山西省平顺县地形地貌与地质灾害的关系分析

2018-05-22崔少华

西部探矿工程 2018年5期

崔少华

（山西省煤炭地质水文勘查研究院，山西太原030006）

山西省平顺县大部分为基岩裸露，仅在西部及沟谷中地表有黄土覆盖，岩土侵蚀强烈，地表水系发育，主要发育有浊漳河、百里滩河、虹霓河、西社河，支沟纵横交错，地形发育破碎，是形成滑坡、崩塌、不稳定斜坡的有利地质环境条件。斜坡体的形态特征对坡体的应力特征有着决定性的作用，影响着斜坡的变形破坏方式及其稳定性[1]。以调查数据为基础，从斜坡的坡高、坡度、坡型3个方面分析地形地貌与地质灾害的关系[2-3]。

1 自然地理概况

1.1 自然地理

平顺县山西省东南部，隶属长治市管辖，总面积1550km2，现辖12个乡镇，约15.5万人。属温带半湿润大陆性气候，全县森林覆盖率34.88%。

1.2 地形地貌

平顺县地处太行山中南部，境内峰峦起伏，山高坡陡，整体地势东南高，西北低。利用平顺县1∶5万DEM数据对地形提取坡度因子，以10°为一坡度段进行划分，全县斜坡各坡度段投影面积及占全县面积比例见表1。大于60°的地段极少，多为陡崖、断壁。从表中看出：不同坡度范围分布差异较大，坡度在20°～30°的区域约占 32.94%，面积约 510.53km2；其次为 30°～40°、10°～20°，0°～10°范围的地区。小于30°的斜坡占总面积的61.89%，小于40°的斜坡占总面积的87.62%。

区内地貌类型有溶蚀侵蚀中山、溶蚀侵蚀低中山、黄土覆盖低中山及河谷区（图1），面积分别为1322.05km2、72.63km2、88.17km2、67.15km2，溶蚀侵蚀中山分布最广。

表1 地形坡度分级表

2 地质灾害

2.1 地质灾害发育特征

平顺县发育有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷地质灾害及不稳定斜坡，主要分布在北部、中部和东部山区，以北部浊漳河河谷、中部百里滩河河谷及两侧山区最为严重，西部山区分布较少。其中，不稳定斜坡最常见，且主要分布在人口居住密集的村庄内，其次分布在公路沿线，在降雨、人类工程活动诱发因素下，发生地质灾害的可能性较大。

2.2 地质灾害数量及分布

图1 地貌分区图

经野外调查，平顺县发育有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷地质灾害及不稳定斜坡共168处，其中滑坡灾害8处，占总数的4.76%；崩塌灾害21处，占总数的12.50%；泥石流灾害及隐患3处，占总数的1.79%；地面塌陷1处，占总数的0.60%，不稳定斜坡135处，占总数的80.35%。

全县12个乡镇均有灾害及隐患点分布，且滑坡、崩塌地质灾害及隐患主要分布在村庄内，其次分布在公路沿线。地质灾害点较多的主要分布在东寺头乡、龙溪镇、石城镇；虹梯关乡、北耽车乡、阳高乡、西沟乡、青羊镇、杏城镇、中五井乡次之，北社乡、苗庄镇灾害点数量最少。

3 地形地貌与地质灾害的关系

区内地貌类型有溶蚀侵蚀中山、溶蚀侵蚀低中山、黄土覆盖低中山及河谷区，其中，溶蚀侵蚀中山区、黄土覆盖低中山区斜坡发育，为滑坡、崩塌地质灾害的发生提供了有利的地质环境条件。河谷区地形较平坦，但其两侧向山区的过渡地带，在河流侵蚀、切割的作用下，坡度陡峭，为地质灾害的发生创造了条件。

本次调查出的168处地质灾害（包括泥石流隐患点）在4个地貌单元上均有分布，其中66处分布于河谷区，占总点数的39.29%；91处发生于溶蚀侵蚀中山区，占总数的54.17%；9处发生于黄土覆盖低中山区，占总数的5.36%；2处发生于溶蚀侵蚀低中山区，占总数的1.18%。各地貌单元上地质灾害点分布统计见表2。经统计可得出，在调查区范围内，在中山区和河谷区发生地质灾害最多，点密度由河谷区—黄土覆盖低中山区—溶蚀侵蚀中山区—溶蚀侵蚀低中山区依次减小。

