韓劍波，楊飛

(山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590)

0 引言

黃土臺塬是黃土高原區(qū)特有的一種地貌，其形成受河流發(fā)育的控制，是黃土在沿河流分布方向上覆蓋在河流階地上的黃土臺面,一般向河谷傾斜,黃土臺源一般臨空空間大,斜坡普遍高陡[1]。崩塌是黃土高原地區(qū)一種較為常見的地質(zhì)災(zāi)害，它的頻發(fā)性、廣泛性對當(dāng)?shù)毓I(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、水利工程等產(chǎn)生巨大的影響及破壞。黃土崩塌的破壞模式不僅受控于陡立的地貌形態(tài)、黃土類型與特性和構(gòu)造特征(垂直節(jié)理發(fā)育)等內(nèi)在因素，并且受控于人類活動和自然營力等外在因素[2-4]。

黑方臺地區(qū)位于甘肅省西南的永靖縣鹽鍋峽鎮(zhèn)，距蘭州市約40km地處黃河與湟水河交匯處西南部位，湟水河南岸，黃河的北岸，為黃河的Ⅳ級階地[5]。調(diào)查范圍包括以黑臺和方臺2個臺塬為中心的附近地區(qū)200km2。黑方臺地區(qū)作為劉家峽、鹽鍋峽庫區(qū)移民安置區(qū)之一，1968年就開始進(jìn)行大規(guī)模的人工提水灌溉，隨著提水量的不斷增加，臺塬地面上陸續(xù)出現(xiàn)了裂縫、空穴、落水洞等，隨后大規(guī)模的地質(zhì)災(zāi)害相繼發(fā)生[6-9]。黑方臺地區(qū)地層出露好，由老到新為：下白堊統(tǒng)河口群，為紫紅色薄層—中厚層細(xì)砂巖，粉砂質(zhì)泥巖，向上與中更新統(tǒng)卵礫石層呈角度不整合；之上為上更新統(tǒng)疏松的風(fēng)積黃土，頂部表層覆蓋有全新統(tǒng)的滑坡堆積體。

1 崩塌發(fā)育特點

通過現(xiàn)場調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，黑方臺地區(qū)崩塌災(zāi)害的分布具有一定特點，全區(qū)共調(diào)查崩塌有36處(表1)，其中黃土崩塌有22處，主要發(fā)育在湟水河南岸坡，在京藏高速紅古區(qū)段路北以山神溝兩側(cè)坡體黃土崩塌災(zāi)害發(fā)育較多?；鶐r崩塌有14處，主要發(fā)育在黑臺北側(cè)磨石溝兩側(cè)陡坡，另外在京藏高速紅古區(qū)段路北以麥洞溝兩側(cè)坡體基巖崩塌災(zāi)害發(fā)育較多。在黃河南岸的榮蘭國道兩側(cè)以變質(zhì)巖系局部路段也有崩塌災(zāi)害存在。36處崩塌災(zāi)害全部在陡崖發(fā)育，斜坡坡角均介于65°～85°之間，說明邊坡的穩(wěn)定性受斜坡坡度的影響較大，同時斜坡形態(tài)和坡體高度的變化與崩塌的發(fā)育也有關(guān)。

表1 崩塌點發(fā)育特征分析

(1)坡形與崩塌的關(guān)系。根據(jù)斜坡坡面形態(tài)特征，可將斜坡分為凹型、凸型、階梯型和直線型。在調(diào)查的36個崩塌中，有25個在凸型或階梯型中發(fā)育，占崩塌總數(shù)的69%，其中階梯型坡有12個，凸型有13個；直線型坡有10個，占崩塌總數(shù)的28%，凹型坡僅1個(圖1)。調(diào)查結(jié)果表明坡型對斜坡的穩(wěn)定性和變形破壞過程起到主導(dǎo)作用，凸型、階梯型比直線型和凹型斜坡更容易發(fā)生崩塌災(zāi)害。

