河南省嵩县环境地质问题及影响因素成因分析
2014-10-22潘恺李聪伟宋睿智
潘恺++李聪伟++宋睿智
摘 要:嵩县地质环境条件复杂,地形地貌复杂多样,断裂构造发育,且人类工程活动较强烈,自然环境破坏较严重,特殊的自然地理环境和地质构造背景,导致该地区存在或者发育独特环境地质问题。地质灾害时有发生,是河南省地质灾害较严重的县(市)之一。嵩县地质灾害具有分布面广,相对集中,稳定性差等特点。地质灾害的发育与地形地貌、地层岩性等地质条件及修路、切坡建房、矿山开采等人类工程活动密切相关,降雨是最直接的引发因素。
关键词:嵩县环境 地质
中图分类号:X142 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)07(b)-0233-02
根据实地调查,嵩县地质灾害主要有崩塌、滑坡、泥石流、不稳定斜坡、地面塌陷。区内地质灾害主要分布于人口集中,人类活动强烈的北部、西部及南部中低山区,在中部、东部丘陵区地质灾害较少发育。境内灾害分布类型具有明显的区域特点,滑坡、崩塌主要分布于县境中低山地区及伊河、白河沿岸人口集中的谷坡地段,而泥石流地质灾害多发生在采矿活动强烈的地区,如大章、车村、木植街等。
1 环境地质问题
环境地质问题或不良地质现象主要有水污染、滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等,其中滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷是这一地区最为严重的地质灾害类型。
1.1 滑坡
滑坡是嵩县斜坡变形应力释放的主要形式,按物质组成可以分为土质滑坡和岩质滑坡两类。嵩县地层种类繁多,从太古界到新生界地层均有出露,岩浆岩、沉积岩分布面积广,风化程度从强风化—微风化,第四系粉质粘土、砂土、砾石层在嵩县境内均有不同程度的分布,岩石风化以及第四系土层为滑坡发育提供了特定地质环境条件。
1.2 崩塌
崩塌是嵩县斜坡变形应力释放的主要形式,主要分布于居民区内,区房屋的毁坏,多是崩塌所致。按物质组成可以分为土质崩塌和岩质崩塌两类。
土质崩塌:主要发育于人工平基建宅地段、人工切坡形成的陡崖地段、挖掘窑洞及修建简易公路所形成的陡峭人工边坡地带。发生于坡角一般大于70°,崖高大于3 m,一般来说规模较小,剥离面多为黄土柱状节理面、剪节理面及风化卸荷裂隙面;雨季发生概率大,但冬夏季及昼日温差变化引起的崩塌也时有发生。
岩质崩塌:主要发育在人工平基建宅地段、人工切坡形成的陡崖地段及修建简易公路所形成的陡峭人工边坡地带。一般坡度在70°以上,坡高大于3 m,一般来说规模较小。在县境南部发育于公路沿线,崩塌体为裂隙极度发育的碎石、块石危岩体。崩塌面为岩层层面和岩体节理裂隙面,一般雨季发生概率较大;而人类工程活动则是区内岩质崩塌地质灾害的主导因素。
1.3 不稳定斜坡
区内不稳定斜坡按其物质组成主要为土质斜坡。主要发育于陡峭的沟谷地貌边缘地段,沟谷地段地形切割强烈,相对高差大,坡体后缘为陡坎的微地貌。
1.4 泥石流
通常爆发突然、来势凶猛、具有极强的破坏力。有丰富的可供搬运的松散物质来源;有利于贮集、运动和停淤的地形地貌条件;强度较大的降水是泥石流的形成三个基本条件。目前发现的泥石流主要为人类工程活动产生的大量弃渣随意堆放,构成了泥石流的固体物源所致。
1.5 地面塌陷
嵩县地面塌陷主要分布于北部、中部地下矿山开采地段。其形态多为不规则形状、椭圆形,呈阶状递次整体塌陷或呈漏斗状遍布塌陷区,其伴生地裂缝多被掩埋覆盖。根据调查结果分析,地面塌陷的产生应具备以下三个条件:一是下部基岩中具有一定规模、适当埋深的采空区;二是采空区上覆适当厚度的土层;三是矿井排水使地下水位降低到采空区以下一定深度。
2 人类活动对地质环境的影响
随着经济发展,区内人类活动对地质环境的干预及破坏程度也在不断加深,产生了一系列地质环境问题。区内人类工程活动主要表现为水利工程及交通工程建设,矿山开采、城乡建设等。
2.1 水利工程
