高平市東故關(guān)滑坡成因機制分析

朱慈廣 何曉磊

(1.山西省地質(zhì)工程勘察院，山西 太原 030024； 2.山西省國土資源學校，山西 晉中 030620)

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高平市東故關(guān)滑坡成因機制分析

朱慈廣1何曉磊2

(1.山西省地質(zhì)工程勘察院，山西 太原 030024； 2.山西省國土資源學校，山西 晉中 030620)

通過野外調(diào)查和室內(nèi)資料整理，概述了東故關(guān)滑坡的地理位置和滑坡發(fā)育特征，利用工程地質(zhì)測繪、經(jīng)驗類比以及統(tǒng)計學的方法和手段，對高平市東故關(guān)滑坡的成因機制進行了分析，結(jié)果表明：地形地貌、地層巖性、氣象與水文是東故關(guān)滑坡形成的最主要的條件。

滑坡，發(fā)育特征，成因機制

0 引言

山西省高平市地質(zhì)災害發(fā)育，尤以滑坡災害帶來的財產(chǎn)損失與人員傷亡最嚴重。據(jù)統(tǒng)計我國每年因滑坡災害的發(fā)生帶來的直接損失多達數(shù)十億元。近年來，東故關(guān)滑坡的持續(xù)變形不僅威脅到東故關(guān)村村民的生命財產(chǎn)安全，也威脅到了207省道和二廣高速公路的安全運營。為此，論文選擇東故關(guān)滑坡在進行野外地質(zhì)調(diào)查和詳盡分析的基礎(chǔ)上，利用工程地質(zhì)測繪、遙感解譯以及統(tǒng)計學的方法和手段，對東故關(guān)滑坡的成因機制進行了分析研究。這些研究既可為減災防災提供參考，也可為探討該類滑坡穩(wěn)定分析提供理論參考。

1 地理位置概況

東故關(guān)滑坡位于高平市神農(nóng)鎮(zhèn)故關(guān)村南，總體呈北南向展布，滑坡中心點經(jīng)緯度為N35°54′34″和E112°59′31″。滑坡中心點距離高平市14.4 km，滑坡西側(cè)為西坡上村和席家村，北西側(cè)為許家村，北東側(cè)為北營村，南東側(cè)為G207國道和G55二廣高速。與G207國道的垂直距離為610 m，與G55二廣高速的垂直距離為950 m。在滑坡北西側(cè)約3.1 km處坐落有羊頭山炎帝文化風景旅游景區(qū)。滑坡下方左右兩側(cè)有鄉(xiāng)間小道延伸。

東故關(guān)滑坡地理位置見圖1。

2 滑坡發(fā)育特征

東故關(guān)滑坡空間形態(tài)上總體呈一簸箕底形，坐落在向南傾斜的單面斜坡上。根據(jù)野外調(diào)查實測，滑坡南北最長約70 m，東西最寬約80 m，平均厚約5 m～7 m，體積約33 600 m3,屬小型滑坡。滑坡表面總體呈多級階梯狀，其中可見多級緩坡平臺，形成多級次級滑體，主滑體中部“向上”鼓出平面。具體表現(xiàn)為平緩，下部次之，中部較陡，滑坡體平均坡度約18°。從地形和地貌形態(tài)分析，東故關(guān)滑坡為一現(xiàn)代滑坡。

滑坡前緣裂隙發(fā)育，形態(tài)以垂直裂隙為主；最長約1.2 m，最寬約20 cm，裂隙向下逐漸尖滅(見圖2)?；麦w上可見數(shù)條排水溝，形態(tài)順地形蜿蜒，最深約30 cm(見圖3)。

3 滑坡成因分析

1)地形地貌。

該滑坡位于太行山南段西側(cè)，地貌類型為剝蝕堆積黃土丘陵區(qū)，地形切割較弱。出露地層為第四系中更新統(tǒng)粉土、粉質(zhì)粘土及上更新統(tǒng)粉土，滑坡所處地段地勢總體北部高南部低，最高點位于北部滑坡后緣，標高為海拔990.89 m，最低點位于南部滑坡前緣處，標高為969.01 m，最大相對高差21.88 m。

地形地貌是滑坡形成的主要條件之一?；掳l(fā)育在斜坡地段，地形北高南低，前緣臨空；滑坡兩側(cè)沖溝發(fā)育，坡體突出，在臨空面增大的同時，兩側(cè)與前緣的側(cè)向阻力減小。坡腳和溝谷兩側(cè)應力集中，在重力作用下極易發(fā)生滑坡。前緣臨空和兩側(cè)沖溝的發(fā)育為滑坡的發(fā)生提供了地形條件。

2)地層巖性。

該滑坡被第四系上更新統(tǒng)粉土及中更新統(tǒng)粘土覆蓋，隨山勢下降，松散層厚度逐漸增大。下伏地層為二疊系上石盒子組、二疊系下石盒子組，巖性為砂巖、頁巖，巖層產(chǎn)狀為230°∠15°。具體為：