圖1 研究區(qū)斜坡坡形與崩塌關(guān)系統(tǒng)計圖

(2)坡高與崩塌的關(guān)系。研究區(qū)內(nèi)崩塌主要發(fā)生在坡高15～25m的斜坡地帶，占統(tǒng)計崩塌總數(shù)的53%，其次發(fā)生在25～50m的斜坡或坡高小于15m的斜坡地帶，占統(tǒng)計崩塌災(zāi)害的39%，坡高超過50m的情況下發(fā)生崩塌的概率減小(圖2)。由于高斜坡在風(fēng)化作用下已趨于穩(wěn)定；反之，低斜坡受河流以及人類工程活動的影響大，還未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，更易形成陡坡，因而具有較高的發(fā)生崩塌的概率。

圖2 研究區(qū)斜坡坡高與崩塌災(zāi)害的關(guān)系

2 崩塌發(fā)育成因分析

2.1 自然地質(zhì)條件

(1)地形地貌。黑方臺地區(qū)的新構(gòu)造運動以差異性上升為主，其結(jié)果使白堊紀(jì)地層強烈傾斜，局部褶皺構(gòu)造發(fā)育。下白堊統(tǒng)河口群上段的砂泥巖地層中節(jié)理比較發(fā)育，同時河流的下蝕作用強烈，形成了多級階地地貌，黑方臺即為黃河的Ⅳ級基座階地。位于斜坡高處的黃土垂直節(jié)理較發(fā)育，勢能大，在重力作用下，重心有向外移動的趨勢，傾向臨空方向，在其他誘發(fā)因素作用下，便會形成崩塌。

(2)地層結(jié)構(gòu)。區(qū)內(nèi)組成臺塬邊坡的地層巖性主要為黃土和下白堊統(tǒng)河口群上段的砂泥巖。黃土在干燥時具有較高的強度，而遇水后表現(xiàn)出明顯的濕陷性，力學(xué)性質(zhì)隨含水量的增加而降低[10]。下白堊統(tǒng)河口群上段的砂泥巖，為粉質(zhì)粘土，巖石表面呈強風(fēng)化狀，在邊坡出露部位，其組織結(jié)構(gòu)已大部分被破壞，風(fēng)化裂隙十分發(fā)育，巖體破碎為碎塊狀，干時強度低，可用手折斷或捏碎，浸水或干濕交替時易軟化或崩塌。上部的黃土易崩解，而底部的基巖地層隔水性能強且遇水軟化，因而下部形成相對隔水層。當(dāng)雨水隨著裂隙進(jìn)入到蓋層附近時，下滲速度減慢，對裂隙的根部浸潤、掏蝕，最終在坡頂拉張應(yīng)力作用下，在裂隙根部斷裂，同時斜坡臨空面又高，易形成崩塌災(zāi)害。

(3)水文地質(zhì)條件。黑方臺地區(qū)受地層組合巖性的控制，在豎直方向上，頂部黃土為疏松多孔的介質(zhì)，易滲水，其下為相對隔水的致密粉質(zhì)粘土層，而卵礫石層又滲水，砂泥巖又相對隔水。黑方臺地區(qū)降水為季節(jié)性降水，降水量雖不多，但降雨較為集中，主要集中在每年7—9月，強降雨頻發(fā)，特大暴雨也時有發(fā)生，這樣的強降雨對邊坡穩(wěn)定影響顯著。

2.2 人為誘發(fā)因素

(1)農(nóng)田灌溉工程。區(qū)內(nèi)黃土臺塬頂部，當(dāng)?shù)厝嗣竦霓r(nóng)田灌溉以及排水系統(tǒng)設(shè)置不合理，使臺塬頂部本來的徑流發(fā)生變化，雨水無法及時排出，便順著黃土裂隙入滲到邊坡內(nèi)部，從而增加邊坡內(nèi)部含水量，使邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)修路切坡工程?，F(xiàn)代城市的快速發(fā)展促進(jìn)了黑方臺地區(qū)公路工程的大規(guī)模建設(shè)，也就產(chǎn)生了大量的邊坡工程，工程建設(shè)打破了邊坡原有的平衡，使得坡體內(nèi)部重力發(fā)生重分布，會使坡體受力不平衡，誘發(fā)崩塌。

