賀小黑，譚建民，裴來政

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，湖北 武漢 430205； 2.東華理工大學(xué)，江西 南昌 330013)

斷層對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響
——以安化地區(qū)為例

賀小黑1，2，譚建民1，裴來政1

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，湖北 武漢 430205； 2.東華理工大學(xué)，江西 南昌 330013)

安化縣地區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂發(fā)育，破碎巖體較發(fā)育，為了研究安化縣地區(qū)斷層對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響，通過運(yùn)用實(shí)地大比例尺調(diào)查、室內(nèi)分析等方法，發(fā)現(xiàn)：(1)區(qū)內(nèi)斷裂對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響作用較明顯，尤以印支期北東向斷裂最為明顯。斷層破碎帶附近地段地質(zhì)災(zāi)害集群發(fā)育，沿?cái)嗔褞Ц浇刭|(zhì)災(zāi)害呈線狀展布。(2)斷層在坡體上的分布位置不同，斜坡發(fā)生的失穩(wěn)破壞模式也可能不同。根據(jù)斷層在斜坡中的分布位置，可將受斷層控制的邊坡失穩(wěn)破壞模式分成兩種：①當(dāng)斷層從斜坡中上部穿過，即在谷坡處形成破碎帶，雨季易發(fā)生土質(zhì)滑坡或碎屑滑坡。②當(dāng)斷層從坡腳穿過，即破碎帶位于坡腳，在降雨、庫水浸泡等條件下，多產(chǎn)生巖質(zhì)滑坡。(3)第二種失穩(wěn)模式的滑坡所處地段具有多個(gè)相似的特點(diǎn)，如斜坡前緣發(fā)育陡崖、陡坡，上部多存在順坡向的結(jié)構(gòu)面，下部斷層帶多處于河流凹岸，基巖多為南沱組泥礫巖、五強(qiáng)溪組上段砂質(zhì)板巖、馬底驛組板巖等。

安化縣；斷層；地質(zhì)災(zāi)害；破壞模式；巖質(zhì)滑坡

0 引言

地質(zhì)構(gòu)造與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系越來越受同行的重視。馮希杰(1990)[1]研究了斷裂活動(dòng)引起的位移場(chǎng)對(duì)坡體破壞的影響。鄧清祿(2000)[2]對(duì)長(zhǎng)江三峽巴東新縣城斜坡變形失穩(wěn)與構(gòu)造的關(guān)系進(jìn)行了深入研究。近年來，相關(guān)學(xué)者不斷探討構(gòu)造與地質(zhì)災(zāi)害的密切聯(lián)系[3-5]，特別是汶川大地震后，地質(zhì)構(gòu)造與地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)性研究受到國(guó)內(nèi)專家的高度重視，黃潤(rùn)秋等[6-7]深入研究了汶川地震滑坡與斷裂構(gòu)造的緊密關(guān)系，也有學(xué)者對(duì)斷層對(duì)具體滑坡的控制作用進(jìn)行了研究，如張瑩[8]研究了受斷層控制的柳家坡滑坡的形成機(jī)理。學(xué)者們普遍認(rèn)同構(gòu)造活動(dòng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的形成具有非常重要的控制作用，但前人的研究多集中在滑坡與斷層之間的空間關(guān)系統(tǒng)計(jì)、斷層性質(zhì)對(duì)滑坡的影響，以及斷層對(duì)某滑坡的控制作用進(jìn)行具體問題具體分析等方面，斷層在邊坡中可能分布在不同的位置，有的斷層通過坡頂，有的斷層通過坡體中部，有的斷層通過坡腳，斷層分布位置的不同，滑坡的成災(zāi)模式可能不同，而目前還沒有學(xué)者進(jìn)行斷層在坡體中的分布位置對(duì)滑坡成災(zāi)模式的影響方面的研究，另外，安化縣斷層較多，前人對(duì)安化縣地區(qū)斷層與地質(zhì)災(zāi)害分布之間的關(guān)系還沒有進(jìn)行過分析和研究，因此本文的研究是十分有必要和有意義的。

