泰安市崩塌、滑坡、泥石流发育特征及防治对策浅析

2022-03-09程凤焦玉国周超魏凯胡庆玲翟代廷

山东国土资源 2022年2期

程凤，焦玉国，周超，魏凯，胡庆玲，翟代廷

(山东省地质矿产勘查开发局第五地质大队，山东泰安 271000)

0 引言

泰安市地处鲁中山区，泰山雄踞域北，汶水穿流东西，境内地貌类型齐全，地形起伏较大，漫长的地质演变和复杂的地质作用造就了泰安市现有的地质构造格局。近年来，随着人类活动规模与强度不断增大，自然环境遭受了一定程度的破坏，在汛期强降雨条件下，崩塌、滑坡、泥石流频繁发生[1-2]，严重影响和制约着当地社会经济的健康发展。

1 研究区概况

泰安市以泰山而得名，北以泰山与济南市为界，东、东南部与淄博市、临沂市接壤，南、西南部与济宁市毗邻，西北、西部隔黄河与聊城市和河南省台前县相望，地理位置优越，总面积7762km2，人口568.66万人。

根据泰安市地质灾害防治规划(2021—2030)及最新泰安市地质灾害排查、巡查成果[3]，截至2020年底，泰安市崩塌、滑坡、泥石流地质灾害隐患点共98处，其中崩塌46处、滑坡2处、泥石流50处，规模以中小型为主。主要分布于泰山及徂徕山中低山丘陵区。

2 地质环境概况

2.1 地形地貌

研究区属鲁中山区一部分，分布有中山、低山、丘陵、溶蚀-剥蚀丘陵、剥蚀平原、山间平原、山前平原等，地貌类型齐全(图1)。

2.2 地质概况

研究区在大地构造位置上属华北板块(Ⅰ)鲁西隆起(Ⅱ)鲁中隆起(Ⅱa)，仅宁阳县以南属鲁西南潜隆起(Ⅱb)，包括5个Ⅳ级和11个Ⅴ级构造单元。全市大部分呈平缓的单斜构造，部分呈较平缓的向斜或背斜。地层区划属华北地层区鲁西地层分区，由老至新依次发育新太古代泰山岩群变质岩、古生代寒武—奥陶系、晚古生代石炭—二叠系、中生代侏罗—白垩系、新生代新近系、第四系。

1—中山；2—低山；3—丘陵；4—溶蚀-剥蚀丘陵；5—剥蚀平原；6—山间平原；7—山前平原图1 泰安市地貌略图

3 崩塌、滑坡、泥石流地质灾害特征

3.1 发育现状

3.1.1 崩塌

泰安市崩塌多为岩质崩塌，土质崩塌仅2处。主要分布于泰山景区、高新区泰山、徂徕山中低山区及新泰市、肥城市、宁阳县中低山区。崩塌多发生于坡角大于60°的高陡临空面，岩体内普遍发育多组陡倾及近水平的节理、裂隙，这些节理、裂隙或断裂将山体岩石切割成块度不等的块体，成为崩塌危岩体的软弱结构面，在降雨的影响下岩体裂隙加长加宽，直到产生崩塌。

全市共发育崩塌隐患点46处，均为小型。以泰山风景名胜区分布最多为28处，其次为泰安高新区11处，新泰市2处，肥城市2处，宁阳县2处，共威胁人口867人，潜在经济损失2899.5万元。全市已发生崩塌6处，共造成死亡1人，直接经济损失24.6万元。

3.1.2 滑坡

主要分布于东平县昆山、金山一带采石场，因以往长期采石，山坡上无序堆放大量弃渣，采石场关闭后未对弃渣堆采取护坡措施，废渣堆出现开裂或松动，在人为采挖山坡坡脚，加大了废渣堆坡脚坡度，局部地段造成前缘临空现象，在雨季降水冲刷下斜坡土石体下部失去支撑向下滑塌形成滑坡。

全市共发育中型滑坡隐患点2处，位于东平县，共威胁人口320人，潜在经济损失700万元。全市已发生滑坡1处，共造成直接经济损失0.2万元。

3.1.3 泥石流

主要分布于泰山、徂徕山侵蚀构造中度切割的中低山区及高新区、新泰市、肥城市、宁阳县低山丘陵区，多数泥石流沟谷上游三面环山，山坡覆盖厚度不等的风化残坡积物，充足的松散堆积物与降水形成的坡面流汇集而下形成泥石流。

全市共发育泥石流隐患点50处(图2)，其中小型47处，中型3处。以泰山景区分布最多为31处，其次为泰安高新区6处，肥城市4处，宁阳县3处，新泰市1处，共威胁人口2660人，潜在经济损失41757万元。全市已发生泥石流25处，共造成死亡16人，直接经济损失2311万元。

