高平市地质灾害时空分布规律及孕灾地质条件分析

王冬东

（山西省地质勘查局二一二地质队有限公司，山西 长治 046000）

1 研究区地理位置

高平位于山西省东南部，泽州盆地北端，太行山西南边缘，东与陵川县接壤，西与沁水县为邻，南与泽州县毗连，北与长治市上党区、长子县相接，是晋城市的北大门。辖15 个乡（镇、街道）、304 个村民委员会、30个社区委员会，总人口453054人。

2 高平市地质灾害时空分布规律

高平市境内以破碎黄土塬地貌为主，地形地貌和岩土体条件相较于其他地区有一定的特殊性，斜坡的变形模式、破坏方式以及滑坡、崩塌等地质灾害的分布规律和发育特征受此影响，使得高平市成为了滑坡、崩塌等地质灾害的易发区。这些地质灾害集中分布在省道曲坪线公路沿线、市内村庄的高陡边坡附近及煤矿矿区内。滑坡、崩塌主要是道路建设及农村切坡建房引起，地面塌陷主要是由采煤活动形成的地下采空区引起的。

2.1 空间分布规律

高平市地质灾害的分布规律受自然地理条件的影响，主要集中在地层岩性的不利组合上。

高平市在第四系黄土中主要发生土质崩塌、滑坡，岩体崩塌灾害主要发生在二叠系砂岩、泥岩地层中。第四系黄土节理的方向是以上下的垂直方向为主，构造松散，在高陡坡段，由于人工开挖和风化应力作用下使得土体应力释放和调整，形成了卸荷裂隙和风化裂隙，故在高陡坡段黄土塌落强度较大。软弱结构面经常在不同时代岩性的土体接触面上形成，易形成滑坡灾害；而二叠系砂泥岩互层，受到外力的作用会形成一定程度的节理裂隙，砂岩上覆黄土，同样，上覆黄体也会发育节理裂隙，降水、融雪形成的水易沿着节理缝隙渗入至黄土与基岩接触层，软化了黄土结构面，降低了土体的粘聚力，加大了下滑力，易发生滑坡灾害。

研究区典型的地面塌陷岩层主要为二叠系下统山西组3号煤层。产生灾害的主要因素为：发生塌陷的区域及周边地区地下3号煤层已被开采，在上覆岩层压力和自身重力的作用下，采空区原有顶板岩层可能会发生变形和移动。在重力作用下，当顶板岩层中生成的拉应力超过其抗拉的强度时，顶板岩层会断裂甚至破碎，然后依次塌陷垮落。然后上覆的岩层开始变形和移动，发生分离断裂。

2.2 时间分布规律

地质灾害在时间分布上同样也呈现出集中分布的规律，主要表现为：集中发育于经济工程活动较强烈时期（煤矿开采剧烈时较易发生地面塌陷）；一年内的雨季相对集中期。

2.2.1 集中发育于人类活动强烈时期

高平市的主要地质灾害包括滑坡、崩塌和地面塌陷，由于地形条件的限制和约束，生活在黄土地貌地区的居民经常在坡地挖窑居住或削坡以后建造房屋。削坡时没有进行分级或分台阶，这样往往会形成一定程度的高陡边坡，破坏了原有斜坡的自然应力平衡状态。随着时间的流逝和降雨的入渗，边坡土壤应力和状态发生变化，稳定性降低，导致滑坡和崩塌。此外，高平市公路、铁路建设发展迅猛，但坡脚开挖使边坡高陡，稳定性降低，也可能会形成滑坡、崩塌地质灾害。煤炭资源开采是高平市的主导产业之一，而由于煤矿资源开采，形成采空区，可能会诱发地表的塌陷。

2.2.2 全年雨季相对集中

高平市土质边坡主要由Q3粉土和Q2粉质粘土双层土体组成。Q3粉土中降雨容易渗入，具有湿陷性；Q2粉质粘土渗透性普遍较差，无湿陷性，降雨不易渗入粉质粘土中，因此在上层粉土层较易形成积水，一次或几次降雨影响不大，存在滞后现象。但随着时间变化降雨不断渗入上层粉土，会形成垂直节理和裂隙，并且不断增加上层粉土的重量，导致岩土体拉应力改变，进而引发黄土滑坡、崩塌的发生。

而区内岩质斜坡则主要由砂岩、泥岩组成，泥岩遇水软化、风化、剥落，雨季使之软化、风化、剥落速度加剧，从而雨季引发此类的崩塌、滑坡更多。

从降雨的时间分布情况来看，高平市多年降雨大多集中在7～10月。据调查统计资料，高平市崩塌也主要发生在7～10月，与降雨呈正相关。因此，该地区地质灾害的主要诱发因素之一是降雨。

