（水工结构工程专业论文）南山地质灾害预测及应急对策研究.pdf

摘要 滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害是导致人民生命财产损失的自然灾害之一， 我国是一个地质灾害频发的国家，随着人类活动增多，地质灾害发生频率、强度 以及对人民生命财产所造成的损失越来越大。2 0 世纪9 0 年代以来，国内对滑坡等 地质灾害的机理研究较多，而针对区域性地质灾害分布规律的研究进展比较缓慢。 探索形成一套科学的、完整的、实用的区域地质灾害分布规律的研究方法，进行 区域地质灾害危险性分区评价，据此进行地质灾害预测及应急对策研究，对于做 好区域性地质灾害防治工作具有十分重要的现实意义。 论文以重庆市南山风景区地质灾害为研究对象，以丰富的现场资料调查为基 础，深入研究了影响地质灾害发生的各种因素，全面分析了地质灾害分布与各因 素的关系，探索了确定区域性地质灾害危险性的方法。 论文选取了信息量评判法应用于地质灾害危险性评价分区，并对该方法进行 优化，探索了一套区域地质灾害危险性分区预测的技术路线和工作流程。 论文确定了孕灾因子和灾害因子作为研究区的地质灾害危险性分区评价研究 的评价因子。在孕灾因子上确定了坡度、地层岩性组合、地质构造、堆积体厚度、 地下水条件、工程活动等二级因子，采用专家系统法和a h p 层次分析法结合确定 了评价因子的状态值和权重系数。 根据信息量评判法建立的的危险性分区评价模型方程，据此在g i s 软件上实 现各评价因子栅格图的叠加得到综合评价值图，并将综合评价值分为四段，相应 地确定地质灾害危险性级别并进行地质灾害发育趋势的预测。 在研究适用研究区的防治工程技术基础上，进行了南山风景区内地质灾害应 急对策研究，为研究区的防灾减灾规划和决策提供参考。 关键词：地质灾害危险性分区评价；评价因子；地理信息系统；应急对策 a bs t r a c t s o m eg e o l o g i c a ld i s a s t e r s ，s u c ha st h el a n d s l i d e ，t h ea v a l a n c h e ，t h ed e b r i sf l o w , a r e r e g a r d e da sn a t u r a ld i s a s t e r st h a tc a r ll e a dt ot h el o s so fp e o p l e s l i f ea n dp r o p e r t y g e o l o g i c a ld i s a s t e rf r e q u e n t l yh a p p e n si no u rc o u n t r y , a l o n gw i t i lt h ei n c r e a s eo f h u m a n sa c t i v i t y , t h e 行e q u e n c ya n dt h ei n t e n s i t yo ft h eg e o l o g i c a ld i s a s t e ra sw e l la st h e l o s so fp e o p l e sl i f ea n dp r o p e r t ya r eg e t t i n gb i g g e ra n db i g g e r s i n c et h e19 9 0 s ，t h e r e a r em a n ys t u d i e so nt h em e c h a n i s mo ft h el a n d s l i d ea n do t h e rg e o l o g i c a ld i s a s t e r s ，b u t t h ed e v e l o p m e n to ft h er e s e a r c ho nt h ed i s t r i b u t i o nr u l eo ft h er e g i o n a lg e o l o g i c a l d i s a s t e ri sq u i t es l o wi nh o m e e x p l o r i n gar e s e a r c hm e t h o dt of o r mas e to f s c i e n t i f i c a l l y , c o m p l e t ea n dp r a c t i c a ld i s t r i b u t i o nr u l eo ft h er e g i o n a lg e o l o g i c a ld i s a s t e r , a n du s i n gi tt oc a r r yo nt h e g e o l o g i c a l d i s a s t e rf o r e c a s ta n dt h e e m e r g e n c y c o u n t e r m e a s u r er e s e a r c h ，a l lo ft h e s eh a v eav e r yv i t a ls i g n i f i c a n