安徽怀宁县崩塌、滑坡和泥石流孕灾地质条件特征研究

2021-10-07蔡生来

安徽地质 2021年3期

蔡生来

（安徽省地质矿产勘查局326地质队，安徽安庆246003）

0 引言

2016年以前，怀宁县分别开展了1∶100000、1∶50000地质灾害调查工作，基本掌握了已发生地质灾害的数量、类型、诱发因素和基本特征，建立了地质灾害防治体系。但2016年以来，新发生的地质灾害点均出现在不同的位置，有的超出了地质灾害防控范围，难以满足新形势下国土空间规划及相关规划制定的精度要求。究其原因，是前期对孕灾地质条件和发育规律认识不足。因此，急需对孕灾地质条件进行深入研究，加强地质灾害隐患的早期识别。鉴于此，本文通过研究区孕灾地质条件特征的研究，为后期怀宁县地质灾害风险调查评价工作提供重要依据，同时也为同行在孕灾地质条件调查和研究方面提供一定价值的参考。根据研究区具体情况，针对崩塌、滑坡地质灾害和泥石流地质灾害分别进行孕灾地质条件研究。区内地面塌陷地质灾害在不同时期开展过多项专门的勘查和治理工作，本文不纳入研究范围。

1 研究区地质环境背景

怀宁县位于安徽省西南部、安庆市中部，处于长江中下游北岸沿江丘陵平原，为北亚热带湿润季风气候区，雨量丰富。区内有菜子湖水系和皖河水系等两大水系，河湖众多。

区内地层属扬子地层区下扬子地层分区安庆地层小区，分布有前寒武系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第三系和第四系，地层出露齐全。侵入岩主要分布于洪镇、月山等地，火山熔岩和火山碎屑岩主要分布于北东部凉亭及南西部雷埠和腊树等中低丘地带。

区域构造属扬子准地台、下扬子台坳、沿江拱断褶带，以独秀山大断裂和头坡大断裂为界，北西为潜山红层断陷盆地，南东为沿江槽地，中部为隆起区。区域构造塑造了明显不同的地貌单元：北西为红层浅丘，中部为低山丘陵，南东为平坦舒缓的河湖平原。

2 研究区地质灾害概况

根据资料统计，自2002年到2020年，研究区历年地质灾害调查及排查到的地质灾害点累计178处，通过工程治理、搬迁避让和专业核查累计核销地质灾害点136处，到2020年底在册地质灾害点数量为42处，地质灾害类型为崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷四类，其中：崩塌28处，占66%；滑坡10处，占24%；泥石流2处，占5%；地面塌陷2处，占5%。地质灾害规模均为小型，险情等级均为小型,威胁106户392人，可能涉及财产1693万元。

3 崩塌和滑坡孕灾地质条件特征

根据怀宁县1∶50000地质灾害调查成果分析和筛选，怀宁县崩塌和滑坡地质灾害的孕育地质条件有地形地貌、易崩易滑地层、工程地质岩组、斜坡结构、致塌致滑构造、风化程度和大气降水等七类。

3.1 地形地貌

地形地貌为崩塌、滑坡、泥石流提供了活动能量和活动场所，是地质灾害类型和规模的主控因素[1～2]。其对地质灾害的控制作用表现在斜坡的高度、坡形、坡度和坡向等四个方面。根据4km2范围内地形相对高差划分地貌单元[3]，区内地貌分为平原、丘陵和山地，进一步划分为平原、低丘、中丘、高丘和低山等五种地貌亚类（图1）。

3.1.1 斜坡高度

区内南东部中丘、高丘和低山区域的斜坡高差分别为50～100m、100～200m和200～500m。据统计资料[4]，该区域地质灾害占比80%，是崩塌、滑坡高易发区域。从图1可以看出，斜坡高差50～250m的低山、高丘和中丘是地质灾害的主要活动空间。

图1 研究区地貌与地质灾害点分布图Figure 1.Distribution of reliefs and geological hazard spots in the study area

