芦山“4.20”震区宝兴地区地质灾害特征调查与分析

2018-01-19屈永平

长春工程学院学报（自然科学版） 2017年4期

屈永平，肖进

(四川建筑职业技术学院，四川德阳 618000)

0 引言

汶川地震后，四川进入地质灾害高发期，崩塌、滑坡、泥石流等频发，其中包括：“8.13”特大泥石流[1]、汶川“7.10”泥石流[2]、大光包滑坡[3]等。芦山“4.20”地震后，雅安地区地震次生灾害进入高发期，其中包括：石棉“7.04”泥石流[4]。

地震次生灾害与研究区地形特征、地层结构、地质构造、发震断层距离、降雨条件等相关，汶川地震发生后，国内外相关学者主要开展了灾害发育特征的研究[5]，其中黄润秋等[6]人研究表明：地害的空间分布受地形地貌、地层岩性和人类工程活动等因素的影响。而震后崩塌与余震、降雨及重力等作用相关[7]。崩塌的空间分布与物质组成岩性、斜坡坡度、坡高、坡形等方面相关。震区滑坡的分布规律与发震断层的距离、断层上下盘、滑坡结构、地层岩性等相关[8]。而震区泥石流由于地震作用，导致泥石流暴发频率突增[9]。由上述研究可知，由于地震作用，导致滑坡、崩塌、泥石流等灾害暴发频率增加，其暴发阈值降低。

2013年4月20日8时2分，四川省雅安市芦山地区发生7.0级地震，且伴随多次余震，其震源深度为13 km，受灾人数累计38.3万。芦山“4.20”地震与汶川“5.12”地震相似，且芦山地震诱发的地质灾害类型主要为崩塌、滑坡、泥石流等[10]。根据历史统计可知，7.0级震级为该区最大的地震。芦山“4.20”地震后，地震作用区次生灾害频发，且该区地质灾害暴发频率与地形地貌、地层岩性和降雨条件相关[11]。为了给研究区震区震后重建、经济建设及其未来发展提供参考，本文选取雅安宝兴地区为研究区，通过野外调查、遥感解译等，分析该区地质灾害分布特征、发育规模及其地质灾害的影响因素等。

1 研究区背景

1.1 研究区地貌

宝兴地处四川盆地与青藏高原东南缘的过渡地带，为龙门山断褶强烈侵蚀斜坡式中高山区，地形变化总趋势为西北高，东南低，研究区北部、西部山地海拔为3 000～5 000 m，区内最高海拔为西北边境的夹金山(5 164 m)；其最低海拔为南部的灵关谷地一带(900 m)，区内绝大部分属高山、中山地形，山峦重叠，岭谷交错，相对高度多为500～1 500 m，坡度30°～40°。区内地形地貌按成因可划分为构造侵蚀地形和构造溶蚀地形，其中构造侵蚀地形按山岳可划分为高山、高中山、中山。

1.2 研究区降雨条件

本区气候具有亚热带气候特点，潮湿多雨，冬无严寒，夏无酷暑。该区雨量充沛，暴雨强度大，据宝兴气象站资料多年平均降雨量及气温资料(如图1所示)，研究区所处的自然地理及气候带位置决定了该县降雨丰沛而集中，且具有时空分布不均、年际变化较大等特征。降雨是该区地质灾害最主要的诱发因素，区内已发生的滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，绝大多数都是在强降雨过程中或后发生的。而研究区泥石流发育地区的特征降雨量为小时降雨，强度>15 mm/60 min，24 h降雨量>50 mm/24 h。

图1 宝兴县多年降雨量、气温曲线图

1.3 研究区水文条件

研究区内水系发育，且内水系属岷江支流青衣江水系，宝兴河是区内最主要的河流，由发源于县境北部夹金山的东、西两河汇合而成(表1)。主流及其支流沟床比降大，流量随季节变化显著，对地表进行了强烈的切割，西河、东河及支流的凹岸河段多为滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害强烈发育的地段。

表1 宝兴河水文资料统计表

1.4 地层岩性及地质构造

区内地层出露较全，从上元古界震旦系至第四系的松散地层均有出露，泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系地层广泛分布于区内，震旦系、奥陶系、志留系地层主要分布于研究区东南部及南部，第四系松散沉积物构成河谷阶地。