第四系上更新統(tǒng)(Q3)：分布于山頂，巖性以褐黃色亞砂土、粉土為主，垂直節(jié)理發(fā)育，孔隙度較大，層厚0 m～30 m。

第四系中更新統(tǒng)(Q2)：主要分布于山坡角，巖性以紫紅色亞粘土為主，層厚不一。

二疊系上統(tǒng)上石盒子組(P2s)：區(qū)內(nèi)廣泛分布，露頭良好。巖性以杏黃、黃綠色砂質(zhì)泥巖、砂巖為主，夾少量紫紅色粉砂巖、泥巖，以K8砂巖與下伏下石盒子組分界，呈整合接觸。

二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1x)：以K8砂巖為底與下伏山西組分界，以“桃花泥巖”為頂與上石盒子組分界。底部為淺灰色中、細粉砂巖，中下部以深灰色泥巖為主。該組與下伏山西組呈整合接觸。

東故關(guān)滑坡地質(zhì)剖面圖見圖4。

東故關(guān)滑坡為巖—土質(zhì)滑坡，滑體上部為第四紀松散的粘、粉土，土體結(jié)構(gòu)疏松、裂隙發(fā)育，成為降水的滲透通道和天然的儲水空間?；w下部的泥灰?guī)r，本身在水的作用下，容易溶蝕，再加上該地區(qū)泥灰?guī)r風化強烈，與水相互作用的程度進一步增加。隨著時間的推移，在雨水的作用下，該滑坡體內(nèi)的地層巖性又發(fā)展為滑移面甚至滑移帶，最終形成滑坡的趨勢。

3)地質(zhì)構(gòu)造。

東故關(guān)滑坡的地質(zhì)構(gòu)造為一單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀為230°∠15°，滑坡的坡向與滑體內(nèi)巖層的傾向一致，且坡腳小于傾角，這是一種比較容易發(fā)生滑動的結(jié)構(gòu)組合方式。

高平位于華北地臺呂梁—太行斷塊的東南部，主體構(gòu)造格架是沁水斷塊南端東側(cè)的NNE向晉獲褶斷帶。晉獲褶斷帶南起山西省晉城市南、北達河北省獲鹿，延長數(shù)百千米，影響寬度幾千米至十幾千米，褶斷帶總體走向為NNE20°～25°，呈明顯的線狀延伸，主要由褶皺和斷裂兩種構(gòu)造類型組成。東故關(guān)滑坡主要受F1(張家莊—宋家山背斜)、F2(高平隱伏向斜)、F3(路家山—界牌嶺隱伏背斜)的影響比較明顯[8,]9〗。

東故關(guān)滑坡的地質(zhì)構(gòu)造為一單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀為230°∠15°，滑坡的坡向與滑體內(nèi)巖層的傾向一致，且坡腳小于傾角，這是一種比較容易發(fā)生滑動的結(jié)構(gòu)組合方式。

4)新構(gòu)造運動與地震。

第三紀以來，本區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運動明顯，總體遭受剝蝕，呈上升態(tài)勢。區(qū)內(nèi)從第三紀開始處于凹陷帶，沉積了洪積、坡積黃土。上更新世以后隆起，由于水流的切割造成不同的沖溝形態(tài)。據(jù)王文君等研究，高平在喜馬拉雅運動期，表現(xiàn)為先下降沉積而后又上升隆起的構(gòu)造運動，在區(qū)域上屬次級上升區(qū)。本區(qū)新構(gòu)造活動強烈，形跡明顯。

東故關(guān)滑坡處于地震活動帶之間，有感地震較為頻繁，但強震次數(shù)較少，屬相對穩(wěn)定區(qū)。有感地震較為頻繁，但強震次數(shù)較少，屬相對穩(wěn)定區(qū)。

自有記載以來(1177年—1969年)，大于4級的強震幾乎沒有，而小于4級有感地震曾發(fā)生數(shù)十次。而周邊地區(qū)武鄉(xiāng)、黎城、和順、修武、焦作都發(fā)生過強震，其震波或強或弱波及本區(qū)，對區(qū)內(nèi)產(chǎn)生過一定的破壞作用。

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(2001)，高平市地震動峰值加速度0.05g。根據(jù)《中國地震綜合等震線圖》(1991年)，本區(qū)地震烈度為6度。

5)氣象與水文。

本區(qū)屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，冬長夏短，春季干燥多風，十年九旱，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，陰雨稍多，冬季寒冷少雪。據(jù)高平市氣象局1956年—2002年觀測資料，年均氣溫9.8 ℃，一月最冷，平均零下5.5 ℃，七月最熱，平均23.2 ℃，極端高溫38.6 ℃。無霜期180 d，平均凍結(jié)天數(shù)100 d，最大凍土深度56.0 cm。全年平均日照時數(shù)2 482.34 h，年均降水量617.1 mm，最大降水量1 117.6 mm(1954年)，最小降水量426 mm(1978年)，最大日降水量為128 mm，最大時降雨量為55 mm，年蒸發(fā)量1 792.6 mm，年均風速2 m/s～3 m/s。