图2 天宝镇年家峪泥石流沟谷

3.2 发育特征

(1)地质灾害种类多、数量大。至2020年底，泰安市共发育崩塌、滑坡、泥石流隐患点98处(表1)，数量大，种类多。

表1 泰安市崩塌、滑坡、泥石流隐患点统计表

(2)发育规模以小型为主。泰安市崩塌、滑坡、泥石流隐患点中型5处，小型93处，发育规模以小型为主。

(3)受地形地貌控制明显。全市地质灾害的发育程度与地形地貌条件有较大关系，92%的隐患点发育在泰山、徂徕山中低山区，平均密度达0.17个/km2。

(4)一点多灾，一灾为主、多灾并发。区内崩塌、滑坡、泥石流具有链生性和群发性，滑坡、崩塌体常成为泥石流的固体物源和诱发因素，泥石流在流动过程中又强烈冲刷、侵蚀岸坡，触发滑坡、崩塌发生，常有滑坡、崩塌→泥石流→滑坡、崩塌的循环产生。

3.3 形成条件与影响因素

崩塌、滑坡、泥石流的发育分布于地质环境条件、降水、植被及人类工程活动强度等密切相关[4]。

3.3.1 地貌特征

崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害发育密度与区域地形地貌呈正相关。泰山景区中山区地形起伏大，地势陡峻，岩石裸露，节理、裂隙发育，发育密度最大，丘陵区次之，再是低山区；发育数量以丘陵区最多，这主要由于丘陵区是人类重要的居住、活动场所，工程建设活动相对强烈等有关[5]。

(1)崩塌与微地貌。中山区崩塌危岩体多分布于坡度大于60°的陡峻山坡或峭壁，山坡前缘或陡壁岩石卸荷裂隙发育，危岩体多前缘外凸临空，重心外移，在陡峻山坡面上呈点状或成片发育，坡面凹凸不平，上陡下缓，发生崩塌时以崩落方式为主。泰山景区内崩塌隐患点最为发育，主要威胁登山游客、古建筑，如泰山上山盘道“江山多娇”石刻处上方危岩体、方台子―碧霞祠两侧岩壁危岩体。丘陵区崩塌危岩体多位于山坡坡脚或挖坡形成的裸露岩石陡崖处，一般呈孤立点状发育、危岩体脱离母岩体，前缘临空、地形坡度大于30°，发生崩塌时呈滑落方式，崩积物大都堆积于坡脚，如泰山景区大津口乡栗杭村李正刚家大门口危岩体。低山区崩塌危岩体多位于山坡坡顶或坡面，山坡形态常表现为凸坡。坡顶、底高差20～50m，地形坡度30°～50°，坡面不平，发生崩塌时一般沿山坡坡面呈滚落方式，崩积物大都堆积于坡脚，如岱岳区化马湾乡段峪村北危岩体。

(2)滑坡与微地貌。低山丘陵区受地形条件限制，因挖坡修路、建房或改造梯田，形成局部斜坡临空面，坡面松散土石体与下伏基岩存在明显界面，且未对坡面采取护坡措施，雨季沿接触界面常有水溢出或湿润，斜坡土石体下部失去支撑向下滑塌形成滑坡，如戴庙镇中金山村北、银山镇牛庄村滑坡。

(3)泥石流与微地貌。形成泥石流需要一定的水动力条件，部分村庄房屋建于沟谷内或沟口处，雨季遇强降水极易遭受泥石流侵害。区内多数泥石流沟谷上游三面环山，山坡覆盖厚度不等的风化残坡积物，山腰以下部位多开垦为梯田；沟谷中游多为狭窄、弯曲、陡深的峡谷，沟床纵坡降大，泥石流形成后可快速流动下泄；沟谷内或沟口处一般建有村庄或居民点，如肥城市潮泉镇箱子庄泥石流沟谷，1978年引发泥石流，造成11名村民死亡，3人受伤，毁坏民房20余间。

3.3.2 岩土体特征

岩土体是影响地质灾害发育的基础因素，岩性特征对地质灾害类型具有明显的控制作用[6-8]。崩塌危岩体岩性主要为坚硬块状变质岩发育42处，占崩塌总数的92%(表2)；坚硬层状碳酸盐岩发育2处，占崩塌总数的4%。残坡积土、土石类发育2处(土崩)，占崩塌总数的4%。

表2 崩滑流与岩土体类型关系统计表

3.3.3 地质构造

区内崩塌危岩体以坚硬块状变质岩为主、其次为坚硬层状碳酸盐岩，受区域构造影响，岩体内普遍发育多组陡倾及近水平的节理、裂隙，将山体岩石切割成块度不等的块体，成为崩塌危岩体的软弱结构面。各种软弱结构面与山坡坡面的组合关系，控制着斜坡的稳定性[9]，成为促使崩塌、滑坡发生的重要接触面。

3.3.4 降水影响

区内地质灾害主要发生在每年的6—9月份，多发生在一次暴雨型降水当日(表3)，与降水具有同步发生的特点，这一时期是地质灾害的高发期；据对境内主要泥石流灾害的统计，降水是诱发泥石流的主动力，尤其是持续性强降水提高了松散土石的饱水程度，更易引发泥石流。