3.1.2 斜坡坡形

研究区斜坡坡形划分为直线形、凸起形、凹陷形、阶梯陡坎形等四种[4]。直线形斜坡主要是人工切坡，坡面较陡，坡角较大，易发生崩塌、滑坡。凸起形斜坡坡角较大，受切向应力和剪应力影响较大，斜坡稳定性差，极易发生崩塌和滑坡地质灾害。凹陷形斜坡中下部大多分布有易崩易滑的残坡积土体，受地形汇水渗透强烈，易发生滑坡[2]。阶梯陡坎形斜坡稳定性一般较好，但在易崩易滑地层分布区和构造密集区仍然易产生崩塌和滑坡。

3.1.3 斜坡坡度

斜坡坡度不仅影响斜坡内的应力分布，而且对斜坡表面地表水径流、地下水补给与排泄、斜坡上松散物质堆积厚度、植被盖度等起着决定性的控制作用，进而影响斜坡的整体稳定性[5]。斜坡坡度是崩塌、滑坡地质灾害的主要控制因素[6]。据统计[4]，30°～90°斜坡中崩塌滑坡数量占90.1%，70°～90°斜坡主要为崩塌，占55.4%。滑坡多发生在15°～30°和30°～50°斜坡，崩塌主要发生在50°～70°及70°～90°斜坡。

3.1.4 斜坡坡向

区内崩塌、滑坡地质灾害多发育于南东向（140°～170°）和南西向（220°～240°）山体斜坡，其原因是这两个方向的斜坡受北东-南西向的断层和褶皱构造控制，各类结构面规模较大、密度较高，结构面大多顺向，形成不稳定结构，易产生崩塌、滑坡。

3.2 易崩易滑地层

地层是地质灾害孕育的基本物质条件。区内中部低山丘陵区地层复杂，其中页岩、千枚状页岩及板岩具有叶片状和薄层状结构，抗剪强度低、风化强烈，稳定性差，当存在高陡的临空面时，极易产生崩塌和滑坡。第四系残坡积层厚薄不一，结构松散，物理力学强度低，遇水易软化，常在斜坡中下部产生浅表滑坡。经分析，区内主要易崩易滑地层由新至老为：第四系全新统（Qhw）、二叠系上统大龙组（P2d）、二叠系上统龙潭组（P2l）、二叠系下统孤峰组（P1g）、志留系（S）、奥陶系五峰组（O3w）、前寒武系董岭群（AnЄDn），见表1。据统计，域内61.3%的地质灾害点分布在这些易崩易滑地层中。

表1 研究区易崩易滑地层岩性Table 1.Lithοlοgyοf strata prοne tοcοllapse and slip in the study area

3.3 工程地质岩组

工程地质岩组是地质灾害发生的重要内因和物质基础，是形成地质灾害的内在主控因素。岩土体类型、性质、结构决定着致灾体的物质来源，并控制着地质灾害的发育类型和生成规模[1]。

3.3.1 岩体

较坚硬-坚硬块状片麻岩岩组（AnЄDn1）节理裂隙及片麻理发育，裂隙常呈密集网状，在切坡地段易沿片麻理产生崩塌、滑坡。

较软-较坚硬片状片岩、千枚岩岩组（AnЄDn2）风化强烈，在人工切坡地段易沿光滑的层理面产生顺层崩塌、滑坡。

较软-较坚硬薄层状、片状页岩、板岩岩组（S、O3）岩层薄、力学强度低，裂隙、片理和层理极发育，风化强烈，在切坡地带易产生顺层崩滑。

较软-较坚硬薄层状、片状页岩、板岩岩组（P2d、P2l、P1g）力学强度低，风化强烈，节理裂隙密集发育，顺向坡段易发生顺层崩滑，逆向坡段易发生崩塌。

软-较坚硬中厚层具泥化夹层砂岩岩组（J1m、T3l、J3w3、J3w1）岩石强度较低，节理裂隙发育，局部具有泥化夹层，易发生崩塌，在顺向坡极易发生滑坡。

坚硬块状侵入岩（γ、δ）原岩坚硬，陡倾裂隙发育，在山坡下部至坡脚全风化带和强风化带发育，其抗剪强度低，多呈散体结构，厚度大的地段，在人工切坡揭露以后，易进一步风化，在暴雨或其他动力条件下易产生崩塌、滑坡。

