jiān)測示范工程建設。

(3) 將以上成果形成一套集圖形顯示、屬性查詢、數(shù)據處理、應急決策為一體的公路地質災害信息管理與監(jiān)測預警系統(tǒng)，為公路相關部門實現(xiàn)地質災害監(jiān)測預警及應急決策指揮提供軟件支撐平臺。地質災害監(jiān)測預警發(fā)布系統(tǒng)將依托互聯(lián)網和無線通信網絡，建設地質災害預警信息查詢與信息發(fā)布平臺。系統(tǒng)可根據預設警界值進行風險判別，實時以紅色預警屏顯、警報聲音、短消息、電子郵件等形式進行多級別、多渠道狀態(tài)信息發(fā)布。

5 結論

(1) 藏區(qū)高速公路地處川西高海拔寒冷地區(qū)，氣候條件惡劣，工程場地地形高差變化極大，地形條件復雜，所在地形由東向西迅速升高，區(qū)域內新構造運動強烈，地質構造非常復雜，再加上降雨和地震的影響，滑坡、泥石流、崩塌等斜坡地質災害頻繁發(fā)生，對高速公路建設和運營具有重大威脅。

(2) 根據藏區(qū)高速公路斜坡地質災害特點，提出了地質災害防治的“1+4”工作方案?！?”即“抓緊開展沿線區(qū)域地質災害綜合分析再評估，形成1個再評估報告”；“4”即整治一批已發(fā)生的地質災害，排查一批潛在的地質災害，監(jiān)測一批存在重大隱患的地質災害，上報一批對高速公路造成巨大威脅的線外地質災害。

(3) 通過藏區(qū)高速公路地質災害排查表明，其類型主要以崩塌、滑坡、不穩(wěn)定性斜坡、泥石流為主，在空間分布上具有分段性、相對集中性、相關性；在時間分布規(guī)律主要受降雨和凍融的控制，表現(xiàn)為季節(jié)性和重復性。

(4) 針對藏區(qū)高速公路斜坡地質災害特點，提出了斜坡地質災害長期健康安全監(jiān)測預警的工作思路。

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