河南省嵩縣環(huán)境地質(zhì)問題及影響因素成因分析

潘愷++李聰偉++宋睿智

摘 要：嵩縣地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，地形地貌復(fù)雜多樣，斷裂構(gòu)造發(fā)育，且人類工程活動(dòng)較強(qiáng)烈，自然環(huán)境破壞較嚴(yán)重，特殊的自然地理環(huán)境和地質(zhì)構(gòu)造背景，導(dǎo)致該地區(qū)存在或者發(fā)育獨(dú)特環(huán)境地質(zhì)問題。地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，是河南省地質(zhì)災(zāi)害較嚴(yán)重的縣（市）之一。嵩縣地質(zhì)災(zāi)害具有分布面廣，相對(duì)集中，穩(wěn)定性差等特點(diǎn)。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育與地形地貌、地層巖性等地質(zhì)條件及修路、切坡建房、礦山開采等人類工程活動(dòng)密切相關(guān)，降雨是最直接的引發(fā)因素。

關(guān)鍵詞：嵩縣環(huán)境 地質(zhì)

中圖分類號(hào)：X142 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）07（b）-0233-02

根據(jù)實(shí)地調(diào)查，嵩縣地質(zhì)災(zāi)害主要有崩塌、滑坡、泥石流、不穩(wěn)定斜坡、地面塌陷。區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害主要分布于人口集中，人類活動(dòng)強(qiáng)烈的北部、西部及南部中低山區(qū)，在中部、東部丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害較少發(fā)育。境內(nèi)災(zāi)害分布類型具有明顯的區(qū)域特點(diǎn)，滑坡、崩塌主要分布于縣境中低山地區(qū)及伊河、白河沿岸人口集中的谷坡地段，而泥石流地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在采礦活動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)，如大章、車村、木植街等。

1 環(huán)境地質(zhì)問題

環(huán)境地質(zhì)問題或不良地質(zhì)現(xiàn)象主要有水污染、滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等，其中滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷是這一地區(qū)最為嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害類型。

1.1 滑坡

滑坡是嵩縣斜坡變形應(yīng)力釋放的主要形式，按物質(zhì)組成可以分為土質(zhì)滑坡和巖質(zhì)滑坡兩類。嵩縣地層種類繁多，從太古界到新生界地層均有出露，巖漿巖、沉積巖分布面積廣，風(fēng)化程度從強(qiáng)風(fēng)化—微風(fēng)化，第四系粉質(zhì)粘土、砂土、礫石層在嵩縣境內(nèi)均有不同程度的分布，巖石風(fēng)化以及第四系土層為滑坡發(fā)育提供了特定地質(zhì)環(huán)境條件。

1.2 崩塌

崩塌是嵩縣斜坡變形應(yīng)力釋放的主要形式，主要分布于居民區(qū)內(nèi)，區(qū)房屋的毀壞，多是崩塌所致。按物質(zhì)組成可以分為土質(zhì)崩塌和巖質(zhì)崩塌兩類。

土質(zhì)崩塌：主要發(fā)育于人工平基建宅地段、人工切坡形成的陡崖地段、挖掘窯洞及修建簡(jiǎn)易公路所形成的陡峭人工邊坡地帶。發(fā)生于坡角一般大于70°，崖高大于3 m，一般來說規(guī)模較小，剝離面多為黃土柱狀節(jié)理面、剪節(jié)理面及風(fēng)化卸荷裂隙面；雨季發(fā)生概率大，但冬夏季及晝?nèi)諟夭钭兓鸬谋浪矔r(shí)有發(fā)生。

巖質(zhì)崩塌：主要發(fā)育在人工平基建宅地段、人工切坡形成的陡崖地段及修建簡(jiǎn)易公路所形成的陡峭人工邊坡地帶。一般坡度在70°以上，坡高大于3 m，一般來說規(guī)模較小。在縣境南部發(fā)育于公路沿線，崩塌體為裂隙極度發(fā)育的碎石、塊石危巖體。崩塌面為巖層層面和巖體節(jié)理裂隙面，一般雨季發(fā)生概率較大；而人類工程活動(dòng)則是區(qū)內(nèi)巖質(zhì)崩塌地質(zhì)災(zāi)害的主導(dǎo)因素。

