鄂西五峰县地质灾害发育特征及控制因素分析.doc

鄂西五峰县地质灾害发育特征及控制因素分析第25卷第6期2011年12月资源环境与工程ResourcesEnvironment&EngineeringV01.25.No.6Dec.2011鄂西五峰县地质灾害发育特征及控制因素分析黎义勇,金维群,彭轲,赵信文(中国地质调查局武汉地质调查中心,湖北武汉430205)摘要:五峰县主要地质灾害类型为滑坡,崩塌危岩体,不稳定斜坡,岩溶塌陷,泥石流,尤其以滑坡和崩塌地质灾害为主要发育形式.调查与统计数据表明,地质灾害发育在时间和空间上受到地形地貌,地层岩性,地质构造,大气降雨,人类工程活动等因素的控制.在探讨五峰县地质灾害发育类型特征的基础上,运用统计的方法分析各类地质灾害的控制因素,讨论防治对策,为地质灾害的防灾区划提供参考.关键词:地质灾害;滑坡;崩塌;发育特征;控制因素中图分类号:P642.2文献标识码:B文章编号:16711211(2011)06061005O引言在科学技术13益发展的今天,人类利用自然改造自然的能力不断提高,然而众多类型的灾害却给人类带来了巨大的威胁和挑战,给人类社会带来难以估量的损失.同时随着人口的持续增长,社会经济生产规模的不断扩大,城市化水平的不断提高以及人类对生态环境的不断破坏,灾害的种类日益增多,频度不断提高,损害日益严重.灾害已经成为当今社会面临的最主要问题之一.近年来,中国山区地质灾害频发,给人民的生命财产造成了严重的威胁,带来巨大的经济损失.因此,对于研究山区地质灾害的发育类型及其控制因素有着重要的意义.山区多发育崩滑流等地质灾害,控制因素如地形地貌,地层岩性,地质构造等较为复杂.本文所研究的对象五峰县地处鄂西南近东西向展布的褶皱山地,属云贵高原武陵山脉北延地段,县域内多属构造侵蚀溶蚀中山,中低山地貌,山高坡陡,峡谷深切,降雨量充沛且较集中,降雨类型多大雨,暴雨,复杂的自然地质环境和气候条件为地质灾害的形成创造了有利条件.l地质灾害类型五峰县位于湖北省西南部,地跨东经110.15111.25,北纬29.5630.25,东西长98km,南北最宽54.30km,最窄处9.8Okm,全县总面积2372km,县辖5镇3乡,97个行政村,11个街道居委会,全县总人口20.8万.表1地质灾害统计表Table1Statisticaltableofgeolocaldisaster五峰地处鄂西南近东西向展布的褶皱山地,属云贵高原武陵山脉北延地段的构造侵蚀溶蚀中儿J区.境内地貌受地质构造控制明显,燕1lJ运动奠定_r本区地貌的基本轮廓,工作区所处大地构造位置为新华夏系鄂西隆起带的南段和长江中下游东西向构造西段延伸部分,.-者彼此干扰,故构造格局较为复杂.由于受基底-L:IL两向构造的牵制及区域性东西向构造带的联合作用等因素的影响,在黄陵背斜的西南侧形成向北西凸出的弧形构造,即恩施弧形褶皱带.该弧形褶皱带由一系列低序次的褶皱构成,并伴有断裂构造,在不同部位,褶皱轴线走向差别较大,河流走向和山脉走向大致平行褶皱轴向展布;在挽近时期以来表现为大范围的间歇性隆起,由于五峰县地处鄂西山区,山高坡陡,地形切割严重,述收稿日期:2011一O325;改回日期:2011一o408基金项目:湘鄂桂山区地质灾害详细调查,项日编码:1212010740604.作者简介:黎义勇(1980一),男,工程师,环境科学专业,从事地质灾害调查与研究工作.Email:1ixiangyu198【)(】616163?cono彭轲,金维群,黎义勇等,峰县地质灾害详细调查报告l5.第6期黎义勇等:鄂西五峰县地质灾害发育特征及控制因素分析611特殊的自然地理环境和地质构造背景,导致地质灾害发育,主要灾种为滑坡,崩塌危岩体,不稳定斜坡,地面塌陷,泥石流.全县有各类地质灾害点308处,其中滑坡198处,崩塌危岩体74处,不稳定斜坡22处,岩溶塌陷12处,泥石流2处(表1),直接经济损失233.43万元,威胁人口4049人,威胁资产5086.3万元u.2地质灾害发育特征2.1滑坡发育特征滑坡是五峰县最主要的地质灾害,共有198处,占灾害点总数的64%,面密度8.3处/100km.