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　　摘要商州至丹鳳段丹江河谷區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育、兩岸斜坡處滑坡、溜坍等不良地質(zhì)廣泛分布、水文地質(zhì)條件復(fù)雜，第三系地層工程性質(zhì)差。為研究寧西鐵路在商州至丹鳳段丹江河谷區(qū)線路方案，通過在大面積地質(zhì)調(diào)繪基礎(chǔ)上[1]，采用遙感技術(shù)與鉆探、物探、室內(nèi)試驗(yàn)相結(jié)合的地質(zhì)綜合勘察手段，查明了該區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性特征、兩岸斜坡處滑坡、溜坍等不良地質(zhì)分布、地下水發(fā)育情況等工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，重點(diǎn)對丹江兩岸滑坡、溜坍等斜坡穩(wěn)定性進(jìn)行了準(zhǔn)確的分析評價(jià)，同時(shí)對第三系地層的工程性質(zhì)進(jìn)行了工程適應(yīng)性綜合分析研究，形成了丹江河谷區(qū)地質(zhì)選線的新思路，提出了地質(zhì)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(guān)鍵詞寧西鐵路，丹江河谷區(qū)，不良地質(zhì)，第三系地層，綜合勘察，地質(zhì)選線

　　1.引言

　　寧西鐵路是國家“八縱八橫”鐵路網(wǎng)的重要鐵路干線，是國家規(guī)劃的跨世紀(jì)鐵路建設(shè)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(guī)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(fù)雜，地層巖性多樣，地質(zhì)構(gòu)造、地下水發(fā)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(fēng)氣候，夏季濕潤多雨，冬季寒冷干燥，雨量稀少[2];秦嶺中山區(qū)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(qū)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(qū)，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，不良地質(zhì)廣泛分布，地層巖性工程性質(zhì)差，改革開放以來，本區(qū)域修建了不少工程，也取得了不少工程經(jīng)驗(yàn)，但本區(qū)域仍然存在著眾多工程地質(zhì)問題，為此研究本區(qū)域的工程地質(zhì)選線很有現(xiàn)實(shí)意義。

　　2.工程概況

　　寧西鐵路商州至丹鳳段位于秦嶺山區(qū)中的商丹盆地丹江河谷區(qū)，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(wěn)定性差及第三系地層的工程性質(zhì)及水文特性是本段選線的重點(diǎn)和難點(diǎn)。其中第三系砂巖、泥巖、礫巖，成巖作用差[4]，黏粒含量少，結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度低，其水文特性極其復(fù)雜。砂巖、礫巖遇水結(jié)構(gòu)迅速松散，工程性質(zhì)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(fēng)險(xiǎn)極大，投入工程巨大，是影響方案和控制工期的重要因素。

　　3.影響選線的主要地質(zhì)因素

　　3.1.不穩(wěn)定斜坡

　　寧西鐵路商州至丹鳳段走形于丹江河谷區(qū)地貌單元，河谷寬闊，地形平坦。丹江發(fā)源于秦嶺南坡，流經(jīng)商州至丹鳳間中、新生代構(gòu)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(cè)分布有較寬的河漫灘，兩岸發(fā)育有一、二級階，三、四、五級階地僅局部殘留，多呈梁峁?fàn)畹孛病?/p>

　　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(qū)域斷裂帶附近，滑坡、溜坍等不良地質(zhì)呈條帶狀廣泛分布。因此不良地質(zhì)在兩岸斜坡沿區(qū)域斷裂帶呈條帶狀廣泛分布，是本段地質(zhì)選線的特點(diǎn)和難點(diǎn)。兩岸陡緩邊界處以及高陡覆蓋層斜坡是產(chǎn)生滑坡、溜坍最集中發(fā)育的段落。

　　3.2.地層巖性

　　丹江河谷區(qū)地層巖性受地質(zhì)構(gòu)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(tǒng)沖積砂類土、細(xì)(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(tǒng)沖積粉質(zhì)黏土，中部為第四系全新統(tǒng)沖積砂類土，下部為第四系全新統(tǒng)沖積細(xì)(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(tǒng)沖積膨脹土，中部為第四系中上更新統(tǒng)沖積沖積細(xì)(粗)圓礫土、卵石土，下伏第三系砂泥巖和礫巖[5];丹江兩側(cè)斜坡處發(fā)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(qū)域斷裂，主要地層表層為第四系全新統(tǒng)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(gòu)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(fù)雜水文地質(zhì)條件是本段地質(zhì)選線一大難點(diǎn)。

