陕西省佳县地质灾害发育特征与形成条件分析

齐普荣，殷翔，王滔，王晗旭

(陕西核工业工程勘察院有限公司，西安 710054)

陕西省佳县地质灾害发育特征与形成条件分析

齐普荣，殷翔，王滔，王晗旭

(陕西核工业工程勘察院有限公司，西安 710054)

佳县位于陕西省东北部黄河中游西岸，受特殊的地形地貌、岩土体结构、降雨和人类活动等影响，区内地质灾害发育数量多，危害大，各类地质灾害的形成条件、分布规律和发育特征具有诸多共性和一定规律，同时又呈现出各自差异性特征和独特规律。

地质灾害；发育特征；形成条件

本文以2014年陕西省佳县地质灾害详细调查所取得的野外调查成果和相关资料数据为依据，经室内分析整理，对佳县地质灾害的发育特征、分布规律及形成条件进行了总结。

1 县域概况

佳县位于陕西省榆林市东部，地处晋陕两省交界处。县境南北长85 km、东西宽23.9 km，总面积2 028 km2。全县总人口26.59万人，人口密度131人/km2。佳县地处陕北黄土高原腹地，毛乌素沙漠南缘。自新生代以来，境内地壳大面积呈垂直上升运动，经历漫长的侵蚀切割形成了起伏不平的低山丘陵。由于黄河沿岸水土流失较严重，毛乌素沙漠逐渐缓慢南侵，在漫长的地质演变中，逐步形成了东南部黄河沿岸土石山区、西南部黄土梁峁丘陵沟壑区、北部风沙区3个地貌单元，其中黄土梁峁丘陵沟壑区占全县总面积的76.2%[1]。佳县属大陆性半干旱季风气候区，年平均降雨量469.0 mm，春夏干旱、秋季多雨，水系为黄河水系。境内主要发育中-新生代地层，包括三叠系、新近系和第四系，第四系黄土分布最为广泛外，几乎遍布全区[2]。县境地处鄂尔多斯盆地东缘的陕北斜坡上，地质活动相对稳定，地质构造简单。人类沿河流沟谷呈带状分布，活动类型主要为陡坡耕种、建房修路、旅游开发、矿山开采等。人类活动导致斜坡结构破坏，形成水土流失，诱发地质灾害的现象较为普遍。

2 地质灾害发育特征

根据2014年佳县地质灾害详细调查结果[3]，区内地质灾害类型有滑坡和崩塌两种，以崩塌灾害最为发育，其次滑坡。全县共确认地质灾害点128处，其中有滑坡34处、崩塌94处，分别占灾害点总数的26.6%、73.4%(表1)。

2.1 崩塌

境内已查明的崩塌有94处，占灾害点总数的73.4%。产生崩塌的坡型一般为凸型或直线型，坡度多为60°～90°。崩塌体以小型黄土崩塌为主，其中自然因素诱发为主的73处，65处属倾倒式崩塌(表2)。崩塌为佳县区内最为发育的地质灾害，分布广、数量多、危害大、突发性强，致灾严重，多由人类工程活动和暴雨诱发。

表1 地质灾害类型、规模统计表

表2 崩塌分类统计表

黄土崩塌之所以最为发育，是因为黄土砂质含量高，土中大孔隙及垂直节理发育，结构疏松，强度低，难以保持高陡边坡的稳定。由于佳县境内多属黄土沟壑梁峁区，居民大都在支沟壁上切坡挖窑、建窑，切坡坡度多在70°以上，坡高10～30 m不等，由于土质差，切坡高陡，大都不稳定；加之降水和生活用水的渗入，使之成为崩塌高发地段。

基岩崩塌，主要存在于黄河沿岸县级公路一侧的基岩人工边坡上，由于修路开挖，形成近直立的边坡上裂隙密集发育，近年以来，但逢雨季，经常发生掉块或岩石坠落，严重威胁行人、过往车辆及沿黄公路的交通运输安全。