c et op r e v e n tt h e r e g i o n a lg e o l o g i c a ld i s a s t e r t h i sp a p e rt a k e st h er i s kd i s t r i c ta p p r a i s a lo fm t n a ns c e n i cs p o t sg e o l o g yd i s a s t e r a st h eo b j e c to fs t u d y , w h i c hi si nc h o n g q i n g ；a n dt a k e st h er i c hs c e n ei n v e s t i g a t i o n m a t e r i a l sa st h ef o u n d a t i o n ，h a sad e e pr e s e a r c ho ne a c hk i n do ff a c t o rt h a ti n f l u e n c et h e o c c u r r e n c eo fg e o l o g yd i s a s t e r , a n a l y z e st h ed i s t r i b u t i o no fg e o l o g yd i s a s t e ra n dt h e r e l a t i o n so fv a r i o u sf a c t o r sc o m p r e h e n s i v e l y , e x p l o r e st h em e t h o do fd e t e r m i n i n gt h e r e g i o n a l g e o l o g i c a ld i s a s t e r sr i s k i nt h i sp a p e r ，t h ei n f o r m a t i o nj u d g m e n tm e t h o dh a sb e e ns e l e c t e dt oa p p l yi nt h e r i s ka p p r a i s a ld i s t r i c to fg e o l o g i c a ld i s a s t e r , a n dt h e nt h i sm e t h o dh a sb e e no p t i m i z e d ， f i n a l l yas e to ft e c h n i c a lr o u t e sa n dw o r kf l o w sa b o u tt h er i s k d i s t r i c tf o r e c a s to f r e g i o n a l - g e o l o g i c a ld i s a s t e rh a v e b e e ne s t a b l i s h e d t h ep r e g n a n td i s a s t e rf a c t o ra n dt h ed i s a s t e rf a c t o rh a v eb e e nd e t e r m i n e da st h e a p p r a i s a lf a c t o rt h a tc a nb eu s e dt oa p p r a i s a la n ds t u d yt h eg e o l o g i c a ld i s a s t e r sr i s k y d i s t r i c to ft h er e s e a r c ha r e a t h es e c o n d l e v e lf a c t o r s ，s u c ha st h es l o p e ，t h ef o r m a t i o n l i t h o l o g yc o m b i n a t i o n ，t h eg e o l o g i cs t r u c t u r e ，t h es t a c kt h i c k n e s s ，t h eg r o u n dw a t e r c o n d i t i o n ，t h eh u m a np r o j e c ta c t i v i t ya n ds oo n ，h a v eb e e nd e t e r m i n e do nt h eb a s eo ft h e p r e g n a n td i s a s t e rf a c t o r b yu s i n gt h ee x p e r ts y s t e mm e t h o dt o g e t h e rw i t ht h ea h p a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ，t h ea p p r a i s a lf a c t o r sc o n d i t i o nv a l u ea n dt h ew e i g h t i n g f a c t o rh a v ed