广东省东莞市东城区地质灾害发育特征及易发区划分

2020-05-16严玮

化工矿产地质 2020年1期

严玮

广东省地质局第九地质大队，广东东莞 523000

二十多年来，广东省先后在全省有计划地开展了1:50万、1:10万地质灾害调查、环境地质调查工作，初步摸清了广东省地质灾害分布情况，划分了易发区和危险区，建立了群测群防体系，有效地减轻了地质灾害损失。但随着广东省社会经济迅速发展，滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害呈加剧趋势，严重危害人民群众生命财产安全，制约社会经济可持续发展，因此亟需系统详实，尤其是大比例尺、高精度的地质灾害调查资料。据此东莞市国土资源局东城分局组织开展了《广东省东莞市东城区地质灾害详细调查项目（1∶50000）》工作，本文依据此项调查工作获得的数据，对东莞市东城区地质灾害发育特征做出初步分析，并探讨地质灾害易发区的划分。

1 地质背景

1.1 地理位置

东莞市东城区（以下简称研究区）范围在东经 113°43′43″E～113°50′57″E、北纬 22°55′00″N～23°06′16″N，东邻寮步镇，南连南城、大岭山镇。西接万江、莞城，北与高埗镇相接，全区总面积110km2，区内东莞市大道、莞长路、市政道路等呈网状分布，交通十分便利。

1.2 地形地貌

研究区地处珠江三角洲中部，位于东江水域南侧。地貌类型以平原（三角洲平原及山间冲积平原）和丘陵为主，其中三角洲平原地貌位于工作区北部，地形平坦，地势较低；丘陵地貌主要位于工作区中部及南部地区，地形起伏较大，地势较高。

1.3 气象水文

研究区内降水充沛，年平均降雨量1626.5mm，最大24 h降雨量218mm，少有冰雹，终年无雪。降水有明显的季节变化，主要集中在3～9月（图1），约占全年降水量的80%，尤其在夏季常常伴随着台风登陆出现大雨到特大暴雨的降水过程。

研究区为东江水系下游河网区，地势低平，河汊交错。东江南支流自东北向西南从研究区北侧经过，每年4～9月为汛期，受台风影响，5月和8月汛期最为严重。东江河口潮汐属不规则的半日混合潮，具有一日两涨两落的现象，研究区内冲积平原区河网均受到潮汐影响，潮差较小，不足1m。研究区东南有一座中型水库-同沙水库，现在已规划为市民活动的同沙生态园。

图1 研究区2006～2016年平均月降水量的柱状图（据同沙雨量监测站）Fig.1 histogram of mean monthly precipitation in the study area in 2006～2016 (By Tongsha rainfall monitoring station)

1.4 地质条件

研究区出露的地层由老至新依次有元古界云开岩群（PtY）石英岩、片岩、片麻岩等，中生界白垩系百足山组（K1b）碎屑岩、火山碎屑沉积岩等，以及新生界第四系礼乐组（Qpl）三角洲相沉积物、桂洲组（Qhg）海陆交互相沉积。

岩浆岩较发育，有早奥陶世（O1ηγ）和中、晚侏罗世（J2ηγ、J3ηγ）二长花岗岩。

大地构造上，研究区位于中新生代东莞盆地南缘，研究区内主要发育断裂构造。断裂走向以北东及北西向为主，另有少量为南北向。区内的主要断裂相互切割、复合构成了本区基本构造格架。

1.5 地下水特征

研究区地下水类型可划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩裂隙水、火成岩裂隙水三类，主要靠降雨和地表滞水补给，径流排泄与地形地貌、地层岩性密切相关，丘陵区地形坡度相对较陡，水力坡度较大，地下水以垂直渗透为主，径流途径较短，径流速度较快。地势较高的山岭地下水获得降雨渗入补给后，通常沿坡潜流到盆地边缘或坡角部分直接排泄或直接排泄于河流、河谷中。

地下水动态变化明显受降雨量和地貌的影响，丘陵区基岩裂隙水动态变化随着雨季到来水位上升，雨季过后，水位下降。松散岩类孔隙水因埋藏较浅，雨后或涨潮后水位迅速上升，每年3～8月处于高水位期，最高水位出现在6月丰水期，9月份以后，随着雨量的减少，水位缓慢下降，每年10月至次年3月处于低水位期，常在1月份出现低谷。