1 安化縣地質(zhì)環(huán)境問題及地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀

安化縣位于中緯度地帶，地處雪峰山脈東段，氣候溫和濕潤(rùn)，四季分明，屬湖南省暴雨中心和低溫中心區(qū)之一。地表水十分發(fā)育，溪流縱橫交錯(cuò)。主要由低中山和中低山組成，溝谷深切；安化縣地區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，靖縣～安化北東向切殼深大斷裂帶傳境而過，區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，截切褶皺，致使地層背、向斜不完整，形態(tài)各異，連續(xù)的順向坡段較少，褶皺對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響不明顯，故斜坡結(jié)構(gòu)類型對(duì)崩塌滑坡的控制作用較弱；境內(nèi)以北東向斷裂為主，少量東西向，斷裂帶產(chǎn)狀陡立，傾角多為50°～80°，多屬逆沖斷裂，復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造致使巖體破碎，易風(fēng)化，為滑坡產(chǎn)生提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；地層巖性多為淺變質(zhì)板巖、砂巖、碳酸鹽巖與硅質(zhì)巖。復(fù)雜的地質(zhì)條件、豐沛的降雨、強(qiáng)烈的人類工程活動(dòng)等因素，造成了本區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生種類多、分布廣、頻率高、災(zāi)情重，是我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)(流域)之一。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鄉(xiāng)、道路、水利建設(shè)的發(fā)展，近年來發(fā)生的次數(shù)也明顯增多，災(zāi)害所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失明顯增加。區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害主要分布在交通干線及城鎮(zhèn)周邊，目前已造成89人死亡，經(jīng)濟(jì)損失直接經(jīng)濟(jì)損失5 692萬元。

近年來，地質(zhì)災(zāi)害的不斷發(fā)生，造成了嚴(yán)重?fù)p失，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的防治形勢(shì)也越來越嚴(yán)峻。如1961年3月6日發(fā)生于柘溪鎮(zhèn)塘光巖特大型滑坡，死亡64人，直接經(jīng)濟(jì)損失150多萬元；1999年5月17日，木子鄉(xiāng)馬巖村馬蹄巖小型滑坡，死亡2人，摧毀房屋1棟，直接經(jīng)濟(jì)損失10萬元；1990年和1999年6月柘溪林場(chǎng)亂石場(chǎng)前后發(fā)生兩次滑坡，毀房屋28棟，毀壞園林地308畝，受災(zāi)人數(shù)625人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)800余萬元；2014年7月16日，湖南省益陽市安化縣柘溪水庫發(fā)生唐家溪滑坡，該滑坡位于柘溪水庫支流潺溪左岸支溝內(nèi)。滑坡方量?jī)H約2×105m3，堵塞了河道。滑坡物質(zhì)沖入柘溪水庫，造成最大爬坡浪高達(dá)32.7 m，巨大涌浪將滑坡對(duì)面5間房屋夷為平地，并造成上游5棟房屋嚴(yán)重?fù)p毀，同時(shí)造成12人死亡、5人受傷、掩埋民房2棟、損壞民房9棟。

2 斷層對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的控制作用

2.1斷層破碎帶附近地段地質(zhì)災(zāi)害集群發(fā)育

安化縣地區(qū)斷層發(fā)育，往往沿溝谷展布。區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度與斷裂構(gòu)造有關(guān)，斷層破碎帶附近地段地質(zhì)災(zāi)害集群發(fā)育。經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，共發(fā)育主要斷裂65條， 逆沖為主，沿?cái)嗔褞Ц浇刭|(zhì)災(zāi)害呈線狀展布(圖1)，各斷裂帶發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害見表1，區(qū)內(nèi)主要斷裂帶附近發(fā)育崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害點(diǎn)57處，占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的38%。

數(shù)據(jù)表明，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度受斷裂構(gòu)造影響明顯，其直接影響主斷面及周邊的巖體，致其破碎、成分改變，改變其物理力學(xué)性質(zhì)，尤以印支期北東向斷裂最為明顯，其原因是：印支期構(gòu)造活動(dòng)最為強(qiáng)烈，斷裂兩側(cè)地層巖性因強(qiáng)烈受擠壓，使其破碎巖帶和裂隙發(fā)育帶的寬度達(dá)數(shù)十幾米以至數(shù)百米，而破碎帶巖石破碎，結(jié)構(gòu)面較多，局部存在軟弱面或軟弱帶(如斷層泥、糜棱巖等)，巖體強(qiáng)度較低，透水性強(qiáng)，在降雨條件下易發(fā)生各類地質(zhì)災(zāi)害。

表1 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育與主要斷裂構(gòu)造的關(guān)系統(tǒng)計(jì)表Table 1 Relationship statistics of fault and geohazards

