貴州務(wù)川蕉壩鄉(xiāng)典型泥石流不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)特征及成因機(jī)制

周爾松

(貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院 遵義分院， 貴州 遵義 563000)

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貴州務(wù)川蕉壩鄉(xiāng)典型泥石流不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)特征及成因機(jī)制

周爾松

(貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院 遵義分院， 貴州 遵義 563000)

[摘要]對貴州省務(wù)川縣蕉壩鄉(xiāng)集鎮(zhèn)所在地泥石流(NSL1、NSL2)-不穩(wěn)定斜坡(XP)地質(zhì)災(zāi)害群的地質(zhì)環(huán)境特征、危害特性、類型、流域分區(qū)、形成條件、發(fā)生頻率及規(guī)模等進(jìn)行了詳細(xì)的描述，同時(shí)對以上地質(zhì)災(zāi)害群的成因機(jī)制及引發(fā)因素分別進(jìn)行了分析，并針對泥石流(NSL1、NSL2)-不穩(wěn)定斜坡(XP)地質(zhì)災(zāi)害群的危害及特征提出了防治措施建議。

[關(guān)鍵詞]貴州務(wù)川；地質(zhì)災(zāi)害；成因機(jī)制

泥石流是山區(qū)水和泥沙、石塊等固相物質(zhì)及少量空氣(可以忽略)，在重力作用下沿著溝谷或坡面流動(dòng)的特殊流體。它往往突然暴發(fā)，來勢兇猛，破壞力強(qiáng)，對山區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民的生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，成為山區(qū)主要自然災(zāi)害之一。貴州省務(wù)川縣蕉壩鄉(xiāng)集鎮(zhèn)所在地及周邊存在兩條泥石流(NSL1、NSL2)及一個(gè)不穩(wěn)定斜坡(XP)，兩條泥石流溝每年都有小規(guī)模泥石流發(fā)生，近年來極端天氣頻現(xiàn)，極易觸發(fā)大規(guī)模的泥石流，嚴(yán)重威脅蕉壩鄉(xiāng)集鎮(zhèn)及周邊697戶居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，并對當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)發(fā)展與社會穩(wěn)定造成嚴(yán)重影響。

1自然地理及地質(zhì)環(huán)境

1.1自然地理

貴州務(wù)川仡佬族苗族自治縣蕉壩鄉(xiāng)，位于務(wù)川自治縣東北部，東北面與沿河縣接壤。蕉壩鄉(xiāng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府所在地距縣城49公里。

1.2氣象水文

務(wù)川屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，水熱同季，四季分明。區(qū)內(nèi)多年年平均氣溫15.6℃，極端最高氣溫39.9℃，極端最低氣溫-6.8℃，年平均無霜期287天，日照率年平均為23%。務(wù)川縣雨量充沛，多年平均降雨量1271.7mm，年最大降雨量1601mm，年最小降雨量933mm?？h境內(nèi)屬長江水系的烏江流域，支流是洪渡河流域。蕉壩鄉(xiāng)集鎮(zhèn)及附近村落分布在肖家溝溝域中，該溪溝為季節(jié)性溪溝，平時(shí)無水流，降雨時(shí)周邊溝谷、溪溝中流水均流入肖家溝內(nèi)，經(jīng)過一段地下暗河(溶洞)后，在東面5km肖家溝處匯入洪渡河。蕉壩鄉(xiāng)泥石流-不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)災(zāi)害群位于肖家溝左岸。

1.3地質(zhì)環(huán)境條件

1.3.1地形地貌

蕉壩鄉(xiāng)泥石流-不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)災(zāi)害群位于云貴高原東北部向四川盆地過渡的斜坡地帶，地形地貌類型為溶蝕地貌，地貌亞類型為峰叢洼地，峰叢沿地層走向分布，洼地遍布其間，洼地中發(fā)育有溶洞、漏斗及落水洞等巖溶形態(tài)。地形陡峻，溝谷發(fā)育，總體地勢為西北高東南低，地貌上呈現(xiàn)兩級階地，北東向的柏木園斷層形成的陡崖帶為階地的分界線。海拔在580—1522.2m之間，最高點(diǎn)位于斜坡頂部大頂坪(泥石流溝NSL1頂部)，海拔1522.2m，最低點(diǎn)位于斜坡坡腳溝谷處(泥石流溝NSL2溝口)，海拔580m。

