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约旦亚喀巴-RAS E1 NAQAB公路改道的工程地质情况
Azm S.AL-Homoud，Ahmed B.Tal,
约旦科技大学土木工程部，邮政信箱3030，伊尔比德，约旦
约旦安曼岩土工程和材料测试公司高级岩土工程师兼合作伙伴
1995年8月22日收到初稿；1997年1月16日收到修改稿；1997年1月16日刊登
摘要
在拟建的亚喀巴至约旦的拉斯纳卡布公路桩号0km到桩号88km的路段上，其中包括Ras EL naqab陡崖断面（75-80km部分)，进行了详细的地质调查。陡崖地带的特点是岩土边坡失稳，崎岖地形中岩石单元和断层的地质构造复杂。
公路沿线的地质序列最初由库尔努布砂岩群组成，主要分布在上、下Ajlun组内。与库努布砂岩群有关的运动机制包括冲蚀和砂岩块从底部倾倒。上Ajlun内的运动主要是由于节理的开放、裂口的形成、弯曲、倾覆、滑动、落石以及石灰岩块体的错位所致。当泥灰岩和粘土发生大规模的移动和滑动时，与下Ajlun有关的斜坡失稳程度相对较小。
在进行了广泛的边坡稳定性分析之后，对包括陡崖路段的拟议道路进行了线形调整，并考虑了各种特殊的施工注意事项。
选择了三个地点进行详细的边坡稳定性分析。初步确定了临界土质参数，假定边坡基本稳定。在此基础上，考虑了稳定性的替代措施，分析了对安全系数的相对影响，确定了拟建道路位置的最优方案。拟议的路线与现有道路毗邻，从起点至桩号75 000km路段76 000km至79 700公里路段位于现有道路西侧。在75 000km路段和79 700km到陡崖顶部路段之间，新的路线位于现有道路的东侧。
在上Ajlun组内建造的斜坡采用的设计标准包括保护暴露的泥灰岩和粘土斜坡，密封石灰石内的开放接缝和裂缝，并尽量减少坡面泥灰岩和粘土的表面积。下Ajlun组内的斜坡设计标准包括以上上Ajlun组提供的斜坡设计标准，以及斜坡角度的适当设计，拦截器排水管的布置，以及在预期地幔蠕变处所采用的具体施工技术。由于库尔努布砂岩的特性，需要安装地面排水措施以及护岸技术，以防止岩块落入公路或排水沟。 copy;1997年Elsevier科学有限公司。
关键词：设计准则；变形；地质构造；地貌；公路线形；泥质和粘土边坡；运动力学；土体参数；稳定性分析；结构
1.引言
约旦公共工程和住房部计划建造88公里的四车道高速公路，连接亚喀巴和RAS El Naqab(见图1)。新的路线大致与现有的路线平行，是Ammnn-Maan 路的延续，新公路从0公里（亚喀巴）至88公里（塔山）。本文对拟建的亚喀巴至RAS E1 NAQAB公路进行了岩土工程地质勘察，包括75km到80km之间的路段。该路段构成了Ras E1 Naqab陡崖，出于对其稳定性的考虑和崎岖复杂的地质模式，及其对拟建路线选择的后续影响，对该路段进行了勘察。
这项研究的目的是：（1）绘制拟议路线的土壤和地质剖面;(2)确定不同路线选择对现有边坡稳定性的影响：(3)为日后边坡的设计及建造提供指引；（4）评价陡崖本身的整体稳定性。
研究方法的步骤为：
- 选择与自然相顺应的路线方案
- 钻探岩芯和原位测试以确定地下条件：
- 对选定的现有断面进行测量和取样；
- 对出土的有代表性的样品进行实验室测试，以评估材料的物理和力学性能；
- 分析所有现场和实验室的数据，以制定所需的建议；
- 对各地质构造中既有的挖方和填方边坡进行稳定性分析；
- 确定新建道路对现有边坡的影响以及新建造的边坡在各自地质构造中的稳定性；
- 研究新道路对整个陡崖稳定的影响;
- 选定未来道路的路线；
- 对可以预见的道路不稳定问题提出改善、保护或补救的建议；
- 提供与新公路建设有关的地质和设计建议。
最大限度地利用以前的技术和地质研究，处理拟议的公路区域，其中包括以下研究：Samih Saify and Associates（1967）; 自然资源管理局（1971年）和Dar El Handasa（1981年）。
2.场地条件
2.1.路线说明
该路线长88公里，起始于亚喀巴市的北入口，一开始通过Wadi E1 Yutum，然后穿过Quweira村的高原，到达Ras E1 Naqab 陡崖，最后到达距离马安市西南约25公里的Tasan村附近。 拟建的路线如图1所示。