圖1 安化地區(qū)斷裂與地質(zhì)災(zāi)害分布圖

2.2斷層分布位置對(duì)滑坡成災(zāi)模式的影響

安化地區(qū)斷層發(fā)育的位置不同，滑坡可能發(fā)生不同的失穩(wěn)破壞模式，下面將通過區(qū)內(nèi)毗溪右岸幾處滑坡實(shí)例來說明不同分布位置的斷層對(duì)滑坡成災(zāi)模式的控制作用。

2.2.1受斷裂控制的滑坡實(shí)例

(1)卸甲滑坡

卸甲滑坡位于毗溪右岸的斜坡地帶，處于河流的凹岸，為一處老滑坡。后緣N側(cè)為坡度37°的陡坡，中部為坡度約15°，集中居住種植的緩坡平臺(tái)，前緣為公路開挖形成的高約25 m，坡度約31°～45°的陡坡，公路外側(cè)為毗溪河流沖刷形成的高約20 m，坡度60°～80°的陡坎，毗溪河床寬38～65 m，地貌成因上屬侵蝕剝蝕低山地貌。

滑坡平面形態(tài)呈舌形，剖面形狀呈階狀。后緣為凹形、弧形地貌，高程450～460 m，后緣主要受產(chǎn)狀為149°∠59°的節(jié)理控制；左右兩側(cè)發(fā)育沖溝，雙溝同源，沖溝走向NNW和NNE，左側(cè)邊界處可見局部坍滑，右邊界主要受產(chǎn)狀為314°∠61°的節(jié)理控制，左側(cè)邊界主要受產(chǎn)狀為34°∠86°的節(jié)理控制；前緣至公路附近，前緣可見公路開挖形成的陡坡，陡坡上部發(fā)育滑坡平臺(tái)，前緣受斷層控制，走向NE72°的滑石斷層從滑坡前緣通過，巖體破碎，前緣高程約340～390 m；滑面受巖層層面控制。剪出口位于公路附近(圖2)。

圖2 斷層型滑坡破壞過程(卸甲滑坡)

滑坡體長(zhǎng)約430 m，前緣寬約475 m，后緣寬約122 m，高約120 m，平均厚約26.0 m，滑坡面積約116 415 m2，體積約3.027×106m3，規(guī)模屬大型，主滑方向約160°。該滑坡為巖質(zhì)滑坡，滑體由Ptw2粉砂質(zhì)板巖夾變質(zhì)粉砂巖組成，巖體內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育密集，強(qiáng)風(fēng)化厚度2～5 m?；媸軒r層層面控制，兩側(cè)及后緣受節(jié)理控制。

(2)學(xué)堂灣滑坡

該滑坡為老滑坡，位于毗溪右岸的斜坡地帶，屬于堆積層滑坡，滑坡平面形態(tài)呈半圓形，剖面形狀呈凹形?；缕露?2°～26°，前緩后陡，長(zhǎng)約315 m，前緣寬約325 m，后緣寬約90 m，高約140 m，平均厚約13 m，滑坡方量約1.06×106m3，規(guī)模屬大型，主滑方向約140°。

滑坡物質(zhì)為老滑坡形成的滑坡堆積物，滑坡后部主要由崩坡積塊石夾土組成，中部和前部主要由碎石土夾塊石組成，前緣結(jié)構(gòu)稍密實(shí)，透水性不好，后緣碎塊石結(jié)構(gòu)松散，透水性好，后緣為凹形、弧形地貌，高程450 m，走向NE70°的滑石斷層從滑坡后部通過，附近巖體破碎，此處滑石斷層上盤滑床由Ptw2粉砂質(zhì)板巖夾變質(zhì)粉砂巖組成，斷層下盤滑床由Zh炭質(zhì)板巖和Zg石英砂巖組成，巖體內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育密集，巖體較破碎，強(qiáng)風(fēng)化厚度2～5 m，后緣處第四系為高處崩塌產(chǎn)生的崩坡積碎塊石夾土?；伦笥覀?cè)邊界為沖溝，沖溝走向NNW，右側(cè)邊界處可見基巖。

滑坡體表面為緩坡平臺(tái)，平臺(tái)處居住種植；前緣為公路，公路外側(cè)為毗溪河道，河流自NE流向SW，前緣高程約310 m；滑面受基覆界面控制，第四系碎塊石夾土與基巖接觸巖即為潛在的滑動(dòng)面。剪出口位于公路附近(圖3)。

