兴仁市地质灾害发育特征及成因分析

2022-10-13陈寿稀廖德武兰中孝郑冰杜艳松王源

地质灾害与环境保护 2022年3期

陈寿稀，廖德武，兰中孝，郑冰，杜艳松，王源

(1.贵州地矿基础工程有限公司，贵阳 550081；2.贵州省地矿局地球物理地球化学勘查院(贵州省地矿局109地质大队)，贵阳 550018

1 引言

兴仁市位于贵州西南部，地貌以丘陵向斜坡地带过渡为主，整体地势表现为西侧高东侧低、西北侧高东南侧低、西南侧高东北侧低分布规律，岩土构成及地质构造复杂，形成的地质环境条件比较脆弱，是贵州地质灾害易发地区之一。针对地质灾害发育特征及成因，国内外学者研究文献较多：如国内学者王顺祥[1]对贵州西部地质灾害的分布及发育规律、形成机制、影响条件及因素、灾种及发展趋势等进行了研究；胡金等[2]对云南省鲁甸县地质灾害从水文气象、人类工程活动、地形地貌、岩性构成及地质构造进行了研究；曾贞[3]等对冕宁县开展工作研究所在区域的地质灾害发育特征及形成条件进行了研究；齐普荣[4]等对陕西省佳县开展调查、综合分析工作，通过对该县的地质背景条件进行分析，总结该县地质灾害发育特征与形成条件分析；李亚星[5]等对安徽省枞阳县地质灾害在空间分布及时间分布进行综合研究，对该县的发育情况、发育规律及形成因素及诱发因素进行了总结等方面进行研究找出该地区成灾规律。

通过对兴仁市高位隐蔽性地质灾害隐患专业排查[6]研究的基础上，详细分析、归纳了该区地质灾害发育特征和成因，为该区今后的地质灾害防治提供了一定的理论基础和依据。

2 兴仁市地质环境条件

2.1 气象水文

兴仁市属中亚热带季风湿润气候区，冬温夏凉，气候温和，降水丰沛，季节分明。市内水系发育，该市属珠江流域北盘江水系，南北盘江流域，南盘江流域面积为228.3 km2，北盘江流域面积为1 574.2 km2。

境内雨量充沛，据2000～2018年资料，多年平均降雨量为1 241.11 mm，年最大降雨量为1 576.00 mm，年最小降雨量为884.00 mm。降雨均集中于5～10月(图1)，占多年年平均降雨量的85%。水量季节分配很不均衡，丰水期(5～10月)流量占年径流量的85%左右，枯水期(11月～次年4月)流量仅占15%左右，洪枯流量相差大。

图1 多年年平均降雨量资料图

2.2 地形地貌

该市地貌形态特征以溶蚀地貌为主，溶蚀-侵蚀及侵蚀地貌次之，最高位于西部三道沟大坡海拔为2 014 m，最低点位于东北部梭江口海拔为493 m，相对高差1 521 m。市境内明显分为1 200～1 400 m、1 400～1 600 m两个大阶梯和1 200 m以下、1 600 m以上两个小阶梯。海拔1 200～1 400 m的阶梯上，地貌主要以丘陵盆坝和岩溶洼地为主；标高在1 400～1 600 m的以侵蚀沟谷和槽谷为主；标高在1 200 m以下为北盘江河谷强切峡谷山地分布；标高在1 600 m以上的为山脊地带分布(表1，表2)。

表1 兴仁市山地、丘陵、山间平地面积及其比重

表2 兴仁市坡度分级面积及其比重表

2.3 地层岩性

研究区内出露的地层由新至老分别为第四系、三叠系、二叠系(表3)。岩性为第四系粘土、亚粘土及碎石土、碎屑岩类岩石和碳酸盐岩类岩石，地层三叠系分别面积最广约占总面积的90%，二叠系地层分布次之。岩石以浅海相碳酸盐岩沉积为主，陆相碎屑沉积次之。将岩类工程地质岩组分为松散岩类、软质岩类、软硬相间岩类及硬质岩类4种类型。