e t e r m i n e d a c c o r d i n gt ot h ei n f o r m a t i o nj u d g m e n tm e t h o d ，t h em o d e le q u a t i o no ft h er i s k y d i s t r i c te v a l u a t i o nh a sb e e ne s t a b l i s h e d ，a n dr e a l i z e dt h e 酊dc h a r ts u p e r i m p o s i t i o no f e a c ha p p r a i s a lf a c t o ro nt h eg i ss o f t w a r e ，t h e no b t a i n e dt h es y n t h e t i ce v a l u a t i o nv a l u e c h a r t ；f i n a l l yt h es y n t h e t i ce v a l u a t i o nv a l u eh a sb e e nd i v i d e di n t of o u rs e c t i o n s ， c o r r e s p o n d i n g l yt h eg e o l o g i c a l d i s a s t e r sr i s k yr a n kh a sb e e nd e t e r m i n e da n dt h e f o r e c a s to f t h e g e o l o g i c a ld i s a s t e r sg r o w t ht e n d e n c yh a sa l s ob e e nd o n e i nt h ef o u n d a t i o no ft h er e s e a r c ho ft h ep r e v e n t i o n e n g i n e e r i n gt e c h n o l o g yw h i c h i s s u i t a b l et ot h er e s e a r c ha r e a , t h eg e o l o g i c a ld i s a s t e r s e m e r g e n c yc o u n t e r m e a s u r e r e s e a r c ho ft h em t n a ns c e n i cs p o th a sb e e nd o n e ，a n dp r o v i d e dt h er e f e r e n c ef o rt h e r e s e a r c ha r e a sd i s a s t e rp r e v e n t i o nd i s a s t e rr e d u c t i o np l a na n dt h ed e c i s i o n m a k i n g k e yw o r d s ：d i s t r i c ta p p r a i s a la b o u tt h er i s ko f g e o l o g i c a ld i s a s t e r ；a p p r a i s a lf a c t o r ； g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ；e m e r g e n c yc o u n t e r m e a s u r e 重庆交通大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 鬈弘 ， 日期：- ；年斗月岁日 重庆交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重 庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人 学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并进行信息服务( 包括但不限于汇编、 复制、发行、信息网络传播等) ，同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 学位论文作者签名：- fz 2 日期：p 彳年冲月f 日 本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社c n k i 系列数据 库中全文发布，并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规定享受相关权 益。 学位论文作者签名：彳弘， 日期：沁1 年叶月箩日 指导教师签名： 醐1 铂月 生兰 幺日 ，少 华q 些旧4 名 年 獬俨 j y 刻 力 导 期 借 日 第一章概述 第一章概述 1 1 研究背景 地质灾害是指在地球的发展演化过程中。由各种自然地质作用和人类活动所 形成的灾害性地质事件。