齊普榮，殷翔，王滔，王晗旭

(陜西核工業(yè)工程勘察院有限公司，西安 710054)

陜西省佳縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征與形成條件分析

齊普榮，殷翔，王滔，王晗旭

(陜西核工業(yè)工程勘察院有限公司，西安 710054)

佳縣位于陜西省東北部黃河中游西岸，受特殊的地形地貌、巖土體結(jié)構(gòu)、降雨和人類活動(dòng)等影響，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育數(shù)量多，危害大，各類地質(zhì)災(zāi)害的形成條件、分布規(guī)律和發(fā)育特征具有諸多共性和一定規(guī)律，同時(shí)又呈現(xiàn)出各自差異性特征和獨(dú)特規(guī)律。

地質(zhì)災(zāi)害；發(fā)育特征；形成條件

本文以2014年陜西省佳縣地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查所取得的野外調(diào)查成果和相關(guān)資料數(shù)據(jù)為依據(jù)，經(jīng)室內(nèi)分析整理，對佳縣地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征、分布規(guī)律及形成條件進(jìn)行了總結(jié)。

1 縣域概況

佳縣位于陜西省榆林市東部，地處晉陜兩省交界處?？h境南北長85 km、東西寬23.9 km，總面積2 028 km2。全縣總?cè)丝?6.59萬人，人口密度131人/km2。佳縣地處陜北黃土高原腹地，毛烏素沙漠南緣。自新生代以來，境內(nèi)地殼大面積呈垂直上升運(yùn)動(dòng)，經(jīng)歷漫長的侵蝕切割形成了起伏不平的低山丘陵。由于黃河沿岸水土流失較嚴(yán)重，毛烏素沙漠逐漸緩慢南侵，在漫長的地質(zhì)演變中，逐步形成了東南部黃河沿岸土石山區(qū)、西南部黃土梁峁丘陵溝壑區(qū)、北部風(fēng)沙區(qū)3個(gè)地貌單元，其中黃土梁峁丘陵溝壑區(qū)占全縣總面積的76.2%[1]。佳縣屬大陸性半干旱季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降雨量469.0 mm，春夏干旱、秋季多雨，水系為黃河水系。境內(nèi)主要發(fā)育中-新生代地層，包括三疊系、新近系和第四系，第四系黃土分布最為廣泛外，幾乎遍布全區(qū)[2]。縣境地處鄂爾多斯盆地東緣的陜北斜坡上，地質(zhì)活動(dòng)相對穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造簡單。人類沿河流溝谷呈帶狀分布，活動(dòng)類型主要為陡坡耕種、建房修路、旅游開發(fā)、礦山開采等。人類活動(dòng)導(dǎo)致斜坡結(jié)構(gòu)破壞，形成水土流失，誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)象較為普遍。

2 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

根據(jù)2014年佳縣地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查結(jié)果[3]，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害類型有滑坡和崩塌兩種，以崩塌災(zāi)害最為發(fā)育，其次滑坡。全縣共確認(rèn)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)128處，其中有滑坡34處、崩塌94處，分別占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的26.6%、73.4%(表1)。

2.1 崩塌

境內(nèi)已查明的崩塌有94處，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的73.4%。產(chǎn)生崩塌的坡型一般為凸型或直線型，坡度多為60°～90°。崩塌體以小型黃土崩塌為主，其中自然因素誘發(fā)為主的73處，65處屬傾倒式崩塌(表2)。崩塌為佳縣區(qū)內(nèi)最為發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害，分布廣、數(shù)量多、危害大、突發(fā)性強(qiáng)，致災(zāi)嚴(yán)重，多由人類工程活動(dòng)和暴雨誘發(fā)。

表1 地質(zhì)災(zāi)害類型、規(guī)模統(tǒng)計(jì)表

表2 崩塌分類統(tǒng)計(jì)表

黃土崩塌之所以最為發(fā)育，是因?yàn)辄S土砂質(zhì)含量高，土中大孔隙及垂直節(jié)理發(fā)育，結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度低，難以保持高陡邊坡的穩(wěn)定。由于佳縣境內(nèi)多屬黃土溝壑梁峁區(qū)，居民大都在支溝壁上切坡挖窯、建窯，切坡坡度多在70°以上，坡高10～30 m不等，由于土質(zhì)差，切坡高陡，大都不穩(wěn)定；加之降水和生活用水的滲入，使之成為崩塌高發(fā)地段。