1.3 不穩(wěn)定斜坡

區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定斜坡按其物質(zhì)組成主要為土質(zhì)斜坡。主要發(fā)育于陡峭的溝谷地貌邊緣地段，溝谷地段地形切割強(qiáng)烈，相對(duì)高差大，坡體后緣為陡坎的微地貌。

1.4 泥石流

通常爆發(fā)突然、來勢(shì)兇猛、具有極強(qiáng)的破壞力。有豐富的可供搬運(yùn)的松散物質(zhì)來源；有利于貯集、運(yùn)動(dòng)和停淤的地形地貌條件；強(qiáng)度較大的降水是泥石流的形成三個(gè)基本條件。目前發(fā)現(xiàn)的泥石流主要為人類工程活動(dòng)產(chǎn)生的大量棄渣隨意堆放，構(gòu)成了泥石流的固體物源所致。

1.5 地面塌陷

嵩縣地面塌陷主要分布于北部、中部地下礦山開采地段。其形態(tài)多為不規(guī)則形狀、橢圓形，呈階狀遞次整體塌陷或呈漏斗狀遍布塌陷區(qū)，其伴生地裂縫多被掩埋覆蓋。根據(jù)調(diào)查結(jié)果分析，地面塌陷的產(chǎn)生應(yīng)具備以下三個(gè)條件：一是下部基巖中具有一定規(guī)模、適當(dāng)埋深的采空區(qū)；二是采空區(qū)上覆適當(dāng)厚度的土層；三是礦井排水使地下水位降低到采空區(qū)以下一定深度。

2 人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，區(qū)內(nèi)人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的干預(yù)及破壞程度也在不斷加深，產(chǎn)生了一系列地質(zhì)環(huán)境問題。區(qū)內(nèi)人類工程活動(dòng)主要表現(xiàn)為水利工程及交通工程建設(shè)，礦山開采、城鄉(xiāng)建設(shè)等。

2.1 水利工程

嵩縣地表水資源豐富，解放后先后修建水庫(kù)三十余座。其中較大的水庫(kù)有陸渾水庫(kù)、青溝水庫(kù)。灌渠428條，塘堰壩1675座，機(jī)電灌站453處。以上工程建設(shè)使嵩縣水利化程度得到很大提高。但庫(kù)壩穩(wěn)定性、庫(kù)底於積等問題越來越引起當(dāng)?shù)卣坝嘘P(guān)部門的重視。

2.2 交通工程

嵩縣地處深山區(qū)，除修路時(shí)開山炸石造成邊坡體失穩(wěn)及涵洞塌方外，公路兩側(cè)人為高陡邊坡易形成崩塌、滑坡隱患，威脅交通安全。目前洛欒高速公路已于2012年修建完成，道路修建過程中出現(xiàn)大量的滑坡、崩塌現(xiàn)象或存在滑坡、崩塌隱患，嚴(yán)重威脅著洛欒高速公路通車以后的交通安全。

2.3 礦山開采

嵩縣礦產(chǎn)資源豐富，“高都赤金”遠(yuǎn)在漢代已有開采，以其成色赤足而聞名全國(guó)。嵩縣已躋身全國(guó)十余個(gè)年產(chǎn)黃金萬兩縣之一。礦山開采在帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也給嵩縣地質(zhì)環(huán)境造成較大破壞，形成地質(zhì)災(zāi)害隱患。1996年8月3日上午8時(shí)許，位于高都川的祁雨溝金礦尾礦庫(kù)暴雨期間突然潰壩，形成泥石流，20余萬方礦渣灰順流而下，摧毀辦公樓兩座，宿舍樓一座，8部汽車和32名職工家屬被掩埋，造成直接經(jīng)濟(jì)損失2100萬元。此外，車村鎮(zhèn)螢石礦采礦引發(fā)的地面塌陷隱患依然存在。

2.4 城鄉(xiāng)建設(shè)

嵩縣地處山區(qū)，素有“九山、半陵、半分川”之稱，存在建設(shè)用地短缺問題，建房開挖坡腳問題普遍。汛期崩滑災(zāi)害多有發(fā)生。

3 滑坡成因分析

滑坡產(chǎn)生于特定的工程地質(zhì)與水文環(huán)境，是在以重力為主的自然應(yīng)力作用下或在人類工程活動(dòng)影響下發(fā)生發(fā)展的斜坡變形運(yùn)動(dòng)，是依附于其內(nèi)在軟弱結(jié)構(gòu)面（帶）的地表斜坡巖土體，在一定的地質(zhì)力學(xué)機(jī)制下失去原有平衡條件而產(chǎn)生以水平位移為主的順坡移動(dòng)現(xiàn)象。