本區(qū)屬黃河流域丹河水系小東倉河支流[8-11]。小東倉河發(fā)源于長治市關(guān)頭村，流經(jīng)高平市神農(nóng)、團池、三甲、城頭等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在高平市區(qū)東北匯入丹河。高平市境內(nèi)長16.55 km，流域面積107.6 km2。河床平均寬6.47 m，年平均徑流量450萬m3。

水是誘發(fā)滑坡最活躍的因素，包括大氣降水入滲、地表水的下滲、地下水的滲透作用等。水是天然的潤滑劑，降水入滲能浸潤滑帶，使抗剪阻力下降[2-]7〗；地表水的側(cè)蝕和下蝕，進一步造成坡體前緣、側(cè)緣(主要是兩側(cè)溝谷)臨空；地下水對泥巖、灰?guī)r的溶蝕，均對滑坡的發(fā)生起重要作用。

同時由于降水貯存于滑坡體內(nèi)，與巖土體結(jié)合，增加了土體自重，也提高了下滑力。特別是雨季連續(xù)降水或暴雨的情況下，東故關(guān)滑坡發(fā)生的可能性更大。

6)人類工程活動。

對滑坡發(fā)生產(chǎn)生影響的人類工程活動主要有制磚、道路及房屋修建。在坡腳處磚廠的挖土，改變了滑坡體的應力狀態(tài)，應力得到重分布，坡腳應力集中，極容易誘發(fā)滑坡的發(fā)生。同時修建道路和房屋取土對滑坡也產(chǎn)生一定的影響。

4 結(jié)語

1)東故關(guān)滑坡的發(fā)生受地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、新構(gòu)造運動與地震、氣象與水文及人類工程活動的共同影響，其中地形地貌、地層巖性以及水文是東故關(guān)滑坡形成的最重要條件。

2)前緣臨空和兩側(cè)沖溝的發(fā)育為東故關(guān)滑坡的發(fā)生準備了地形條件；滑體上部巖土松散，結(jié)構(gòu)疏松、裂隙發(fā)育，成為降水的滲透通道和天然的儲水空間，而滑體下部風化的泥灰?guī)r則為滑帶的形成提供了可能；水作為天然的潤滑劑，使抗剪阻力下降，同時降水增加了土體自重，也提高了下滑力。

3)本文在研究東故關(guān)滑坡的成因機制時，未進行穩(wěn)定性分析和防治措施的研究，這是下一步的研究方向。

[1]山西省地質(zhì)工程勘察院.晉城市地質(zhì)災害隱患點詳細調(diào)查報告.2013.

[2]何曉磊.西安市灞河左岸滑坡形成機理研究——以成東坡滑坡為例.北京：中國地質(zhì)大學碩士學位論文，2014.

[3]何曉磊，張 彬，王 濤，等.大通縣韓家山滑坡發(fā)育特征及成因機制研究.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2014(10)：169-175.

[4]辛 鵬，吳樹仁，何曉磊，等.陜西寶雞北坡蔡家坡工程滑坡活動強度評估.地質(zhì)通報，2013,12(32):35-44.

[5]朱慈廣，何曉磊，石菊松.基于物質(zhì)組成對比的滑坡形成機制研究.山西建筑，2014,40(29):68-70.

[6]朱慈廣，何曉磊.以張臺鐵路為例談線狀工程地質(zhì)災害成因.山西建筑，2014,40(31):96-97.

[7]張 彬，李亞玲，慎乃齊，等.三峽庫區(qū)鳳城危巖穩(wěn)定性評價與防治對策研究.地學前緣，2009,16(6)：113-118.

[8]李小壯，李金斗.山西高平地震.山西地震，2003(4):18-20.

[9]王文君，郭立霞.高平市地質(zhì)構(gòu)造與新構(gòu)造運動研究.科技傳播，2011(5):25-27.

[10]張國勇，張 偉.山西高平市地質(zhì)災害分布規(guī)律及影響因素分析.西部探礦工程，2011(8):175-177.

[11] 畢寶林，常素萍.高平市地質(zhì)災害與氣象條件的淺析.山西氣象，2006(1):33-34.

The study of formation mechanism of Dongguguan landslide in Gaoping city

Zhu Ciguang1He Xiaolei2

(1.GeologicalEngineeringInvestigationInstituteofShanxiProvince,Taiyuan030024,China;2.ShanxiSchoolofLandandResources,Jinzhong030620,China)

Through field investigation and indoor data compilation, overviewed the location and developmental characteristics of Dongguguan landslide, and performed an analysis of the formation mechanism of Dongguguan landslide. Which using a combination methods of engineering geological mapping, experience analogy, and statistics. The results showed that the topography, lithology, meteorological and hydrological are more important factors to the formation of Dongguguan landslide.

landslide, developmental characteristics, formation mechanism

1009-6825(2015)01-0080-03

2014-10-24

朱慈廣(1961- )，男，工程師； 何曉磊(1986- )，男，碩士，講師

P642.22

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