表3 研究区工程地质岩组分类表

2.4 地质构造

研究区地处扬子准地台黔北台隆普安旋扭构造变形区[7]。断层和褶皱发育，构造整体呈南东向-北西延伸展布(图2)，受断层及褶皱作用的影响，岩体较破碎。

E.古近系;T3.三叠系上统;T2.三叠系中统;T1.三叠系下统;P3.二叠系上统;P2.二叠系中统;1.县级人民政府驻地;2.乡镇人民政府驻地;3.地质界线及地层代号;4.岩层产状;5.正断层;6.逆断层;7.向斜轴线;8.背斜轴线图2 兴仁市构造纲要图

3 地质灾害发育特征

3.1 地质灾害类型及分布

地质灾害类型研究区地质背景环境条件较为复杂，在降雨作用以及人类工程建设活动的共同影响下区内地质灾害发育[8]。区内灾种分别为滑坡、崩塌、地面塌陷和泥石流4种类型，地质灾害隐患点144处(表4)，从地质灾害分布上看，其分布具有带状和片状性(图3)。以滑坡居多，滑坡76处，占灾点总数的52.78%；崩塌31处，占灾点总数的21.58%；地面塌陷35处,占灾点总数的24.31%；泥石流2处，占灾点总数的1.39%。

(1) 从平面上主要分布在真武山街道办事处、新龙场镇、下山镇、潘家庄镇一带，其余乡镇零星分布。

(2) 从空间上看，由于受人类工程建设活动、地质构造、岩土构成及地形地貌的综合影响，分布具有带状、片状的特征。人类工程建设活动强烈区以滑坡、崩塌为主，分布在潘家庄镇、下山镇、新龙场镇以及真武山街道办事处采矿分布区较多；软硬相间岩组分布区以崩塌为主，分布在马马岩镇-田湾乡一带。

表4 地质灾害点统计表

1.滑坡;2.崩塌;3.泥石流;4.地面塌陷;5.向斜轴线;6.背斜轴线;7.地质界线及地层代号；8.岩层产状;9.正断层;10.逆断层;11.县级人民政府驻地;12.乡镇人民政府驻地图3 地质灾害分布图

3.2 地质灾害发育特征

(1) 滑坡发育特征

区内西部、北部及中部，沿兴仁断层西-东向展布，沿典母背斜北-南向展布，行政区划属城南街道办、下山镇、潘家庄镇、新龙场镇，同时该区域为面积广大的软硬岩互层分布区；在县域内其它区域滑坡发育较少。

滑坡是该区域内发育及分布较广泛的灾种类型，共发育76处，占区内灾点总数的52.78%，面密度4.26处/100 km2。

滑坡按规模大小分大型、中型及小型3类。大型4处，占5.26%；中型27处，占35.53%；小型45处，占59.21%。

滑坡按物质组成分为岩质和土质滑坡。岩质滑坡20处，占26.30%，主要沿灰岩、白云岩中软弱夹层处滑动；土质滑坡56处，占73.70%，为崩坡积、残坡积的粘土、碎石土等，其结构较松散在雨水作用下导致滑坡。

滑坡按滑埋深划分为浅层、中层及深层滑坡3类。区内滑坡主要以浅中层滑坡为主，其中浅层滑坡(滑体埋深H<10 m)52处，占68.40%；中层滑坡(滑体埋深H10～25 m)19处，占总25.00%；深层滑坡(滑体埋深H≥25 m)5处，占6.60%。

滑坡按诱发因素分为自然因素及人为因素滑坡两类，以自然因素形成滑坡52处，占68.40%；人为因素形成滑坡24处，占31.60%。

滑坡按运动形式分为复合式、推移式及牵引式3类。复合式滑坡58处，占76.30%；推移式滑坡7处，占9.20%；牵引式滑坡11处，占14.50%。

(2) 崩塌发育特征

岩体结构面发育程度控制岩体的完整性，岩体结构面控制风化裂隙、拉张裂隙和卸荷裂隙发育规模，裂隙相组合复杂将岩体切割成块体状，其岩性及结构为崩塌活动提供了基础条件[9]。共发育崩塌31处，占区内灾点总数的21.52%，面密度1.7处/100 km2。主要分布于巴铃镇、城南街道办和潘家庄镇。