表3 不同降雨等级地质灾害发生对比关系

3.3.5 植被影响

泰山景区崩塌隐患点发育密度最高，其中针叶林带或无林带、以及植被稀疏的寒武纪张夏组灰岩“岱崮地貌”是崩塌隐患主要发育区，隐患点多、密度大，发生崩塌时因无树木阻挡崩落速度快、距离远，造成危害也较大。植被对斜坡上的松散土石体具有固定作用，植被发育良好的斜坡发生滑坡、不稳定斜坡概率较小，无植被斜坡直接接受降水冲刷，发生滑坡、不稳定斜坡概率大。植被对泥石流的形成具有重要影响，其对形成泥石流的物源起固定作用，植被覆盖率低的沟谷，基岩裸露，降水大部转化为地面坡流，同时山坡残坡积层薄，降水极易使其饱和流失成为泥石流物源，稍有降水即可形成泥石流。如新泰市岳家庄乡南杨庄泥石流沟谷位于侵入岩低山丘陵区，山坡植被覆盖率小于30%，山麓地带大部开垦为梯田，2001年7月一次降水159.4mm即发生了泥石流，毁坏农田60余亩。

3.3.6 人类工程活动影响

人类工程活动是诱发地质灾害的主要外因[10]。境内低山丘陵区地形起伏大，挖坡修路及建房使山坡坡脚前缘临空，坡体岩石裸露，受母岩中节理裂隙的影响卸荷裂隙发育极易松动崩落形成崩塌，降水冲刷使坡面土石体失稳形成滑坡；低山丘陵区人类开垦坡田，使原本生长杂草、灌木丛的山坡，成为裸露的松散砂土石裸地，降水极易使其饱水成为泥石流物源，稍有降水即可形成泥石流。

4 防治对策

4.1 崩塌

对于规模较小且具备工程治理条件的隐患点，可通过危岩体卸载、支挡加固、填缝、灌浆加固等简单工程[11-16]，使其恢复平衡状态；对于规模较大的隐患点，可通过危岩体卸载、挂网护坡、锚杆加固、修建排水沟等工程，降低崩塌发生的可能。

对于泰山、徂徕山景区内部分陡崖、险石，本身具备景观价值，可在保证不破坏景观资源的前提下，采取填缝、支挡等简单工程进行治理，并做好警示标识，以最大程度减少崩塌隐患对人员造成的威胁。

4.2 滑坡

滑坡的防治首选是避让，分析滑坡体可能滑塌的方向，将滑坡体下方的受威胁住户及时搬迁，撤出滑坡可能威胁的区域。其次可采用削坡措施对滑坡体减载，将废渣堆石土清除外运，消除废渣堆；在滑坡体底缘修建重力式挡土墙[17-18]，阻挡上部可能产生的滑塌堆积物；在滑坡体后缘及两侧外缘修筑排水沟，引导地表水排出，做好沟渠防渗，避免水渗漏；同时采取撒播草种、移植草皮、栽植树木等手段，增加坡面植被覆盖，消减地表径流和固定松散物质。

东平县2处滑坡隐患点均采取了上述防治措施，治理效果明显。要注意的是，工程措施虽大大降低了滑坡发生的可能性，但诱发滑坡的结构面依然存在，后期仍要做好群策群防和专业监测，如有异样及时预警。

4.3 泥石流

泰安市泥石流隐患点发育数量大，威胁人员多，采取避让措施所需资金数额大，短期内实现全部脱险难度较大。泥石流的防治一方面要做好群策群防与专业监测的结合，一方面可采取必要的工程措施消除泥石流隐患，对于威胁人员较少，且工程治理投资较大的泥石流隐患点，应以搬迁避让为首选。

泥石流的发生须具备3个必要条件：物源条件、水源条件和沟床坡度条件，其治理思路与其对应，一是消除物源，二是疏通水流，三是降低沟床坡度。高新区天宝镇年家峪泥石流，通过修建导流渠将强降水汇集形成的沟谷洪流导入下游主河道中；下港乡木营村下木营东南泥石流，通过修建稳拦坝，并对沟谷出口河床进行了拓宽，增大了出水面积，有效降低了泥石流对下游住户构成的威胁；下港乡勤村火石岔自然村泥石流治理，采取石谷坊、拦挡坝、削坡、护坡、清淤及排导槽等工程措施，在上游形成区和中游流通区修建拦挡工程进行拦截，在中下游采取削坡、护坡、清淤及排导槽等措施进行疏导[19-20]，以最大程度减小泥石流产生的危害。

另一方面，在泥石流形成区要采取植树造林，加强水源涵养，强化水土保持，稳固土体；禁止在流域内进行滥砍滥伐，保护植被，严禁在坡度大于25°的地区进行垦荒种地，在山坡上修建工程时，要保持边坡的稳定，并且对施工的弃土、弃渣采取水土保护措施，不能人为造成水土流失等固体物质来源，以此降低泥石流发生的可能。