1.6 人类工程活动

作为东莞市主城区之一，研究区的人类工程活动强烈，主要表现在道路交通建设、房地产建房、基础设施建设等，高楼大厦、立体交通网络随处可见，因工程建设而形成的人工不稳定边坡数量大、分布广，人类工程活动是形成地质灾害的重要因素之一。

图2 研究区地质灾害调查点分布Fig.2 Fig.2 Distribution of geological hazard survey sites in the study area

2 地质灾害发育特征

此次研究区地质灾害详细调查，已查明的地质灾害及隐患点有53处，其中滑坡1处、崩塌8处、不稳定斜坡44处，规模均为小型，详见图2。

2.1 滑坡

滑坡（编号 DG1031）位于研究区南东部同沙社区粤华中学后山斜坡，该斜坡因修建坡脚市政道路开挖形成，周边人类活动较强烈。该滑坡地处丘陵地貌区，受构造影响不明显，滑体下伏基岩为侏罗纪花岗岩，表层覆盖较厚残坡积层，结构松散、物理力学性质较差。滑坡整体规模为小型，平面形态为舌形，剖面形态为直线型，滑体厚约5m，后缘植被外倾，变形明显[图3（a）]，多见横向裂缝。滑坡表面前缘已滑动至道路路面，并破坏坡脚挡土墙[图 3（b）]，处于破坏变形阶段。该滑坡诱发因素主要为人工开挖坡脚、连续降雨、暴雨等。

图3 DG1031滑坡Fig.3 DG1031 landslide

2.2 崩塌

经调查，崩塌主要分布在研究区中部及南部，发现的8处崩塌均为小型崩塌，其中岩质崩塌7处，土质崩塌1处。崩塌所在斜坡坡面形态多呈直线型，裸露且无任何防护措施。岩质崩塌一般发生在顺向坡，且斜坡倾角较大（图4），裂隙发育，裂隙面充填较多泥质。遇到强降雨，雨水通过裂隙面渗入软化泥质充填，易导致崩塌发生。土质崩塌一般发生在强降雨或持续降雨的情况下，组成斜坡的土体吸水饱和后，自重增大，抗剪能力减弱导致崩落[1]。

图4 岩质崩塌危岩体Fig.4 Dangerous rock mass in rock collapsing

2.3 不稳定斜坡

调查发现的地质灾害隐患点共44处，均表现为不稳定斜坡，在研究区各镇街均有分布，丘陵地区相对密集。从斜坡稳定性角度分析，上述斜坡稳定性差的有6处，稳定性较差9处，稳定性好29处。从灾害体的物质组成分析，上述不稳定斜坡可分为岩质和土质组成，其中，岩质18处，土质35处。不稳定斜坡往往是由于人工削坡建房形成，且坡面裸露而陡峭（图5），自稳能力较差。

图5 典型不稳定斜坡Fig.5 Typical unstable slopes

从动力成因角度来看，研究区地质灾害及隐患点可分为自然动力、人为动力和综合动力成因三种，其中自然动力成因3处，人为动力成因34处；综合动力成因16处。由此可见，研究区地质灾害以人为动力成因为主。

3 地质灾害成因分析

地质灾害的形成与其所处的地形地貌、地质构造、岩土体类型、降雨以及人类工程活动等地质环境密切相关。

3.1 地形地貌

地形地貌为灾害提供能量转换条件和活动场所，是崩塌、滑坡发生的主控因素，研究区工程建设频繁，大部分城市建房、修路均需要削坡，以至于形成大量人工挖方边坡，为了减少土方量，削坡坡度一般较陡，极易发生地质灾害，总体上，地质灾害主要分布在坡度为50°～80°的斜坡，共计8处，占灾害总数的88.89%。统计数据表明，崩塌主要发育在高陡斜坡中。

