断层对地质灾害的影响——以安化地区为例

贺小黑，谭建民，裴来政

(1.中国地质调查局武汉地质调查中心，湖北 武汉 430205； 2.东华理工大学，江西 南昌 330013)

断层对地质灾害的影响
——以安化地区为例

贺小黑1，2，谭建民1，裴来政1

(1.中国地质调查局武汉地质调查中心，湖北 武汉 430205； 2.东华理工大学，江西 南昌 330013)

安化县地区构造复杂，断裂发育，破碎岩体较发育，为了研究安化县地区断层对地质灾害的影响，通过运用实地大比例尺调查、室内分析等方法，发现：(1)区内断裂对地质灾害的影响作用较明显，尤以印支期北东向断裂最为明显。断层破碎带附近地段地质灾害集群发育，沿断裂带附近地质灾害呈线状展布。(2)断层在坡体上的分布位置不同，斜坡发生的失稳破坏模式也可能不同。根据断层在斜坡中的分布位置，可将受断层控制的边坡失稳破坏模式分成两种：①当断层从斜坡中上部穿过，即在谷坡处形成破碎带，雨季易发生土质滑坡或碎屑滑坡。②当断层从坡脚穿过，即破碎带位于坡脚，在降雨、库水浸泡等条件下，多产生岩质滑坡。(3)第二种失稳模式的滑坡所处地段具有多个相似的特点，如斜坡前缘发育陡崖、陡坡，上部多存在顺坡向的结构面，下部断层带多处于河流凹岸，基岩多为南沱组泥砾岩、五强溪组上段砂质板岩、马底驿组板岩等。

安化县；断层；地质灾害；破坏模式；岩质滑坡

0 引言

地质构造与地质灾害的关系越来越受同行的重视。冯希杰(1990)[1]研究了断裂活动引起的位移场对坡体破坏的影响。邓清禄(2000)[2]对长江三峡巴东新县城斜坡变形失稳与构造的关系进行了深入研究。近年来，相关学者不断探讨构造与地质灾害的密切联系[3-5]，特别是汶川大地震后，地质构造与地质灾害的相关性研究受到国内专家的高度重视，黄润秋等[6-7]深入研究了汶川地震滑坡与断裂构造的紧密关系，也有学者对断层对具体滑坡的控制作用进行了研究，如张莹[8]研究了受断层控制的柳家坡滑坡的形成机理。学者们普遍认同构造活动对地质灾害的形成具有非常重要的控制作用，但前人的研究多集中在滑坡与断层之间的空间关系统计、断层性质对滑坡的影响，以及断层对某滑坡的控制作用进行具体问题具体分析等方面，断层在边坡中可能分布在不同的位置，有的断层通过坡顶，有的断层通过坡体中部，有的断层通过坡脚，断层分布位置的不同，滑坡的成灾模式可能不同，而目前还没有学者进行断层在坡体中的分布位置对滑坡成灾模式的影响方面的研究，另外，安化县断层较多，前人对安化县地区断层与地质灾害分布之间的关系还没有进行过分析和研究，因此本文的研究是十分有必要和有意义的。

1 安化县地质环境问题及地质灾害现状

安化县位于中纬度地带，地处雪峰山脉东段，气候温和湿润，四季分明，属湖南省暴雨中心和低温中心区之一。地表水十分发育，溪流纵横交错。主要由低中山和中低山组成，沟谷深切；安化县地区构造复杂，靖县～安化北东向切壳深大断裂带传境而过，区内断裂发育，截切褶皱，致使地层背、向斜不完整，形态各异，连续的顺向坡段较少，褶皱对地质灾害的影响不明显，故斜坡结构类型对崩塌滑坡的控制作用较弱；境内以北东向断裂为主，少量东西向，断裂带产状陡立，倾角多为50°～80°，多属逆冲断裂，复杂的地质构造致使岩体破碎，易风化，为滑坡产生提供了物质基础；地层岩性多为浅变质板岩、砂岩、碳酸盐岩与硅质岩。复杂的地质条件、丰沛的降雨、强烈的人类工程活动等因素，造成了本区地质灾害发生种类多、分布广、频率高、灾情重，是我国地质灾害高发区(流域)之一。随着社会经济的发展和城乡、道路、水利建设的发展，近年来发生的次数也明显增多，灾害所造成的直接经济损失明显增加。区内地质灾害主要分布在交通干线及城镇周边，目前已造成89人死亡，经济损失直接经济损失5 692万元。