1.3.2地層巖性

出露的地層有第四系(Q)、志留系(S)、奧陶系(O)、寒武系(∈)，區(qū)內(nèi)巖石主要為淺海相碳酸鹽巖沉積，次為陸相碎屑沉積，碳酸鹽巖及夾層狀碳酸鹽巖分布面積最廣。區(qū)內(nèi)地層巖性特征由老至新描述如下。

1)寒武系中統(tǒng)高臺組(∈2g)：薄層白云巖夾泥質(zhì)粉砂質(zhì)白云巖及泥質(zhì)粉砂巖。

2)寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群(∈2-3ls)：薄層至中厚層白云質(zhì)灰?guī)r與白云巖互層。

3)奧陶系下統(tǒng)桐梓組、紅花園組(O1t+h)：中至厚層灰?guī)r。

4)奧陶系下統(tǒng)湄潭組(O1m)：上部為砂質(zhì)頁巖夾數(shù)層石英砂巖；下部，泥巖為主，夾泥灰?guī)r、生物灰?guī)r。

5)奧陶系上中統(tǒng)(O2+3)：薄板狀砂質(zhì)頁巖。

6)志留系下統(tǒng)龍馬溪組(S1lm)：薄層粉砂質(zhì)頁巖。

7)第四系松散堆積層(Q4)：包括殘坡積層(Q4dl+el)、沖洪積層(O4al+pl)、崩塌堆積層(Q4col)、泥石流堆積層(Q4set)等。

(1)殘坡積層(Q4dl+el):遍布于坡麓，主要由粉質(zhì)粘土組成，干燥，松散，碎石含量15%-40%，碎石母巖為砂質(zhì)頁巖、白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r、白云巖等，碎石粒徑2-8cm，粒間充填物為粉質(zhì)粘土，一般厚0.5-2.5m。

(2)沖洪積層(O4al+pl):分布于坡麓、洼地中，主要由粉質(zhì)粘土、碎石組成，斜坡沖溝中厚度較小，一般厚0.5-1.5m，斜坡坡腳溝谷中厚度較大，一般厚3-10m。

(3)崩塌堆積層(Q4col)：遍布于斜坡前緣陡崖帶下部，主要由碎塊石組成，松散，碎塊石含量55%-70%，母巖為白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，粒徑大小不等，最大可達(dá)3-4m，一般粒徑2-8cm，粒間充填物為角礫、砂土、粉質(zhì)粘土，層厚不等，局部厚度較大。

(4)泥石流堆積層(Q4set)：分布于泥石流(NSL1、NSL2)溝谷中和溝口扇形地區(qū)，堆積物主要為碎塊石，結(jié)構(gòu)松散，碎塊石無分選性，磨圓度較差，粒徑從上游到下游逐漸變小，由于不含粘性土，無法種植農(nóng)作物，泥石流堆積區(qū)均為荒地。

1.3.3地質(zhì)構(gòu)造

蕉壩鄉(xiāng)泥石流-不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)災(zāi)害群地處揚(yáng)子準(zhǔn)地臺黔北臺隆遵義斷拱鳳岡北北東向構(gòu)造變形區(qū)，區(qū)域穩(wěn)定性較好。北東向的柏木園斷層貫穿整個(gè)全境，地貌呈現(xiàn)一條陡崖帶，該斷層為正斷層，斷層傾角較大，造成斷層附近的巖體比較破碎，在暴雨沖刷下容易發(fā)生滑塌變形，為泥石流的形成提供坡面侵蝕物源或崩滑堆積物源。

2泥石流特征

2.1泥石流(NSL1)特征

2.1.1泥石流(NSL1)危害性

圖1　泥石流NSL1、NSL2溝域分區(qū)，不穩(wěn)定斜坡(Google衛(wèi)星圖側(cè)視圖)

泥石流NSL1危險(xiǎn)區(qū)范圍主要為沿溝兩岸預(yù)測最高泥位線以下區(qū)域、彎道超高可能淹沒的區(qū)域，危險(xiǎn)區(qū)面積為0.19km2。

2.1.2泥石流類型與流域分區(qū)

根據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T 0220-2006)，泥石流NSL1形成區(qū)與流通區(qū)、堆積區(qū)以柏木園斷層形成的陡崖帶為界，陡崖帶以上為形成區(qū)，以下為流通區(qū)、堆積區(qū)，見圖1。