3 高平市地质灾害孕灾地质条件

3.1 地形地貌与地质灾害

（1）调查区崩塌、滑坡受地貌因素控制较为明显。高平市崩塌、滑坡主要分布于高平市破碎黄土塬、剥蚀侵蚀低中山区和剥蚀侵蚀低山区。破碎黄土塬区内谷坡陡峻且该地区人口较多，厂矿企业分布较多，强烈的人类经济工程活动可能会诱发地质灾害的发生。低中山区和低山区内也分布有大量村庄，历史上村民建房选址多数选择在山前斜坡坡脚平坦处，不可避免进行切坡，故地质灾害较发育。虽然在堆积河谷区人口众多，人类经济工程活动非常强烈，但地形比较平坦，地形相对缓和，因此地质灾害发育较弱。而地面塌陷则因煤炭采空影响较大。

（2）崩塌、滑坡产生的基本条件为斜坡地形，主要受坡度、坡高、坡型的影响。

①坡度：高平市崩塌和滑坡地质灾害分布规律与地形坡度总体呈正相关关系，即地形坡度越大，地质灾害分布越密集，高平市中部地形坡度较小区域，崩塌和滑坡地质灾害则分布稀少。

②坡高：高平市崩塌、滑坡地质灾害分布规律与地形坡高总体呈正相关关系，即地形坡高越大，地质灾害分布越密集，高平市中部地形坡高较小区域，崩塌、滑坡地质灾害则分布稀少。

③坡型：根据外表形态特征，斜坡形态可分为直线型、凸型、阶梯型、凹型。直线型和凸型属正向型，阶梯型和凹型属负向型。高平市崩塌、滑坡地质灾害所处斜坡坡型以正向型为主，正向型斜坡和负向型斜坡相比，更容易发生滑坡、崩塌。而阶梯型斜坡中，应力支撑沿边坡走向进行了释放，从而减小了应力的集中程度，稳定程度相对提高了；相反，正向类斜坡中，应力集中程度增大，稳定程度相对降低。

3.2 地质构造与地质灾害

全新世以来高平市境内总体断裂活动较弱，境内地质构造及地震对地质灾害的控制作用较弱，地质灾害受构造影响较轻。

3.3 工程地质岩组与地质灾害

根据高平市境内出露地层的岩土体工程力学性质、结构特征等综合分析，最终将高平市岩（土）体类型划分为碳酸盐岩、碎屑岩和土类3个大类。

因为碳酸盐的岩石的强度较高，工程地质条件较好，因此地质灾害在碳酸盐岩中无分布；地质灾害主要分布在碎屑岩和土类中，高平市斜坡主要由（C+P）泥砂岩混层组成，崩塌一般是上部砂岩失稳产生的崩塌。碎屑岩易风化，强度较低，由于泥岩等软岩层的大量存在，使得整个岩体的抗剪强度降低，在雨水入渗后，易沿着软弱泥岩层面向下滑动，并且砂岩与泥岩的差异风化，也容易导致下部泥岩率先风化剥蚀，上部砂岩悬空；高平市土质崩塌坡体的组成多为二元结构，即上部多数为Q3粉土，下部为Q2粉质粘土，粉土发育垂直方向的节理，具有湿陷性，降雨时雨水入渗致使强度下降，并且容易沿坡脚剪出，此外，由于黄土本身的独特性质，在这样的斜坡上较易发生崩塌。

3.4 水文地质条件与地质灾害

破碎黄土塬是高平市主要的地貌类型，地形较破碎，在斜坡区还会发育一定程度的落水洞，再经过持续降雨后，在湿陷性的土体中局部形成积水。斜坡上部岩土体中因为雨水的渗入，导致岩土体重力增加，强度降低，容易引发斜坡的变形；并且在斜坡的软硬岩（土）体接触带上，还会对其起到一定的润滑作用，使其抗剪强度降低，容易引发滑坡的发生。

而地下水的存在也会降低斜坡底部黄土的强度，从而使边坡的应力状态发生改变，可能会引发边坡变形失稳，对黄土边坡变形有明显影响。

3.5 人类工程活动与地质灾害

随着经济社会的快速发展，高平市经济发展日益加快，伴随着剧烈的经济工程活动，尤其是劈山修路、农村切坡建房，破坏了长久以来的边坡平衡状态，造成边坡失稳，容易诱发地质灾害。该地区的人类工程活动主要包括：坡下挖窑居住、切坡建房居住，修建公路、铁路，煤炭及矿山开采等。

4 结论

经分析得出，高平市土质崩塌地质灾害岩性集中于Q3粉土和Q2粉质粘土双层土体，岩质崩塌集中于二叠系或石炭系的泥砂岩互层，滑坡岩性集中于黄土与基岩接触面，综上，高平市崩塌、滑坡地质灾害集中于地层岩性的不利组合部位；集中在现代人类的工程经济活动较强烈的时期；集中在一年之内的雨季；另外，通过对孕灾地质条件进行综合分析得出高平市内地质灾害主要孕灾地质条件包括：地形和地貌、工程地质岩组、斜坡结构、水文地质条件、人类工程活动、降雨等，高平市地质灾害的形成和分布是上述因素共同作用的结果，各类环境地质条件变化较慢，降雨和人类的工程经济活动是最活跃的因素，二者的共同作用是引发地质灾害最活跃最积极的因素。