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摘 要:山區公路是連接城鄉、促進區域經濟發展的重要基礎設施,但山區地形復雜、地質條件脆弱,切坡修路過程中因邊坡開挖、植被破壞及巖土體應力失衡,易誘發滑坡、崩塌、泥石流等地質災害,對公路運營安全、周邊生態環境及居民生命財產構成嚴重威脅。本文基于山區切坡修路與地質環境的相互作用機制,系統分析了典型地質災害的誘發機理、表現特征及影響因素,結合實際案例探討了災害監測預警與綜合防治對策,旨在為山區公路工程的安全建設與地質災害防控提供理論支撐和實踐參考。
關鍵詞:山區切坡;公路建設;地質災害;誘發機理;防治對策
一、引言
山區地形起伏大、地質構造復雜,公路建設中為滿足線路高程與坡度要求,常需進行切坡開挖(即通過切削山體邊坡形成路基)。切坡過程直接改變原有邊坡的地形地貌、巖土體應力狀態及水文地質條件,打破了自然地質環境的動態平衡:一方面,坡體開挖導致邊坡失穩隱患加劇;另一方面,施工棄渣堆積、植被破壞等行為為泥石流等災害提供了物質來源。據統計,我國山區公路地質災害中,約70%與切坡修路相關,其中西南地區因喀斯特地貌廣布、降雨集中,災害發生率更高。因此,深入剖析切坡修路誘發地質災害的內在規律,構建科學的防控體系,對保障山區交通網絡安全、推動區域可持續發展具有重要意義。
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二、山區切坡修路誘發地質災害的主要類型及機理
(一)滑坡
滑坡是切坡修路最常見的誘發災害。山區原始邊坡在長期地質作用下處于相對穩定狀態,切坡開挖(尤其是坡腳開挖)會直接削弱邊坡抗滑段的支撐力,導致坡體應力重新分布,形成“上陡下緩”的不利坡形。同時,開挖使巖土體裸露,雨水易沿裂隙入滲,降低巖土體黏聚力與內摩擦角(如黏性土遇水軟化、砂質土滲透變形),進一步加劇坡體失穩。若切坡后未及時支護,或坡頂加載(如棄渣堆置),會使下滑力超過抗滑力,引發牽引式或推移式滑坡。例如,云南某山區公路切坡施工中,因坡腳開挖深度達12米,加之連續降雨,導致坡體沿軟弱夾層發生滑動,掩埋路段50余米,造成重大經濟損失。
(二)崩塌
崩塌多發生于巖質邊坡切坡路段。巖質邊坡存在天然節理、裂隙等軟弱結構面,切坡開挖會切斷巖體完整性,使局部巖塊失去約束。若開挖面與結構面走向平行,易形成“懸空”巖塊,在重力、振動(如施工爆破)或雨水滲透(降低結構面摩擦力)作用下發生墜落。崩塌具有突發性強、危害范圍集中的特點,常砸毀路面、阻斷交通,甚至造成人員傷亡。如四川某山區公路切坡后,因巖體中一組順坡裂隙被開挖揭露,在暴雨后發生巖塊崩塌,導致3輛過往車輛受損。
(三)泥石流
切坡修路誘發泥石流的主要原因是施工產生的棄渣與植被破壞。切坡過程中產生的大量松散土石(棄渣)若隨意堆置于溝谷、坡腳,會成為泥石流的物源;同時,開挖破壞地表植被,使坡體抗侵蝕能力下降,暴雨時地表徑流沖刷松散物質,形成泥石流。此類泥石流啟動速度快、沖擊力強,可沖毀橋梁、涵洞,淤塞河道。例如,甘肅某山區公路建設中,棄渣堆積于山谷出口,汛期遭遇短時強降雨,引發泥石流沖毀路段2公里,造成交通中斷數周。
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(四)邊坡持續變形與坡面沖刷
除上述突發性災害外,切坡后邊坡的持續變形與坡面沖刷也不容忽視。巖質邊坡因開挖形成的高陡坡體,可能在長期自重與風化作用下發生緩慢變形,逐漸形成裂縫;土質邊坡則易受雨水沖刷形成面蝕、溝蝕,導致坡體表層失穩,進而引發淺層滑坡。此類災害雖發展緩慢,但會持續威脅公路結構安全,增加維護成本。
三、山區切坡修路誘發地質災害的影響因素
(一)地質與地形條件
地質條件是災害發生的內在基礎。巖層破碎、斷層發育的區域,切坡后巖體更易失穩;軟弱夾層(如頁巖、泥巖)分布區,易成為滑坡滑動面。地形坡度大于25°的路段,切坡后邊坡穩定性顯著降低,崩塌、滑坡風險倍增;溝谷密集區則因匯水條件好,更易誘發泥石流。
(二)施工方式與工程措施
施工不規范是災害誘發的關鍵誘因。盲目追求進度、超挖坡腳、爆破參數不合理(如過量裝藥導致巖體震裂)等行為,會直接破壞邊坡完整性;棄渣亂堆、排水系統缺失(如未設置截水溝、急流槽)則加劇水土流失與松散物質堆積。此外,支護措施滯后(如開挖后未及時砌筑擋土墻、錨桿)會使邊坡暴露時間過長,增加雨水入滲與風化影響。