近年来，地质灾害的不断发生，造成了严重损失，进行地质灾害的防治形势也越来越严峻。如1961年3月6日发生于柘溪镇塘光岩特大型滑坡，死亡64人，直接经济损失150多万元；1999年5月17日，木子乡马岩村马蹄岩小型滑坡，死亡2人，摧毁房屋1栋，直接经济损失10万元；1990年和1999年6月柘溪林场乱石场前后发生两次滑坡，毁房屋28栋，毁坏园林地308亩，受灾人数625人，直接经济损失达800余万元；2014年7月16日，湖南省益阳市安化县柘溪水库发生唐家溪滑坡，该滑坡位于柘溪水库支流潺溪左岸支沟内。滑坡方量仅约2×105m3，堵塞了河道。滑坡物质冲入柘溪水库，造成最大爬坡浪高达32.7 m，巨大涌浪将滑坡对面5间房屋夷为平地，并造成上游5栋房屋严重损毁，同时造成12人死亡、5人受伤、掩埋民房2栋、损坏民房9栋。

2 断层对地质灾害的控制作用

2.1断层破碎带附近地段地质灾害集群发育

安化县地区断层发育，往往沿沟谷展布。区内地质灾害的发育程度与断裂构造有关，断层破碎带附近地段地质灾害集群发育。经调查统计，共发育主要断裂65条， 逆冲为主，沿断裂带附近地质灾害呈线状展布(图1)，各断裂带发育地质灾害见表1，区内主要断裂带附近发育崩塌、滑坡、泥石流灾害点57处，占地质灾害总数的38%。

数据表明，地质灾害的发育程度受断裂构造影响明显，其直接影响主断面及周边的岩体，致其破碎、成分改变，改变其物理力学性质，尤以印支期北东向断裂最为明显，其原因是：印支期构造活动最为强烈，断裂两侧地层岩性因强烈受挤压，使其破碎岩带和裂隙发育带的宽度达数十几米以至数百米，而破碎带岩石破碎，结构面较多，局部存在软弱面或软弱带(如断层泥、糜棱岩等)，岩体强度较低，透水性强，在降雨条件下易发生各类地质灾害。

表1 地质灾害发育与主要断裂构造的关系统计表Table 1 Relationship statistics of fault and geohazards

图1 安化地区断裂与地质灾害分布图

2.2断层分布位置对滑坡成灾模式的影响

安化地区断层发育的位置不同，滑坡可能发生不同的失稳破坏模式，下面将通过区内毗溪右岸几处滑坡实例来说明不同分布位置的断层对滑坡成灾模式的控制作用。

2.2.1受断裂控制的滑坡实例

(1)卸甲滑坡

卸甲滑坡位于毗溪右岸的斜坡地带，处于河流的凹岸，为一处老滑坡。后缘N侧为坡度37°的陡坡，中部为坡度约15°，集中居住种植的缓坡平台，前缘为公路开挖形成的高约25 m，坡度约31°～45°的陡坡，公路外侧为毗溪河流冲刷形成的高约20 m，坡度60°～80°的陡坎，毗溪河床宽38～65 m，地貌成因上属侵蚀剥蚀低山地貌。

滑坡平面形态呈舌形，剖面形状呈阶状。后缘为凹形、弧形地貌，高程450～460 m，后缘主要受产状为149°∠59°的节理控制；左右两侧发育冲沟，双沟同源，冲沟走向NNW和NNE，左侧边界处可见局部坍滑，右边界主要受产状为314°∠61°的节理控制，左侧边界主要受产状为34°∠86°的节理控制；前缘至公路附近，前缘可见公路开挖形成的陡坡，陡坡上部发育滑坡平台，前缘受断层控制，走向NE72°的滑石断层从滑坡前缘通过，岩体破碎，前缘高程约340～390 m；滑面受岩层层面控制。剪出口位于公路附近(图2)。

图2 断层型滑坡破坏过程(卸甲滑坡)

滑坡体长约430 m，前缘宽约475 m，后缘宽约122 m，高约120 m，平均厚约26.0 m，滑坡面积约116 415 m2，体积约3.027×106m3，规模属大型，主滑方向约160°。该滑坡为岩质滑坡，滑体由Ptw2粉砂质板岩夹变质粉砂岩组成，岩体内节理裂隙发育密集，强风化厚度2～5 m。滑面受岩层层面控制，两侧及后缘受节理控制。