滑坡主要分布于五峰镇,长乐坪镇,采花乡,付家堰乡等乡镇.特大型滑坡2处,大型滑坡10处,中型滑坡44处,小型滑坡142处,全县滑坡总方量约11972X10m.其中,土质滑坡179处,岩质滑坡19处,所占比例分别为90.4%和9.6%;滑坡体物质以崩坡积块石土,碎石土为主.根据滑坡稳定状态,将滑坡稳定性分为稳定,基本稳定和不稳定3种,其中稳定14处,基本稳定76处,不稳定108处,所占比例分别为7.1%,38.4%和54.5%.五峰县滑坡多呈舌形和半圆形,矩形和不规则形较少,滑坡灾害主要集中发生在1997年,1998年2002年及2006-2008年,最为突出的2007年6月形成地质灾害31处.调查结果亦表明5,6,7,8,9月产生的地质灾害最多,共产生地质灾害159处,占有时间记录的地质灾害总数的80%.2.2崩塌危岩体发育特征县域内共有崩塌危岩体74处,占全县灾害点总数的37.6%,面密度3.2处/1o0km.崩塌发生时问一般集中在7,8,9三个月,主要发育于五峰镇天池河,采花乡至付家堰乡黑炭河河谷及其支流两岸陡崖,长乐坪镇桥坪村的矿山采空区地表以及长乐坪至五峰县城315省道沿线陡坡地带.崩塌分布的乡镇主要有五峰镇,长乐坪乡,采花乡等乡镇.全县74处崩塌体中有特大型崩塌2处,大型崩塌13处,中型崩塌16处,小型崩塌43处,分别占崩塌点总数的2.7%,17.6%,21.6%和58.1%.全县现有危岩体48处,总方量81810m.根据目前的稳定状态分为稳定4处,基本稳定42处,不稳定28处.崩塌主要发育在Pq,t,P1.0,Td上硬下软的地层中,S1lr,Td,DY地层中有少量发育.岩性主要为灰岩,燧石结核灰岩,泥晶灰岩,石英岩等.2.3泥石流发育特征五峰县境内山高坡陡,沟谷切割严重,沟床纵坡降较大,支沟较多,降雨强度大,但是区内岩体多为碳酸盐岩,抗风化能力强,松散堆积物主要分布在黑炭河,天池河两岸一级斜坡地带.地表植被发育,森林覆盖率达85%以上,因此境内泥石流灾害一般发育.全县仅有泥石流2处,占全县灾害点总数的0.67%.泥石流规模皆属于小型,根据类型划分,2处泥石流类型为水石流,2处泥石流均集中分布在长乐坪镇柴埠溪溪沟内,目前2处泥石流灾害处于稳定期.2.4不稳定斜坡发育特征县域内有不稳定斜坡22处,占全县灾害点总数的7.4%,面密度0.93处/100km.零散分布在五峰镇,长乐坪镇及牛庄乡.根据斜坡岩土体类型可分为土质不稳定斜坡和岩质不稳定斜坡.22处不稳定斜坡中有岩质斜坡4处,土质斜坡l8处.土质斜坡物质主要为崩坡积,残坡积块石,碎石土.区内不稳定斜坡多发展为滑坡,个别发展趋势为崩塌.从坡体结构类型分析,斜坡以斜向坡为主,其次为反向坡,顺向坡和横向斜坡数量较少.2.5地面塌陷发育特征区内有地面塌陷12处,占地质灾害总数的4.0%,塌陷点主要分布在长乐坪镇和仁和坪镇.小型塌陷10处,中型塌陷2处.l2处塌陷均属岩溶型塌陷.岩溶塌陷的平面形态为圆形,椭圆形,剖面形态多呈漏斗状,深0.120m.塌陷规模大小不一,以小型为主,单个塌坑面积十几平方米至几百平方米不等,除五峰镇大湾岩溶塌陷处于不稳定状态外,其他塌陷灾害皆处于基本稳定状态.3地质灾害控制因素地质灾害是内,外地质营力及人为活动综合作用的结果,因而控制地质灾害发育的因素,不仅是地形地貌,地层岩性,地质构造,水文地质条件等,还与气象水文,人类工程活动等密切相关J.3.1地形地貌对地质灾害的控制差异性地貌所特有的陡峻地形,为滑坡,崩塌的生成和泥石流的形成运移,提供了良好的势能和物质积累条件.地形地貌是崩塌,滑坡,泥石流等形成的基础条件,它在很大程度上决定了崩塌,滑坡,泥石流能否形成以及崩滑流的类型,数量,规模.不同类型的地质灾害具有不同的地形地貌条件,相对高差,地形坡度的差异导致不同规模类型地质灾害的发生.