汉中市汉台区地质灾害发育特征及分布规律研究

2014-06-07贺卫中李永红向茂西

地下水 2014年2期

贺卫中，李永红，向茂西

(陕西省地质环境监测总站，陕西西安 710054)

2008年“5·12汶川大地震”、2010年陕南山洪引发的地质灾害，给汉台区人民群众生命财产造成了严重损失。目前汉台区发育地质灾害点89处，潜在威胁3 180户14 744人13 349间房、4个单位、2所小学、1座矿山、620亩耕地、4 160m 公路的安全［1］。

研究汉台区地质灾害的发育特征和分布规律［2］，为汉台区地质灾害防治管理部门提供防治对策依据。

1 地质环境基本特点

1.1 自然地理

汉台区地处陕南山区中部，北高南低，北部为秦岭山地，南部为汉江平原。境内最高点为秦岭溜石板梁，海拔2 037m，最低点为491.6m，相对高差1 546m。地貌可划分为南部平原区、中部丘陵区和北部中低山区。

汉台区属北亚热带湿润季风气候区，气候温和、雨量充沛，四季分明。受地形影响具明显差异，丘陵区气温高于山区气温，年均气温14.8℃。

汉台区由西向东、由南向北降水量逐渐增多，年均降水量788.56 mm。降水集中于6－9月，占全年降水量的62%，暴雨集中于7－9月，也是地质灾害的高发期。

区内河流属长江水系汉江流域，境内最大河流为汉江及褒河，褒河316国道沿线崩塌地质灾害密度较大，约1处/km。

1.2 地层岩性与岩土体

区内出露震旦系、寒武系、石炭系及第四系地层，岩性以绢云绿泥石片岩、千枚岩夹灰岩，黑云母石英片岩、二母云石英片岩夹大理岩及粘土、砂质粘土组成。基岩集中分布在北部中低山地区，第四系主要分布在平原区、丘陵区及山区斜坡地带，二级阶地后缘和三级阶地区膨胀土［3］极为发育，为区内粘土滑坡的主要组成部分。

按岩石强度、结构类型、建造类型，将区内岩土体划分为［4］:坚硬块状花岗岩类;较坚硬中厚层状碳酸盐类;较坚硬—较软黑云母石英片岩类;较软中浅变质岩类;含砾粘土类;粘土及粉质粘土类。坚硬—较坚硬岩石易产生崩塌。

1.3 地质构造与新构造运动

该区位于扬子板块与秦岭板块结合带之秦岭板块之上，属康县—略阳—勉县华力西褶皱带。褶皱、断裂及次级节理裂隙构造发育。区内褶皱构造总体为轴向北东东的复式紧闭褶皱，表现为地层倾角大，褶皱紧闭，轴面劈理发育。区内断层构造较为发育，主要为次级顺层走向断层，规模较大的老杖沟断层及河东店—塔南坡断层。受褶皱、断裂影响，区内岩石节理裂隙较发育，沿节理裂隙易发生崩塌灾害。

新构造运动是古老断裂构造运动的复合，具明显的继承性，在区内表现为南部深大断裂断陷，北部山区抬升，从南向北第四系地层由厚变薄。第四纪构造升降活动为滑坡等多种地质灾害发生提供了地形、地貌条件及物质来源。

1.4地震及人类工程活动

本区地震具持续活动特点，根据《中国地震动参数区划图》，汉台区地震动峰值加速度为0.10 g，地震动反应谱特征周期为0.40 s，地震设防烈度为7度区。

区内人类工程活动主要有道路建设、削坡建房、矿产开发。人类工程活动常常诱发大量的地质灾害。

由引可见，诱发汉台区地质灾害的主要因素为地形地貌、降雨量、地层岩性、岩土体类型、新构造运动、植被覆盖程度及人类工程活动影响等。

2 地质灾害类型

汉台区内的地质灾害类型有滑坡、崩塌和泥石流三种，现状发育地质灾害点89处，其中滑坡59处、崩塌24处、泥石流6处，分别占灾害点总数的66.3%、27.0%和6.7%。灾害类型中以滑坡灾害最为发育，崩塌次之。

2.1 滑坡

滑坡为区内最发育的地质灾害类型，具分布广，数量大，活动性强的特点。

通过对59处滑坡灾害点类型统计认为:汉台区滑坡以残坡积层和粘土滑坡为主、为滑体厚度大部分小于10m的浅层滑坡、稳定性以较差为主、险情等级［5－7］以小型为主、运动形式主要为推移式、诱发因素以自然因素为主;发生年代均为正在发生滑动的新滑坡。