基巖崩塌，主要存在于黃河沿岸縣級公路一側(cè)的基巖人工邊坡上，由于修路開挖，形成近直立的邊坡上裂隙密集發(fā)育，近年以來，但逢雨季，經(jīng)常發(fā)生掉塊或巖石墜落，嚴(yán)重威脅行人、過往車輛及沿黃公路的交通運(yùn)輸安全。

2.2 滑坡

滑坡在區(qū)內(nèi)雖然發(fā)育數(shù)量不多，但其活動(dòng)性強(qiáng)，造成的災(zāi)害和損失卻極大。本次調(diào)查滑坡點(diǎn)共34處，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的26.6%。區(qū)內(nèi)滑坡體均為小型、淺層、牽引式黃土滑坡，其中自然因素誘發(fā)為主(表3)。黃土滑坡無論是實(shí)地或是在遙感影像上，其形態(tài)特征較明顯，容易識別。滑坡后壁平面型態(tài)多呈典型的圈椅狀，形態(tài)明顯，后壁多處于黃土梁峁斜坡中上部，坡度60°～90°?；虑熬壉憩F(xiàn)為舌狀或長舌狀，滑坡所處坡體平面形態(tài)有半圓形、半橢圓形、長舌形、近似矩形、不規(guī)則形等[4]。

境內(nèi)滑坡主要為牽引式滑動(dòng)，新近發(fā)生的滑坡保留著典型的滑坡特征。不僅后壁和側(cè)壁黃土裸露，壁面新鮮明晰，后緣有橫向張裂縫產(chǎn)生，隨著規(guī)模的不斷增大，沿垂直于裂縫方向會(huì)產(chǎn)生小型的落水洞。調(diào)查區(qū)以新滑坡居多，滑動(dòng)方向同斜坡的坡向。從已有滑坡特征分析，滑動(dòng)速度一般較高，屬高速滑坡。由于滑坡多屬于坡腳遭受流水侵蝕或人工開挖斬坡引起，滑坡的形成機(jī)制比較簡單，屬牽引式滑坡。

表3 滑坡分類統(tǒng)計(jì)表

3 地質(zhì)災(zāi)害形成條件

3.1 地質(zhì)災(zāi)害與地形地貌的關(guān)系

區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布、發(fā)育特征與地貌關(guān)系密切，根據(jù)不同地貌類型呈規(guī)律性發(fā)育特征。佳縣地貌上可分為黃土梁峁區(qū)、土石山區(qū)和風(fēng)沙區(qū)3個(gè)地貌單元。3個(gè)地貌類型中除風(fēng)沙區(qū)外，其邊緣及其它2個(gè)地貌單元均為斜坡地貌，具有產(chǎn)生滑坡、崩塌變形活動(dòng)的臨空條件。

3.1.1 黃土梁峁區(qū)

黃土梁峁區(qū)溝壑發(fā)育，第四系黃土構(gòu)成黃土梁峁的主體，基巖則出露于溝谷的底部。溝谷切深，上覆不連續(xù)的薄層黃土，相對切割深度幾十米至百余米，寬幾十米到數(shù)百米，并形成“U”型或“V”型谷。該區(qū)的人口分布相對集中于河谷內(nèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，本區(qū)內(nèi)共發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)110處，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的85.9%，面密度為0.07處/km2，主要以黃土崩塌、滑坡為主。

3.1.2 土石山區(qū)

黃河沿岸在流水沖蝕下切作用下，地形支離破碎，溝深崖陡，發(fā)育較多的基巖崩塌現(xiàn)象，在有人類活動(dòng)的溝谷因建房、修路等切坡形成基巖崩塌災(zāi)害。本次調(diào)查共有地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)18處，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的14.1%，面密度為0.05處/km2，以巖質(zhì)崩塌為主。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害與地層及巖土體結(jié)構(gòu)的關(guān)系