2.1.3泥石流形成條件

1.地形地貌及溝道條件

泥石流NSL1溝域形態(tài)為倒葫蘆形，發(fā)育一條支溝，溝域縱向長度約2.9km，上游平均寬約1.1km，下游平均寬約0.4km，溝域面積約2km2。溝域最高點(diǎn)位于斜坡頂部的大頂坪，海拔1522.2m，溝口蕉壩鄉(xiāng)集鎮(zhèn)處海拔為688m，相對高差834.2m，溝谷平均縱坡降277‰。

(1)形成區(qū)地形較陡，縱向長度約1.8km，平均寬約1.1km，面積約1.8 km2。形成區(qū)下部為陡崖，上部平均地形坡度約20°，溝域形態(tài)近似扇形，溝谷縱坡較大，特別是主溝及支溝縱坡多在360‰以上，有利于降雨的匯集，根據(jù)不同地段坡度、植被情況、斜坡結(jié)構(gòu)特征等的差異，降雨的徑流系數(shù)>0.8，為泥石流水源的匯流集中提供了基礎(chǔ)。同時(shí)，由于地形陡峻，形成區(qū)下部為柏木園斷層形成的陡崖帶，斷層兩邊的巖體很破碎，為崩塌的發(fā)育提供了有利條件，且溝谷縱坡較大，也為松散固體物質(zhì)的搬運(yùn)和參與泥石流活動(dòng)提供了有利的地形條件。

a、形成區(qū)(匯水區(qū))地形地貌條件

形成區(qū)(匯水區(qū))分布斜坡頂部分水嶺以下、形成區(qū)(匯水區(qū))外圍區(qū)域，面積約0.8 km2，主要地貌特征為，地形較陡，斜坡坡度多為20°以上，溝谷縱坡大，多在300‰以上，且森林植被發(fā)育，而松散堆積層覆蓋較薄，主要為泥石流的形成匯集水源和提供水動(dòng)力條件。

b、形成區(qū)(物源區(qū))地形地貌條件

形成區(qū)(物源區(qū))分布于陡崖帶以上、形成區(qū)(匯水區(qū))以下的區(qū)域，該溝道長度約1.5km，物源區(qū)面積1.0km2。該區(qū)上部地形相對下部陡崖帶較緩，斜坡坡度多為20°以上，森林植被覆蓋率很低，水土流水嚴(yán)重，松散堆積層覆蓋較薄，為泥石流的形成提供了少量坡面侵蝕物源。該區(qū)下部為陡崖帶，地形較陡，受斷層的影響，巖體比較破碎，有發(fā)生過大規(guī)模崩塌的痕跡，為泥石流的發(fā)育提供了主要的松散固體物源，下部變窄，上部的流水都在該區(qū)匯集，暴雨時(shí)有跌水現(xiàn)象，強(qiáng)降雨時(shí)有瀑布出現(xiàn)。

2.物源條件

泥石流松散固體物源較豐富，且物源分布較為集中，主要分布于形成區(qū)下部的陡崖帶，其次是形成區(qū)上部的坡面，溝域內(nèi)可能參與泥石流活動(dòng)的松散固體物源量1031.64×104m3。物源類型主要包括崩塌堆積物源、溝道堆積物源和坡面侵蝕物源等三類。

3.水源條件

泥石流均發(fā)生于雨季，大氣降水為泥石流的主要水源。暴雨形成的地表徑流是引發(fā)泥石流的主要水源，暴雨是泥石流的主要激發(fā)因素。

2.1.4泥石流發(fā)生頻率和規(guī)模

按泥石流暴發(fā)規(guī)模分類，屬于巨型泥石流，泥石流堆積物方量約380×104m3。按泥石流溝發(fā)展階段分類，屬于形成期(壯年期)泥石流，溝口扇形堆積地形發(fā)育，扇緣及扇高在明顯增長中。