2.2 崩塌

区内崩塌灾害较为发育，崩塌类型主要为岩质崩塌，共24处，主要集中分布于河东店镇—万年桥的新老316国道沿线。由于修路开挖、爆破形成高陡边坡，岩体的完整性受到破坏，加之表层风化、破碎，裂隙节理发育，雨水或地表水体的入渗，形成不稳定岩体，在降水或自重等外营力作用下发生崩塌。崩塌分类统计见表1。

表1 崩塌分类统计表

从其规模来看，多为中型崩塌;从稳定性看:稳定性差11处、稳定较差13;从诱发因素来看，其成因均与人类工程活动有密切关系;从破坏方式来看，均为倾倒式。

2.3 泥石流

区内有泥石流6处，按其流域形态、物质组成、固体物质提供的方式、堆积物体积等方面进行类型分析，见表2。

表2 泥石流分类统计表

综上所述，该区地质灾害类型主要以滑坡为主，是区内发育最广，最普遍的灾害类型，其次为崩塌、泥石流;滑坡以小型残坡层滑坡为主;崩塌均为岩质崩塌，以为中型为主;泥石流以小型沟谷型泥石流为主，主要由采矿弃渣引发。

3 地质灾害发育特征

汉台区的地质环境特点及人类工程活动等诱发因素，决定了地质灾害的发育特征。

3.1 滑坡

3.1.1 形态特征

滑坡的形态特征与滑体分布范围、地形相关。残坡积层滑坡形态一般多呈方形、簸箕形或长形，而粘土滑坡或膨胀土滑坡形态不规则。

59个滑坡，根据其纵轴A(主滑方向)和横轴B(垂直主滑方向)长度比将滑坡的平面形态分为三类，A/B≥1.5，滑体近舌状或顺滑向呈长形有3处，占滑坡总数的5.09%;0.8≤A/B＜1.5，滑体近方形有23处，占滑坡总数的 38.98%;A/B＜0.8，滑体呈簸箕形有33处，占滑坡总数的55.93%。

3.1.2 长、宽、厚度及坡度特征

滑坡体长度跨度范围较大，但主要集中在50～100m之间的最多，有24处，占滑坡总数的40.68%，见图1。

图1 不同长度区间内分布的滑坡个数

滑坡体宽度跨度范围亦较大，主要集中在50～100m间，有21处，占滑坡总数的35.59%，见图2。

图2 不同宽度区间内分布的滑坡个数

滑坡厚度分布范围为1～15m，主要集中在10m以下，有44处，占滑坡总数74.58%，见图3，说明汉台区滑坡大部为浅层滑坡。

滑坡坡度在 30～50°之间，有 36处，占滑坡总数61.02%，这也说明坡度在30°～50°的斜坡体为滑坡高易发区，见图4。

3.1.3 滑体、滑动面及滑带特征

滑体:区内滑坡主要为潜在滑坡，受原始斜坡地层结构控制，层理与原岩土体基本相同，土层结构大部分尚未扰动。

滑动面:埋藏于滑体之下，滑动面主要为土体内部薄弱面以及裂隙面，属于粘土层内错动。滑动面按其形态可分为弧形、直线型。残坡积层滑坡滑动面多为直线型，见图5;粘土滑坡滑动面多呈弧形，见图6。及由于采矿引起的斜坡滑塌堆积物等。矿山在开采过程中产生的废渣和就近堆积于沟道内，导致沟道大范围堵塞，在强降雨的作用下形成泥石流，沿沟道流通堆积产生破坏。

图3 不同厚度分布的滑坡个数

图4 不同坡度区间分布的滑坡个数

图5 青沙河残坡积层滑坡(HT0049)滑面呈直线型

自然因素所形成的泥石流境内有1处，分布于河东店镇蚂蝗沟内，其物源多为两侧坡体产生的松散物，在暴雨作用下，易成为泥石流隐患威胁中下游村民的安全。区内泥石流形成区、流通区、堆积区三区明显［8］，形成区位于上游沟脑，物源主要为采矿弃渣，流通区位于沟道中游，冲洪积物沿沟道迂回前行，下游支沟与主沟交汇处为堆积区。

滑带:是坡体下滑过程中滑动面与滑床之间的错动带。本区的粘土滑坡滑带一般为粉质粘土，可见擦痕，镜面等，土体呈可塑～软塑状，厚度小于0.5m。对于膨胀土滑坡，其滑带土的矿物成分主要为蒙脱石、高岭土等，颜色为灰白色—灰绿色，土体呈硬—可塑及软塑状，富含钙质结核，裂隙发育，灰白色粘土质薄膜赋予裂隙表面。该层见水易膨胀软化、泥化，形成软弱结构面，在自重或其它因素影诱发下，形成滑坡。如:红星村三、四组滑坡勘查时，在TC3探槽中见到的滑带土，就属于此类型。