圖3 學(xué)堂灣滑坡地質(zhì)剖面圖

(3)細(xì)米塘滑坡

該滑坡為老滑坡，滑坡位于毗溪右側(cè)的凹岸，后緣呈弧形，左右兩側(cè)發(fā)育沖溝，前緣至公路，平面形態(tài)呈長(zhǎng)條矩形，剖面形狀呈凹形?；缕麦w表面相對(duì)平緩，平均坡度約23°，前緣公路切坡處較陡，平均坡度約33°，滑坡體長(zhǎng)約325 m，前緣寬約150 m，后緣寬約90 m，高約135 m，平均厚約17.0 m，滑坡面積約36 231 m2，方量約6.16×105m3，規(guī)模屬中型，主滑方向約150°。滑坡物質(zhì)為老滑坡形成的滑坡堆積物，滑體由碎塊石土組成，結(jié)構(gòu)松散，透水性較好?；灿蒔tw2粉砂質(zhì)板巖夾變質(zhì)粉砂巖組成，巖體內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育密集，強(qiáng)風(fēng)化厚度2～5 m。

在邊界條件方面，左右側(cè)邊界為沖溝，沖溝走向NNW，左右邊界主要受產(chǎn)狀為40°∠90°的節(jié)理控制；后緣為凹形、弧形地貌，高程460～480 m，后緣主要受產(chǎn)狀為130°∠70°的節(jié)理控制；前緣至公路，走向NE75°的滑石斷層從滑坡前緣通過，前緣受斷層控制，巖體破碎，風(fēng)化程度較高，前緣高程約330 m；滑坡表面為坡度約23°的中坡，公路外側(cè)為毗溪河道；滑面受巖層層面控制。剪出口位于公路附近(圖4)。

圖4 細(xì)米塘滑坡地質(zhì)剖面圖

2.2.2對(duì)比分析

野外調(diào)查表明，安化縣地區(qū)斷裂兩側(cè)地層巖性因強(qiáng)烈擠壓，形成幾十米寬的破碎帶，破碎帶物質(zhì)相對(duì)破碎，結(jié)構(gòu)面較多，局部存在軟弱面或軟弱帶，如斷層泥、糜棱巖等，巖土體強(qiáng)度較低，易風(fēng)化剝蝕，特別是當(dāng)斷裂從坡腳通過時(shí)，形成天然的軟弱帶，斜坡的應(yīng)力集中區(qū)為強(qiáng)度較低的軟支撐，在降雨、風(fēng)化、侵蝕、人類工程活動(dòng)等因素作用下，易形成滑坡災(zāi)害。斷裂處如有人工切坡，則可能產(chǎn)生大量坍滑，風(fēng)化的破碎帶成為區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害以及隱患最為發(fā)育的地段。

根據(jù)第2.2.1節(jié)的滑坡實(shí)例介紹，以及滑坡和斷層的平面分布(圖5)情況，將滑坡與斷層之間的關(guān)系進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)一方面，當(dāng)斷層發(fā)育在斜坡中上部，即在谷坡處形成破碎帶，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，形成殘坡積物，雨季易發(fā)生土質(zhì)滑坡或碎屑滑坡，如學(xué)堂灣滑坡，區(qū)內(nèi)第四系的形成大多與斷層有關(guān)；另一方面，當(dāng)斷層從坡腳穿過，即破碎帶位于坡腳，形成30～50 m寬度不等的破碎“墻體”，強(qiáng)度明顯低于上部巖體，類似軟支撐，易剪斷，在降雨、庫水浸泡等條件下，上部巖體沿順向結(jié)構(gòu)面剪切，在軟弱墻體處產(chǎn)生應(yīng)力集中區(qū)，一旦“墻體”不足以抵抗上部巖體的下滑力，則產(chǎn)生滑坡，即當(dāng)斷層位于坡腳時(shí)，多發(fā)生巖質(zhì)滑坡?；碌陌l(fā)生發(fā)展與斷層分布位置以及河流在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期尤其是更新世以來強(qiáng)烈的下切作用密切相關(guān)。這一現(xiàn)象在區(qū)內(nèi)中發(fā)育較為普遍和典型，如唐家溪滑坡、卸甲滑坡、細(xì)米塘滑坡等。