崩塌按规模大小分为特大型、大型、中型及小型4类。特大型1处，占3.23%；大型4处，占12.90%；中型12处，占38.71%；小型14处，占45.16%。

崩塌按形成机制和发育地层分为倾倒式、拉裂式及滑移式3类。倾倒式17处，占54.84%；拉裂式9处，占29.03%；滑移式5处，占16.13%。

(3) 地面塌陷发育特征

地面塌陷是指在人为作用或自然条件下，地表岩体、土体向下塌落或沉陷形成坑(洞)的地质现象[10]。区内地面塌陷地质灾害诱发的主要原因有两个，一为岩溶发育条件下，溶洞的塌陷以及土洞的塌陷；二为由于兴仁县煤矿众多，煤矿的开采、采空区的塌陷也是形成地面塌陷地质灾害的主要诱发因素。地面塌陷最发育的区段位于县域北部、西部，沿放马坪背斜、下山向斜及兴仁断层展布，行政区划属潘家庄、下山镇、新龙场镇，广泛分布于煤矿集中地区。

地面塌陷是该区域内次于滑坡的地质灾害，共发育35处，占区内灾点总数的24.31%，面密度1.96处/100 km2。

地面塌陷按规模大小划分区内均为大型、中型及小型3类。大型2处，占5.71%；中型15处，占42.86%；小型18处，占51.43%。

地面塌陷按诱发因素分为自然因素、人为因素及共同作用3类。以自然因素形成地面塌陷12处，占34.29%;人为因素形成地面塌陷18处，占51.43%；自然因素与人为因素共同作用5处，占14.28%。

(4) 泥石流发育特征

分布在潘家庄镇放马坪背斜西侧，田湾乡鹧益断层南侧一带，由于受背斜及断层控制，地形起伏总体较大，自然斜坡坡度较陡，支沟狭窄，切割深，高差相对较大，沟谷纵坡较大，有利于坡面松散体及地表水的汇集，在大暴雨或持续强降雨易形成泥石流[11-12]。泥石流按地貌集水区特征区内发育的2处泥石流均为暴雨沟谷型，一条分布在为潘家庄镇楮皮田村石街路组，一条分布在波阳镇普茶村波秧组。占全市灾害点总数的1.39%，面密度0.1处/100 km2。

4 地质灾害成因分析

地质灾害形成的因素较多，区内表现地形地貌特征、岩体结构类型、岩土构成、地质构造条件、降雨、地震及人类工程建设活动等诸多因素共同作用的结果。其中地形地貌特征、岩体结构类型、岩土构成、地质构造条件等是地质灾害产生内部条件；降雨、地震及人类工程建设活动等是地质灾害形成的诱发因素。

4.1 地形地貌影响因素分析

地形地貌条件是地质灾害形成的主控因素之一[13]，从区内地貌形态来看(表5)，区内滑坡、崩塌主要发育于剥蚀-侵蚀、溶蚀-侵蚀构造地貌区，在溶蚀-侵蚀构造地貌单元分布较为集中，峰丛谷地仅有零星地质灾害分布。区内地质构造影响形成地形地貌条件的空间分布为地质灾害的孕育提供了有利地形。

表5 地质灾害按地貌类型分区统计表

斜坡的坡度是影响坡体稳定性，坡度直接决定斜坡的应力分布，控制了斜坡的变形破坏方式，从而控制了地质灾害的发育、分布及规模、类型，是地质灾害发育的控制性因素之一。

区共发育滑坡76处，滑坡发生的斜坡坡度一般为20°～60°，以30°～50°斜坡最多，达43处，占滑坡总数的56.6%(表6)。不同类型的滑坡发育在不同的地形坡度。残坡积层形成的滑坡15°～30°，滑面比较平缓；而崩积体、洪积物等形成的滑坡，主要发育的地形坡度一般为20°～45°，该类滑坡一般发育的地形坡度相对较陡，尤其是在30°～35°左右，是崩积体、洪积物的堆积体自然休止角；基岩滑坡则以40°～60°居多。

