甘肃S323线清水—秦安段公路地质灾害特征及成因分析

2020-07-09张鸿鼎

资源信息与工程 2020年3期

张鸿鼎

(甘肃省地质矿产勘查开发局第二地质矿产勘查院，甘肃兰州 730020)

甘肃S323线清水—秦安段公路沿线地质环境较为复杂，为避免或减轻地质灾害对该公路造成危害，对甘肃S323线清水—秦安段公路沿线进行地质灾害发育现状调查，结果显示，公路沿线主要发育滑坡、不稳定斜坡、泥石流以及黄土湿陷四类，地质灾害隐患点共47处。其中滑坡32处，不稳定斜坡9处，泥石流6处，黄土湿陷在剥蚀黄土丘陵区普遍发育。本文以公路沿线典型的地质灾害为研究对象，分析其成因，为进一步制定治理措施奠定基础。

1 滑坡成因分析

1.1 滑坡发育现状

滑坡主要分布于研究区河流两岸山前斜坡地带，共发育32处，多因切坡修路等人工开挖形成。按物质组成可分为黄土滑坡、黄土-泥岩滑坡和堆积层滑坡三类。按规模划分大型滑坡15处，中型滑坡8处，小型滑坡9处(表1)。

表1 研究区滑坡类型一览表

1.2 滑坡成因分析

1.2.1 地形地貌

地形地貌是控制滑坡形成的基本条件，研究区内侵蚀堆积梁状丘陵地形侵蚀切割强烈，沟壑密集发育，沟谷多呈“V”字形，大部分岸坡坡度在40°左右，相对高差多在200 m左右，形成了较大范围的陡峭斜坡临空面，为滑坡的形成提供了基本条件。通过对已发生滑坡研究，区内发生滑坡的原始坡度一般大于30°，集中在30°～50°之间，并且坡形多呈弧形、凸型坡。从滑坡区域分布来看，大型、中型滑坡大多分布于河谷两岸，其开阔的沟谷地形，高大的斜坡临空面为重力侵蚀提供了良好空间。

1.2.2 地层岩性

区内滑坡多分布于黄土层、残坡积碎石层以及新近系泥岩等易滑岩组。黄土中发育垂直节理，遇水容易崩解，极易产生落水洞，即黄土具有极强的湿陷性，导致在雨水天气容易引起地表水体渗漏使得底部软化形成滑坡面。新近系泥岩是黄土区分布最广的基底，普遍含有较高的泥质成分，在干燥状态下强度较高，但是在遇水后虽然具有较高的隔水性，但隔水作用导致岩土体长期浸泡，容易软化形成软化层，进而形成滑动带。古近系砂砾岩，胶结较好，强度较高，但往往在河流侧蚀作用强烈的地段因其本身裂隙发育，易因卸荷作用而产生滑坡灾害。另外，研究区内下部地层岩性软硬相间，产状复杂多变，主要为泥岩等组成，岩体破碎，残坡积堆积层相对较厚，结构松散，扰动或强降水后导致坡体失稳发生滑坡。

1.2.3 地质构造及地震

研究区处于陇西旋卷构造体系与祁吕贺兰山字型构造体系前弧西翼的复合部位，受两大构造体系的共同影响，区内褶皱、断裂较为发育，地质构造复杂，使区内岩土体破碎，为滑坡灾害发育提供了良好条件[1]。自第四纪以来，研究区处于持续的隆生造山阶段，地表水流的侵蚀作用明显增强，使得区内侵蚀基准面明显下降，进而导致研究区斜坡临空面增大，容易诱发滑坡的形成。同时，区域性强烈的造山运动使得研究区岩土体构造裂隙发育，原有的应力平衡逐渐被打破，导致更多的斜坡临空面处于不稳定状态，容易诱发滑坡形成。此外，研究区是地震高发区，地震活动使得原来不稳定的斜坡临空面上的岩土体松动，加剧滑坡的发生速度。地震过程中坡角的瞬间增加，从而导致斜坡失稳发生滑坡灾害。