(3)原地取材工程。現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)有些溝谷地段，坡腳出露厚2～5m的卵礫石層，有當(dāng)?shù)卮迕駷楦鞣N用途直接在坡腳掏挖卵石，導(dǎo)致坡體頂部地層懸空，易發(fā)生崩塌。

3 崩塌發(fā)育分類

該次調(diào)查研究工作全面分析了黑方臺地區(qū)崩塌災(zāi)害發(fā)育的類型和規(guī)律，從不同的研究角度進(jìn)行分析有不同的分類方案。按照崩塌災(zāi)害發(fā)生的主控因素不同，區(qū)內(nèi)崩塌災(zāi)害可以劃分為自然型崩塌、人為型塌崩和人為-自然復(fù)合型崩塌。

3.1 按主控因素分類

(1)自然型崩塌。自然型崩塌主要分布在節(jié)理裂縫較多的黃土斜坡中。水順著斜坡上的裂隙入滲到坡體內(nèi)部，坡體內(nèi)部土體在水的浸泡作用下軟化，承載力下降。另外，凍融作用加快裂隙及垂直節(jié)理發(fā)育，進(jìn)而加劇了路邊斜坡黃土崩塌的發(fā)生[11]。

(2)人為型崩塌。人類工程活動逐漸成為改變邊坡形態(tài)的重要因素，尤其需要對邊坡進(jìn)行開挖的工程，破壞了邊坡原有的受力狀態(tài)，當(dāng)坡腳無法對上部坡體形成有效支撐時，在坡腳處首先發(fā)生變形、破壞，上部坡體便沿著潛在的節(jié)理面形成崩塌[12-14]。

(3)人為-自然復(fù)合型黃土崩塌。由于人工開挖導(dǎo)致邊坡原有的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)被破壞，邊坡處于重力重分布狀態(tài)，坡體前緣臨空。加之各種自然因素(降雨、風(fēng)化和凍融等)的影響，降低了坡體整體強度。崩塌發(fā)生后，塌落的巖土體會在與地面的撞擊下破裂，在坡腳堆積。

3.2 按物質(zhì)組成分類

可將區(qū)內(nèi)的崩塌劃分為黃土崩塌和基巖崩塌[15](圖3)。

a—黃土崩塌；b—基巖崩塌圖3 黑方臺地區(qū)崩塌災(zāi)害典型類型

(1)黃土崩塌。黃土崩塌主要受黃土地層中發(fā)育的垂直節(jié)理所控制的，黃土地層常呈均質(zhì)塊裂式，以傾倒式變形破壞為主(圖3a)。

(2)基巖崩塌。主要是以早白堊世砂泥巖地層為主，由于多組節(jié)理裂隙的切割作用，坡表形成凸出的危巖體，在表生風(fēng)化作用下，危巖體易失穩(wěn)而塌落坡腳，呈倒錐形堆積體(圖3b)。

目前，我國的征信系統(tǒng)以中國人民銀行為核心，互聯(lián)網(wǎng)采取的大數(shù)據(jù)手段為輔。我國的征信系統(tǒng)經(jīng)過一定時間的發(fā)展，雖然取得了相當(dāng)大的成果，但仍然存在著覆蓋面不夠廣，信息不夠全面，信息具有滯后性等問題，這使得借貸過程中的信用風(fēng)險不可避免。征信系統(tǒng)的不完善使得互聯(lián)網(wǎng)汽車金融企業(yè)在開展業(yè)務(wù)的過程中不能有效識別貸款者的風(fēng)險，極易形成壞賬，這嚴(yán)重地制約了互聯(lián)網(wǎng)汽車金融行業(yè)的發(fā)展。

4 崩塌發(fā)育機制分析

根據(jù)動力機制可把黑方臺地區(qū)的崩塌災(zāi)害分為4種類型，分別為拉裂-傾倒式崩塌、拉裂-滑移式崩塌、拉裂-墜落式崩塌和拉裂-下挫式崩塌[17-18](圖4)，天然條件下，調(diào)查區(qū)的崩塌主要以前2種類型，在邊坡人工開挖等影響下也有后2種型式。