一般认为，地质灾害是指由于地质作用f 自然的、人为 的或综合的) 使地质环境产生突发的或渐进的破坏，并造成人类生命财产损失的现 象或事件，在白然灾害中占有突出的地位。 重庆有“山城”之称。丘陵、低山占地貌类型的9 7 1 3 。南山位于重庆城区东 部，为城区的一个风景区，广泛出露侏罗系沙溪庙组地层，主要是砂岩和泥岩， 呈互层状相m 分布口l 。泥岩由于含有很多的蒙脱石和伊利石矿物，具有很强的亲水 性、胀缩性和崩解性，在水的参与作用下，极易形成滑动面，产生滑坡：砂岩岩 性较硬，抗风化能力较强，泥岩岩性较软，抗风化能力弱，在差异风化下常形成 悬崖陡坎，极易产生崩塌。重庆多暴雨天气，最大一日降雨量2 6 66 r a m ，为地质 灾害的爆发提供了激发条件。南山为铜锣山背斜的一部分，褶皱和构造发育，岩 体节理和裂隙多，由此特殊的地形地貌条件和地质条件使得该区域成为地质灾害 多发区域。近几年来，南山的地质灾害有加重的趋势。如1 9 8 6 年7 月，向家坡、 老君拔等数处滑坡活动，造成1 5 人死亡，3 人重伤，多处房屋被毁。2 0 0 7 年7 月 1 7 门，重庆遭遇暴雨，降雨量达到2 6 66 m m ，是重庆主城区有气象资料记载以来 的晟高纪录，南山龙黄公路处爆发泥石流，泥石流沿山坡冲下，淤埋南山立交匝 道( 图1 1 ) ，造成外环高速路南山出口封闭。之厉，顺龙黄公路向下冲出，凇积在 上新街上南】h 的路1 2 ( nl2 ) ，泥石流的总量上万吨，将道路全部封住，l l 辆汽车 当即被团，幸无人员伤亡。广黔公路和弹广公路均被滑坡或崩落的危岩断道。 图1l 南山立交匝道被泥石流淤埋 f i g i1 d e b r i sf l o ws i l tb u r i e d i n t e r c h a n g er a m p 图12 上新街被泥石流淤埋 f i g i2 d e b r i sf l o ws i l t b u f f e ds h a n g x i n j i e 2 第一章概述 1 2 研究现状 地质灾害研究和防治已成为当今科学研究领域一门重要的学科。目前地质灾 害的研究主要集中于地质灾害的形成机理、灾情评估、灾害分区及预测预报等方 面。下面从这几个方面阐述地质灾害的研究现状。 2 0 世纪6 0 年代以前，自然灾害研究主要限于灾害机理及预测研究，重点调查 分析灾害形成条件与活动过程【3 ，4 】。2 0 世纪7 0 年代以后，随着自然灾害破坏损失 的急剧增加，促使人类把减灾工作提高到前所未有的程度。在一些发达国家，首 先拓宽了灾害研究领域，在继续深入研究灾害机理的同时，开始进行灾害评估工 作。美国首先对加州的地震、滑坡等1 0 种地质灾害进行了风险评估。1 9 7 0 1 9 7 6 年，美国内务部地调所和住房与城市发展部的政策发展与研究办公室，联合支持 了旧金山海湾地区环境与资源计划研究【5 ，6 】，2 0 世纪8 0 年代，开始对各种自然灾 害的研究得到了更加广泛而又深切的关注。为了推进广泛的国际间协调与合作， 联合国在1 9 8 7 年通过决议，确定在2 0 世纪最后十年开展“国际减轻自然灾害十 年 ( i n t e m a t i o n a ld e c a d ef o rn a t u r a ld i s a s t e rr e d u c t i o ni d n d r ) 活动。随着时间的 发展，有关的成果越来越丰富，在世界范围内的重视程度也越来越高。目前，国 外关于地质灾害研究多集中在模型的建立和计算机实现上，如“3 s 在地质灾害 的监控与可视化、数字减灾系统d d r s ( d i g i t a ld i s a s t e rr e d u c t i o ns y s t e m ) 等方面的 应用。 在地质灾害的研究中，灾害形成机理的研究是基础，灾害的评估、分区、预 测预报都是建立在地质灾害形成机理的研究之上的。在国内外，研究地质灾害的 研究机构和个人很多，对地质灾害的形成机理做了系统的研究， 陈洪洲7 1 ，李明【8 】等，从典型地质灾害的形成、发展过程入手，将灾害过程视 为链式过程，将人为的工程防护治理措施视为断链过程，针对典型地质灾害的链 式规律进行深入研究，确定了地质灾害因子的灾害链式规律及其发育机理，黄润 秋【9 】通过研究中国西部具有独特的地域地质环境和活跃的内外动力地质条件下的 崩滑地质灾害，阐明了这些灾害的形成机理，尤其是大型滑坡的发生机理，对几 类典型的大型岩质斜坡变形及失稳机理进行了较为深入的分析，阐述了这些大型 滑坡形成的地质条件、斜坡变形过程及发生机理的“概念模型”，其中包括滑移一 拉裂一剪断的三段式模式、挡墙溃决模式、“超级强夯”模式等。许强【l o 】等从非线 性科学的角度较为深入地探讨了扰动( 即地震、暴雨、人类工程活动等外荷载) 诱发 地质灾害发生的机理。将扰动诱发地质灾害发生的机理归结为两种效应：临界微 扰效应和超前强扰效应，这两种效应能很好地解释扰动诱发地质灾害发生的多种 现象。揭示了当地质体的演化已经处于临界稳定状态时，微小的扰动诱发地质灾 害的发生的机理；当地质体的演化仅处于接近临界稳定状态时，强烈的扰动诱发 第一章概述 3 地质灾害提前发生的机理。唐邦兴【1 1 】，陈洪凯【1 2 】等通过现场考察，室内模型试验 等，深入研究了泥石流的形成机理，致灾模式，开发了泥石流的防治技术体系【l 2 1 。 