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(三)氣候與水文因素
氣候是災害發生的重要觸發條件。山區多暴雨、強降雨,雨水一方面增加坡體自重,另一方面入滲巖土體降低其強度,尤其對黏性土、殘坡積層邊坡影響顯著。季節性凍融循環則會加劇巖體裂隙擴張,使邊坡抗剪性能退化,在春季融雪期易誘發滑坡。
(四)植被與生態破壞
山區植被具有固坡、保水的生態功能,切坡修路中大面積清除坡面植被,會導致表土裸露,雨水直接沖刷坡體,同時失去植物根系的“加筋”作用,巖土體抗剪強度下降。若植被恢復不及時,生態功能難以重建,將長期加劇邊坡失穩風險。
四、山區切坡修路地質災害的監測預警與防治對策
(一)監測預警體系構建
1. 監測內容與技術:針對切坡邊坡,重點監測位移變形(采用GPS、全站儀、傾角傳感器)、深部位移(測斜儀)、地下水動態(滲壓計)及降雨量(自動雨量站)。對高風險路段,可布設邊坡雷達、無人機航測系統,實現全天候、大范圍變形監測,捕捉早期失穩信號。
2. 預警機制:建立“監測數據—風險評估—分級響應”體系,結合邊坡變形速率、降雨量閾值劃定預警等級(藍色、黃色、橙色、紅色),聯動交通管理部門及時發布限行、封路通知。例如,貴州某山區公路通過布設自動化監測系統,在一次暴雨中提前6小時預警邊坡滑坡,避免了人員傷亡。
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(二)工程防治措施
1. 邊坡加固與防護:
對巖質邊坡:采用錨桿(索)+格構梁加固破碎巖體,對危巖塊體進行清方或錨固;坡面噴射混凝土封閉裂隙,減少雨水入滲。
對土質邊坡:設置擋土墻、抗滑樁抵抗下滑力,坡面鋪設土工格柵+植生袋進行生態防護,兼顧穩定性與植被恢復。
2. 排水系統優化:在坡頂設置截水溝攔截地表徑流,坡體中布設坡面排水溝、地下滲溝疏導地下水,避免雨水在坡體中積聚;棄渣場周邊設置攔渣壩與導流槽,防止松散物質被沖刷流失。
3. 合理規劃與施工管控:路線選線盡量避讓地質災害高發區,必須切坡時采用“短開挖、快支護”原則,控制單次開挖高度(巖質邊坡≤5米,土質邊坡≤3米);爆破施工采用淺孔微差爆破,減少對巖體的擾動;棄渣場選址遠離溝谷、河道,必要時進行壓實處理并恢復植被。
(三)生態與管理措施
1. 生態修復:切坡后及時開展坡面植被恢復,選用鄉土灌木、草本植物(如紫穗槐、狗牙根),利用根系固土保水;對棄渣場進行覆土綠化,重建生態屏障。
2. 管理與應急:建立“公路建設—運營”全周期地質災害責任制,施工期落實監理巡查,運營期定期開展邊坡隱患排查;制定應急預案,儲備搶險物資(如應急擋墻、抽水泵),開展災害救援演練。
3. 公眾參與:對沿線居民及施工人員開展地質災害防治培訓,普及滑坡、崩塌的識別方法與逃生技能,鼓勵群眾參與隱患舉報。
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五、結論與展望
山區切坡修路誘發的地質災害是地形改造、巖土體擾動與自然因素共同作用的結果,其防控需兼顧工程安全與生態保護。當前,通過“監測預警—工程加固—生態修復”的綜合措施,可有效降低災害風險,但在復雜地質條件下(如喀斯特地貌、強震區),災害機理仍需深化研究。未來,應結合無人機航測、InSAR遙感、大數據分析等技術,構建智慧化監測預警平臺,實現邊坡變形的實時感知與精準預警;同時,推動生態護坡、新型支擋結構等綠色技術的應用,在保障交通通暢的同時,促進山區地質環境的可持續發展。
參考文獻
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[4] 張麗娟,等. 山區切坡公路滑坡誘因及防治措施[J]. 地質與勘探,2020,56(3):589-596.
本文通過系統分析山區切坡修路誘發地質災害的機理與特征,提出了針對性的防控對策,為山區公路工程的安全建設與運營提供了理論與實踐參考。隨著山區交通網絡的不斷延伸,需進一步加強多學科協同研究,提升災害防控的科學性與前瞻性。余紹魁
作者單位:云南地質工程第二勘察院有限公司
文章來源:《云南國土》雜志
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