2.1.5泥石流的成因機(jī)制和引發(fā)因素

泥石流NSL1屬暴雨溝谷型泥石流。在暴雨作用下，流水在溝道中匯集，匯流過程中將坡面的松散堆積物源攜帶進(jìn)入溝道，并順溝而下，通過溝道揭底沖刷卷動(dòng)溝道內(nèi)的松散堆積物源，并將兩側(cè)溝岸松散固體物質(zhì)帶走，以滾雪球的方式下向游運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致泥石流災(zāi)害。泥石流規(guī)模主要與溝域內(nèi)松散固體物源的累計(jì)和動(dòng)態(tài)變化情況及與引發(fā)泥石流的暴雨情況相關(guān)，當(dāng)溝域內(nèi)松散固體物源累積較多，且遇到集中暴雨時(shí)，往往就會發(fā)生較大規(guī)模的泥石流災(zāi)害。由于溝谷流域面積大，地形陡峻，易于匯水，水源豐富，物源以崩塌產(chǎn)生的碎塊石為主，泥石流類型為稀性泥石流，平常年份溝域內(nèi)松散固體物源累積較少，泥石流主要是夾碎塊石的洪水。當(dāng)溝域內(nèi)發(fā)生了大規(guī)模崩塌、累積的松散固體物源很多時(shí)，一旦遭到較大暴雨的作用，勢必引發(fā)大規(guī)模的泥石流災(zāi)害。

2.2泥石流(NSL2)基本特征

泥石流NSL2形成區(qū)位于柏木園斷層形成的陡崖帶以上以及主溝溝道兩側(cè)，流通區(qū)位于陡崖帶以下的溝道內(nèi)，堆積區(qū)分布于溝口扇形地區(qū)。見圖1。

2.2.1泥石流形成條件

1.地形地貌及溝道條件

泥石流NSL2溝域形態(tài)為倒葫蘆形，發(fā)育兩條支溝，溝域縱向長度約2.6km，平均寬約1.25km，溝域面積約2.323km2。溝域最高點(diǎn)位于斜坡頂部，海拔1234.4m，最低點(diǎn)位于溝口，海拔為597.2m，相對高差637.2m，溝谷平均縱坡降230‰。

(1)形成區(qū)縱向長度約2.3km，平均寬約1.25km，面積約2.24 km2。形成區(qū)分為上下兩段，陡崖帶以上地形較陡，地形坡度多大于45°，主溝平均縱坡達(dá)到500‰，溝域形態(tài)似深切的峽谷，以下段地形較緩，平均地形坡度約8°，主溝平均縱坡約160‰，上陡下緩的峽谷地形，有利于降雨的匯集，根據(jù)不同地段坡度、植被情況、斜坡結(jié)構(gòu)特征等的差異，降雨的徑流系數(shù)>0.8，為泥石流水源的匯流集中提供了基礎(chǔ)。

a、形成區(qū)(匯水區(qū))地形地貌條件

形成區(qū)(匯水區(qū))分布斜坡頂部分水嶺以下、形成區(qū)(匯水區(qū))外圍區(qū)域，面積約1.96km2，主要地貌特征為，以陡崖帶為界，地形上陡下緩，森林植被發(fā)育，而松散堆積層覆蓋較薄，主要為泥石流的形成匯集水源和提供水動(dòng)力條件。

b、形成區(qū)(物源區(qū))地形地貌條件

形成區(qū)(物源區(qū))分布于陡崖帶以上、形成區(qū)(匯水區(qū))以下的區(qū)域，物源區(qū)面積0.28km2。地形較陡，地形坡度多大于45°，主溝平均縱坡達(dá)到500‰，溝域形態(tài)似深切的峽谷，溝域兩岸斜坡上部為陡崖，巖石破碎，為泥石流的發(fā)育提供了主要的松散固體物源，斜坡下部森林植被覆蓋率很高，該區(qū)地形地貌條件及地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征決定其成為泥石流的主要松散固體物源分布區(qū)。

2.物源條件

泥石流松散固體物源較豐富，且物源分布較為集中，主要分布于陡崖帶上，溝域內(nèi)可能參與泥石流活動(dòng)的松散固體物源量305.6×104m3。物源類型主要包括崩塌堆積物源、溝道堆積物源等兩類。

3.水源條件

水源條件與NSL1相同。

2.2.2泥石流發(fā)生頻率和規(guī)模

泥石流NSL2為高頻泥石流，沒有發(fā)生過重大危害。按泥石流暴發(fā)規(guī)模分類，屬于大型泥石流，泥石流堆積物方量約33×104m3。按泥石流溝發(fā)展階段分類，屬于形成期(壯年期)泥石流，溝口扇形堆積地形發(fā)育，扇緣及扇高在明顯增長中。