1.2.4 降水因素

研究区境内降雨充沛，年均降雨量大，区内年均降水量可达到507.6～546.8 mm，而降雨在年内分配不匀，多集中在5～10月份，是滑坡的高发期。疏松的黄土及碎石土易于降水快速下渗转化为地下水，使坡体含水量增加，在地下水的作用下，局部有利部位形成潮湿或饱水软弱面(带)，降低了摩阻力，增加了荷载，从而引发滑坡发生。此外，受河水侵蚀的一侧的坡脚被掏空后，滑坡现象较发育。

1.2.5 人类活动

综上所述，随着当前医疗水平和技术的进步，子宫内膜癌患者的存活率逐渐提高，而术后并发症则成为制约患者生活质量的重要因素，尤其是下肢淋巴水肿，严重影响患者生活质量。当前对该问题的研究和关注尚不够，有必要开展大样本的流行病学研究，全面评估危险因素，制定合理有效的评估标准、预防措施和管理手段，减轻患者负担，提高术后生活质量。

人类活动对地质环境的破坏较大，主要表现在人类工程开挖、方式、强度等逐渐增加，不合理的开挖坡脚和破坏植被，特别是山区兴修公路挖方切坡，使山体斜坡变陡，前缘临空，在其他因素作用下，容易引发滑坡或导致已有滑坡复活[2]。从研究区内滑坡分布看，人口密度大，人类活动强烈区域，其滑坡非常发育。

2 不稳定斜坡的成因分析

2.1 不稳定斜坡分布发育特征

不稳定斜坡共发育9处，主要分布在河流左、右岸山前斜坡地带，坡体随山体变化大、剖面多成呈弧线型，其中5处不稳定斜坡结构类型为黄土斜坡，另外4处不稳定斜坡结构类型为基岩斜坡。9处不稳定斜坡均由修路过程中开挖形成的边坡构成，斜坡高度8～20 m之间，坡宽50～500 m之间，坡向多变，往往同一处斜坡内坡向随地形变化而变化很大，坡度多在60°～70°之间，多数坡局部近于直立。

2.2 不稳定斜坡成因

2.2.1 地形地貌

地形地貌是控制斜坡变形失稳的主要因素。研究区不稳定斜坡主要分布于河流左、右岸山前斜坡地带，坡体陡峻，坡度一般在60°～70°，局部近于直立，为斜坡失稳提供了有力的临空面条件。此外，研究区内侵蚀堆积梁状丘陵区地形侵蚀切割强烈，沟壑密集发育，沟谷多呈“V”字形，大部分岸坡坡度在40°左右，相对高差多在200 m左右，高而陡的斜坡所形成的有效临空面使滑坡产生具备了基本地形条件。其开阔的沟谷地形，高大的斜坡临空面为重力侵蚀提供了良好空间。

2.2.2 地层岩性

地层岩性是产生高陡斜坡的重要条件。区内地貌属侵蚀构造低中山区和黄土梁状丘陵区，斜坡分布地带坡体均由黄土构成。地层岩性黄土松散，在地震、强降雨等因素作用下，斜坡易滑落形成滑坡。

2.2.3 降水特征

2.2.4 人类工程活动

人类活动对地质环境的破坏较大，主要表现在人类工程开挖、方式、强度等逐渐增加，不合理的开挖坡脚和破坏植被，特别是山区兴修公路挖方切坡，使山体斜坡变陡，前缘临空，导致公路一侧或两侧形成高陡边坡，由于以往公路等级较低，未对开挖路堑边坡采取过任何防治措施，导致斜坡稳定性降低。人口密度大，人类活动强烈区域，不稳定斜坡非常发育。

