地貌對公路交通建設的影響

2021-03-12 18:42:56 字數 5680 閱讀 1967

1樓:中地數媒

地貌是構造、氣候及人工作用等內外營力綜合作用的結果,同時,它又引起大氣熱量、水分的區域特別是垂直變化,並對岩石和地表沉積物的性質以及地表水和地下水的分佈與運動有直接關係,因此,它被認為是影響陸路交通最顯著的自然因素,是對道路作自然條件評價的核心。公路直接暴露於大自然中,是一個穿過不同地理區域的土、石及瀝青結構物。公路建成後便成為一種新的人工地貌型別,並不斷遭受來自自然環境的影響和自然災害的破壞。

新疆地域遼闊,有「三山兩盆」,地形複雜,型別多樣,山地、平原、沙漠及其次級地貌型別對公路建設和運營管理造成的難度是十分明顯的,現代地貌過程如流水、風力、凍融和重力等強烈,由它們引起的崩塌、滑坡、山洪泥石流、雪崩、風沙災害可阻礙或中斷交通運輸,對公路建設影響較大。

一、區域地貌結構與公路分佈的關係

新疆山地與盆地之間以深大斷裂構成截然分界線,形成不同的地貌單元。地貌單元對公路分佈有控制作用。受上述公路建設的地貌條件的影響,區域公路分佈表現為:

①公路在山麓平原連續跨溝。由於山麓平原為綠洲城鎮分佈的主要地區,也是公路建設的重點區域,路網密度較大。312國道經過吐魯番盆地北緣與準噶爾盆地南緣,314,315國道分別沿塔里木盆地北緣和南緣延伸,受山區河流匯流盆地的影響,公路需連續跨溝並設定橋涵,因此,常受山洪泥石流危害。

②公路翻山越嶺。天山分隔準噶爾盆地與塔里木盆地,獨(山子)—庫(車)公路、烏(魯木齊)—焉(耆)公路、哈(密)—巴(裡坤)公路等翻越天山,國道314,219翻越崑崙山分別連通巴基斯坦和**,經過眾多溝谷、凍土帶和冰達阪,時常遭受崩塌、滑坡、山洪泥石流、凍害、風吹雪、雪崩等危害。③公路穿越沙漠。

216國道穿越古爾班特沙漠,輪(臺)—民(豐)公路橫穿塔克拉瑪干沙漠(圖9-1)。由於沙漠區植物較稀疏或貧乏,存在路面積沙等風沙危害。④新疆公路交通里程長,線路迂迴,幹線比重大。

受地貌及水源條件的限制,綠洲型城鎮分散,城鎮之間公路里程長,烏魯木齊至各地(州)市的平均距離為742km,縣之間距離為112.3km,鄉之間距離為35km。全疆公路長約3.

28×104km,扣除荒無人煙的沙漠戈壁44.1km2,公路密度也僅2.69km/100km2。

二、地貌型別對公路交通建設的影響

新疆公路建設的地貌條件複雜,公路工程地貌型別多樣(圖9-2)。在公路工程建設中,山嶺、丘陵、平原、沙漠等地貌形態型別對公路線路走向、工程造價等均有較大影響,而地貌外力作用型別與各種道路病害形成又有密切關係,如山嶺區的線路迂迴曲折及工程造價很高,且易出現滑坡、崩塌等道路病害,平原區公路線路平直及造價較低,山麓地帶存在山洪泥石流災害等。

圖9-1 新疆地貌結構與公路分佈

(一)平原

平原分佈在盆地、河谷內,主要由河流、溪溝水流攜帶物堆積作用,與湖泊湖積作用形成。包括沼澤、湖積平原、沖積平原、洪積平原、乾燥剝蝕平原、冰水平原等。地形平坦,坡度一般小於3°,起伏度在0~20m之間,便於公路勘測設計及施工;砂、礫石豐富,戈壁地方可就地取材,但沖積平原土質鬆軟且缺少礫石材料;綠洲地帶地下水位較高,易造成路基鬆軟和翻漿;部分地區有鹽漬化危害;黃土狀土分佈區路基易發生溼陷;部分地區缺水,風沙大,沙漠邊緣地帶,公路面易積沙阻礙交通,葉城、于田、若羌等地春秋季節沙塵天氣較多,對公路交通有一定影響;跨河、溝的路橋,易受山洪泥石流危害。