近年来，专门性的地质灾害风险评价研究也得到长足进展，特别是在滑坡、 泥石流等灾害危险性评价方面【1 3 】，更是蓬勃发展。例如j e f f e r i e s 等1 9 9 6 年提出了 用b a y e s i a n 方法进行风险概率的评价；m a r t i nc r o s s 于1 9 9 8 年采用滑坡敏感性指 数l s i ( l a n d s l i d es u s c e p t i b i l i t yi n d e x ) 作为定量化指标进行滑坡灾害危险性区划，并 在英国d e r b y s h i r e 地区进行了实践；a r a g o z i n 等于2 0 0 0 年提出了应用于滑坡灾 害风险评价的危险性指标和易损性指标以及相应的表达式；j o h n s o n 等于2 0 0 0 年 在澳大利亚一项为城市发展规划服务的崩塌、滑坡、泥石流灾害预测中，把地质 灾害危险性、易损性和风险评价作为一体，以g i s 软件为技术平台，分别采用平 面和三维评价系统，对c a i r n s 地区进行了崩滑流地质灾害的危险性分析和风险区 划研究。日本、英国等一些国家近年来也陆续开展了地震、洪水、海啸、泥石流、 滑坡等灾害风险分析或灾害评价，并把有关成果作为确定减灾责任与实施救助的 重要依据。 我国是世界上记录灾害最悠久、史料最丰富的国家。新中国成立以后，国家 特别重视减灾工作，为了有效地防灾、救灾，特别加强了灾害调查评估，并取得 了显著成绩。7 0 年代以后，随着灾害对社会经济影响的日益严重和国际灾害研究 的迅速发展，我国灾害评估研究开始兴起，并得到蓬勃发展；9 0 年代后，科学工 作者们对我国地质灾害的类型、特征、影响因素、分布状况和区域发展规律等进 行了深入的研究，提出了许多新理论、新观点。对地质灾害的认识评价不再是单 一的，而是采用多因子、全方位、多空间的观点，在定性的基础上加入定量的评 价模型。特别是定量化方法，如灰色系统模型、遗传算法、元胞自动机和b p 神经 元等大量用来对地质灾害的研究和治理，为地质灾害的研究发展提供了有力的依 据。取得的成果不但有力的支持了我国的减灾事业，而且推动了世界灾害研究水 平的提高。如于光远等对自然灾害风险特征、风险要素、指标体系、评价模型等 进行了广泛探索，使自然灾害风险评价理论与方法得到不断发展丰富。1 9 9 6 年， 马宗晋、高庆华、张业成等在对中国大陆洪水、地震、气象、地质、风暴潮等5 类1 6 种自然灾害时空分布与发展趋势分析的基础上，进行了综合风险评价与风险 区划，唐红梅【1 4 】等以长江三峡库区重庆万州区地质灾害为研究对象，遴选出灾害 体、地表坡度、森林植被、水文地质、岩性、地表高程和库水位7 个滑坡、危岩 地质灾害的影响因子；采用综合评价法获取危险性指数。通过层次分析法( a h p 法) 及灰色聚类法求出其平均值。将示范区用等面积网格法通过g i s 系统空间因子叠 加获得危险性指数等值线图；最后根据危险性指数进行地质灾害危险性分为5 级 分区，据此进行地质灾害危险性评价。近十年来，国内还召开了多次有关自然灾 4 第一章概述 害的学术会议，对灾害评估的理论、方法、实践成果进行了比较频繁的总结交流。 在地质灾害的发生机理及评估分区评价方面的研究研究到一定阶段后，为了 更好的防灾减灾，更好的为国民经济建设服务，减少因地质灾害带来的对经济及 人的生命财产带来的损害，越来越多的研究机构和人员参与到对地质灾害的预测 预报研究中。辜寄蓉【l5 】等针对九寨沟内地质灾害，应用地理信息系统的空间分析 工具，提取模型因子，采用模糊综合评价方法，建立九寨沟地区的地质灾害预测 空间分析模型，划分地质灾害等级，对九寨沟地区的灾害进行预测；韦方强等【1 6 1 根据总平均损失最小原则，建立了不同损失条件下的泥石流预报模型，据此构建 了云南蒋家沟泥石流漏报和误报概率。刘希林等【1 7 , 1 8 】确定泥石流的六个主要危险 因子，运用主因子关联度法及专家系统法建立了泥石流危险度判定方法，首次系 统、全面地建立了泥石流风险评价理论，建立了单沟泥石流及区域泥石流易损度 评价模型。 从2 0 世纪9 0 年代初以来，重庆交通大学岩土工程研究所陈洪凯等长期致力 于地质灾害及动力地貌过程研究，在长江三峡库区危岩，公路泥石流的研究及治 理中做了大量开创性工作。在危岩稳定性计算，危岩失稳运动学及动力学、防治 工程计算、危岩灾害因子的链式规律以及防治技术方面；在公路泥石流的形成条 件及其活动规律、水毁类型，分类系统、泥石流对防治结构的冲击和磨蚀作用， 速流结构、泥石流隧道、翼形墩汇流技术等防治新技术的开发方面做了大量深入 的工作，研究成果已成功运用于三峡库区的危岩防治工程，g 3 1 8 线川藏公路的泥 石流防治工程中，取得了良好的经济效益和社会效益。 1 3 研究内容 论文以重庆市南岸区南山风景区境内的地质灾害为原型，坚持以“理论研究 为基础、防治研究为手段、工程应用为目的的研究原则，从以下几个方面对南 山风景区及其周边地区的地质灾害进行全面、深入、系统的研究。 1 、地质灾害类型、规模、分布及形成机理 通过现场踏勘，调查了解研究区内地质资料，地质灾害的类型，规模大小， 不同灾害的发育条件与分布规律情况，不同灾害的危害特点及其成灾规律。