3 泥石流

3.1 泥石流类型及发育特征

区内泥石流按照其规模划分中型的5条，小型的1条。区内泥石流流域形态主要有“柳叶形”以及“阔叶形”，流域面积在2.7～38.9 km2之间。沟床多数较为顺直，部分沟床呈弯曲状，谷底宽度10～50 m之间，6条泥石流沟多呈“V”字形，少有“U”字形，多数沟道两侧支沟发育。区内泥石流由于堆积区位于河谷地带，部分沟谷堆积物被主沟洪水带走，沟谷少有存在洪积扇，部分较大沟谷洪积扇发育明显，且挤压主河道，主河弯曲或一定程度堵塞。

3.2 泥石流成因分析

3.2.1 地形特征

研究区侵蚀构造低中山区和侵蚀堆积梁状丘陵区沟壑纵横、切割强烈，冲沟发育，沟谷切割密度1.8～2.3 km/km2。大多数沟谷流域形态呈“柳叶形”、“阔叶形”利于清水汇集和固体物质的起动。此外，泥石流沟沟床纵坡降大，地形条件利于泥石流的形成。

3.2.2 松散固体物质

研究区内岩石风化强烈，泥石流固体物质主要为面蚀和沟蚀，其次为滑坡、崩塌、泻溜等。区内泥石流松散固体物质大都在3.0～40.0×104m3/km2，充足的固体物质为泥石流的形成提供了物质条件。

3.2.3 降水特征

清水县多年平均降水量为546.8 mm，降水量年际变化显著，年内降水量分配也很不均匀，降水量主要集中在6～9月份，占全年降水量的66.7%，尤其7月份降水量最多；秦安县多年平均降水量507.6 mm，年际最大降水量734.90 mm，最小293 mm，年内降水极不均匀，6～9月份降水量最大，约占年降水量的65%。因此，区内集中降雨气候是诱发泥石流发生的主要因素之一。

4 黄土湿陷

4.1 黄土类型及其分布

研究区湿陷性土分黄土和黄土状土两类。湿陷性黄土主要分布于黄土梁峁及丘陵区，集中表现在上更新统风积马兰黄土中，一般浅部均具湿陷性，且以自重湿陷为主，湿陷土层厚度在各地差异较大，一般在10～30 m左右；黄土状土主要分布于河(沟)谷平原地带，一般浅部具湿陷性，以非自重湿陷为主，湿陷土层厚度一般在2～5 m左右，且黄土湿陷性具有随着深度的增加而逐渐减弱的规律。

4.2 黄土湿陷成因

黄土湿陷的成因与黄土的结构、黄土中的可溶盐的溶解和水的机械侵蚀作用直接相关。

4.2.1 黄土的结构

研究区黄土结构疏松，垂直节理和大孔隙发育，以支架型结构为主，利于湿陷的形成[3]。马兰黄土中垂直节理裂隙发育，具中等湿陷性，垂直节理和大孔隙利于雨水入渗，土体遇水极易崩解，产生落水洞、沉陷、裂隙等，加剧雨水渗漏致使其结构破坏，在浅部5～10 m深度与新近系泥岩接触面上落水洞、地裂缝往往连通，形成地下土洞，入渗水往往在连通区富集，通过连通孔隙从低处的坡面流出，在流动过程中不断侵蚀、浸湿，土洞规模不断增大，在强降雨或地震等条件下土体受自身重力作用易失稳产生裂缝、沉陷。

4.2.2 黄土中的可溶盐

黄土在干燥状态下具有一定的强度，但当含水量达到一定的程度后，在水的作用下，黄土中的易溶盐被溶解带走，破坏了黄土的固有结构，从而使其强度显著降低。研究区黄土的易溶盐含量较大，地表水渗入土体中使大量的易溶盐被溶解带走，从而使黄土颗粒间的连接关系遭到破坏。

4.2.3 水的机械侵蚀作用

由于黄土的垂直节理裂隙发育，当地表水沿裂隙以灌入式入渗地下时，会发生强烈的机械侵蚀作用，水的楔入作用使黄土的结构破坏，为土粒的运移提供了条件，从而使土体中的裂隙不断扩大，最终形成陷穴。