根据工程勘察规范和要求, 此次线路设计的遥感数据选用2002年9月23日获取的Landsat ETM影像, 同时参考了Google Earth提供的2006年高分辨率影像。利用ERDAS 9.1对获取的影像进行了多波段组合、融合、主成分分析、均值滤波和纹理分析等增强处理: 对ETM 5、4、3波段分别赋予红、绿、蓝色, 获得近似自然彩色的合成图像^[1]; 将合成后的ETM 543图像与ETM 8波段图像进行融合, 并对融合后的图像进行均值滤波、纹理增强等处理, 最终获得易于断裂构造分析、识别的图像。

图像上断裂构造的识别总体上以断裂的空间结构信息分析为主, 同时结合光谱特征和地学知识进行推理和综合分析^[2]。在本次断裂构造解译中, 针对断裂构造活动强烈并经后期多期改造, 其光谱特征不明显的情况, 断裂构造的解译标志主要采用地貌、水系、植被及景观等影像的空间结构信息^{[3, 4]}。

活动断裂形成时代较晚, 在遥感图像上表现为异常的地形地貌形态, 如断层崖、断层三角面等^{[5, 6]}。深大断裂带多表现为不同地质构造单元或区域地理单元的分界线, 断裂带两侧的地质、地理特征差异明显, 地形地貌、水系等景观表现形式明显不同。

利用ArcGIS 9.2对增强处理后的ETM 543、ETM 8融合影像进行断层信息解译。从解译成果分析, 兴田互通— 武夷山分水关段走廊带的断层大致可分为NE、NEE向和NW向两组。其中, NW向断层组发育于晚元古代中晚期, 该区发生华南武夷山元古代变质地质体与江南新元古代岛孤带的碰撞增生作用, 形成一系列从NW向SE的大型逆冲推覆和韧性剪切变形带^[7]; NE、NEE向断层组发育于早古生代末, 武夷山北缘断裂发生第二次区域韧性变形, 形成一系列NE、NEE向陡倾的左旋走滑韧性剪切变形为特征的断裂^[7]。

走廊带的断裂构造在影像上呈明显的线状或带状展布, 其两侧色调差异明显, 部分存在断层崖和断层三角面, 如图1所示。

图1

Fig.1

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图1 线状断裂及断层崖Fig.1 Linear faults and fault cliffs

受NE和NW向断裂构造的控制, 该区发育了曲折多弯的溪流和柱状、锥状、悬崖等丹霞地貌, 如图2所示。

图2

Fig.2

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图2 曲折多弯的溪流与断裂Fig.2 Curved streams and faults

受NW向与NE、NEE向两组断层控制, 在黄岗山— 大竹岚一带形成典型的格子断裂构造, 如图3所示。

图3

Fig.3

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图3 黄岗山格子状断裂Fig.3 Grid faults of Huanggang Mountains

图4为该推荐路段断裂构造遥感解译图, 图中清晰显示, 走廊带与推荐线路相交的NE、NEE向断层组发育有大型断裂、断裂带4条, 即星村— 长坪断裂带(F1)、洋庄— 落田断裂带(F2)、陈接洋— 过河断裂带(F3)以及分水关断裂带(F4), 其他与所推荐线路相交的小型断裂(F11, NE、NEE向断层)有20余条。NW向发育的大断层1条, 即桥头— 分水关大断裂(F5), 该断裂控制了河谷走向, 基本与大安— 分水关段推荐线路平行; 其他与推荐线路相交或邻近的小型断裂(F12, NW向断层)有8条。

图4

Fig.4

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图4 宁武高速公路兴田互通— 武夷山分水关段ETM影像断裂构造遥感解译图Fig.4 Remote sensing interpretation map of faults of ETM images in the segment from Xintian Junction to Wuyishan Fenshuiguan of the Ningwu superhighway

通过对走廊带断裂构造的解译、分析和对初测成果的研究, 可得出走廊带的断裂构造有以下特点:

(1)深大断裂以一条或几条主干断裂为主, 伴随多条平行断层组成断裂带。

(2)深大断裂主要为挤压性断裂, 断裂带较破碎, 主干断裂破碎带宽度一般在20~30 m, 最宽可达100 m。

(3) NE、NEE向断裂构造被后期NW向断裂构造切割。

(4) 断裂一般切过盖层, 深度较大, 可能富水。

基于该区断裂构造的特点和断层对道路工程建设的重大影响, 研究并建立断层对道路建设、道路稳定性影响的评价指标或体系尤为重要。从遥感工程地质角度分析, 此次线路选择、勘测以及建设中确定的评价指标有:

(1)断裂带的宽窄。断层带越宽对路线的稳定性影响就越大。

(2) 断层带的破碎程度。破碎程度越高对线路的稳定性及工程施工的影响就越大。

(3) 断层带与线路的夹角。一般夹角越小对线路的影响就越大^[10]。

(4) 断层的倾角。一般倾角越小, 对穿越隧道的影响就越大。

(5) 断层活动性。活动断层会以发震、错动或蠕动等方式对工程建设地区的稳定性产生重大影响^[11]。

(6) 线路通过方式。道路以路基、桥梁及隧道等形式穿越断裂带时, 所受的影响大小不一致, 一般以路基和隧道形式穿越时所受影响较大。

基于评价指标, 结合初测资料, 对兴田— 武夷山分水关段的重要断裂带进行工程地质稳定性评价, 其结果如表1所示。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 断裂构造对宁武高速公路建设的影响评价(兴田— 武夷山分水关段大型断裂带) Tab.1 Impact evaluation of faults to Ningwu superhighway(Fault zones of the segment from Xingtian to Wuyishan Fenshuiguan) 评价指标 断裂构造带 F1 F2 F4 与线路相交 的位置 K274+700 附近 K281+500 附近 K299+220 附近 断 裂 构 造 的 属 性 宽度/m 约100 20~100 3~7 夹角/(° ) 43 60 90 倾角/(° ) 50~60 50~70 85 破碎程度 高 一般 高 活动否 否 否 否 线路通 过方式 路基+隧道 对线路 的影响 对伞街隧道围岩及涌水量有影响 对洋庄隧道进口段有小影响 降低分水关隧道的围岩级别

表1 断裂构造对宁武高速公路建设的影响评价(兴田— 武夷山分水关段大型断裂带) Tab.1 Impact evaluation of faults to Ningwu superhighway(Fault zones of the segment from Xingtian to Wuyishan Fenshuiguan)

从表1的评价对比可得出, 3条断裂带都在一定程度上影响了线路的选择和道路的稳定性, 这种影响程度随着详勘的深入还有待进一步确认和评价。另外, 其他一些小型断裂构造也对线路的稳定性有一定影响, 如K286+400附近的断层降低了路口隧道的围岩级别, K289+500附近的断层降低了大安岭隧道的围岩级别等。