嵩县地表水资源丰富,解放后先后修建水库三十余座。其中较大的水库有陆浑水库、青沟水库。灌渠428条,塘堰坝1675座,机电灌站453处。以上工程建设使嵩县水利化程度得到很大提高。但库坝稳定性、库底於积等问题越来越引起当地政府及有关部门的重视。
2.2 交通工程
嵩县地处深山区,除修路时开山炸石造成边坡体失稳及涵洞塌方外,公路两侧人为高陡边坡易形成崩塌、滑坡隐患,威胁交通安全。目前洛栾高速公路已于2012年修建完成,道路修建过程中出现大量的滑坡、崩塌现象或存在滑坡、崩塌隐患,严重威胁着洛栾高速公路通车以后的交通安全。
2.3 矿山开采
嵩县矿产资源丰富,“高都赤金”远在汉代已有开采,以其成色赤足而闻名全国。嵩县已跻身全国十余个年产黄金万两县之一。矿山开采在带来经济效益的同时,也给嵩县地质环境造成较大破坏,形成地质灾害隐患。1996年8月3日上午8时许,位于高都川的祁雨沟金矿尾矿库暴雨期间突然溃坝,形成泥石流,20余万方矿渣灰顺流而下,摧毁办公楼两座,宿舍楼一座,8部汽车和32名职工家属被掩埋,造成直接经济损失2100万元。此外,车村镇萤石矿采矿引发的地面塌陷隐患依然存在。
2.4 城乡建设
嵩县地处山区,素有“九山、半陵、半分川”之称,存在建设用地短缺问题,建房开挖坡脚问题普遍。汛期崩滑灾害多有发生。
3 滑坡成因分析
滑坡产生于特定的工程地质与水文环境,是在以重力为主的自然应力作用下或在人类工程活动影响下发生发展的斜坡变形运动,是依附于其内在软弱结构面(带)的地表斜坡岩土体,在一定的地质力学机制下失去原有平衡条件而产生以水平位移为主的顺坡移动现象。
一般来说滑坡产生的原因主要有以下两个方面:一是剪切应力的增大;二是斜坡土体(或其中的软弱夹层)抗剪强度降低。前者如斜坡变陡(人工开挖、地壳上升)、超载(堆填弃土等)、震动(地震、爆破和机器震动)等;后者则较复杂,有地下水的作用、物理化学作用、分化作用、流变作用和结构破坏以及卸荷膨胀等。调查结果综合分析认为,花花岩滑坡是自然滑坡。
根据滑坡体所在的地貌单元、地貌特征和产生滑移的诱因分析,在最不利的持续降雨或暴雨、地震作用条件下,斜坡体就会发生变形,有滑移失稳、导致地质灾害形成的可能性。其形成机理如下。
(1)斜坡前地形坡角约20°~45°,主滑方向前缘坡角约35°,较陡的坡面为滑坡剪出口提供了充分的滑移空间。
(2)滑坡体的主要物质组成为第四系全新统滑坡堆积层和上元古界震旦系栾川群云母石英片岩层,大气降水下渗形成浅层地下水,相对隔水的块石土夹粉质粘土透晶体接受季节性地下水的反复浸泡,形成强度较低的饱和土体,极易形成滑动带。在持续暴雨或强降雨等外部因素的作用下,因滑体土处于饱水状态,滑体的自重增加,地下水在其内部径流,不断浸泡软化滑体、降低其抗剪强度,便构成了斜坡失稳、产生滑动的又一重要条件。
(3)大气降水是斜坡蠕变,形成滑坡的决定性因素。斜坡在大气降水过程中,除接受滑体坡面形成的面流水体沿岩土孔隙和洞穴的入渗补给外,还接受较高地势石英片岩裂隙水的补给,大量入渗的大气降水在滑体内径流的过程中,遇到渗透性较小的粉质粘土相对隔水层后,不断聚集软化土体,向上沟通大气降水的运移通道,进而增加滑体内的地下水储水量,在不断增加的水压力下,沿弱透水性的块石土夹粉质粘土透晶体层底面形成地下水通道,使粉质粘土不断遭受潜蚀,扩大了软弱带的面积,促使了滑动带的形成,为滑体提供了滑动的润滑剂。
综上所述,大气降水的大量入渗聚集,使滑体土因饱水而增加重度,软化后降低其抗剪强度,在不断增加的水压力作用下,软弱结构面达到贯通状态,就造成了斜坡失稳滑移的地质灾害。
4 结语
针对目前已有的地质灾害根据实际情况选择不同的工程进行治理。对小型有一定危险性的地质灾害宜采用简易工程治理,包括修建排水沟、对民居后坡体进行坡改梯工程、取土卸荷等。工程治理对威胁重大的修建进行大规模取土卸荷、修筑大梯级平台、挡墙、抗滑桩等。对较危险的小型灾害不易采用简易工程治理的采用监测避让等措施治理。总之针对不同类型地质灾害发生的主要原因,采取综合的地质灾害防治措施,可供采取的地质灾害防治措施各有特点。endprint