3.3.2 土体

区内双层土体上部为网纹状黏土、粉质黏土，下部为砾石层、黏土砾石（Qpq），零星分布于黄墩、清河、三桥等地的山前地带，一般处于稳定状态，但在具有汇水条件的陡坎和人工切坡段，土体易遭受地下水渗透软化，形成崩塌和滑坡。

区内单层土体有黏性土（Qpx）和碎石土（Qhw）两类。经研究，碎石土是孕育崩塌和滑坡的主要土体，广泛分布于低山丘陵区山坡中下部，由坡洪积、残坡积构成，其孔隙度大，透水性强，易吸水软化，在不利的地形条件或人工扰动下易形成滑坡、崩塌。

3.4 斜坡结构条件

域内斜坡结构分为土质斜坡、岩质斜坡和岩土复合斜坡三类。

（1）土质斜坡。由残坡积、坡洪积碎石土和含碎石粉质黏土斜坡组成，主要分布在低山丘陵坡脚，坡度15°～30°，自然状态下稳定，但在陡坎或人工切坡段，易产生土体崩塌或土体滑坡地质灾害。

（2）岩质斜坡。研究区东南部低山和高中丘岩质顺向坡、斜向坡、横向坡、逆向坡和块状结构斜坡均有分布，其中顺向坡和斜向坡最易发生岩质崩塌和滑坡，逆向、横向斜坡发生崩塌较多，发生滑坡较少。

（3）岩土复合斜坡。研究区内二元复合斜坡有残坡积（坡洪积）与微风化岩石组合和残坡积（坡洪积）与全风化岩石组合的斜坡，多元复合斜坡由全、强、中风化岩石组成。这两类岩土复合斜坡在陡坎和人工切坡段稳定性差，极易失稳形成滑坡地质灾害。

3.5 致塌致滑构造

地质构造决定了地层的产状、破碎程度及连贯性，在构造应力集中区岩层破碎，节理裂隙密集发育，同时加速破碎岩层的风化，为地质灾害的形成提供了物质基础。区内致塌致滑地质构造以断裂和褶皱为主，其次为裂隙节理。

北东-南西向的独秀山大断裂和头坡大断裂控制了区内中部褶皱断裂带，褶断带内断层、破碎带和褶皱密集发育，大小断层有95条以上，主要褶皱有独秀山倒转背斜、凉亭向斜、磨山背斜、蒋屋向斜、梅子岭背斜。从地质构造与地质灾害点分布（图2）可看出，区内绝大多数崩塌、滑坡地质灾害沿断裂带或接触带呈线状发育分布。断裂和褶皱将各类岩体切割得支离破碎，为地质灾害提供了基础性孕育条件。

图2 研究区地质构造与地质灾害点分布图Figure 2.Distribution of geological structures and spots of geological hazards in the study area

裂隙节理为地质灾害的形成提供了有利的边界条件。受断裂和褶皱影响，怀宁县东南部低山丘陵区的地层和岩石中裂隙面及节理面十分发育，在顺向坡中裂隙节理切割出的岩块体易沿层面、片麻理面产生岩质崩塌或岩质滑坡，在逆向坡中多组裂隙节理面组合的棱块体顺坡向时，易发生岩质崩塌。

3.6 风化程度

在地质历史时期，研究区岩石经历了长期累积性的强烈风化作用，岩石风化带发育明显，其中全-强风化带是区内崩塌、滑坡地质灾害孕育的温床。

不同岩性风化带孕育地质灾害类型有较大的差异。泥盆系石英砂岩、石英岩抗风化性较强，一般无全风化带，强风化带厚度2～3m，在人工切坡段易产生崩塌。三叠系、侏罗系的砂岩、火山碎屑岩及火山熔岩抗风化性一般，全-强风化带厚度3～5m，在人工切坡暴露后易产生崩塌。二叠系页岩、板岩全-强风化带很发育，厚度一般5～10m，局部10m以上，志留系和前寒武系片岩、片麻岩全-强风化带厚度3～5m，这两类岩石风化带十分软弱，在人工切坡段极易产生崩塌和顺层崩滑。侵入岩全风化带厚度0.5～4m，强风化带厚度3～18m，由于陡倾裂隙节理发育，全风化带和强风化带均易产生崩塌，局部沿全-强风化界面产生顺层滑坡。