2.2 滑坡

滑坡在区内虽然发育数量不多，但其活动性强，造成的灾害和损失却极大。本次调查滑坡点共34处，占灾害点总数的26.6%。区内滑坡体均为小型、浅层、牵引式黄土滑坡，其中自然因素诱发为主(表3)。黄土滑坡无论是实地或是在遥感影像上，其形态特征较明显，容易识别。滑坡后壁平面型态多呈典型的圈椅状，形态明显，后壁多处于黄土梁峁斜坡中上部，坡度60°～90°。滑坡前缘表现为舌状或长舌状，滑坡所处坡体平面形态有半圆形、半椭圆形、长舌形、近似矩形、不规则形等[4]。

境内滑坡主要为牵引式滑动，新近发生的滑坡保留着典型的滑坡特征。不仅后壁和侧壁黄土裸露，壁面新鲜明晰，后缘有横向张裂缝产生，随着规模的不断增大，沿垂直于裂缝方向会产生小型的落水洞。调查区以新滑坡居多，滑动方向同斜坡的坡向。从已有滑坡特征分析，滑动速度一般较高，属高速滑坡。由于滑坡多属于坡脚遭受流水侵蚀或人工开挖斩坡引起，滑坡的形成机制比较简单，属牵引式滑坡。

表3 滑坡分类统计表

3 地质灾害形成条件

3.1 地质灾害与地形地貌的关系

区内地质灾害分布、发育特征与地貌关系密切，根据不同地貌类型呈规律性发育特征。佳县地貌上可分为黄土梁峁区、土石山区和风沙区3个地貌单元。3个地貌类型中除风沙区外，其边缘及其它2个地貌单元均为斜坡地貌，具有产生滑坡、崩塌变形活动的临空条件。

3.1.1 黄土梁峁区

黄土梁峁区沟壑发育，第四系黄土构成黄土梁峁的主体，基岩则出露于沟谷的底部。沟谷切深，上覆不连续的薄层黄土，相对切割深度几十米至百余米，宽几十米到数百米，并形成“U”型或“V”型谷。该区的人口分布相对集中于河谷内。据统计，本区内共发育地质灾害点110处，占灾害点总数的85.9%，面密度为0.07处/km2，主要以黄土崩塌、滑坡为主。

3.1.2 土石山区

黄河沿岸在流水冲蚀下切作用下，地形支离破碎，沟深崖陡，发育较多的基岩崩塌现象，在有人类活动的沟谷因建房、修路等切坡形成基岩崩塌灾害。本次调查共有地质灾害点18处，占灾害点总数的14.1%，面密度为0.05处/km2，以岩质崩塌为主。

3.2 地质灾害与地层及岩土体结构的关系

地层及岩土体结构是地质灾害产生的物质基础，是影响斜坡稳定的主要因素。一方面区内广泛分布的黄土地貌与黄土的物理力学性质关系极为密切；另一方面地层岩性、斜坡的地质结构决定着斜坡体内应力分布状况及变形破坏特性，即岩土体的结构和力学强度决定着斜坡变形的可能性[5]。

3.2.1 容易发生灾害的地层

佳县境内分布地层主要有三叠系和第四系，其中第四系黄土是区内的易滑地层。

第四系黄土在佳县全境广泛分布，黄土结构疏松，强度低，遇水软化，节理裂隙发育等特性决定了黄土是上述区域内最主要的易滑地层。本次调查的地质灾害点多发生在该地层中。不同时代黄土的结构、成分、物理性质和力学强度等存在较大的差异，在纵横向上具有很大的非均质性。老黄土结构相对致密，无大孔隙结构，垂直节理相对不发育，而新黄土成岩性差，土质疏松，为支架-大孔结构和镶嵌-微孔结构，含砂量高，成分以粉砂质为主，富集了可溶盐类物质，垂直节理发育，孔隙比大，遇水体积膨胀，易崩解，湿陷性强。加之佳县内人类活动多与第四系黄土有关，本次调查的绝大数黄土滑坡和崩塌与人类活动有关。故新黄土是最不稳定的易滑地层。

3.2.2 岩土体结构

区内斜坡岩土体结构主要包括4种类型：黄土层型、黄土+红粘土型、黄土+基岩型和纯基岩型。斜坡岩土体结构决定了斜坡变形破坏的方式和软弱结构面的位置，对滑动面和崩塌发生位置具有明显的控制作用。

