龙井市地质灾害发育特征及其形成条件与影响因素分析

2022-09-29孙秀菲马晓艳

西部探矿工程 2022年9期

孙秀菲, 马晓艳

（中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队, 吉林长春 130033）

1 概述

龙井市位于吉林省东部、长白山东麓, 特定的自然及地质环境背景在人类工程活动的影响下, 使地质灾害的发育特征及分布具有明显的规律性。了解和掌握龙井市地质灾害的发育特征及形成条件与影响因素, 研究其技术上可行、经济上合理的防治对策措施, 对开展地质灾害防治工作具有十分重要的意义[1]。

20世纪初期, 龙井市人烟稀少, 人类工程活动少, 植被覆盖率高, 人们的防灾减灾意识淡薄, 史料未记载有地质灾害的发生。20世纪中期以来, 龙井市在工农业生产、矿产资源、森林资源、旅游资源等的不断开发利用下, 人类工程活动趋于强烈, 地质灾害隐患也呈现出逐年增多的态势[2]。

2 地理位置与交通

龙井市行政隶属于吉林省延边朝鲜族自治州, 幅员面积2208km2。主要公路有珲乌高速、国道G302、省道S205、S206, 数条县、乡级公路可通往各乡（镇）、村屯, 交通便利。

3 地质灾害发育特征

3.1 地质灾害总体分布规律

龙井市地质灾害点237处, 其中：泥石流主要分布在老头沟镇；崩塌及不稳定斜坡主要分布在公路、村路沿线和图们江边防公路沿线；地面塌陷分布在老头沟镇天宝山社区瀚丰矿业有限公司矿区, 地裂缝分布在老头沟镇宝兴村。

3.2 地质灾害与区位分布

龙井市地质灾害点分布密度以三合镇最大, 德新乡最小。区位分布情况见表1。

表1 龙井市地质灾害隐患点分布情况统计表

3.3 地质灾害与人口密度

龙井市地质灾害点密度分布特征受人口密度分布特征影响, 二者具有一定的正相关性, 即人口密度高的地区, 地质灾害密度也高[3]。

3.4 地质灾害类型分布

龙井市境内发育各类地质灾害点隐患点共222处, 其中崩塌63处、不稳定斜坡127处, 泥石流26处, 滑坡2处, 地面塌陷4处, 地质灾害隐患点类型构成见图1。

图1 龙井市地质灾害隐患点类型构成图

3.5 地质灾害发育现状及分布特征

3.5.1 崩塌

龙井市发育最多的地质灾害类型为崩塌, 共63处。今后发育趋势不稳定34处, 较稳定29处。规模以小型居多、造成的危害较轻, 具有突发性、不确定性、复发性的特点。危害对象包括公路、铁路、农田、房屋等, 特别是对过往的车辆及行人的安全造成较大威胁[4-6]。

3.5.2 泥石流

泥石流26处, 占比12%。多为沟谷型；中易发18处, 低易发8处。泥砂补给途径多为面蚀及沟岸坍塌。村庄、农田、公路所在的堆积扇一般易被人类工程活动所破坏, 扇形地完整性一般小于60%；扩散角在60°～90°之间；植被覆盖率30%～60%。危害对象主要为房屋、农田、道路及输电线路等。危害程度属一般级, 规模多为小型。

3.5.3 地面塌陷

地面塌陷4处, 占比2%。规模均为小型, 由矿山采空塌陷形成。目前地面塌陷区的浅层采矿活动已停止, 原有塌陷区已趋于稳定。

3.5.4 滑坡

滑坡2处, 占比1%。主要为人为作用引发, 今后发展趋势不稳定1处, 较稳定1处；规模均为小型。

3.5.5 不稳定斜坡

不稳定斜坡136处, 列为隐患点127处, 占比58%。发育特点是规模差异性明显、危害较轻, 具有一定的突发性、不确定性、复发性。规模小型109处, 中型25处, 大型2处。

4 地质灾害形成条件与影响因素分析

4.1 地质灾害与地形地貌

4.1.1 高程

境内崩塌、滑坡及不稳定斜坡主要分布在200～1000m高程范围内, 其中：高程小于200m仅1处；200～500m的丘陵区内188处；高程500～1000m的低山区17处, 统计情况见表2。

表2 崩塌、滑坡、不稳定斜坡发育高程统计表

4.1.2 坡度

崩塌及不稳定斜坡发育特征受坡度影响明显, 坡度大于45°的崩塌点占总数的98.53%；坡度在75°～90°区间内的不稳定斜坡比例达68.38%。2处滑坡坡度均在32°～45°之间, 由于滑坡数量少, 其统计结果不具有普遍性和规律性, 在此不做具体分析。泥石流的数量随坡度的增大出现明显递增规律, 如表3所示。