高陡的悬崖峭壁易产生崩塌,陡坡中的凸形坡及顺向坡易产生滑坡,地势陡峻,沟谷深切,三面环山一面出口且沟床纵坡大的地形易形成泥石流.五峰境内的滑坡主要与地面高程,斜坡坡度及人类工程活动有关.198处滑坡612资源环境与工程发育在不同高程(见图1),其中在5001500m高程发育滑坡灾害点171处,占滑坡总数86.4%.这与该高程段第四系松散堆积体大量分布有很大的关系.滑坡多产生于坡度在20.50.的斜坡上(图2),在<20.或>50.的斜坡地段,滑坡较少.前者由于坡度小,地形平缓,土层不易滑动,而后者由于坡度较大,不利于松散物的堆积.9O807O60茎504O3O2OlOO8O7O6050羹o3O2OlO>1500150010001000500<500m图1滑坡发育高程图Fig.1Elevationmapoflandslidedevelopment4540353025<一2015l05O<40.40%50506O.6d70o7080.8090.图3崩塌与地形坡度关系图Fig.3Relationdiagrambetweenrockfallandterraingradient全县74处崩塌体发育高程多在8001600m,共54处,占崩塌总数的73%.境内崩塌一般发生在坡度大(70.90.),势能高(高度20100m),软弱结构面暴露的陡斜坡地带或低中山沟谷区(见图3).3.2地层岩性,岩土体类型对地质灾害的控制地层岩性和岩土体类型决定了地质灾害的物质基础.由于地层岩性不同,抗剪强度各不相同,发生滑坡的难易程度不同,软弱地层在构造作用以及其它外动力作用影响下,容易形成土状或泥状的软弱夹层,成为潜在的滑动面或滑动带,具备产生滑动的基本条件.同时,在岩性软弱地层中,由于抗风化能力弱,易形成大量的松散物质.相反,硬质岩类,岩体抗风化能力强,不易形成潜在滑移面和松散物质,上硬下软的岩性组合,容易发生崩塌或形成危岩体.由于抗风化能力的差异,下伏软弱岩层抗风化能力低,易产生退坡,使上部坚硬的岩体突出失去支撑,在重力作用下,被卸荷裂隙或构造裂隙切割为块状的岩体重心不稳而产生崩塌.如长乐坪镇的赵家崖崩塌体就发生在上部为吴家坪组的坚硬灰岩,下部为龙潭组的砂岩,炭质泥岩夹煤层中;地面塌陷均发生在碳酸盐岩地层中(表2),由于灰岩在地表水的溶蚀作用下,浅层岩溶发育,当覆盖土层厚度不大,且土层结构松散,地下水的流速和水力坡降较大,在较强的动水压力和潜蚀作用下产生溶洞塌陷,溶洞型地面塌陷一般出现于汛期,降雨后地表水垂直入渗地下,动水压力剧增并向下潜蚀岩土层,在重力作用下,溶洞顶拱破坏,从而形成塌陷,而泥石流灾害多形成在松散土体中.表2不同工程地质岩类地质灾害统计表Table2Statisticaltableofgeologicaldisasterindifferentengineeringgeologicalrocktypes3.3地质构造对地质灾害的控制由于受到多期构造运动影响,岩体破碎,地质环境条件变得更加脆弱,加之地貌受后期河流的切割,导致地质灾害发育(图4).区内褶皱以东西向和近东西向,近南北向褶皱为主,如百家荒背斜,怀抱窝背斜,花屋场向斜,狮子垴一白溢寨向斜,马连向斜,盐店坪背斜,采花背斜.这些褶皱影响范围内,发育各类地质灾害152处,占灾害点总数的49.3%.其原因主要为褶第6期黎义勇等:鄂西五峰县地质灾害发育特征及控制因素分析613皱轴部是地应力较集中的部位,构造裂隙发育,特别是先压后张的高倾角切层裂隙,往往起到岩体崩滑的切割边界作用,同时裂隙发育区,风化溶蚀,剥蚀作用较强,常常形成斜贴于基岩上的松散残坡积物,为崩滑流地质灾害提供了物质基础.3.4大气降雨对地质灾害的控制根据资料分析,区内大气降雨对地质灾害的影响主要是对滑坡,崩塌灾害的影响.降水的入渗既可增加土体容重和坡体自重,又会对岩土体起到软化,降低岩土体力学强度,是地质灾害产生的催化剂和润滑剂.区内绝大数地质灾害发生5,6,7月三个月,其次为4,8月份(图5).