地層及巖土體結(jié)構(gòu)是地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)，是影響斜坡穩(wěn)定的主要因素。一方面區(qū)內(nèi)廣泛分布的黃土地貌與黃土的物理力學(xué)性質(zhì)關(guān)系極為密切；另一方面地層巖性、斜坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)決定著斜坡體內(nèi)應(yīng)力分布狀況及變形破壞特性，即巖土體的結(jié)構(gòu)和力學(xué)強(qiáng)度決定著斜坡變形的可能性[5]。

3.2.1 容易發(fā)生災(zāi)害的地層

佳縣境內(nèi)分布地層主要有三疊系和第四系，其中第四系黃土是區(qū)內(nèi)的易滑地層。

第四系黃土在佳縣全境廣泛分布，黃土結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度低，遇水軟化，節(jié)理裂隙發(fā)育等特性決定了黃土是上述區(qū)域內(nèi)最主要的易滑地層。本次調(diào)查的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)多發(fā)生在該地層中。不同時(shí)代黃土的結(jié)構(gòu)、成分、物理性質(zhì)和力學(xué)強(qiáng)度等存在較大的差異，在縱橫向上具有很大的非均質(zhì)性。老黃土結(jié)構(gòu)相對致密，無大孔隙結(jié)構(gòu)，垂直節(jié)理相對不發(fā)育，而新黃土成巖性差，土質(zhì)疏松，為支架-大孔結(jié)構(gòu)和鑲嵌-微孔結(jié)構(gòu)，含砂量高，成分以粉砂質(zhì)為主，富集了可溶鹽類物質(zhì)，垂直節(jié)理發(fā)育，孔隙比大，遇水體積膨脹，易崩解，濕陷性強(qiáng)。加之佳縣內(nèi)人類活動(dòng)多與第四系黃土有關(guān)，本次調(diào)查的絕大數(shù)黃土滑坡和崩塌與人類活動(dòng)有關(guān)。故新黃土是最不穩(wěn)定的易滑地層。

3.2.2 巖土體結(jié)構(gòu)

區(qū)內(nèi)斜坡巖土體結(jié)構(gòu)主要包括4種類型：黃土層型、黃土+紅粘土型、黃土+基巖型和純基巖型。斜坡巖土體結(jié)構(gòu)決定了斜坡變形破壞的方式和軟弱結(jié)構(gòu)面的位置，對滑動(dòng)面和崩塌發(fā)生位置具有明顯的控制作用。

(1) 黃土層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)型

(2) 黃土+紅粘土型

上部黃土和下部新近系紅粘土所組成的斜坡類型。在佳縣的西部和西北部溝谷溝腦斷續(xù)出露。紅粘土粘粒含量大，是良好的隔水層，同時(shí)遇水強(qiáng)度降低，向外膨脹蠕動(dòng)變形，不利于斜坡的穩(wěn)定。

(3) 黃土+基巖型

上部黃土與下部基巖共同組成的斜坡類型。此類斜坡主要發(fā)育在各溝谷內(nèi)及較大河流兩側(cè)局部地段殘留，一般為基巖出露較高，黃土覆蓋其上。在這些區(qū)域內(nèi)，河谷較為寬闊，是人類活動(dòng)的主要區(qū)域。

(4) 純基巖型

主要分布于縣境以東黃河沿岸土石山區(qū)，一般整個(gè)坡體均由三疊系砂巖夾薄層至中層泥巖組成，僅在山體頂部殘留有少量第四系黃土。由于軟硬基巖的差異性風(fēng)化，在較陡的坡體處往往砂巖懸空，泥巖層內(nèi)凹。坡體往往沿裂隙面、層理面發(fā)生崩滑破壞變形現(xiàn)象。

3.3 地質(zhì)災(zāi)害與降雨的關(guān)系

調(diào)查結(jié)果顯示，佳縣地質(zhì)災(zāi)害絕大部分發(fā)生在雨季(暴雨、連陰雨)或融凍時(shí)節(jié)，表現(xiàn)了隨季節(jié)周期性發(fā)生的特征。歷史上年降雨量大于多年平均值的年份一般既是降雨豐水年，也是崩滑等地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)年；而年內(nèi)集中夏秋多雨季節(jié)及初春融凍季節(jié)，也是地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)期。