表6 地形坡度与滑坡地质灾害发生的关系表

区内共发育崩塌31处，据统计结果(表7)显示，崩塌发育发生的斜坡坡度一般为40°～80°，以60°～80°斜坡最多，达22处，占崩塌总数的51.6%。

表7 地形坡度与崩塌地质灾害发生的关系表

4.2 地质构造影响因素分析

区内褶皱与断层共同作用，岩体受地质构造影响较大，岩体裂隙发育，岩体破碎陡峭存在临空面地带有利于孕育崩塌的条件；雨水易沿岩体裂隙入渗影响岩体完整性地质构造面控制岩质滑坡周界及滑坡面；导致岩体易风化，第四系覆盖物质较发育，为土质滑坡孕育提供物源条件。

兴仁断层构造区域，共发育滑坡地质灾害22处、崩塌7处、地面塌陷6处，共发育地质灾害35处，发育地质灾害密度为12.96处/100 km2，大于全市的平均密度8.06处/100 km2。

兴仁典母背斜构造区，共发育滑坡地质灾害12处，崩塌2处，共发育地质灾害14处，发育地质灾害密度为46.6处/100 km2，大于全市的平均密度8.06处/100 km2。

放马坪背斜构造区，共发育滑坡地质灾害5处，崩塌5处，地面塌陷10处，泥石流1处，共发育地质灾害21处，发育地质灾害密度为52.5处/100 km2，大于全市的平均密度8.06处/100 km2。

4.3 岩土体类型影响因素分析

岩土体是构成和孕育地质灾害的物质条件，不同岩土体具有不同的物理、力学性质，导致不同岩土体分布区域形成的地质灾害亦各不相同(表8，表9)。

表8 地层与地质灾害发生的关系表

表9 地质灾害与岩土体类型的关系表

对于滑坡，不同岩土体的物理力学性质不同，在岩石分布区，区内硬质岩地层中层间有软弱夹层，雨水沿软弱夹层入渗后易软化岩体的抗剪强度指标降低导致沿此软弱结构面产生岩石滑坡；在第四系覆盖较厚及软质岩分布区，在雨水作用下岩土物理力学降低，容易诱发产生土质滑坡。据调查统计(图4，图5)，区内滑坡主要分布在T1yn、T1f、T1y、P3l有软弱夹层的地层中(表10)。

T3h.火把冲组；T3b.把南组；T3l.赖石科组；T2-3f.法郎组；T2y.杨柳井组；T3yn.永宁镇组；T1f.飞仙关组；T1y.夜郎组；P3c+d.长兴、大隆组；P3l.龙潭组；P2m.茅口组图4 地层与地质灾害发生的饼状图

T3h.火把冲组；T3b.把南组；T3l.赖石科组；T2-3f.法郎组；T2y.杨柳井组；T3yn.永宁镇组；T1f.飞仙关组；T1y.夜郎组；P3c+d.长兴、大隆组；P3l.龙潭组；P2m.茅口组图5 岩土体类型与滑坡发生的饼状图

表10 岩土体类型与滑坡的关系表

崩塌跟岩体类型及岩体结构面发育程度密切相关(表11)。一是硬质岩类型分布区，碳酸盐岩具有可溶蚀性，在雨水及风化等共同作用下，易孕育小规模崩塌灾害；二是上硬下软岩层分布区，风化作用差异性较显著，硬质岩下部软质岩易风化形成岩腔，在岩体自身重力作用下易形成崩塌带。如区内T1y、T2g、T1yn、T1f地层均有利形成崩塌灾害(图6)。