不同地形条件下全-强风化层孕育地质灾害类型不同。山坡顶部全-强风化层较薄，一般不易形成滑坡。山坡中部全风化层厚度0.8～1.5m，在坡面有微汇水地形条件下易发生全风化层滑坡。山坡坡脚地带全-强风化层厚度大，在人工切坡条件下极易发生崩塌、滑坡地质灾害。

3.7 大气降水

大气降水在地表汇集，向地下入渗补给地下水，增强了地下水径流的动力条件，大量的地下水沿强弱风化界面、岩土界面、节理裂隙面向坡脚径流，冲刷软化土体和岩体内的各类结构面，降低了结构面抗剪强度，致使坡体局部出现变形，如裂缝、膨胀、下挫等，进而引发崩塌和滑坡。

据历年地质灾害资料统计分析，在年际上，降雨量大的年份或强台风活动强烈的年份，崩塌和滑坡地质灾害频发。在每年之内，6、7月份降水强度最大，暴雨和持续性强降雨多，崩塌、滑坡数量最多，5月和8月份较少，9月份偶见。在时间上崩塌滑坡主要发生在大暴雨或连续强降雨时段至雨停后三天之内。

由此可见，区内大气降水与崩塌、滑坡地质灾害的关系十分密切，大气降水是崩塌、滑坡地质灾害的主要诱发因素。

4 泥石流孕灾地质条件特征

怀宁县有8处小型泥石流，其中坡面型7个、沟谷型1个。根据调查资料研究，怀宁县泥石流孕灾地质条件为地形地貌、物源和水源等三个方面。

4.1 地形地貌条件

区内泥石流均具有明显的形成区、流通区和堆积区地形。

（1）沟谷型泥石流。为石镜乡黑山冲泥石流，位于低山区。其形成区具有三面环山、一面出口，冲沟狭窄且沟床纵坡大的地形特征[4]，汇水面积小于1km2，相对高差250m，自然斜坡坡度30°～40°；流通区为狭窄的冲沟谷底，纵坡10°～20°，长度小于200m；堆积区在冲出口前方和河道内。

（2）坡面型泥石流。形成区山坡坡度为20°～40°，泥石流体至坡脚相对高差40～100m。泥石流体纵断面呈凸形，上部坡度较缓，为20°～25°，易接受雨水入渗，下部坡度均较陡，具有临空面；横断面呈凹形，汇水面积小于1500m2；流通区为斜坡坡面，长度50～100m，斜坡坡度20°～30°；堆积区为斜坡坡脚。

区内冲沟一般长度小、汇水区小、山坡植被茂密、水土流失程度轻微，发生沟谷型泥石流的概率很小。坡面型泥石流是研究区泥石流的主体，其形成的地形条件为特殊的凸形纵断面和凹形横断面[7]。

4.2 物源条件

区内低山丘陵斜坡中下部表层的第四系残坡积碎石土和全风化岩石是坡面泥石流的物质来源，厚度0.5～2.0m，结构松散，易吸水饱和，在强降雨汇流渗透冲刷下产生浅表土质滑坡，沿山坡下滑到坡脚形成坡面泥石流。黑山冲沟谷泥石流物源以南侧山坡露天采矿遗留的废弃土石为主。

4.3 水源条件

2015年7月23日—24日，怀宁县发生了30年一遇的持续大暴雨，最大降水量达319mm（23日8时—24日8时，黄龙镇），在局部小流域内形成大量的地表汇水径流，为泥石流的形成提供了充足的水源，诱发了怀宁县东南部清河、石镜等5个乡镇共8处泥石流。因此，大暴雨是域内泥石流的水源，同时又是泥石流的直接诱发因素。