　　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(jié)構(gòu)緊密，屬新生代沉積，受構(gòu)造運(yùn)動影響較小，節(jié)理、裂隙不發(fā)育。地下水主要賦存于砂巖孔隙中，由于砂巖膠結(jié)程度、黏粒含量及補(bǔ)給途徑的不同，使地下水分布具有不均勻性，表現(xiàn)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(zhì)條件十分復(fù)雜[6]。第三系砂泥巖、礫巖成巖性差，泥質(zhì)弱膠結(jié)，巖體遇水后結(jié)構(gòu)迅速破壞，開挖后多呈砂狀，穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生邊坡失穩(wěn)、圍巖變形、坍塌、涌水、涌砂、基底軟弱等現(xiàn)象，對路塹、隧道開挖極為不利，安全風(fēng)險(xiǎn)極高。

　　3.3.地質(zhì)構(gòu)造

　　丹江河谷區(qū)沿丹江南北兩岸分別發(fā)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(qū)域斷裂，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)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(zhèn)，東至商南縣，延伸約110km，斷層產(chǎn)狀為N65˚~75˚W/60˚~75˚S，早期為壓扭性逆斷層，后期表現(xiàn)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(gòu)造影響，巖體松散破碎，路塹邊坡或隧道圍巖穩(wěn)定性差，易變形、坍塌，施工開挖風(fēng)險(xiǎn)極高。因此，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，兩岸山體斜坡巖體松散破碎、穩(wěn)定性差，是本段地質(zhì)選線的又一難點(diǎn)。

　　4.綜合地質(zhì)選線原則

　　通過對丹江兩岸滑坡、溜坍等斜坡穩(wěn)定性、第三系地層的工程性質(zhì)、以及地質(zhì)構(gòu)造綜合分析，形成了丹江河谷區(qū)地質(zhì)選線的新思路，提出了地質(zhì)選線的具體原則。

　　4.1.不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)選線原則

　　采用大面積地質(zhì)調(diào)繪和遙感判釋解譯技術(shù)，查明了丹江河谷區(qū)兩岸不良地質(zhì)的分布情況，結(jié)合鉆探和室內(nèi)試驗(yàn)資料對丹江兩岸斜坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析評價(jià)，一致認(rèn)為：兩岸斜坡分布有滑坡、溜坍等不良地質(zhì)，斜坡不穩(wěn)定。因此，提出了線路應(yīng)繞避兩岸不穩(wěn)定斜坡，宜遠(yuǎn)離不穩(wěn)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(zhì)選線原則

　　通過鉆探、取樣、室內(nèi)試驗(yàn)為主的綜合勘察方法[9]，對第三系地層的物理力學(xué)指標(biāo)(包括天然密度、顆粒密度、黏粒含量、滲透系數(shù)、含水率、抗壓強(qiáng)度)、水穩(wěn)特性及水文地質(zhì)特征等方面進(jìn)行分析研究，詳細(xì)查明了第三系地層的工程性質(zhì)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(zhì)選線原則

　　在大面積地質(zhì)調(diào)繪和遙感判釋解譯技術(shù)基礎(chǔ)上，通過物探和鉆探等綜合勘探手段，詳細(xì)查明了丹江河谷區(qū)兩岸斷層分布范圍廣、破碎帶寬、斷層物質(zhì)工程性質(zhì)差，提出了線路應(yīng)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(zhì)選線原則。

　　5.結(jié)論

　　根據(jù)上述地質(zhì)選線原則，綜合分析形成如下結(jié)論：

　　(1)線路在繞避兩岸不穩(wěn)定斜坡段落和斷層破碎帶的基礎(chǔ)上，且不宜長大段落傍山通過，宜外移設(shè)橋和簡易路基通過。

　　(2)采用路基通過時(shí)，線路盡量減少高邊坡，同時(shí)避開滑坡、溜坍等不良地質(zhì)段，并應(yīng)做好邊坡外自然山坡的穩(wěn)定性評價(jià)[10]。

　　(3)若必須采用隧道通過時(shí)，宜以盡可能短的隧道通過，且進(jìn)出口盡量選在穩(wěn)定的山坡，避免在高陡山坡設(shè)置洞門，切忌傍山淺埋設(shè)置，傍山隧道位置選擇要充分考慮臨江側(cè)斜坡的穩(wěn)定性，應(yīng)遵循早進(jìn)洞、晚出洞的選線原則。