3.2 地质构造

通过地质灾害分布与地质构造的空间位置关系分析，有32个地质灾害点分布在断裂带上或上下盘，约占地质灾害点总数的 56.6%，部分地质灾害点呈团块状和长条形出现，其展布方向基本与裂构造带的方向一致，说明断裂构造对地质灾害的形成发育有一定的影响，一是控制地貌的形成发育，在丘陵区，临空面发育，易发生崩塌、滑坡灾害；二是改变了岩土体的结构、物理性质和力学强度，尤其在褶皱轴部、转折端，断裂带及其两侧，风化层厚，岩石破碎，裂隙发育，易发生崩滑灾害。由此可见，有构造影响地貌时，地质灾害点的分布与断裂构造活动关系密切。

3.3 岩土体类型

研究区的工程岩组包含：松散土类（Ⅰ）、软质岩组（Ⅱ）、半坚硬岩组（Ⅲ）、半坚硬-坚硬岩组（Ⅳ）、块状坚硬岩组（Ⅴ）。统计表明，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类岩组的地质灾害点为43处，占总数的81.13%。由此可见，地层岩性特征是控制斜坡稳定性的主要因素之一，地层内含易滑岩土层和软弱夹层是斜坡稳定性差的必要条件[1]。

3.4 降雨

研究区雨量充沛，特别是夏初及热带气旋的暴雨，地表径流强劲，早春长期的低温阴雨，有利雨水渗透。洪、涝、旱是影响项目所在区域的自然灾害。降水对滑坡、不稳定斜坡的影响在于降水达到一定程度后，降水就会沿滑坡裂缝及滑体孔隙渗入转为地下水，在此过程中，软化滑带（面），增加滑体重量，提高下滑力，如果降水使地下水面上升到滑带（面）之上时，会加快滑体（潜在滑体）滑动。经统计，由降雨引发的地质灾害及受降雨扰动的隐患点共50处，占94.33%，由此可见，降雨是地质灾害发生的主要引发因素之一。

3.5 人类工程活动

人类工程活动是本地区地质灾害主要诱发因素之一。近20年以来，随着社会经济的不断发展，各种等级的修（改、扩）建公路、削坡建房、兴建水利水电工程等人类工程活动越来越强烈。据统计，研究区已调查的地质灾害点基本都与这些人类工程活动有关系，人类工程活动是形成地质灾害的重要因素。

4 地质灾害易发区划分

地质灾害易发区的分区评价对制定研究区的地质灾害防治规划具有非常重要的现实意义[2]，其评价方法众多[3-14]，其中指数综合法是建立影响因子指标评价体系，经验量化赋值，加权叠加分区。优点是可GIS完成，快准，标准化，实际工程应用较多，可体现各影响因素对地质灾害的作用，提高地质灾害易发程度分区评价精度和准确性，又能使评价工作具有可操作性[15]。据此，基于GIS采用影响因子指数综合法进行评价。

地质灾害易发区分区首先将整个研究区划分为若干个评价单元，根据现状地质灾害和潜在地质灾害隐患点的分布、发育等情况，结合地形地貌、地层岩性、地质构造、人类工程活动强弱、降雨情况等条件，利用“地质灾害综合危险性指数法”计算得出各单元格地质灾害综合危险性指数，然后采用Kring泛克立格网格化方法生成平面等值线图，为易发区的划分提供定量依据，根据得分高低划分为高、中、低易发区三类。

评价单元的划分一般以地质灾害形成发育的地质环境条件差异确定，当条件较单一时也可以乡镇行政区划为基本单元。本次以地理上2km×2km正方网格作为一个基本单元进行划分，共划分出43个计算单元。

地质灾害综合危险性指数的计算方法如下：

式中：Z—地质灾害综合危险性指数；

Zq—潜在地质灾害强度指数；

r1—潜在地质灾害强度权值；

Zx—现状地质灾害强度指数

r2—现状地质灾害强度权值。

其中r1取0.6，r2取0.4（参考东莞市地质灾害调查报告，并结合研究区实际情况得出），式（1）中潜在地质灾害强度指数（Zq）按式（2）计算：

式中：Ti分别为控制评价单元地质灾害形成的岩土类型条件（Y）、地形地貌条件（X）、降雨量（J）、人类活动条件（R）、断裂密度（D）充分程度的表度分值，各评价指标的选取与评判标准依据见表1。Ai分别为各形成条件的权值，权值的选取是通过统计研究区近5年发生的地质灾害，按各主控因素出现的相对频率高低赋值，具体见表2。