西宁市主要地质灾害成因及变形破坏模式分析

刘 峰，陈惠娟，王士东，赵东阳，秦光雄

(青海省环境地质勘查局/青海省环境地质重点实验室，青海 西宁810007)

西宁市地处青藏高原东北部，是青海省政治、经济、文化中心，也是青藏高原人口最多、社会经济最发达、地理位置最重要、自然环境最优越的省会城市。受西北特有的地质环境背景条件的影响，西宁市突发性地质灾害十分发育，是我国省会城市地质灾害隐患最为严重的两个省会城市(兰州市、西宁市)之一。因人类工程活动引发的地质环境恶化及地质灾害频发，制约了我市社会经济的可持续发展[1]。笔者根据近几年对西宁市地质灾害实地调查资料，分析西宁市主要地质灾害类型、成因等，并提出了主要地质灾害变形破坏模式，为今后西宁城市主要灾害治理提供主要的理论依据。

1 地质灾害类型及成因

1.1 地质灾害类型

根据《青海省西宁市地质灾害详细调查》调查情况，西宁主要地质灾害类型“崩、滑、流”和不稳定斜坡四种类型。本次实地调查灾害点294个[2－3]，灾害的分布情况见于表 1、图1。

1.2 地质灾害成因

西宁市地质灾害是地形地貌、地层、岩土结构、大气降水以及人类工程活动等因素共同作用的结果。

1.2.1 降水

“水”是诱发地质灾害主要因素，据本次调查资料，地质灾害主要发生在6－10月，与本地区降雨量、降雨特征有直接关系。研究区深居西北内陆，远离海洋，属于高原干旱半干旱大陆性气候，气候垂直变化明显[4]，年际间降水比较集中，主要在每年7、8、9月份，滑坡，崩塌等地质灾害的频率和月降水量是的具有正相关关系(见图2)。

表1 西宁市地质灾害类型汇总统计表

降雨沿着黄土或基岩构造节理、卸荷与风化裂隙等空隙下渗甚至灌入，在相对隔水部位形成饱水带，软化滑动带，增大岩土体重力、甚至形成孔隙水压力，降低岩土体强度，从而触发滑坡、崩塌的发生[5]。另外，区内降雨频次直接影响泥石流灾害的发生频率(见图3)，每年的雨季同时也是以泥石流为主地质灾害的高发季节，其他月份发生的地质灾害则明显减少。根据湟水地区已发生泥石流时的降雨资料统计，当日降水量达25 mm，1小时降水量达到15 mm时即可引发泥石流。降雨是泥石流形成的主要条件和诱发因素。

图1 地质灾害类型与数量分布图

图2 降水量与滑坡多年月发生关系对比直方图

图3 西宁地区泥石流暴发降雨量临界线图

1.2.2 地质环境条件

研究区地处黄土高原和青藏高原的结合地带，是生态环境最脆弱的地区之一。特殊的自然地理环境和地质环境背景条件，发育独特的环境地质问题[7]。内动力地质作用起控制性作用，本区特有的构造地貌、地层岩性、地质构造孕育了多种灾害，外动力地质作用诱发的各种不良地质现象显现的十分突出。该区为中新生代形成盆地，由半固结红色砂泥岩及黄土构成谷地，其力学强度很低，尤其是遇水后强度大为降低[8]。由外动力地质作用诱发的环境地质问题和不良地质现象主要有泥石流、滑坡、崩塌、不稳定斜坡等，当人类经济活动在这些地区出现，就导致了湟水河河谷及其较大支沟谷与丘陵交接部位泥石流、滑坡、崩塌等地质灾害频繁发生，是这一地区最为严重的环境地质问题。

1.2.3 人类工程活动

随着社会的发展，研究区人类工程活动得到了空前的发展，引发了一系列的地质灾害问题和隐患。人类工程活动集中反映在湟水河谷及其较大一级支沟内，其它地区则相对较轻。人类工程活动主要方式见表2。随着人类工程经济活动的增强，其对地质环境的影响也越来越严重，常常成为多种地质灾害发育的直接诱因[6]。2011年7月31日18时发生的北山一颗印滑坡就与绿化灌溉采取的漫灌直接相关。