由于黃土構(gòu)造節(jié)理、卸荷與風(fēng)化裂隙、落水洞、陷穴等發(fā)育，降雨可沿空隙下滲甚至灌入，在相對隔水部位形成飽水帶，增大巖土體重力、甚至形成孔隙水壓力，降低巖土體強(qiáng)度，從而觸發(fā)黃土滑坡、崩塌的發(fā)生[6]。暴雨降水強(qiáng)度大，歷時(shí)短，僅數(shù)小時(shí)，入滲量相對較小，地表產(chǎn)生徑流量大，面狀沖刷作用強(qiáng)烈，使斜坡松散黃土堆積物隨地表徑流形成洪水，迅速匯集溝谷，易誘發(fā)泥流災(zāi)害產(chǎn)生；連陰雨歷時(shí)較長，大部分可滲入坡體，進(jìn)入土體孔隙或巖體裂隙補(bǔ)給地下水，導(dǎo)致巖土體飽水軟化，巖土體自重增加，降低巖土體的抗剪強(qiáng)度，促使崩塌、滑坡發(fā)育。

通過本次調(diào)查與分析，佳縣地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在6～10月，說明地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與降雨量以及降雨特征關(guān)系密切。且發(fā)現(xiàn)近年發(fā)生滑坡和崩塌頻次與多年月平均降水量呈明顯的正相關(guān)關(guān)系。總之，大暴雨和連陰雨是本區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的主要誘發(fā)因素。

3.4 地質(zhì)災(zāi)害與人類工程活動(dòng)的關(guān)系

黃土滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的觸發(fā)因素很多，最主要的是不合理的人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和降水的雙重作用，二者的綜合效應(yīng)是誘發(fā)本區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的最主要的外在因素，它對斜坡穩(wěn)定性的影響比地形地貌、地層巖性及坡體結(jié)構(gòu)等地質(zhì)環(huán)境因素的影響強(qiáng)烈而明顯[7]。

3.4.1 斬破建窯

自古以來，繁衍生息在黃土高原的居民世代穴居于土窯洞或石拱窯中，成為本區(qū)獨(dú)特的居住景觀。在縣境內(nèi)黃土較厚的區(qū)域中絕大部分村民仍然居住在石窯和土窯中，形成居住分散、災(zāi)害遍布的局面。由于自然條件限制，群眾大多在梁峁黃土斜坡及溝谷兩側(cè)谷坡上斬坡平地基，建房拱窯多在垂直崖壁上的黃土體內(nèi)進(jìn)行，形成高陡臨空面。土窯洞一般建在新黃土之下的老黃土中，從而形成新的人工邊坡，因地形和工程量限制，不能按階梯狀削坡，排水設(shè)施簡易，窯崖無防護(hù)措施，在連陰雨或暴雨季節(jié)，雨水、地表水的下滲，常常導(dǎo)致黃土崩塌、滑坡，對人民的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。群眾住宅地址位置的選擇是關(guān)系到受地質(zhì)災(zāi)害威脅大小的關(guān)鍵。本區(qū)內(nèi)75%的土窯窯崖大于10 m，為崩滑災(zāi)害的發(fā)生提供了有利的空間條件。

3.4.2 公路建設(shè)

在區(qū)內(nèi)，因建設(shè)場地的限制，公路建設(shè)多沿河道延伸，而河道兩側(cè)基巖多出露且較高，修路進(jìn)行削坡施工，常在公路內(nèi)外側(cè)形成較高的陡坡和臨空面，加之基巖長期風(fēng)化裸露，往往在沿線形成崩滑地質(zhì)災(zāi)害，影響車輛、行人安全。如沿黃公路沿線崩塌多因此引起。

3.4.3 礦山開采

佳縣礦山目前主要為建筑用砂巖礦和中小型磚廠，對地形地貌及地表植被均有不同程度的破壞。個(gè)別建筑用砂巖礦開挖坡腳形成的高陡邊坡，威脅到礦區(qū)工作人員及過往車輛行人。雖然區(qū)內(nèi)因此形成的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量不多，規(guī)模不大，但認(rèn)為不容忽視的一種地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育形式。