图6 杨家山村四组粘土滑坡(HT0060)滑面呈弧型

3.2 崩塌

汉台区崩塌多发生在316国道沿线、通村公路边基岩裸露的高陡斜坡之上，运动方式为倾倒式崩塌。主要由于修路开挖削坡，加之岩体松动，在卸荷应力的作用下形成卸荷裂隙，切割岩体，形成危岩体，最终产生崩塌。另外，还有一部分崩塌体发育在风化剥蚀严重，岩体切割强烈、构造发育地区斜坡上部，一般坡度大于45°，局部形成陡崖和鹰嘴形，见图7，浅层岩体在长期自重剪切力的作用下发育大量垂直重力裂隙，随时间推移，在水、地震等的作用下，裂隙面逐渐扩大贯通，最终被裂隙面分割的表层岩体发生错断，形成崩塌。

图7 光明村四组孙家沟左岸崩塌(HT0084)

崩塌大多发生突然，人们难以及时预见，具有很强的突发性，规律性不太显著，灾前特征不明显，高崖陡坡处皆可发生，难以处处设防。由于崩塌都为岩质，岩体脱离母岩后多为滚落式下塌，动能和势能均较大，单个的岩体也能造成建(构)筑物的直接损坏。

崩塌大多发育在316国道旁，因修路开挖坡脚形成高陡边坡，边坡上基岩裸露，节理、裂隙发育。根据对该段节理裂隙统计，发现节理的倾向大部分集中于180°～270°间，见图8，这与该段的坡体倾向基本一致，在外界作用下易发生顺层向崩塌灾害，威胁过往车辆及行人。由于境内多为山区，地形和岩土体复杂，岩块和孤石堵塞道路的情况时有发生，防治难度较大，直接危及群众的安全，时常造成巨大的损失，因此应将人为切坡诱发的崩塌作为防治重点之一。

图8 节理玫瑰图

3.3 泥石流

区内泥石流地质灾害数量不多，但其危害较大，境内已查明泥石流地质灾害6处，全为沟谷型泥石流。据统计6处泥石流地质灾害共造成2人死亡、损坏农田10亩、冲毁公路50m，灾害损失较严重。

人类工程活动是诱发泥石流发生的主要因素，有5处泥石流属于该类型，其物源均为采矿产生的废石渣，见图9。

图9 HT0078泥石流平面示意图

4 地质灾害分布规律

4.1 地质灾害地形分布规律

由于地质地貌的差异，人类工程活动的影响程度不同，地质灾害北部山区较发育，共65处，占总灾害点数的73.00%;中部丘陵区次之，共 24处，占总灾害点数的27.00%;南部平原区无灾害点，地质灾害不发育，见图10。

4.1.1 北部中低山区

该区是境内地质灾害分布最广的区域，也是人类活动最为强烈的地区之一，包括境内的中低山地貌和褒河水系及其支流，该区域范围内地势高差相对较大，坡度相对较大，堆积层厚度大，人类农业、工业等生产生活活动强烈，建房切坡、修路挖方、矿山开采等对地质环境的破坏大，尤其因修建G316国道，对边坡坡脚和坡体中下部破坏大，坡脚高陡临空面发育，坡面植被差，地质灾害尤其是崩塌灾害大量发育。根据统计，该范围内地质灾害的数量占总数的73%以上，其中，残坡积层滑坡主要零散分布于人类活动较强地段，崩塌集中分布于公路沿线，泥石流分布于矿区下游。区内共有灾点65处，其中滑坡35处占53.8%，崩塌点24处占36.9%、泥石流点6处占9.3%，以滑坡灾害最为发育，崩塌次之。

图10 不同地貌单元地质灾害分布情况图

4.1.2 南部丘陵区

该区是境内地质灾害分布相对较少的区域，虽然人类活动较强烈，但因地势平坦，灾害发育较少，该区主要为滑坡灾害，共有24处灾害点。膨胀土滑坡分布较为集中，共有15处，占该区总灾害点数的62.50%，粘土滑坡分布零散，共8处，占33.33%，残坡积层滑坡仅1处，占4.17%。

4.2 地质灾害地域分布规律

各镇(街道办)地质灾害分布极不均匀，从分布数量、规模和危害程度等都有差异。对地势陡峻、交通便利、经济发达、人类工程活动强烈、人口密度高的镇(街道办)地质灾害分布相对较多;而地势平坦、人口密度低、人类工程活动弱的镇(街道办)地质灾害分布较少，见表3。从表中看出河东店镇灾害点最多，54处;其次为武乡镇，灾害点数17处。从灾点类型看:滑坡广泛分布于区内各个镇(街道办)，崩塌只分布在河东店镇;泥石流灾点分布于河东店镇和武乡镇。