研究区位于北部的金汤弧形构造和中南部的华夏系龙门山构造的交接复活部位，地质构造复杂，且地质构造活动强烈，据四川省地震局1985年—1994年观测资料，震中位于宝兴地区境内的地震有11次，最大震级4.5级，最小震级为3.1级(如图2所示)。2013年4月20日，芦山发生7.0级地震，研究区位于芦山县西侧，受地震影响相对较严重，区内震感强烈，受地震影响破坏较严重，其场地区域地壳稳定性属较不稳定区。

图2 宝兴地区地震活动情况统计图

2 研究区地质灾害特征

宝兴地区地质灾害发育较强烈，不仅具有点多面广、群发性、密集性，且具有短时成灾性、损失严重的特征。该区地质灾害主要包括滑坡、崩塌、泥石流、不稳定斜坡等。

2.1 研究区灾害特征

2.1.1 滑坡

滑坡是研究区主要的地质灾害类型之一，具有数量多、规模小、群发性强、危害严重等特点。调查中共发现滑坡地质灾害169处，主要以小型为主，占滑坡总数的73%。滑坡滑动类型主要为滑动，滑体物质大多以第四系强风化松散层，以含砾石、角砾碎石土为主。滑坡诱发因素主要为降雨，区内有148个滑坡发生于雨季或突发暴雨后，占滑坡总数的88%。而根据滑坡的坡形形态，区内滑坡多以平直型为主，其中研究区滑坡特征见表2。

2.1.2 泥石流

研究区内共发现泥石流52条，且泥石流规模以小型为主。区内泥石流以沟谷型为主，泥石流可分为泥石流和水石流，其中泥石流占泥石流总数的88%；根据泥石流的流体性质可分为黏性泥石流和稀性泥石流，其中黏性泥石流占58%。

而研究区泥石流根据其发育阶段可分为形成期、发展期和衰退期，其中发展期泥石流有35条，占泥石流总数的67%。泥石流活动性以中易发为主，占泥石流总数的56%。小型泥石流活动频率较高，如火石溪沟泥石流、杨麻子沟泥石流等，均为每年暴发1次或多次；大型泥石流活动频率相对较低，但危害程度较大，如冷木沟泥石流、中岗沟泥石流等(表3)。

表2 研究区滑坡特征统计表

表3 研究区泥石流特征统计表

研究区内泥石流的发生与暴雨有密切关系，在时间上，每年雨季为泥石流多发季节，区内80%以上的泥石流发生于雨季(6月—9月)。据统计，日降雨量>500 mm的暴雨是形成泥石流的主要诱发因素。

2.1.3 崩塌

研究区共发现崩塌点188处，各个乡镇均有分布，其中分布最多的为灵关镇，其次为蜂桶寨乡。崩塌规模多为小型，类型均多为岩质崩塌，占94%；崩塌斜坡结构类型主要以反(逆)向坡为主，占35%；崩塌斜坡岩体结构类型以层状结构为主，其中层状结构有100个，占53%。

按照崩塌的形成机理可分为坠落式、倾倒式和滑移式，其中以坠落式为主，有112个，占60%。通过调查，大多崩塌多分布于100 m高差以内(表4)。

表4 研究区崩塌特征统计表

2.1.4 不稳定斜坡

不稳定斜坡是指具有明显的变形迹象但尚未形成滑坡等灾害或虽未有明显变形迹象但其斜坡结构不利于其稳定，并在相关因素的影响下可能产生变形破坏的斜坡。本次调查共发现不稳定斜坡95处，各个乡镇均有分布，其中分布最多的为灵关镇，其次为蜂桶寨乡。

本次调查的不稳定斜坡中，以岩质斜坡为主，占斜坡总数的87%。在岩质斜坡中，按斜坡结构类型划分为：反向坡、斜向坡、顺向坡、均质斜坡、横向坡与正交坡6类，其中反向坡有33个，占斜坡总数的35%。斜坡结构类型以斜向坡为主。

通过野外调查，宝兴县不稳定斜坡的稳定程度可划分为稳定、基本稳定与不稳定3种，基本稳定的斜坡占斜坡总数的91%。斜坡稳定程度以基本稳定为主，其次为不稳定。

2.2 研究区典型灾害点

冷木沟位于宝兴县城区北部，冷木沟为一老泥石流沟，曾于1918年、1936年、1966年、1988年共发生4次大规模的泥石流灾害。冷木沟“8.18”泥石流沟口冲出固体物源量为1.86×104m3，沟道内的固体物源量约2.19×105m3左右。