(2)学堂湾滑坡

该滑坡为老滑坡，位于毗溪右岸的斜坡地带，属于堆积层滑坡，滑坡平面形态呈半圆形，剖面形状呈凹形。滑坡坡度12°～26°，前缓后陡，长约315 m，前缘宽约325 m，后缘宽约90 m，高约140 m，平均厚约13 m，滑坡方量约1.06×106m3，规模属大型，主滑方向约140°。

滑坡物质为老滑坡形成的滑坡堆积物，滑坡后部主要由崩坡积块石夹土组成，中部和前部主要由碎石土夹块石组成，前缘结构稍密实，透水性不好，后缘碎块石结构松散，透水性好，后缘为凹形、弧形地貌，高程450 m，走向NE70°的滑石断层从滑坡后部通过，附近岩体破碎，此处滑石断层上盘滑床由Ptw2粉砂质板岩夹变质粉砂岩组成，断层下盘滑床由Zh炭质板岩和Zg石英砂岩组成，岩体内节理裂隙发育密集，岩体较破碎，强风化厚度2～5 m，后缘处第四系为高处崩塌产生的崩坡积碎块石夹土。滑坡左右侧边界为冲沟，冲沟走向NNW，右侧边界处可见基岩。

滑坡体表面为缓坡平台，平台处居住种植；前缘为公路，公路外侧为毗溪河道，河流自NE流向SW，前缘高程约310 m；滑面受基覆界面控制，第四系碎块石夹土与基岩接触岩即为潜在的滑动面。剪出口位于公路附近(图3)。

图3 学堂湾滑坡地质剖面图

(3)细米塘滑坡

该滑坡为老滑坡，滑坡位于毗溪右侧的凹岸，后缘呈弧形，左右两侧发育冲沟，前缘至公路，平面形态呈长条矩形，剖面形状呈凹形。滑坡坡体表面相对平缓，平均坡度约23°，前缘公路切坡处较陡，平均坡度约33°，滑坡体长约325 m，前缘宽约150 m，后缘宽约90 m，高约135 m，平均厚约17.0 m，滑坡面积约36 231 m2，方量约6.16×105m3，规模属中型，主滑方向约150°。滑坡物质为老滑坡形成的滑坡堆积物，滑体由碎块石土组成，结构松散，透水性较好。滑床由Ptw2粉砂质板岩夹变质粉砂岩组成，岩体内节理裂隙发育密集，强风化厚度2～5 m。

在边界条件方面，左右侧边界为冲沟，冲沟走向NNW，左右边界主要受产状为40°∠90°的节理控制；后缘为凹形、弧形地貌，高程460～480 m，后缘主要受产状为130°∠70°的节理控制；前缘至公路，走向NE75°的滑石断层从滑坡前缘通过，前缘受断层控制，岩体破碎，风化程度较高，前缘高程约330 m；滑坡表面为坡度约23°的中坡，公路外侧为毗溪河道；滑面受岩层层面控制。剪出口位于公路附近(图4)。

图4 细米塘滑坡地质剖面图

2.2.2对比分析

野外调查表明，安化县地区断裂两侧地层岩性因强烈挤压，形成几十米宽的破碎带，破碎带物质相对破碎，结构面较多，局部存在软弱面或软弱带，如断层泥、糜棱岩等，岩土体强度较低，易风化剥蚀，特别是当断裂从坡脚通过时，形成天然的软弱带，斜坡的应力集中区为强度较低的软支撑，在降雨、风化、侵蚀、人类工程活动等因素作用下，易形成滑坡灾害。断裂处如有人工切坡，则可能产生大量坍滑，风化的破碎带成为区内地质灾害以及隐患最为发育的地段。

根据第2.2.1节的滑坡实例介绍，以及滑坡和断层的平面分布(图5)情况，将滑坡与断层之间的关系进行对比，发现一方面，当断层发育在斜坡中上部，即在谷坡处形成破碎带，岩体风化强烈，形成残坡积物，雨季易发生土质滑坡或碎屑滑坡，如学堂湾滑坡，区内第四系的形成大多与断层有关；另一方面，当断层从坡脚穿过，即破碎带位于坡脚，形成30～50 m宽度不等的破碎“墙体”，强度明显低于上部岩体，类似软支撑，易剪断，在降雨、库水浸泡等条件下，上部岩体沿顺向结构面剪切，在软弱墙体处产生应力集中区，一旦“墙体”不足以抵抗上部岩体的下滑力，则产生滑坡，即当断层位于坡脚时，多发生岩质滑坡。滑坡的发生发展与断层分布位置以及河流在新构造运动期尤其是更新世以来强烈的下切作用密切相关。这一现象在区内中发育较为普遍和典型，如唐家溪滑坡、卸甲滑坡、细米塘滑坡等。