例如2007年6月21日河坪和马渡河监图4构造部位地质灾害分布示意图Fig.4Distributionmapofgeologicaldisasterinthepositionofstructure1.中生代;2.上古生代;3.下古生代;4.地质界线;5.褶皱轴;6.断层;7.地质灾害点.测站的降雨量分别为190mm和105mm,暴雨发生后在付家堰,采花,牛庄等中低山区斜坡产生一定规模,并造成经济损失的灾害点就有27处,规模在几百方的地质灾害占绝大多数.地表水及地下水的活动也是形成滑坡,崩塌,泥石流等地质灾害的重要因素.在斜坡上发育的地下水多为泉水,一般位于斜坡中上部或前缘陡坎处,发育在雨季或雨后.当斜坡受到地表水,地下水作用时,往往与其它影响因素一起,共同对斜坡产生影响.泥质岩层(夹层)遇水软化,形成易滑软弱面,土质斜坡则在岩土界面形成滑动面,发育成不稳定斜坡或滑坡.由于斜坡中上层滞水的存在,致使土体中使粘性物质膨胀,土体的力学强性质发生变化,大大降低了土体的强度,增加了土体的重量,易诱发斜坡变形失稳.此外上层滞水具有水头差,具有流动的趋势,因此当降雨入渗到古土壤层或其它隔水层后,可以起到润滑剂的作用.在连阴雨过程中或大雨之后,降水下渗过程中在隔水层受阻,使隔水层以上的岩土体含水量增大,由于土体含水量增大,降低了土体强度,也同样诱发斜坡变形失稳.圈降雨量灾害点l23456789l0l112不明图5降雨量与地质灾害发育关系图Fig.5Relationdiagrambetweenrainfallandgeologicaldisasterdevelopment3.5地震对地质灾害的控制破坏性地震不仅本身是地质灾害的一种类型,而且还可能带来次生灾害.地震的活动,破坏了斜坡岩土体的完整性,震动力使山体或斜坡上部破碎岩块产生活动,形成危岩或滑坡地质灾害,也会间接地引发泥石流,一方面,地震所引起的众多滑坡,崩塌及其堆积物,为泥石流的形成奠定了雄厚的物质基础,另一方面,地震释放的内能引起天气异常,从而促进,激化了泥石流作用,同时,地震的作用也会导致地面塌陷,使得原先存在的不稳定斜坡发展成为滑坡,危岩体演一田回回园囹团团614资源环境与工程化为崩塌.据国家地震局的全国烈度区划,五峰境内处于弱震区,地震基本烈度为V度,因地震诱发的次生地质灾害不多,根据调查访问资料,2009年5月12日四川汶川地震诱发了五峰镇大湾岩溶塌陷.3.6人类工程活动对地质灾害的控制人类工程活动与地质灾害的发育,形成有密切关系.区内地质灾害的形成受人类工程活动影响明显,随着五峰县经济建设的迅速发展,人类经济工程活动日渐增强,主要表现为城镇,公路建设,矿产资源开发,水利水电开发及居民建房等.大量的人类经济工程活动破坏了斜坡平衡状态,诱发了地质灾害的产生.区内主要因人类工程活动诱发的地质灾害点166处,占地质灾害点总数的53.9%.由人类工程活动引发或加剧的滑坡有151处,约占滑坡总数的73.6%,其中因坡脚开挖的滑坡89处;74处崩塌危岩体中有10处是公路切坡开挖形成的,占崩塌(危岩体)总数的13.5%.城镇,公路建设因切坡形成临空面,易诱发滑坡,崩塌等地质灾害,公路建设过程中,开挖坡体的人类工程活动使得坡体上形成坡度较陡的临空面,如果不对开挖坡体形成的新鲜面采取锚固,坡面防护等可靠,有效的工程治理措施,新鲜面的岩石经过长时问的暴露,风化程度加重,在降雨等因素促发下产生崩塌地质灾害的可能性大,因开采煤矿引发地面开裂,崩塌危岩体等地质灾害5处,较着名的赵家岩崩塌就是因为矿山开采引起的.会影响较大,不宜实施搬迁安置的地质灾害隐患点,通过经济,技术对比,论证可行,可集中资金进行工程治理.5结语从地形地貌,地层岩性,水文地质条件,地质构造和人类工程活动等方面,分析了各种致灾因素对地质灾害发育的影响,并对其发育规律进行了调查研究.五峰县地质环境条件较复杂,地貌类型多样,人类工程经济活动较为强烈,地质灾害以滑坡和崩塌为主,其次为不稳定斜坡和地面塌陷.其发育与地肜地貌,地层岩性,地质构造,水文地质等基本条件及人类工程活动,大气降雨地震等诱发因素关系密切.