3.5 地質(zhì)災(zāi)害與凍融作用的關(guān)系

佳縣地處榆林市東部，氣候寒冷。一些基巖裂隙，因結(jié)冰膨脹，促使裂縫或裂隙加寬和向深部延伸，解凍季節(jié)易發(fā)生垮塌和崩落[8]。公路的某些基巖削坡地段，人工邊坡高15～50 m，近于直立，岸邊裂隙發(fā)育，且有不同程度的張開，解凍季節(jié)易產(chǎn)生崩塌或局部垮落，給道路交通造成威脅。而黃土邊坡的裂隙不明顯，事先無跡象，解凍季節(jié)容易突然發(fā)生崩塌，危害較大。

綜上所述，在地質(zhì)災(zāi)害諸多形成條件中，地質(zhì)環(huán)境條件變化緩慢，而人類工程活動(dòng)和降雨是最活躍的因素，二者雙重作用是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害最活躍最積極的因素。因此對地質(zhì)環(huán)境只能以科學(xué)的態(tài)度加以保護(hù)和利用，以減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

4 結(jié)論

本文基于最新實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)，介紹了佳縣地質(zhì)災(zāi)害的分布規(guī)律、類型及形成條件。陜北黃土高原地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，滑坡、崩塌成為該地區(qū)最主要也是危害最大的兩大類地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)地質(zhì)災(zāi)害的類型、數(shù)量及特征又根據(jù)區(qū)內(nèi)特殊的自然環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境呈現(xiàn)出區(qū)域性規(guī)律，研究和調(diào)查這些規(guī)律和特征，可以為當(dāng)?shù)卣玫姆罏?zāi)減災(zāi)提供基礎(chǔ)地質(zhì)依據(jù)，科學(xué)合理地預(yù)測和防治地質(zhì)災(zāi)害。

[1] 陜西省地質(zhì)局第二水文地質(zhì)隊(duì)．陜西省區(qū)域環(huán)境地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(1∶500 000)[R]．2000．

[2] 西北有色勘測工程公司．陜西省佳縣地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃報(bào)告(1∶100 000)[R]．2004．

[3] 陜西核工業(yè)工程勘察院．陜西省佳縣地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查報(bào)告(1∶50 000)[R]．2014．

[4] 陜西省地質(zhì)調(diào)查院．陜西省地質(zhì)災(zāi)害詳查技術(shù)要求(1∶50 000)[S]．2014．

[5] 雷祥義．黃土地質(zhì)災(zāi)害的形成機(jī)理與防治對策[M]．北京：北京大學(xué)出版社，2014．

[6] 殷坤龍，汪洋，唐仲華．降雨對滑坡的作用機(jī)理及動(dòng)態(tài)模擬研究[J]．地質(zhì)科技情報(bào)，2002，21(1):75-78．

[7] 雷祥義．黃土高原地質(zhì)災(zāi)害與人類活動(dòng)[M]．北京：地質(zhì)出版社，2001．

[8] 王志榮，王念秦．黃土滑坡研究現(xiàn)狀綜述[J]．中國水土保持，2004， (11)：16-18．

FEATURES AND CAUSES OF THE GEO-HAZARD IN JIA COUNTY,SHAANXI

QI Pu-rong，YIN Xiang，WANG Tao，WANG Han-xu

(Shaanxi Nuclear Industry Engineering Investigation Institute Co.,Ltd.,Shaanxi,Xi’an 710054, China)

Jia county is located on the west side of the middle reaches of the Yellow River in the northeast of Shaanxi Province.The special topography, geological structure,rock-soil conformation，rainfall and human activities result in numerous geo-hazards of large risk, which possess both similar and different formation conditions,distribution law and development features.

geological hazard; development characteristics; causes

1006-4362(2017)02-0021-05

2017-01-06 改回日期： 2017-03-17

項(xiàng)目來源： 陜西省財(cái)政廳《關(guān)于下達(dá)2013年省級地質(zhì)災(zāi)害防治專項(xiàng)資金預(yù)算的通知》(陜財(cái)辦建【2013】198號)

X141;X43;X45

A

齊普榮(1981- )，男，陜西彬縣人，碩士，高級工程師，主要從事環(huán)境地質(zhì)等方面的工作。E-mail:185385261@qq.com