上述第二种地段具有多个相似的特点。在地形地貌方面，往往斜坡前缘发育陡崖、陡坡，上部多存在为顺向的结构面，基岩风化明显，利于降雨入渗；斜坡两侧发育冲沟，下部断层带处于河流凹岸，利于冲刷。在地层组合方面，多为南沱组泥砾岩、五强溪组上段砂质板岩、马底驿组板岩，节理、板理面光滑，易形成滑动面。

图5 断层与滑坡的平面展布图

3 结论

(1)安化县地区构造复杂，断裂较发育，破碎岩体发育，褶皱不完整，多被断裂截切，连续的顺向坡段较少，褶皱对地质灾害的影响不明显。区内地质灾害受断裂影响作用明显，尤以北东向断裂最为明显。断层破碎带附近地段地质灾害集群发育，沿断裂带附近地质灾害呈线状展布。

(2)断层在坡体上的分布位置不同，斜坡发生的失稳破坏模式也可能不同。根据断层在斜坡中的分布位置，可将受断层控制的边坡失稳破坏模式分成两种：①当断层从斜坡中上部穿过，即在谷坡处形成破碎带，岩体风化强烈，形成残坡积物，雨季易发生土质滑坡或碎屑滑坡。②当断层从坡脚穿过，即破碎带位于坡脚，形成强度明显低于上部岩体的破碎“墙体”，类似软支撑，易剪断，在降雨、库水浸泡等条件下，上部岩体沿顺向结构面剪切，在软弱墙体处产生应力集中区，一旦“墙体”不足以抵抗上部岩体的下滑力，则产生滑坡。

(3)第二种失稳模式的滑坡所处地段具有多个相似的特点。在地形地貌方面，往往斜坡前缘发育陡崖、陡坡，上部多存在顺坡向的结构面，基岩风化明显，利于降雨入渗；斜坡两侧发育冲沟，下部断层带处于河流凹岸，利于冲刷。在地层组合方面，多为南沱组泥砾岩、五强溪组上段砂质板岩、马底驿组板岩，节理、板理面光滑，易形成滑动面。

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InfluenceoffaultsongeohazardstakeAnhuaCountyasanexample

HE Xiaohei，TAN Jianmin，PEI Laizheng

(1.WuhanCentreofChinaGeologicalSurvey,Wuhan,Hubei430205,China； 2.EastChinaUniversityofTeohnology,Nanchang,Jiangxi330013,China)

Anhua county has complicated structure, developed faults, and developed broken rock mass. In order to analyze the influence of faults on geohazards, the method of large scale investigation and analysis were used, and several conclusions were gained. Firstly, faults have obvious influence on the development of geohazards, especially the NE-trending fault of indo-chinese period. The geological disaster near the fault fracture zone is more intensive. The geological disaster shows linear distribution along the area around the fault zone. Secondly, the destroy mode may be different, if the distribution position of faults is different. Two destroy modes of slope affected by faults are summarized as follows. If the fault locates in the middle-upper slope, landslide consisted of soil or debris may be taken place in the condition of raining. If the fault locates at the foot of slopes, rocky landslide may be taken place in the condition of raining or soaked in the reservoir water. Thirdly, The slope where the second kind of destroy mode lies has some similar characteristics. For example, steep cliff and steep slope are developed in the front of slope, and structural plane parallel with the slope surface is developed in the slope, and most of faults of the second kind of slope destroy mode locate on the concave bank of the river, and most of bedrock is muddy gravel rocks of Nantuo Formation, sandy slate of the upper member of wuqiangxi Formation, slate of Madiyi Formation, and so on.

Anhua county; fault; geohazards; destroy mode; rocky landslide

P642.22

A

1003-8035(2017)03-0150-06

10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2017.03.23

2017-03-09;

2017-04-05

中国地质调查局工作项目(DD20160252; 12120115045101)

贺小黑(1984-)，男，博士，主要从事地质灾害及岩土体稳定性等方面的研究。E-mail：307986245@qq.com