滑坡多发生在由碎屑岩构成的陡坡或第四系成因的松散土体中;崩塌多发生在由碎屑岩,碳酸盐岩构成且地质构造发育的陡坎,陡崖部位;地表水及地下水的活动是形成滑坡,崩塌等地质灾害的重要因素,多雨年份和每年的雨季是地质灾害的多发季节;地面塌陷多采矿有关;农垦,耕作,城镇建设(房),修建公路及水利水电建设等不合理的人类工程活动诱发或加剧了地质灾害的发生.参考文献:1孙绍骋.灾害评估研究内容与方法探讨J.地理科学进展.200120(2):122130.4防治对策_3(1)加强地质灾害防治知识宣传,树立全民防灾4意识,向群众发放地质灾害防灾明白卡和防灾避险明白卡,并定期对防灾人员进行培训.(2)对地质灾害威胁较大,居民众多的灾害点居民实行搬迁避让措施.(3)对于规模较大,危险性大,威胁人口较多,社张峰,李伟,杨涛.保康县地质灾害发育特征及防治措施J1.资源环境与工程,2007,21(增刊):778O.伏永朋,赵欣,韩会卿,郭真民.当阳市地质灾害发育规律研究J.资源环境与上程,2007,21(3):302304.唐永仪.新构造运动在陇南滑坡泥石流形成中的作用【J.,州大学自然科学版,1992,28(4):152160.周平根,唐灿,王思敬.人类活动与诱发地质灾害J.科学对礼会的影响,1998(1):1419.(责任编辑:李雯)(下转第618页)618资源环境与工程生若考虑F和J结构面地下水静水压力影响,则:K=4结论129.763.252+(45.46-33.00)tg24+.90.00.x.2+.62.0.0x1.5259.07sin58.通过对该工业场地拟建边坡地段详尽的勘察研,并进行针对性的测试工作,取得了可靠的原始资,在此基础上采用多种有效方法进行分析和计算,最综合评价认为该拟建人工边坡按65.设计是稳定可行的.参考文献:12=1.39孙广忠.岩体力学基础M.北京:科学出版社,1984.孙玉科,古迅.赤平极射投影在岩体工程地质力学中的麻厢lM北京:科学出版社,1980.徐志英.岩石力学M.北京:水利电力出版社,1986.(责任编辑:于继红)AnalysisandResearchofSlopeStabilityinIndustrySiteWANan(CentralSouthernChinaElectricPowerDesignInstitute,Wuhan,Hubei430071)Abstract:Onthebasisofoveralldescriptionofengineeringgeologicalconditionofslopesectioninindustrysite.theauh0rfocusesonthes131cturecharacteristicsofsloperockandrelativemechanicalindex,adoptsstereographicprojecti0nmethodtodeterminerockboundaryconditionofdangerousseparationofslope,ana1yzeandcalculatethestabi1itvbvmehodsofstereographicprojectionfrictioncirclegraphicandblocklimitequilibrium.Accurateevaluati0nofs1()DestabilityispI_(】p0sed.KeYwords:rockslope;stereographicprojection;fricti.ncircle;prop.rti.nallystere.graphicprojection(上接第614页)GeologicalDisasterDevelopmentCharacteristicsandControllingFactorsAnalysisinWufengcounty,WesternHubeiProvinceLIYiyong,JINWeiqun,PENGKe,ZHAOXinwen(Wuhan