扇緣及窪地多黏土物質,鹽漬化強烈,公路路基易受影響。由古、新近紀泥岩物質組成的平原,黏粒含量高且含鹽鹼,遇水軟化泥濘。冬季路面積雪,常阻礙交通暢通。

阿拉山口等風口地區,春、秋季節大風對交通有不良影響。夏季山洪泥石流災害時有發生,會阻礙交通。

(二)沙漠

主要位於準噶爾盆地和塔里木盆地,由風蝕風積作用形成。包括沙地、沙堆、沙丘、沙山等型別。沙丘形態複雜,有新月形、蜂窩狀、魚鱗狀、樑窩狀沙丘,樹枝狀、羽狀沙壟,鏈狀、星狀沙山等。

據沙丘植被覆蓋度狀況又可分為固定、半固定沙丘與流動沙丘等。沙漠地形起伏0~50m不等,最大可達200m。沙丘起伏不平,沙土鬆散,缺少砂、礫石築路材料,對築路有不良影響;古爾班通古特沙漠以固定、半固定沙丘為主,植被覆蓋度較低,生態脆弱,易發生流沙堆積於路面,影響交通。

塔克拉瑪干沙漠以流動沙丘為主,庫木塔格沙漠為流動沙漠,植物稀少或缺乏,沙丘移動較快,流沙常堆積路面阻礙交通;每年春秋季節沙塵天氣較多,對公路交通有一定影響。

圖9-2 新疆公路工程地貌型別

(三)丘陵

主要見於準噶爾盆地東部和天山東部地區,海拔一般在700~2000m之間。據起伏度(r)劃分為:①微丘,包括低丘(r<100m)與中丘(r=100~200m);②重丘(r>200m)。

這裡氣候乾旱,缺水,以乾燥剝蝕為主。丘陵由基岩構成,巖體裸露,坡面碎屑物遍佈;溝谷、窪地內堆積有第四紀鬆散砂礫石層,生長有麻黃、梭梭、豬毛菜等荒漠植被,泉水出露地方有蘆葦、檉柳等植物。丘陵地形起伏5~200m,丘間窪地地形略有起伏,修築公路挖填方量較大;丘陵基岩堅硬,為築路優良建材,丘間窪地的鬆散沉積物有鹽漬化之害。

存在碎落、風沙危害,乾溝有山洪泥石流偶發。由於乾旱缺水,築路、養護和運輸管理難度均較大。

(四)山地

指阿爾泰山、天山、崑崙山及準噶爾西部山地等,海拔>1000m,起伏>100m的山地。據地貌外力作用性質不同,可分為:①低山,見於阿爾泰山[海拔(h)為1000~1500m]、天山(h<1700m)、崑崙山(h<3000m)及準噶爾西部山地(h<2900m),以乾燥、半乾燥剝蝕作用為主,山峰、陡坡基岩裸露,植被稀少,緩坡和有黃土覆蓋地帶生長有以蒿類為主的植物。

地形起伏20~1200m不等。修築公路挖填方量很大;黃土區有溼陷問題;山間盆地平原地形較平坦,組成物質以砂、礫石為主,便於築路,區域性地下水位高,沼澤和鹽鹼對公路路基有不利影響;崑崙山部分坡面有風成粉砂土,因疏鬆多孔易溼陷;陡坡地段易發生崩塌、碎落;夏季易發生山洪泥石流阻礙或中斷交通。②中山,主要分佈於阿爾泰山(h=1500~2400m)、天山(h=1700~3000m)、崑崙山(h=3000~4000m)地帶,有森林草原,以流水侵蝕作用為主。