据此 分析各地质灾害的形成机理。 2 、地质灾害危险性分区及预测 根据研究区内地质灾害的形成机理，分析对研究区地质灾害的爆发有贡献的 影响因子，选取对分区研究有效的影响因子，确定其权重系数，通过g i s 软件的 叠加功能用危险性综合评价模型所确定的运算法则将各影响因子叠加得出地质灾 害危险性综合评价值。在g i s 软件中利用其强大的输出功能将分区结果图输出。 第一章概述 5 从而完成研究区内地质灾害的危险性分区及发育趋势的预测。 3 、地质灾害防治对策研究 根据研究区内地质灾害发生机理，结合研究区内地质灾害的实际情况，提出 有效合理的地质灾害治理措施，同时研究防灾减灾方案，为研究区内防灾减灾工 作规划和决策提供科学的依据。 1 4 研究思路及技术路线 研究思路： 以南山主要地质灾害危岩、滑坡、泥石流为研究对象，遵循“理论研究为基 础、防治技术、工程应用及应急对策研究为目的的总体研究原则。本着“面对 南山地质灾害、正确认识地质灾害、有效防治地质灾害”的宏观指导思想确定主 要的研究方法：现场调研、观测、统计分析；理论分析；软、硬防治对策与防治 技术；应急避灾、减灾方案拟定。 技术路线：论文的技术路线图如图1 3 图1 3 研究的技术路线图 f i g 1 3t h et e c h n i c a lr o a dm a po fs t u d y 6 第二章南山地质灾害分布及形成环境 第二章南山地质灾害分布及形成环境 2 1 地质灾害的分类与分级 2 1 1 地质灾害的类型 目前对地质灾害的灾种范围有多种不同的认识，按不同的原则、地质灾害有 多种分类方案。 1 按空间分布状况分，可分为陆地地质灾害和海洋地质灾害两个系统。 2 、按灾害的成因分可分为自然动力型、人为动力型及复合动力型( 表2 1 ) 。 3 按地质环境变化的速度可划分为突发性和渐进性地质灾害两类。 目前，研究区的主要地质灾害为滑坡，危岩( 崩塌) 和泥石流灾害，因此论文的 研究对象为滑坡、危岩( 崩塌) 、泥石流这三种地质灾害。三种地质灾害的具体分类 见第三章，三种灾害均为突发性、复合动力型地质灾害。 2 1 2 地质灾害分级 地质灾害分级反映了地质灾害的规模，活动频次及其对人类与环境的危害程 度。地质灾害的分级方案有：( 1 ) 灾变分级，( 2 ) 灾度分级和( 3 ) 风险分级。灾变分级 是对地质灾害活动强度、规模和频次的等级划分；灾度分级反映了灾害事件发生 后所造成的破坏和损失程度；风险分级是在灾害活动概率分析基础上核算出来的 期望损失的级别划分。上述三种分级是基于不同目的而提出的，彼此不能相互取 代。由于地质灾害区域性分布的特点、社会经济发展水平和科学技术水平等因素 的影响，制定统一的地质灾害分级标准也比较困难。高庆华【1 9 】等人根据地质灾害 活动规模，对危岩、滑坡、泥石流、等灾害进行了较详细的灾变等级划分( 表2 2 ) 。 表2 1 地质灾害成因类型划分表 一 t a b l e2 1t h et a b l eo ft h et y p e si nt h ec a u s eo fg e o l o g i c a ld i s a s t e r s 根据一次灾害事件所造成的死亡人数和直接经济损失额，地质灾害的灾度等 级可划分为特大灾害、大灾害、中灾害和小灾害四级( 表2 3 ) ；而风险等级有高度 风险、中度风险、轻度风险和微度风险之分( 表2 4 ) 。 第二章南山地质灾害分布及形成环境 7 表2 2 地质灾害突变等级划分表 t a b l e2 2t h et a b l eo f t h et y p e si nt h em u t a t i o n g r a d e so f g e o l o g i c a ld i s a s t e r s 灾种指标 灾变等级 特大型大型中型小型 表2 3 地质灾害灾度等级划分表 t a b l e2 3t h et a b l eo ft h et y p e si nt h eg r a d e so fg e o l o g i c a ld i s a s t e r s 表2 4 地质灾害风险等级划分表 t a b l e2 4t h et a b l eo ft h et y p e si nt h er i s k g r a d e so fg e o l o g i c a ld i s a s t e r s 2 2 地质灾害的形成环境 地质灾害是自然因素、人为因素综合作用的结果。其中地质地貌条件是内在 因素，气候气象条件是激发因素。人类不合理的工程活动对地质灾害的发育起促 进作用。研究区内公路交通及其他工程设施的承灾能力较低则加剧了地质灾害的 致灾效应。 2 2 1 地质地貌条件 在川东褶皱平行岭谷低山丘陵区，有华蓥山、铜锣山、明月山三条山脉背斜 平行排列，形成“三山两槽”的特殊地貌。铜锣山是川东平行褶皱岭谷区的第二条山 脉。铜锣山背斜轴部遭长期溶蚀，呈”一山二岭一槽”形态。铜锣山在重庆市南岸区 境内通常叫南山，也就是论文的研究区域。研究区的面积为2 1 0 5 k m 2 ，背斜两翼 坡度较大，约为2 0 - 4 0 0 ，地层为侏罗纪的j l - 2 z l 自流井组和j 2 。