3.1 斜坡坡高

研究结果表明，斜坡的坡高对地质灾害的发生有显著的控制作用。尽管坡高不会改变坡体的应力等值线图，但是其各处的应力值会随着坡高的增加而呈线性增大。在相同的条件下，坡体稳定性系数随着坡高的增加而减小。因此，斜坡的坡高是地质灾害发生的重要影响因素之一。

表2 各类地貌单位上地质灾害统计表

依据本次调查数据，滑坡主要集中分布在坡高20～40m的斜坡带上（图2），共有6处，占滑坡总数的76.7%；崩塌主要集中分布在坡高20m以内斜坡带上的有18处，占整个崩塌总数的85.71%；不稳定斜坡主要集中分布在坡高30m以内斜坡带上的有106处，占整个不稳定斜坡总数的78.52%（图3）。

图2 不同坡高区间滑坡分布数量

从图3中看出，坡高大于30m崩塌和不稳定斜坡的数量减少，究其原因主要是不稳定斜坡的形成和崩塌的发生多由人类工程活动引发，随着坡高的增加人类工程活动越少，人类工程活动主要为削坡建房及修建公路，使斜坡原有的应力平衡发生改变，从而为不稳定斜坡、崩塌的形成提供了有利条件。

图3 不同坡高区间崩塌、不稳定斜坡分布数量

3.2 斜坡坡度

坡度可以显著地改变应力的分布特征。坡面附近张力带范围会随坡度的增大而增强并扩大，坡脚应力集中带最大剪应力值也会随坡度的增大而增大，从而是斜坡不稳定性随之增大而增强，从而产生多种不同的地质灾害。

本次调查的8处滑坡全部发生在陡坡，占滑坡总数的100%。崩塌中发生在陡坡的有13处，占崩塌总数61.91%，发生在陡崖的有6处，占崩塌总数28.57%，发生在缓坡的有2处，占崩塌总数9.52%。不稳定斜坡中处于陡坡的有72处，占不稳定斜坡总数的53.33%，处于陡崖的有54处，占不稳定斜坡总数的40.00%，处于缓坡的有9处，占不稳定斜坡数的6.67%。

由图4可知，滑坡分布在41°～74°、41°～50°间分布数量最多，共有3处，占滑坡总数的37.50%；崩塌和不稳定斜坡主要集中分布于大于65°的区间中，在此范围内崩塌共有15处，占崩塌总数的71.43%，不稳定斜坡共有90处，占不稳定斜坡的66.67%。崩塌和不稳定斜坡随坡度的增大明显增加。

3.3 斜坡坡型

调查区内斜坡的坡面形态可划分为4个基本坡型，即直线型、凸型、凹型和阶梯型。前两类属正向类型，后两类属负向类。本次调查以最具代表的坡段作为基本坡型。

图4 不同坡度区间灾害的分布数量

各类坡型地质灾害个数及所占比例见图5。从图5中看出，8处滑坡中正向类型坡和负向类坡型各发生4处，其中直线型坡3处，占滑坡总数的37.5%；凸型1处，占滑坡总数的12.5%；凹型坡3处，占滑坡总数的37.5%；阶梯型1处，占滑坡总数的12.5%。21处崩塌中正向类坡型有15处，负向类坡型有6处，其中直线型坡10处，占崩塌总数的47.62%；凸型坡5处，占崩塌总数的23.81%；凹型坡4处，占崩塌总数的19.05%；阶梯型2处，占崩塌总数的9.52%。

135处不稳定斜坡中正向类坡型有104处，占不稳定斜坡总数的77.04%，负向坡型有31处，占不稳定斜坡总数的22.96%，其中直线型坡84处，占不稳定斜坡总数的62.22%，凸型坡为20处，占不稳定斜坡总数的14.81%；凹型坡20处，占总数的14.81%，阶梯型11处，占不稳定斜坡总数的8.15%。

从表3可以看出，正向类直线型和凸型斜坡更易产生崩塌和不稳定斜坡，主要是由于正向类斜坡应力集中程度显著提高，稳定程度明显降低，负向类凹陷型和阶梯型斜坡则相反，由于受沿斜坡走向应力的支撑，应力的集中程度减缓，稳定程度明显提高。正向类直线型和凸型斜坡比负向类凹陷型和阶梯型斜坡更容易发生地质灾害，斜坡坡型决定着斜坡的变形破坏方式及其稳定性。