一般來說滑坡產(chǎn)生的原因主要有以下兩個(gè)方面：一是剪切應(yīng)力的增大；二是斜坡土體（或其中的軟弱夾層）抗剪強(qiáng)度降低。前者如斜坡變陡（人工開挖、地殼上升）、超載（堆填棄土等）、震動(dòng)（地震、爆破和機(jī)器震動(dòng)）等；后者則較復(fù)雜，有地下水的作用、物理化學(xué)作用、分化作用、流變作用和結(jié)構(gòu)破壞以及卸荷膨脹等。調(diào)查結(jié)果綜合分析認(rèn)為，花花巖滑坡是自然滑坡。

根據(jù)滑坡體所在的地貌單元、地貌特征和產(chǎn)生滑移的誘因分析，在最不利的持續(xù)降雨或暴雨、地震作用條件下，斜坡體就會(huì)發(fā)生變形，有滑移失穩(wěn)、導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害形成的可能性。其形成機(jī)理如下。

（1）斜坡前地形坡角約20°～45°，主滑方向前緣坡角約35°，較陡的坡面為滑坡剪出口提供了充分的滑移空間。

（2）滑坡體的主要物質(zhì)組成為第四系全新統(tǒng)滑坡堆積層和上元古界震旦系欒川群云母石英片巖層，大氣降水下滲形成淺層地下水，相對(duì)隔水的塊石土夾粉質(zhì)粘土透晶體接受季節(jié)性地下水的反復(fù)浸泡，形成強(qiáng)度較低的飽和土體，極易形成滑動(dòng)帶。在持續(xù)暴雨或強(qiáng)降雨等外部因素的作用下，因滑體土處于飽水狀態(tài)，滑體的自重增加，地下水在其內(nèi)部徑流，不斷浸泡軟化滑體、降低其抗剪強(qiáng)度，便構(gòu)成了斜坡失穩(wěn)、產(chǎn)生滑動(dòng)的又一重要條件。

（3）大氣降水是斜坡蠕變，形成滑坡的決定性因素。斜坡在大氣降水過程中，除接受滑體坡面形成的面流水體沿巖土孔隙和洞穴的入滲補(bǔ)給外，還接受較高地勢(shì)石英片巖裂隙水的補(bǔ)給，大量入滲的大氣降水在滑體內(nèi)徑流的過程中，遇到滲透性較小的粉質(zhì)粘土相對(duì)隔水層后，不斷聚集軟化土體，向上溝通大氣降水的運(yùn)移通道，進(jìn)而增加滑體內(nèi)的地下水儲(chǔ)水量，在不斷增加的水壓力下，沿弱透水性的塊石土夾粉質(zhì)粘土透晶體層底面形成地下水通道，使粉質(zhì)粘土不斷遭受潛蝕，擴(kuò)大了軟弱帶的面積，促使了滑動(dòng)帶的形成，為滑體提供了滑動(dòng)的潤(rùn)滑劑。

綜上所述，大氣降水的大量入滲聚集，使滑體土因飽水而增加重度，軟化后降低其抗剪強(qiáng)度，在不斷增加的水壓力作用下，軟弱結(jié)構(gòu)面達(dá)到貫通狀態(tài)，就造成了斜坡失穩(wěn)滑移的地質(zhì)災(zāi)害。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)目前已有的地質(zhì)災(zāi)害根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的工程進(jìn)行治理。對(duì)小型有一定危險(xiǎn)性的地質(zhì)災(zāi)害宜采用簡(jiǎn)易工程治理，包括修建排水溝、對(duì)民居后坡體進(jìn)行坡改梯工程、取土卸荷等。工程治理對(duì)威脅重大的修建進(jìn)行大規(guī)模取土卸荷、修筑大梯級(jí)平臺(tái)、擋墻、抗滑樁等。對(duì)較危險(xiǎn)的小型災(zāi)害不易采用簡(jiǎn)易工程治理的采用監(jiān)測(cè)避讓等措施治理?？傊槍?duì)不同類型地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要原因，采取綜合的地質(zhì)災(zāi)害防治措施，可供采取的地質(zhì)災(zāi)害防治措施各有特點(diǎn)。endprint