山高坡陡,河谷深切,地形起伏大,修築公路的地形條件很差;道路邊坡不穩定,易發生滑坡、崩塌;黃土分佈區存在溼陷問題;夏季滑坡、崩塌重力地貌災害較多,冬季則風吹雪、雪崩常阻礙交通,大多封山不通。③高山,主要分佈於阿爾泰山(h>2400m)、天山(h>3000m)、崑崙山(h>4000m)山區,山峰、陡坡基岩裸露,緩坡、平地生長高寒草甸,以寒凍作用為主。海拔高,寒冷缺氧,築路條件差,交通困難;山區的凍融作用對路基穩定有影響,夏季融凍泥流、翻漿等對公路交通不利;冬季則風吹雪、雪崩常阻礙交通暢通。

冬季封山期較長。

三、地貌過程引起的公路病害

古、新近紀至更新世以來,由於印度板塊持續向北俯衝,山脈迅速抬升並向盆地推覆,形成新疆「三山兩盆」的地貌格局。區內新構造運動活躍,山區發生強烈**,崑崙山火山噴發,近30年北天山主脊隆起速率大於10mm/a。由於山盆高低懸殊,現代地貌過程自盆地中心往周邊高山依次是風蝕風積→流水堆積→乾燥剝蝕→流水侵蝕→冰緣冰川寒凍作用,其中風力、流水、凍融及重力作用對公路的影響較大,主要是引起風沙、山洪泥石流、滑坡、崩塌等公路病害。

近代人為活動,如修築水庫引起河流下游水源減少導致植物枯死,風力作用加劇,過度砍伐森林、亂挖藥材、過度放牧等引起水土流失加劇,致使公路沙害、山洪泥石流災害發生。

地貌過程對公路建設影響較大,引起的公路病害型別較多(表9-1)。其中主要的有:①滑坡:

主要見於天山西段伊犁地區、奎屯河流域等地,這裡巖體破碎,黃土廣佈,降水較多,如則克臺至尼勒克公路中段,黃土深厚,受人工挖甘草影響與2023年4月29日至5月10日連續降雨的作用,發生大型滑坡,滑坡體沿溝展布長達5km,致使公路交通中段(相片52)。2023年7月19日,312國道果子溝k4757-k4758路段因暴雨引發3處滑坡阻斷交通。②崩塌:

在山區公路隨處可見,危害較大。如吐(魯番)—烏(魯木齊)—大(黃山)高速公路在白楊溝段,公路邊基岩破碎,存在崩塌危險,不得不採取網護邊坡措施。2023年7月15日,314國道甘溝段5號橋一側山體崩塌,阻斷交通7h。

2023年7月中旬,「吐烏大」高速公路因降水引發塌方而被迫關閉近12h。③山洪泥石流:在阿爾泰山、天山、崑崙山-阿爾金山及山麓平原地區廣泛發生,主要由高溫冰雪融水和暴雨洪水形成。

阿拉溝、獨庫公路、巴倫臺至和靜公路段、疏附至布倫口公路段、天山北坡阜康三工河及水磨溝河等,為山洪泥石流災害多發區,每年春、夏均有災害發生,常出現阻礙或中段交通現象(相片53)。如2023年洪水中斷公路111條次,毀壞公路633km;2023年洪水中斷公路53條次,沖毀公路橋、涵241座,毀壞公路329km。2023年7月13~15日,烏魯木齊一帶持續降雨,發生山洪泥石流沖壞103省道k33km,k34km,k69~73km等多處公路,卡車被泥石流掩埋,上百輛車受阻;314國道k164~165km處道路被山洪泥石流沖斷,南疆線路交通中斷。

2023年2月17日,精河縣因氣溫升高和8h連續降雨突發泥石流,312國道7處路段被沖毀,交通中斷16h,受阻客貨車達800餘輛。2023年7月2日,由於突降暴雨引發洪水,315國道k2743+500至k2744+000之間洪水沖毀路基長度為850m,寬為1.5m,深為1.