(1) 黄土层内错动型

(2) 黄土+红粘土型

上部黄土和下部新近系红粘土所组成的斜坡类型。在佳县的西部和西北部沟谷沟脑断续出露。红粘土粘粒含量大，是良好的隔水层，同时遇水强度降低，向外膨胀蠕动变形，不利于斜坡的稳定。

(3) 黄土+基岩型

上部黄土与下部基岩共同组成的斜坡类型。此类斜坡主要发育在各沟谷内及较大河流两侧局部地段残留，一般为基岩出露较高，黄土覆盖其上。在这些区域内，河谷较为宽阔，是人类活动的主要区域。

(4) 纯基岩型

主要分布于县境以东黄河沿岸土石山区，一般整个坡体均由三叠系砂岩夹薄层至中层泥岩组成，仅在山体顶部残留有少量第四系黄土。由于软硬基岩的差异性风化，在较陡的坡体处往往砂岩悬空，泥岩层内凹。坡体往往沿裂隙面、层理面发生崩滑破坏变形现象。

3.3 地质灾害与降雨的关系

调查结果显示，佳县地质灾害绝大部分发生在雨季(暴雨、连阴雨)或融冻时节，表现了随季节周期性发生的特征。历史上年降雨量大于多年平均值的年份一般既是降雨丰水年，也是崩滑等地质灾害的高发年；而年内集中夏秋多雨季节及初春融冻季节，也是地质灾害的高发期。

由于黄土构造节理、卸荷与风化裂隙、落水洞、陷穴等发育，降雨可沿空隙下渗甚至灌入，在相对隔水部位形成饱水带，增大岩土体重力、甚至形成孔隙水压力，降低岩土体强度，从而触发黄土滑坡、崩塌的发生[6]。暴雨降水强度大，历时短，仅数小时，入渗量相对较小，地表产生径流量大，面状冲刷作用强烈，使斜坡松散黄土堆积物随地表径流形成洪水，迅速汇集沟谷，易诱发泥流灾害产生；连阴雨历时较长，大部分可渗入坡体，进入土体孔隙或岩体裂隙补给地下水，导致岩土体饱水软化，岩土体自重增加，降低岩土体的抗剪强度，促使崩塌、滑坡发育。

通过本次调查与分析，佳县地质灾害主要发生在6～10月，说明地质灾害的发生与降雨量以及降雨特征关系密切。且发现近年发生滑坡和崩塌频次与多年月平均降水量呈明显的正相关关系。总之，大暴雨和连阴雨是本区地质灾害的主要诱发因素。

3.4 地质灾害与人类工程活动的关系

黄土滑坡、崩塌等地质灾害的触发因素很多，最主要的是不合理的人类工程经济活动和降水的双重作用，二者的综合效应是诱发本区地质灾害发生的最主要的外在因素，它对斜坡稳定性的影响比地形地貌、地层岩性及坡体结构等地质环境因素的影响强烈而明显[7]。

3.4.1 斩破建窑

自古以来，繁衍生息在黄土高原的居民世代穴居于土窑洞或石拱窑中，成为本区独特的居住景观。在县境内黄土较厚的区域中绝大部分村民仍然居住在石窑和土窑中，形成居住分散、灾害遍布的局面。由于自然条件限制，群众大多在梁峁黄土斜坡及沟谷两侧谷坡上斩坡平地基，建房拱窑多在垂直崖壁上的黄土体内进行，形成高陡临空面。土窑洞一般建在新黄土之下的老黄土中，从而形成新的人工边坡，因地形和工程量限制，不能按阶梯状削坡，排水设施简易，窑崖无防护措施，在连阴雨或暴雨季节，雨水、地表水的下渗，常常导致黄土崩塌、滑坡，对人民的生命财产安全构成严重威胁。群众住宅地址位置的选择是关系到受地质灾害威胁大小的关键。本区内75%的土窑窑崖大于10 m，为崩滑灾害的发生提供了有利的空间条件。