表2 人类工程活动引发地质灾害分析表

2 变形破坏模式分析

控制西宁市城区主要地质灾害形成机理的诸多因素中，高原隆升是内动力因素，它控制着湟水的形成演化和岸坡的形成演化，也控制着区内人类经济工程活动空间和区内重大地质灾害的形成。因此，构造抬升，致使湟水阶段性下切，并造就了区内高阶地前缘成为西宁市潜在重大地质灾害隐患区和致灾区。也是由于西宁市Ⅴ级高阶地前缘岩性结构特征、地貌形态、构造裂隙面及工程地质性质的差异，也导致了研究区不同地段有不同的地质灾害形变特征(见表3)。

表3 研究区主要地质灾害变形破坏模式

2.1 卸荷拉裂型

该类型斜坡带一般高陡，后缘斜坡总体坡形为折线型，坡脚有滑坡体堆积，地质模型及岩体受力状态如图4，变形特征:上部Ⅴ级阶地前缘具典型的块体运动的特点，即在坠落自重力和静水推力作用下，致使块体卸荷，并向向坡外坠落。坠落物在坡脚堆积，并在累积性堆积过程压密固结，当累积性固结推力达到极限时，形成沿古坡面滑动。

图4 北山寺潜在不稳定斜坡变形破坏示意图

2.2 压制拉裂型

主要分布在北山中断的褚家营一带，这里由于冲沟密度大，坡顶应力集中，压致裂面极为发育，掉块、撒落时有发生，资料显示规模小于10×104m3的滑坡多达11处，稳定性差。地质模型及岩体受力状态如图4，变形破坏特征，斜坡因冲、切沟密集发育，坡顶应力集中，压制裂隙十分发育，尤以倾向坡外、倾角50°左右最为显著，在自重及静水压力作用产生向坡外的滑动力，形成小规模滑坡并堆积在坡脚带。坡脚带堆积物处于基本稳定状态，局部因固 结压密产生蠕滑，属固结压密 作用引起，推力较小。

2.3 黄土自重滑移拉裂型

主要分布在研究区西部南北山黄土披覆带，如马坊 ～西杏园、西山～阴山堂一带，这里冲沟密度较大，坡顶覆盖有厚达100余米的黄土，底部有相对隔水的泥岩或钙质胶结的底砾石层，为相对隔水层。

地质模型及岩体受力状态如图5，变形破坏特征:斜坡带因冲沟发育，同时黄土垂直节理发育，卸荷裂隙沿黄土垂直节理呈隐性发育，降水沿隐形卸荷裂隙入渗并引发湿陷坑、穴相互贯通，在水压力及重力作用下，沿基岩面或底砾石面滑移破坏，现状条件下稳定性差。

图5 褚家营潜在不稳定斜坡变形破坏示意图

2.4 软岩卸荷滑移拉裂型

该类破坏形式主要集中在北川河谷右岸破坏带。滑坡规模达100万 m3，均为古近系岩质滑坡。地质模型及岩体受力状态如图6。变形破坏特点:坡面临空高陡，岩体岩性结构为软硬相间，坡体在自重力作用下卸荷拉裂，坡脚带沿软弱结构面蠕变滑移，最终在重力和水压力作用下，上部切层，下部沿软弱面滑动形成滑坡。目前较稳定。

图6 马坊西斜坡变形破坏示意图

图7 阴山堂斜坡变形破坏示意图

3 结语

由于地区性经济落后，西宁市并未做过详细的重大地质灾害防治规划工作。地质灾害年年造成人员伤亡，破坏城市、矿山、企业和交通干线，随着西部大开发步伐的加快和青藏高原特色旅游业的蓬勃兴起，人类工程经济活动加剧，西宁地区地质环境脆弱，由此引发和加剧了地质灾害的发生和发展，地质灾害呈现加重的趋势，严重危害着研究区内人民生命财产和经济发展。因此，本次地质灾害破坏模式提出，希望起到科学有效的防灾、减灾的目的[9]。

[1]任永胜.西宁市地质灾害及其防治对策[J].青海省国土经略.2004，03:30 －33.

[2]周保，张俐，王文来，等.青海省西宁市地质灾害详细调查报告[R].西宁:青海省地质环境监测总站.2013.

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[4]张森琦，许伟林，严维德，等.西宁盆地地热地质[M].北京:地质出版社.2013.

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