图 1RAS E1 Naqab-Aqaqa 公路地形图
2.2. 地形学
根据路线的地质形态特征，可将其划分为三个区域。这些区域包括：
2.2.1.区域I Wadi El Yutum
Wadi E1 Yutum地区包括从亚喀巴开始的桩号0 000到桩号18 000的18公里长的路段。这一路段的特点是一侧有陡峭的山脉，另一侧有一个平坦的干河床（Wadi E1 Yutum），线路穿过山脉和干河床之间的狭窄通道。现有道路在18公里的距离内从EI 100到E1 550的高程范围。图2和3示意性地示出了该区域内的地面。现有公路在该18公里的路段上标高范围为EI 100至E1 550，图2和3为该区域内地平面的示意图。
图 2亚喀巴北部地表特征与基岩地质立体示意图
图 3 Wadi EI Yutum地表特征与基岩地质立体示意图
2.2.2.区域II：uweira
Quweira区域从桩号18 000延伸至桩号69 000号，由相对平坦的地形组成，在总长51公里距离上平缓升起550米。现有的路线至Ras EL E1 naqab悬崖底部的高程范围为E1 550到E1 1100（见图4）。
图 4 Quweira地表特征与基岩地质立体示意图
2.2.3. 区域 III ：E l Naqab
Ras E1 Naqab地带最初的6公里（桩号69到桩号75）由中等坡度的山丘组成，高程在E1 100至El 1300之间变化（图5）。接下来的6公里路段（桩号75 000到桩号81 000）包括Ras El Naqab陡崖，高程从El 1300到E1 1600变化。这一路段由陡峭、崎岖的山区地貌组成，必须要需要考虑到稳定性的因素。路线的最后一段(桩号81 000到桩号88 000)高程从El 1600降低到El 1400，其中包括中等坡度的高原，如图6所示。
陡崖从桩号75到桩号80路段，根据山坡的自然坡度，将其划分为4个主要的地形单元，这些单元与地质侵蚀过程直接相关。图7中所示的四个单元的详细说明如下：
图 5 Ras El Naqab到Quweira路段地表特征与基岩地质立体示意图
图 6 Tasan地区地表特征与基岩地质立体示意图
图 7 Ras E1 Naqab悬崖的地貌图（桩号75到桩号80路段）
2.2.3.1第一单元
这个单元从桩号74 700延伸到桩号76 400，在那里道路穿过由库努布砂岩组成的陡峭的斜坡。在这一路段内，除了风化和正常侵蚀过程外，没有发现地面移动的迹象。天然斜坡是荒芜的，非常陡峭，一般在西北方向上达到50％的坡度，预计不会出现山体滑坡。
2.2.3.2 第二单元
这个单元从桩号76 400到桩号78 400长约2公里，公路穿过在下Ajlun泥灰岩上建立的相对平缓的斜坡。许多古老的运动主要通过长时间的观察发现。 然而，这个单位的形态几乎成熟。天然斜坡是贫瘠的，向西方约15％。由于断层（地堑形式）和连续运动形式的旧山体滑坡，这种地质构造（下Ajlun）向西北方向水平扩展，在下面的库尔努布砂岩上形成相对薄的层。
2.2.3.3 第三单元
从桩号78 400到桩号80 000，道路穿过下Ajlun泥灰岩和上Ajlun灰岩上相对陡峭的斜坡。在上阿杰伦中可以注意到岩石滑动和下落形式的旧地面运动，而在下Ajlun中可以观察到旋转类型。该地区的地貌形态尚不成熟，天然斜坡被植被覆盖，向西南方向约25％。在该单元内可能发生山体滑坡和一些渗水现象。
2.2.3.4 第四单元
该路段从桩号80km至陡坡顶部，沿着上Ajlun组相对陡峭的斜坡上升。可以观察到局部潜在的岩石滑坡和掉落。西南偏南约20%处地貌不成熟且斜坡贫瘠。
3.地质情况
3.1.概况
沿线的基本地质特征为一个主要由碱性和酸性岩脉侵入的花岗质岩构成的前寒武系结晶基底。该基底准平原化且覆盖着从寒武纪到奥陶纪不同年代的一系列古生代砂岩。
古生代沉积时期，西北向前寒武纪岩石软弱带发生了准同生断裂。一个准平原化平面在之后形成并在下白垩纪时期开始沉积。一系列从下白垩统到上白垩纪的岩石被沉积下来。 该序列的下部主要由砂质沉积物组成，而上部由含泥质和钙质岩组成。