沙溪庙组地层，呈砂 岩和泥岩的互层状，含水量丰富，特别是j 1 2 z l 自流井组的地层含有丰富的地下水。 在水的作用下，泥岩的强度衰减而易成为易滑地层，在这些地层分布区域，当坡 表面松散堆积体厚度很大时，在丰富的地下水等作用下，极易诱发滑坡，丰富的 松散堆积体在强降雨条件下易于爆发泥石流灾害。长江沿背斜西翼自南向北折向 东流，横切铜锣峡背斜，形成铜锣峡，峡谷内地形陡峻，岩体在长江下切过程中 卸荷作用强烈，岩体节理裂隙发育，较破碎，易于孕育危岩灾害，含软岩夹层或 8 第二章南山地质灾害分布及形成环境 互层则易于孕育滑坡灾害。研究区内的三叠纪的t 3 x i 须家河组长石石英砂岩常含泥 岩夹层或砂岩泥岩互层状，在裂隙水压力及差异风化作用下，危岩灾害发育。 2 2 2 气象气候条件 南山地处亚热带季风型湿润区，气候温和，日照时间长，根据重庆市城区气 象资料，多年平均气温2 2 4 ，历年最高气温4 4 ，最低气温一2 5 ，多年平均降 雨量10 8 2 6 m m ，最大一日降雨量2 6 6 6 m m ，多暴雨天气，暴雨多集中在每年的5 9 月，占全年降雨量的2 3 ，多年平均蒸发量为l0 7 9 2 m m ，年平均相对湿度为7 9 。 充沛的降雨条件为地质灾害的孕育和激发创造了条件，雨水下渗为岩层提供了丰 富的地下水，为滑坡灾害的孕育提供了条件，岩体裂隙易被水充填，在裂隙水压 力和岩体自身重力的作用下，危岩主控结构面发育加快，进而失稳爆发危岩灾害， 强降雨则易于激发坡面的松散堆积体失稳而爆发泥石流灾害，因此，研究区内暴 雨为地质灾害的激发创造了条件，是地质灾害的主要的激发条件。 2 2 3 人类活动的影响 由于研究区内坡度较陡，岩体受背斜构造作用，岩体破碎、风化严重。区内 公路修建与陡坡上，必造成大面积开挖切坡，人为加大坡面坡度，同时，开挖及 修建过程中的爆破对岩土体的扰动作用，打破了原岩土体的平衡，进而在激发条 件如降雨的激发下爆发灾害。因此，研究区内的人类工程活动加剧了区内地质灾 害的爆发，如弹广公路、龙黄公路及广黔公路沿线地质灾害的频发，与该处公路 的修建等人类活动有很大关系。 2 3 地质灾害的分布 南山区域地质灾害的类型主要为危岩( 崩塌) 、滑坡和泥石流，规模上，危岩( 崩 塌) 属于小型，泥石流属于中小型，向家坡滑坡和渝南大道滑坡均为大型滑坡。经 初步调查统计，研究区域内共有泥石流灾害点( 面) 2 处、危岩( 崩塌) 灾害点( 面) 4 处、 滑坡点( 面) 5 处、其中包含大型滑坡南岸四公里向家坡滑坡。除此之外，潜在的灾 害点和面也广泛存在，当条件适宜时，随时都有可能爆发，给人民的生产生活以 及生命带来极大的危害。南山及周边地区地形地貌及地质灾害的分布情况见图2 1 ， 各灾害点的情况如下： l 、南山北坡地质灾害点( 面) 情况： 铜锣山被长江横切形成铜锣峡，该处峡谷深切狭窄，水流湍急，峡谷岸坡陡 峻，岸坡卸荷现象严重。该区域处于铜锣山背斜的核部，岩体因张拉应力而形成 张节理，构造节理发育强烈，岩体易于产生裂隙。裂隙易为重庆地区多雨天气的 雨水所充填，该区域出露地层为j l - 2 z l 侏罗纪自流井组地层，该地层地下水丰富， 岩性为泥岩夹砂岩、石灰岩、泥灰岩。泥岩和砂岩常呈互层状分布。泥岩和砂岩 第一章南山地质灾害分布及形成环境 图21 南山周围地形图和地质灾宵分布图 t o p o g r a p h i ca n dd i s l r i b u t i o n m a po f g e o t o g i c a ld i s a s t e r ss u r r o u n d i n g n a n s h a n 1 0 第二章南山地质灾害分布及形成环境 的差异风化将在坚硬的岩体砂岩下形成风化岩腔，下部掏空的砂岩在自身重力和 构造裂隙中的裂隙水压力的作用下，极易爆发危岩崩塌灾害。同时，该区域弹广 公路的修建，造成岸坡山体的大面积开挖，形成直立的边坡，开挖过程中的爆破 产生的松动效应不可避免的对岩体的应力产生扰动，加剧了危岩崩塌灾害的发生。 因此，在弹广公路的铜锣峡段，公路沿线危岩崩塌灾害发育，产生大小危岩若干， 严重影响弹广公路的行车安全，在考察的过程中，公路因危岩崩塌下的堆积物堆 积于公路路面，占据半个公路，使得公路只能半幅通行，公路的通过能力和功能 大大降低。 泥岩和砂岩的强度差异很大，泥岩抗风化能力差，质软，遇水易软化，易崩 解，具有膨胀性，自由膨胀率4 0 左右，网状风化裂隙发育。该地层含有丰富的 地下水，当某地区的条件适宜，地下水富集的时候，岩体由于水的长期浸泡，在 软硬岩体的交界处的强度易于为地下水所弱化，泥岩的强度也易于为地下水所软 化，在水和其他外营力作用下，岩层面和软岩体均易因强度降低而易形成滑动带， 从而容易爆发滑坡。2 0 0 7 年7 月的罕见暴雨使鸡冠石正街靠近弹广公路处爆发滑 坡，直接造成鸡冠石正街公路被淤埋，弹广公路断道数月之久。目前该滑坡地段 仍然有可能爆发滑坡再次淤埋公路。 2 、南山公园黄山段危岩灾害带 经调查统计，该处发育的危岩体体积一般较小，从几十厘米到2 3 米之间不 等的危岩体分布于公路上方的斜坡上，该处的地层为t 3 。