上述第二種地段具有多個(gè)相似的特點(diǎn)。在地形地貌方面，往往斜坡前緣發(fā)育陡崖、陡坡，上部多存在為順向的結(jié)構(gòu)面，基巖風(fēng)化明顯，利于降雨入滲；斜坡兩側(cè)發(fā)育沖溝，下部斷層帶處于河流凹岸，利于沖刷。在地層組合方面，多為南沱組泥礫巖、五強(qiáng)溪組上段砂質(zhì)板巖、馬底驛組板巖，節(jié)理、板理面光滑，易形成滑動(dòng)面。

圖5 斷層與滑坡的平面展布圖

3 結(jié)論

(1)安化縣地區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂較發(fā)育，破碎巖體發(fā)育，褶皺不完整，多被斷裂截切，連續(xù)的順向坡段較少，褶皺對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響不明顯。區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害受斷裂影響作用明顯，尤以北東向斷裂最為明顯。斷層破碎帶附近地段地質(zhì)災(zāi)害集群發(fā)育，沿?cái)嗔褞Ц浇刭|(zhì)災(zāi)害呈線狀展布。

(2)斷層在坡體上的分布位置不同，斜坡發(fā)生的失穩(wěn)破壞模式也可能不同。根據(jù)斷層在斜坡中的分布位置，可將受斷層控制的邊坡失穩(wěn)破壞模式分成兩種：①當(dāng)斷層從斜坡中上部穿過，即在谷坡處形成破碎帶，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，形成殘坡積物，雨季易發(fā)生土質(zhì)滑坡或碎屑滑坡。②當(dāng)斷層從坡腳穿過，即破碎帶位于坡腳，形成強(qiáng)度明顯低于上部巖體的破碎“墻體”，類似軟支撐，易剪斷，在降雨、庫水浸泡等條件下，上部巖體沿順向結(jié)構(gòu)面剪切，在軟弱墻體處產(chǎn)生應(yīng)力集中區(qū)，一旦“墻體”不足以抵抗上部巖體的下滑力，則產(chǎn)生滑坡。

(3)第二種失穩(wěn)模式的滑坡所處地段具有多個(gè)相似的特點(diǎn)。在地形地貌方面，往往斜坡前緣發(fā)育陡崖、陡坡，上部多存在順坡向的結(jié)構(gòu)面，基巖風(fēng)化明顯，利于降雨入滲；斜坡兩側(cè)發(fā)育沖溝，下部斷層帶處于河流凹岸，利于沖刷。在地層組合方面，多為南沱組泥礫巖、五強(qiáng)溪組上段砂質(zhì)板巖、馬底驛組板巖，節(jié)理、板理面光滑，易形成滑動(dòng)面。

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InfluenceoffaultsongeohazardstakeAnhuaCountyasanexample

HE Xiaohei，TAN Jianmin，PEI Laizheng

(1.WuhanCentreofChinaGeologicalSurvey,Wuhan,Hubei430205,China； 2.EastChinaUniversityofTeohnology,Nanchang,Jiangxi330013,China)

Anhua county has complicated structure, developed faults, and developed broken rock mass. In order to analyze the influence of faults on geohazards, the method of large scale investigation and analysis were used, and several conclusions were gained. Firstly, faults have obvious influence on the development of geohazards, especially the NE-trending fault of indo-chinese period. The geological disaster near the fault fracture zone is more intensive. The geological disaster shows linear distribution along the area around the fault zone. Secondly, the destroy mode may be different, if the distribution position of faults is different. Two destroy modes of slope affected by faults are summarized as follows. If the fault locates in the middle-upper slope, landslide consisted of soil or debris may be taken place in the condition of raining. If the fault locates at the foot of slopes, rocky landslide may be taken place in the condition of raining or soaked in the reservoir water. Thirdly, The slope where the second kind of destroy mode lies has some similar characteristics. For example, steep cliff and steep slope are developed in the front of slope, and structural plane parallel with the slope surface is developed in the slope, and most of faults of the second kind of slope destroy mode locate on the concave bank of the river, and most of bedrock is muddy gravel rocks of Nantuo Formation, sandy slate of the upper member of wuqiangxi Formation, slate of Madiyi Formation, and so on.

Anhua county; fault; geohazards; destroy mode; rocky landslide

P642.22

A

1003-8035(2017)03-0150-06

10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2017.03.23

2017-03-09;

2017-04-05

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局工作項(xiàng)目(DD20160252; 12120115045101)

賀小黑(1984-)，男，博士，主要從事地質(zhì)災(zāi)害及巖土體穩(wěn)定性等方面的研究。E-mail：307986245@qq.com