表3 崩塌、不稳定斜坡、泥石流与地形坡度关系统计表

4.1.3 坡向

坡向影响主要表现为山坡的小气候和水热比的规律性变化, 受风力、日照等条件影响, 南向坡及西向坡岩石风化严重, 易发生崩塌。分布在南向坡及西向坡的崩塌有53处, 占比77.94%；不稳定斜坡101处, 占比74.26%。见表4。

表4 崩塌、不稳定斜坡与坡向关系统计表

4.2 地质灾害与岩土体类型

境内岩土体类型不一, 可分为土质、碎屑岩、结晶岩、碳酸盐岩、变质岩五类, 各岩土体类型均有灾害点分布, 其中结晶岩对应地质灾害点最多, 占比55.83%；其次为碎屑岩及土质边坡, 占比分别为19.90%和16.51%, 具体统计见表5。

表5 不同工程地质岩类与地质灾害发育程度统计表

4.2.1 岩土体类型对崩塌、不稳定斜坡的影响

境内崩塌所在的岩性主要是结晶岩类, 如花岗岩、闪长岩等岩浆岩, 占崩塌总数的50%；其次为碎屑岩和土质, 分别占崩塌总数的22.06%；其余为变质岩或碳酸盐岩。

由图2可见, 龙井市结晶岩地区崩塌数量最多, 岩质崩塌表现为强风化的结晶岩特征, 岩石节理裂隙较为发育, 一般在2～3组左右, 将岩石切割成块状, 在重力作用下, 块状岩体发生失稳而产生崩塌。

图2 崩塌、不稳定斜坡与岩土体类型关系直方图

136处不稳定斜坡中, 岩质斜坡占86.03%, 结晶岩斜坡占岩质斜坡总数的67.52%, 成为区内分布不稳定斜坡数量最多的岩土体类型。

结晶岩如花岗岩硬度虽大, 但容易受到风化作用的影响, 往往表现为节理、裂隙发育, 加之区域构造条件较复杂, 使得岩体表层风化严重, 岩体原生结构遭到破碎, 力学性质差, 从而容易形成不稳定斜坡, 进一步发展成为崩塌或者滑坡灾害。

4.2.2 岩土体类型对滑坡的影响

区内2处滑坡均为结晶岩滑坡。在调查中发现区内结晶岩的节理、裂隙较发育, 岩体的抗剪强度受到结构面的影响而明显降低, 导致上部岩体或上覆松散岩类产生滑动。

4.2.3 岩土体类型对泥石流的影响

26处泥石流多发育在块状坚硬花岗岩区, 花岗岩节理裂隙发育, 风化严重, 易形成大量的松散碎屑物质, 为泥石流的形成提供了物源条件。

4.3 地质灾害与地质构造

龙井市地质构造较发育, 在图3中, 位于古洞河—白金断裂、龙井向斜翼部及三合盆地边缘的地质灾害有184处, 主要由于断裂、褶皱及盆地边缘的地应力较其它部位更为强烈, 使得岩石在发生挤压、弯曲、拉裂变形后, 岩体结构及力学性质发生了明显降低, 因此, 断裂地带、褶皱及盆地边缘较其它构造部位的地质灾害明显增多。与龙井向斜翼部相关的地质灾害共计106处, 主要由于龙井向斜位于龙井市城区附近, 人口密集, 人类工程活动强烈, 地质灾害受到了构造作用及人类工程活动的多重影响。

图3 地质灾害与地质构造关系柱状图

4.4 地质灾害与地震

龙井市地震较为频繁, 近期测报和记载震级最高为里氏（Ms）5.8级, 震级最低为里氏（Ms）0.2级。龙井市大部为地震基本烈度Ⅵ度区；仅老头沟镇地震基本烈度为Ⅶ度。

史料未记载因地震而引发的地质灾害。如图4所示, 在地震基本烈度为Ⅶ度的区域, 地质灾害总数为45处, 远低于地震基本烈度为Ⅵ度的区域（192处）, 原因主要是Ⅵ度区域为人类工程活动强烈区, 存在大量的公路切坡现象。

图4 地质灾害与地震烈度关系直方图

4.5 地质灾害与降水

降水是诱发地质灾害的突出因素, 当软弱结构面受到降水入渗、润滑作用的影响, 岩土体将产生软化变形, 水应力的变化也会使得岩土体本身的应力发生变化, 进而造成岩土体的强度降低, 从而引发崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。当然, 地质灾害的发生还受到降雨历时、降雨强度等情况的影响。

龙井市多年平均降水量650～800mm, 年最大降水量720.7mm（1971年）, 年最小降水量274.1mm（2011年）, 最大月平均降水量121.1mm（8月）。如图5所示, 在龙井市地质灾害分布与降水量关系的统计中, 分布在小于460mm降水量区域内的地质灾害有88处, 460～480mm区域内有116处, 而分布在大于480mm降水量区域内的地质灾害仅有33处, 没有明显的变化趋势, 这是因为龙井市地质灾害以崩塌和不稳定斜坡为主, 而崩塌和不稳定斜坡主要分布在交通道路沿线, 区域分布特征不明显。