6m;同日,國道315線k2901-k2902段近600m路段遭洪水襲擊,洪水漫過路面,部分路肩、邊坡被沖毀,60餘輛過往車輛和400多名旅客受阻。2023年6月10日,新疆塔里木盆地降大雨,區域性地區引發洪水災害,致使莎車縣與英吉沙縣之間的國道315線k2810~2812km處,洪水漫過公路,200多輛汽車受阻;6月23日,民豐縣境內315國道且末方向k2122km處發生山區融雪性洪水,沖毀路段處寬近50m、溝深達10m左右,共造成上千車輛滯留;同日,民豐縣境內沙漠公路557km處也被洪水沖毀;7月6日,距塔什庫爾幹縣城150km處的路段因山洪引發泥石流,造成兩處30多米的路基被損毀,200多名過往司機和中外遊客受阻。④風沙:

春、秋季節,氣候乾燥,大風日數多,加之新疆境內及境外如哈薩克土地地表裸露,大風風蝕吹揚大量沙粒物質形成沙塵暴,影響司機視線,對交通安全產生不良影響;沙漠綠洲地帶及橫穿沙漠的公路,因風積作用,流沙堆積路面阻礙交通,如218國道塔河下游路段,315線塔里木盆地南緣路段、準噶爾盆地克拉瑪依東部沙漠公路等路面積沙地點常見,公路交通不暢(相片57,58)。⑤翻漿:主要見於綠洲地下水位較高地帶,於春季融雪水和人工灌溉水引起地下水位升高,土體液化翻漿,阻礙交通暢通。

⑥凍融:高山區冬季寒冷易引起路基凍脹或路面凍裂;夏季凍土融化致使道路泥濘。⑦雪害:

在額敏老風口,布林津、吉木乃,天山拉爾敦、艾肯達阪等地道路風吹雪災害頻繁發生;在伊犁果子溝、鞏乃斯雪崩站等地,雪崩阻礙或中斷公路交通時有發生。如2023年2月15日,鞏乃斯雪崩站3號溝發生雪崩,公路被埋長20m,路面積雪厚達6m;2023年12月27日至翌年1月3日,北疆連降大雪,平原區積雪厚40cm,山區達1~2m,雪害嚴重,216,217國道受阻車輛達450餘輛,3800名旅客被困,縣、鄉道路交通全部中斷;2023年1月17日,伊犁果子溝原國道312線k4741km+200m處發生雪崩,摧毀果(子溝)-霍(城)高速公路第七標段預製廠工房,3名看守工地工人被埋,一名遇難,18日k4741~4752km處又發生13處雪崩,公路交通中斷;26日,新源縣境內距218國道與217國道交會處發生雪崩,一輛吉普車被埋致使5人死亡。2023年阿勒泰、塔城地區連降大雪,公路道路交通大多中斷。

⑧**:區內新構造運動活躍,有主要活動斷層34條,歷史上曾在富蘊、瑪納斯等地發生過ms≥8級以上**,2023年11月崑崙山無人區發生8.1級**,2023年2月24日,巴楚-伽師發生6.

8級**,致使公路路面斷裂,交通受阻。破壞性**偶發,但破壞性大,還可引起滑坡、崩塌、水庫潰壩發生洪水泥石流災害等併發性災害,對公路破壞性很大。⑨沙塵暴:

在新疆,特別是南疆地區,一年的春、秋季節多有發生,其對公路交通影響較大。如2023年5月8日,和田地區遭遇沙塵暴,315國道于田至和田路段,能見度不足10m,車輛無一例外都開著大燈,小心翼翼地慢速行駛;2023年9月5日,喀什出現沙塵暴,市區能見度僅100m左右,車輛只能緩慢行使。

表9-1 新疆道路病害型別及其特徵

①災害次數尚缺少2023年度資料,且有些資料不全,故僅為粗略統計。

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