3.4.2 公路建设

在区内，因建设场地的限制，公路建设多沿河道延伸，而河道两侧基岩多出露且较高，修路进行削坡施工，常在公路内外侧形成较高的陡坡和临空面，加之基岩长期风化裸露，往往在沿线形成崩滑地质灾害，影响车辆、行人安全。如沿黄公路沿线崩塌多因此引起。

3.4.3 矿山开采

佳县矿山目前主要为建筑用砂岩矿和中小型砖厂，对地形地貌及地表植被均有不同程度的破坏。个别建筑用砂岩矿开挖坡脚形成的高陡边坡，威胁到矿区工作人员及过往车辆行人。虽然区内因此形成的地质灾害数量不多，规模不大，但认为不容忽视的一种地质灾害发育形式。

3.5 地质灾害与冻融作用的关系

佳县地处榆林市东部，气候寒冷。一些基岩裂隙，因结冰膨胀，促使裂缝或裂隙加宽和向深部延伸，解冻季节易发生垮塌和崩落[8]。公路的某些基岩削坡地段，人工边坡高15～50 m，近于直立，岸边裂隙发育，且有不同程度的张开，解冻季节易产生崩塌或局部垮落，给道路交通造成威胁。而黄土边坡的裂隙不明显，事先无迹象，解冻季节容易突然发生崩塌，危害较大。

综上所述，在地质灾害诸多形成条件中，地质环境条件变化缓慢，而人类工程活动和降雨是最活跃的因素，二者双重作用是诱发地质灾害最活跃最积极的因素。因此对地质环境只能以科学的态度加以保护和利用，以减少地质灾害的发生。

4 结论

本文基于最新实地调查数据，介绍了佳县地质灾害的分布规律、类型及形成条件。陕北黄土高原地质环境条件复杂，滑坡、崩塌成为该地区最主要也是危害最大的两大类地质灾害，同时地质灾害的类型、数量及特征又根据区内特殊的自然环境和地质环境呈现出区域性规律，研究和调查这些规律和特征，可以为当地政府更好的防灾减灾提供基础地质依据，科学合理地预测和防治地质灾害。

[1] 陕西省地质局第二水文地质队．陕西省区域环境地质调查报告(1∶500 000)[R]．2000．

[2] 西北有色勘测工程公司．陕西省佳县地质灾害调查与区划报告(1∶100 000)[R]．2004．

[3] 陕西核工业工程勘察院．陕西省佳县地质灾害详细调查报告(1∶50 000)[R]．2014．

[4] 陕西省地质调查院．陕西省地质灾害详查技术要求(1∶50 000)[S]．2014．

[5] 雷祥义．黄土地质灾害的形成机理与防治对策[M]．北京：北京大学出版社，2014．

[6] 殷坤龙，汪洋，唐仲华．降雨对滑坡的作用机理及动态模拟研究[J]．地质科技情报，2002，21(1):75-78．

[7] 雷祥义．黄土高原地质灾害与人类活动[M]．北京：地质出版社，2001．

[8] 王志荣，王念秦．黄土滑坡研究现状综述[J]．中国水土保持，2004， (11)：16-18．

FEATURES AND CAUSES OF THE GEO-HAZARD IN JIA COUNTY,SHAANXI

QI Pu-rong，YIN Xiang，WANG Tao，WANG Han-xu

(Shaanxi Nuclear Industry Engineering Investigation Institute Co.,Ltd.,Shaanxi,Xi’an 710054, China)

Jia county is located on the west side of the middle reaches of the Yellow River in the northeast of Shaanxi Province.The special topography, geological structure,rock-soil conformation，rainfall and human activities result in numerous geo-hazards of large risk, which possess both similar and different formation conditions,distribution law and development features.

geological hazard; development characteristics; causes

1006-4362(2017)02-0021-05

2017-01-06 改回日期： 2017-03-17

项目来源： 陕西省财政厅《关于下达2013年省级地质灾害防治专项资金预算的通知》(陕财办建【2013】198号)

X141;X43;X45

A

齐普荣(1981- )，男，陕西彬县人，硕士，高级工程师，主要从事环境地质等方面的工作。E-mail:185385261@qq.com