i 上三叠统须家河组长石石 英砂岩，处于铜锣山背斜核部，岩体张节理发育，在孔隙水压力等力的作用下， 岩体的主控结构面逐渐形成当主控结构面的强度不足以维持危岩体的稳定性时， 危岩体发生崩落，由于该处下方公路为交通要道，该处的危岩崩落的危害较大。 3 、龙黄公路泥石流灾害和危岩、滑坡灾害 龙黄公路属于$ 1 0 3 的一段，连接南岸区龙门浩和黄桷垭镇，是进出南山的交 通要道。该道路位于铜锣山背斜西翼，沿途的地层有j 1 2 ：侏罗纪自流井组泥岩夹 砂岩、泥灰岩地层和t 3 x i 上三叠统须家河组长石石英砂岩地层及t l j 三叠统嘉陵江 组和t 2 l 三叠统雷口坡组石灰岩地层。公路沿线山坡坡度较陡，为重力地貌过程提 供了能量输移的来源和路径。该处的主要地层为砂岩。由于背斜构造和张节理的 发育，砂岩风化严重，风化产物为松散的砂性土含大量的砂岩块石，覆盖于斜坡 坡面。山坡上部坡面覆盖层较薄，一般为3 0 - 5 0 厘米，山坡下部的覆盖层厚度一 般为2 - 3 米左右，中部厚度介于上下部覆盖层厚度之间。在暴雨的击溅下和坡面 径流的冲刷下，达到饱和状态下的松散土体的细小颗粒极易发生起动，因而在暴 雨作用下坡面易于形成山洪，当雨强足够时，较粗的颗粒也进入坡面径流，在重 力的作用下沿坡面流动，颗粒与径流掺混，加大了径流的容重，进而加大了径流 第二章南山地质灾害分布及形成环境 的冲刷和起动能力，较大的碎石进入坡面径流而形成水石流，水石流流入沟谷进 而引发沟谷内的松散堆积体失稳而扩大泥石流的规模。2 0 0 7 年7 月重庆罕见的暴 雨就成为了龙黄公路泥石流爆发的激发条件。造成上万吨泥石流冲出谷口后沿龙 黄公路流至南岸区龙门浩区域，造成数辆车辆的淤埋和财产损失。 4 、向家坡大型滑坡 该滑坡【2 0 j 的主体部分均位于j l - 2 z 侏罗纪自流井组泥岩夹砂岩、泥灰岩地层， 地下水丰富，适宜滑坡的发育。向家坡滑坡为一古滑坡，历史上曾有关于向家坡 滑坡的记录，其后，滑坡逐渐趋于稳定。由于渝黔高速公路修建而开挖向家坡古 滑坡形成切坡，1 9 9 8 年5 月1 8 日向家坡人工边坡发生大面积塌方。经设计院、监 理部及有关专家到现场查勘后，认定是古滑坡复活所致，经勘察后确定该滑坡为 浅层牵引式土层滑坡，体积为89 1 0 m 3 。1 9 9 9 年5 月，当边坡开挖至左线中心深度 2 8 m 时，路堑边坡高度己达3 0 - 4 0 m ，形成了由膨胀岩和膨胀土组成的高陡复合型 边坡；1 9 9 9 年6 月，发现路堑边坡顺路线方向产生长达1 4 0 m 的多条裂缝，后对 地勘资料进行补充评价。认定滑体范围大，深度大，一般厚度5 1 2m ，最大厚度 1 9 m ，滑坡的体积( 1 0 0 - - 一1 8 0 ) 1 0 4 m 3 ，为一大型滑坡。2 0 0 2 年1 1 月通过验收交工。 经初步监测结果，滑坡区仍然在缓慢位移。2 0 0 4 年8 月，重新对向家坡滑坡进行 深入详细的勘察，根据钻孔揭露，确定该滑坡为土质和岩质的复合型滑坡，滑体 为粉质粘土夹碎块石及强风化砂泥岩。潜在滑面位于基岩内部，位于强风化砂泥 岩与弱风化砂泥岩的接触带，中层滑面位于强风化砂、泥岩中，浅层滑面位于块 石土与强风化砂泥岩的接触带。该滑坡为人为诱发的多级多期牵引式土层滑坡。 滑坡特征突出，工程地质条件复杂，其形成机理复杂。总的说来，其原因主要有： ( 1 ) 内在因素。滑坡体组成物质主要为粉质粘土、碎块石、强风化泥岩，透水 性差，遇水易软化变形；由于挡墙内排水孔堵塞造成的雍水，在水压力的作用下 加速了膨胀岩软弱带向纵深发展，为滑坡形成提供了物质基础；滑坡下伏基岩岩 层面总体倾向坡外，为滑坡形成提供了滑动结构面；滑坡体土体的透水性总体较 差，地下水在挡墙内富集，滑体饱水对滑面起到润滑剂作用，软化滑带土体，形 成软弱结构面( 带) ，为滑坡的滑动提供了有利的滑动介质；斜坡中部的裂缝发育为 地表水的入渗提供了渗入滑带的径流通道，对滑坡的滑动具有一定的孕育作用。 ( 2 ) p b 在因素。大气降雨的渗入使土体饱和，且排水不畅，使其重度增大，抗 剪强度降低，软化滑带土；人类工程活动，高速公路的开挖，特别是开挖滑坡前 缘斜坡阻滑段，边坡开挖过陡，边坡应力失衡，地下水的软化作用使滑面向纵深 发展，形成厚度较大的软弱带，造成滑坡向深部发展、滑移而多次扩大滑坡规模。 5 、文峰垭滑坡 文峰垭滑坡所在地层也是j 1 2 ：侏罗纪自流井组泥岩夹砂岩、泥灰岩地层，该 1 2 第二章南山地质灾害分布及形成环境 处也存在公路修建而对山体进行切坡的人类工程活动，因此，其形成机理与向家 坡滑坡类似。 6 、广黔公路危岩带 该危岩带位于广黔公路左侧山体斜坡上，危岩灾害因子强烈，大的灾害区域 有三处，小的危岩体广泛分布于上坡上。该区域位于铜锣山背斜西槽的核心部位， 地层为t 3 x 长石石英砂岩，公路沿地形地貌东西向穿越，该处的岩体卸荷现象严重， 张裂隙发育，地质条件较为破碎，岩体的裂隙发育，在修建公路的过程中，对山 体进行爆破开挖，形成1 0 - 2 0 米的高边坡，因而山体因开挖再次卸荷而形成新的 卸荷带，卸荷带的岩体易形成张拉裂隙，当裂隙在裂隙水压力的作用下逐渐贯通， 危岩体就逐渐形成，直至主控结构面无法维持危岩体的稳定，危岩体掉落而形成 落石灾害，而新的危岩体又重新孕育。公路开挖过程中的爆破对岩体的松动效应 加