冷木沟流域面积较大，达9.44 km2，沟内地形陡峻，相对高差达2 048 m，主沟平均纵坡降212‰，其中清水区沟床比降达607‰，形成流通区沟床比降达319‰。2012年8月18日凌晨1：00，区域内普降暴雨，持续近4.5 h，最大降雨量101.8 mm。冷木沟“8.18”泥石流爆发前1 h降雨量为57 mm，连续3 h降雨量为97.8 mm，该泥石流为暴雨型泥石流。冷木沟泥石流“8.18”泥石流的降雨如图6所示。

图3 冷木沟“8.18”降雨资料图

3 地质灾害分布规律

宝兴地区地处深切割高中山地貌区，境内地形陡竣，地质构造复杂，地质环境条件较脆弱，是四川省滑坡、泥石流等山地灾害最较为发育的地区之一。经调查，各类地质灾害隐患点564个，其中滑坡203个，崩塌201个，泥石流52条，不稳定斜坡108处。工作区地质灾害分布广泛，涉及全区3 114 km2范围内的9个乡镇(图4～5)。

图4 宝兴地区地质灾害一览表

图5 宝兴地区地质灾害危害程度类型

3.1 地形地貌与地质灾害

地形地貌条件的差异，造成灾害分布的空间变化，可用不同地貌单元、不同地形坡度范围和不同地形起伏度内地质灾害的发育程度进行统计。

不同的地貌单元代表着不同的内外力作用，剥蚀、侵蚀、溶蚀等地质营力及地下水径流条件的不同，也是构造与岩性差异的直接表现，客观上决定了斜坡工程地质特征的显著差异(图6(a))。剥蚀构造地貌主要分布在工作区以北的跷碛乡—永富乡一带的分水岭地区，以产生崩塌为主；侵蚀构造地貌主要主要分布在大溪乡—灵关镇地区，以产生滑坡为主。研究区地灾发育特征与地貌的关系如图6所示。

(a)不同地貌单元地质灾害发育密度

(b)崩塌发育高差分布

(c)崩塌发育坡度分布图6 研究区地灾发育特征

3.2 地质构造

地质灾害的产生是在各种内、外力地质应力作用下，经过长期的发展演变过程所形成的产物，其影响因素是多种多样的，而断裂在本区是最为重要的一个构造影响因素。一个区的构造活动可以表现在地壳的升降、断裂活动、地震活动等方面。构造活动对滑坡、崩塌地质灾害的发育特征、空间展布等有着直接或间接的影响。该区受宝兴断裂、赶羊沟断裂以及五龙断裂的影响，地质灾害多沿断裂带走向呈条带状分布，断裂密集或交汇区域地质灾害多发。

对工作区内，分别以半径500 m、1 000 m、1 500 m作影响分布统计(图7)，统计距离断裂不同范围内地质灾害点的分布个数。统计表明，距离断裂500 m范围内及宝兴背斜核部滑坡、崩塌灾害点分布数量最多，距离断裂越远，灾害点分布越少。

图7 断裂影响范围内灾点发育个数

3.3 地震

工作区属龙门山构造带西南段，挽近构造活动性较强，为松潘、龙门山地震带的一部分。据历史记载，7级以上地震发生较少，比其北段活动性弱，主要受到波及影响，是松潘、龙门山地震带发生强震前出现异常较早的地区。

据四川省地震局1985年—1994年观测资料，震中位于宝兴县境内的地震有11次，最大震级4.5级，最小震级为3.1级，尤其是2013年4月20日，芦山发生7.0级地震，研究区受地震影响相对较严重，调查区震感强烈，受地震影响破坏较严重，研究区地震前后地灾点变化特征如图8所示。

图8 地震影响地灾点发育特征

3.4 地层岩性和岩体结构

地层岩性和岩土体结构是影响地质灾害发育的基础因素之一。在坡形(坡高和坡角)相同的情况下，岩土体愈坚硬，抗变形的能力愈强，则斜坡的稳定性愈好；反之，稳定性则愈差。所以，坚硬完整的岩石能形成稳定的高陡斜坡，而软弱岩石和土体只能维持低缓的斜坡。一般说来，岩石中含泥质成分愈高，抵抗斜坡变形破坏的能力则愈低，研究区地灾点与地层岩性和岩土体结构的关系如图9～10所示。