(1)拉裂-傾倒式崩塌。 拉裂-傾倒式崩塌主要發(fā)生在降雨、集中徑流、潛蝕等作用下，垂直裂隙持續(xù)擴展，并繼續(xù)向深處發(fā)展[16]，若張拉裂縫、大孔隙中的地下水未能及時流走，便在裂隙中產(chǎn)生相當(dāng)大水平力，這種力在水平方向上推動塊體重心不斷外移，使得黃土斜坡的穩(wěn)定性降低，后側(cè)裂縫擴大。當(dāng)支撐面不足以支撐上部的巖土體，或其后側(cè)裂隙充水強度降低時，當(dāng)轉(zhuǎn)動力矩大于抗傾覆力矩時，也就形成了傾倒型崩塌(圖4a)。

(2)拉裂-滑移式崩塌。拉裂-滑移式崩塌主要發(fā)生基巖層面緩傾向坡外的斜坡地帶，在坡肩附近巖土體被垂直節(jié)理或裂縫切割，被切割的塊體底部存在順坡傾伏的軟弱層面時，常發(fā)生拉裂-滑移式崩塌(圖4b)。被切割的塊體在降雨作用下，水沿裂縫進(jìn)入塊體內(nèi)部，一方面產(chǎn)生靜水壓力和動水壓力，另一方面水體會對隔水層接觸面起軟化作用，在重力作用下，被切割的塊體向坡外滑動，當(dāng)重心滑出坡體支撐范圍，就會產(chǎn)生拉裂-滑移式崩塌。

(3)拉裂-墜落式崩塌。 拉裂-墜落式崩塌主要發(fā)生在調(diào)查區(qū)基巖斜坡地帶，坡體由早白堊世砂泥巖軟硬互層構(gòu)成，抗風(fēng)化能力較弱的泥巖地層在坡面呈凹形，而泥巖層上部的砂巖地層抗風(fēng)化能力較強，風(fēng)化能力差異造成坡面呈突出狀懸空。區(qū)內(nèi)砂巖地層在地表長期風(fēng)化作用下，巖體內(nèi)節(jié)理裂隙較發(fā)育，在重力、降雨等作用下，處于懸空的巖體沿垂向節(jié)理拉裂張開，逐步形成貫通面，造成巖體墜落(圖4c)。

(4)拉裂-下挫式崩塌。 拉裂-下挫式崩塌主要發(fā)育在受人類工程活動干擾的黃土斜坡地帶。近直立的黃土邊坡因坡腳開挖，或坡腳發(fā)育河流長期沖刷作用，造成邊坡前緣土體產(chǎn)生臨空面，坡體后緣原有的垂直裂隙在卸荷作用或降雨入滲土體強度降低的因素下發(fā)生拉裂，并逐漸向下擴展形成貫通面，不穩(wěn)定土體沿貫通面產(chǎn)生下挫式塌落(圖4d)。

圖4 黑方臺地區(qū)崩塌災(zāi)害發(fā)育模式

5 結(jié)論

通過野外地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，采用現(xiàn)場數(shù)據(jù)統(tǒng)計，理論分析等研究方法，對黑方臺地區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及規(guī)律性進(jìn)行了系統(tǒng)研究與分析，總結(jié)出以下幾點：①黑方臺地區(qū)崩塌災(zāi)害主要發(fā)育在湟水河南岸坡；②黑方臺地區(qū)崩塌發(fā)育的主要控制因素為節(jié)理裂隙大量的發(fā)育，而誘發(fā)因素主要為人類的工程活動，其次還有斜坡的地貌特征、坡體的結(jié)構(gòu)等；③按照崩塌災(zāi)害發(fā)生的主控因素不同，調(diào)查區(qū)崩塌災(zāi)害可以劃分為自然型崩塌、人為型崩塌和人為-自然復(fù)合型崩塌；按照崩塌的物質(zhì)組成分類，可將區(qū)內(nèi)的崩塌劃分為黃土崩塌和基巖崩塌；④根據(jù)動力機制可把黑方臺地區(qū)的崩塌災(zāi)害分為4種類型，在自然因素下，主要為拉裂-傾倒式崩塌、拉裂-滑移式崩塌；在人類生產(chǎn)活動影響下，主要為下拉裂-墜落式崩塌和拉裂-下挫式崩塌。

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