伴随着古生代岩石中西北倾向断层的活化，南北向断裂发生在随后的第三纪后期。
更新世时期，亚喀巴湾向前冲蚀的溪流冲破了结晶岩石中的分水岭从而成为排水系统的源头，造成了该地区的侵蚀。在古生代沉积物中冲刷出深谷。
在更新世雨洪期后的干旱期，山谷充满了相当厚的沙土冲积层。其他特殊的特征包括第四纪玄武岩组成的岩墙侵入旧岩。新世到近代的沉积以砾岩、沙丘和河流砾石的形式在整个地区发生。
沿途的地质图如图8到图11所示。
3.2.地质演替
为研究目的采用的岩石序列在图12中列出，并在下面详细描述。
4.前寒武纪基底杂岩
前寒武纪基底岩石暴露在位于研究区南部桩号0 000到桩号40 000站之间的山丘上（从南部亚喀巴湾到瓦迪鲁姆交界处）。这些岩石由石英闪长岩，花岗闪长岩和细晶花岗岩组成，主要沿着节理系统，在几个阶段由侵蚀成分从酸性到碱性的岩墙侵入。
图 8 Ras E1 Naqab-Aqaba公路桩号0.00至桩号30 000段地质图
5.古生代
前寒武纪基底杂岩区域性地从亚喀巴湾缓缓向北和东北方向下沉，被厚厚的下古生界沉积物覆盖，在超过29公里的范围内暴露出来（桩号40 000到桩号69 000）。
这些早期古生代砂岩沉积物向东北偏东缓慢的区域下沉，并被一个非常轻微的不整合角度从上覆的下白垩统砂岩中分离出来。该序列的下半部分包括寒武纪时期的岩石，可分为以下几部分：
5.1寒武纪
5.1.1层状长石砂岩（D1）
地层一开始是棕色的，层状中等偏厚，粗粒长石砂岩上有散落的石英卵石。它们进一步被分选，形成厚层，浅棕色和浅紫色带状，中等和粗砂岩。这些长石砂岩从其岩性，沉积特征和分选程度和圆度来看可能是由河流沉积而来的。
图 9 Ras E1 Naqab-Aqaba公路桩号30.00至桩号55 000段地质图
5.1.2 块状棕色风华砂岩（D2）
层状混合砂岩之后是块状棕色风化砂岩，其暴露为明显的厚粗砂岩和中砂砂岩陡坡。这些砂岩主要是棕色，红棕色和淡黄色。沉积特征和岩性表明了这样一个大陆环境，在浅滩处有着快速，流畅的补给着的大量的碎屑物质，干涸的盆地周期性地被水覆盖。
图 10 Ras E1 Naqab-Aqaba公路桩号55.00至桩号81 000段地质图
图 11 Ras E1 Naqab-Aqaba公路桩号81.00至桩号85 000段地质图
5.2下奥陶统
5.2.1块状白色风化砂岩(D3)
块状棕色风化砂岩逐渐向上是块状白色风化砂岩。这一地层由白色，浅褐色，和一些浅紫色的中等到粗粒的砂岩组成的。它包含细砾石、粗砾石和分散的石英卵石。 这种沉积物的特点是层理交错，节理明显（10-20°和160-170°），风化形状呈圆形并呈现出明显的白色。它通常是块状的，但在上部成厚层状，然而，Ras E1 Naqab村南部和西部的部分块状砂岩在中生代沉积物沉积之前由于侵蚀被截断。
图 12 Ras E1 Naqab-Aqaba公路岩石地层单位
6.中生代
中生代露出地面的岩层局限在桩号75 000到桩号88 000之间的北部地区，形成了Ras El Naqab悬崖景观。这些岩石的年代范围从早白垩纪到晚白垩纪马斯里希特阶。中生代岩石与下伏古生代沉积物的接触主要不整合接触。在Ras E1 Naqab悬崖处，中生代岩石位于上寒武统（迪西组）的白色风化砂岩上。层序下部主要为砂质岩，上部主要为钙质岩。
中生代海洋沉积物又被细分为三组。下层主要为砂质Kurnub砂岩。中层为泥灰岩Ajlun组和灰岩的交替。上层主要由燧石、石灰岩、白垩和Balqa组泥灰岩。
6.1下白垩统
下白垩统砂岩被库尔努布砂岩组覆盖，两者具有轻微的角度不整合和明显的侵蚀间隙，是早古生代年代（下奥陶统）较老的砂岩序列。库尔努布组在位于桩号70 000到桩号76 000之间的 Ras El Naqab陡崖的底部被发现。
6.1.1下部（K1）
该部分主要由白色块状易碎的中粗砂岩组成。在这种大规模的的厚层砂岩序列中，交错层理，砾石透镜和散落的鹅卵石都十分丰富。光滑圆润的风华形状是这种大多数易碎和胶结不良的砂岩单元的特征。这个大规模的白色砂岩的下部接触面很难被识别出来，因为其下层的岩石是由岩性相似的
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