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西部山区道路工程与环境的相互影响机制及其评价

陈廷方  
【摘要】: 工程建设对环境的影响越来越受到众多学者的关注。道路工程与地质环境的关系尤为密切。道路工程建设和地质环境的失调可导致地质环境的恶化,产生次生地质灾害。因此,对区域大开发、运输需求急剧增长而地质条件复杂的西部山区,加强对山区道路工程地质环境影响机制的研究,以期减少对地质环境的扰动及由此造成的次生地质灾害,保障工程建设与运营安全迫在眉睫。本文结合国家自然科学基金重点项目“西部地区重大道路工程与环境相互作用机制”,四川省交通厅项目“复杂地质条件区道路工程环境影响评价”及“西-攀高速公路地质灾害研究与对策”等科研项目,以西(昌)-攀(枝花)高速公路为背景,分析了山区道路工程建设环境背景条件,从道路沿线地质环境质量及道路工程建设对地质环境的影响因素的分析着手,研究了地质环境对山区道路工程的制约与影响、山区道路工程地质环境影响机制、道路工程与地质环境的相互作用及道路工程建设期间水土流失规律,建立了道路工程地质环境影响的评价指标体系和评价模型以及道路工程建设期间水土流失模型,提出了道路环境灾害防治对策。取得了如下研究成果: 1、较为详细地分析了西(昌)-攀(枝花)高速公路所处区域的区域地质背景条件及道路沿线工程地质条件,认识到山区道路工程由于地质环境复杂,线路等级较低,施工条件差,加上施工不当等原因,使工程的抗灾能力低,山区道路工程具有明显的易损性。地质环境对山区道路工程的影响主要表现在:对线路走向的制约,对施工方法及施工条件的制约,对个体工程抗灾能力的要求高,对道路养护要求高。不同地质环境条件对道路工程影响的程度和方式不同。 2、对道路工程建设环境影响机制进行了分析,道路工程对地质环境的影响体现在道路建设各阶段。例如,道路设计阶段,由于工程勘察的疏忽、选线及设计的不合理,均可造成各种短期的或潜在的地质环境影响和破坏;道路施工过程中,由于土石方工程的开挖、填筑及各种弃土的处治不当,将对地质环境产生严重影响。 3、在道路沿线地质环境质量影响因素的分析研究的基础上,构建了包括地质构造、地形坡度、地层产状、地震、岩体结构、岩性组合、地质灾害等因素的地质环境质量评价指标体系;利用GIS数据库、层次分析模型、模糊综合评价模型等方法对西攀高速公路沿线2 km范围内地质环境质量进行了分区评价。 4、通过道路工程建设对地质环境的影响机制分析,选择地质构造、地层产状、岩性组合和高填深挖等12个子因子,从地质体稳定性、岩土体稳定性、工程活动强度和地质灾害等4方面建立了公路工程对地质环境影响的评价指标体系和层次分析模型,利用GIS、模糊综合评判方法对公路工程建设对地质环境影响的程度进行了分区评价。 5、对西昌-攀枝花高速公路不同下垫面边坡进行了天然降雨条件下水土流失观测试验,探讨了道路施工期不同人工边坡的土壤侵蚀规律并得到了施工期土壤侵蚀实验模型。实验结果表明: (1)高速公路建设期间不同人工地貌边坡水土流失主要以沟蚀为主,坡面冲刷物质大部分堆积在边坡坡脚(或边坡台阶)和施工便道上,随水流汇集到河网中的物质一般不超过侵蚀总量的10%。 (2)路堤边坡土壤侵蚀强度主要影响因素为次半宽雨量,其侵蚀量及产沙量与次半宽雨量有较好的线性相关性;路堑边坡土壤侵蚀强度主要影响因素为次汇水面宽雨量,其侵蚀量及产沙量与次汇水面宽雨量有较好的线性相关性;具有汇水平台的弃土场边坡土壤侵蚀强度主要影响因素为次平台雨量,其侵蚀量及产沙量与次平台雨量有较好的线性相关性。 (3)据初步实验研究结果,各种边坡的汇水面是影响土壤侵蚀的主要因素。因此,山区公路建设中作好各种汇水面的排水和防护是减少水土流失的重要措施。 6、在分析了工程活动与地质环境相互作用机制基础上,探讨了道路工程与地质环境相互作用规律。分析了道路工程建设与地质环境之间的互馈关系。


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