2.3不穩(wěn)定斜坡(XP)基本特征

不穩(wěn)定斜坡XP位于泥石流溝(NSL1、NSL2)中間，縣道從不穩(wěn)定斜坡中部通過，坡腳為蕉壩鄉(xiāng)集鎮(zhèn)。根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害分級標(biāo)準(zhǔn)》(國土資源部環(huán)境管理司.1999)、《滑坡防治工程勘查技術(shù)規(guī)范》(DZ/T0218-2006)判定該地質(zhì)災(zāi)害危害對象等級為二級，地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)度等級為大災(zāi)害(Ⅱ級災(zāi)害)。見圖1。

不穩(wěn)定斜坡斜長315m，高108m，寬150m，平均地形坡度18°，潛在滑動(dòng)方向113°40`，不穩(wěn)定坡體平均厚度約9m，體積約29.8×104m3，若發(fā)生整體失穩(wěn)，形成的滑坡為中型土質(zhì)滑坡，運(yùn)動(dòng)形式為牽引式。

不穩(wěn)定坡體主要由第四系崩塌堆積層(Q4col)組成，基巖為奧陶系上中統(tǒng)(O2+3)薄板狀砂質(zhì)頁巖，不穩(wěn)定斜坡上部陡崖巖性為寒武系中統(tǒng)高臺組(∈2g)薄層白云巖夾泥質(zhì)粉砂質(zhì)白云巖及泥質(zhì)粉砂巖，陡崖處為柏木園斷層。

不穩(wěn)定斜坡平面形態(tài)為“圈椅狀”，剖面形態(tài)較平直，地形較陡，坡面植被覆蓋率很低，植被以灌叢為主，易在斜坡前部牽引下發(fā)生變形失穩(wěn)，不利于斜坡的穩(wěn)定。不穩(wěn)定坡體主要由碎石組成，表層較松散，粒間充填物以角礫為主，其次為砂。在重力作用或外部因素影響下，坡體易發(fā)生變形失穩(wěn)。雨量充沛，且強(qiáng)度較大，斜坡上部的陡崖匯水面積較大，暴雨時(shí)陡崖有瀑布形成，降雨時(shí)坡面水量很大，對斜坡表層沖刷嚴(yán)重，使得表層不穩(wěn)定。

3結(jié)論及建議

地質(zhì)災(zāi)害防治根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害形成條件、運(yùn)動(dòng)特征和參數(shù)、形成機(jī)制、控制和影響因素、發(fā)展趨勢，結(jié)合危害對象的分布情況確定。對以上描述的地質(zhì)災(zāi)害群建議直接采取工程治理措施，消除危害。具體可對蕉壩鄉(xiāng)泥石流采取上游植樹固源、流通區(qū)攔擋停淤積、下游排導(dǎo)、局部搬遷的綜合治理措施；對不穩(wěn)定斜坡采取排水溝、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、懸臂樁、和樁間板墻的綜合治理措施。對地質(zhì)災(zāi)害群進(jìn)行治理的同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對地質(zhì)災(zāi)害群的監(jiān)測預(yù)警，在其相應(yīng)部位布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，加強(qiáng)對地質(zhì)災(zāi)害群的動(dòng)態(tài)監(jiān)測。

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[7]《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T 0220-2006)[Z].

[責(zé)任編輯：江雪]

Geologic Features and Genetic Mechanism of the Typical Debris Flow-unstable Slope in Jiaoba Township,Wuchuan County of Guizhou Province

ZHOU Er-song

(Institute of Geological Environment Monitoring of Guizhou Province,Zunyi Branch Zunyi City, Zunyi 563000,China)

Abstract:This paper describes the geological environmental characteristics, hazardousness and types, watershed-based zoning, formation conditions, frequency and scale of the debris flow (NSL1 and NSL2)-unstable slope (XP) geological hazard group in Jiaoba township, Wuchuan county of Guizhou province. Besides, the genetic mechanism and the factors responsible for the geological hazard group are analyzed respectively. Preventive and controlling measures are thus put forward according to the hazardousness and features of this geological hazard group.

Key words:Wuchuan county of Guizhou province; geological hazard; genetic mechanism

[收稿日期]2016-01-07

[基金項(xiàng)目]中央特大型地質(zhì)災(zāi)害專項(xiàng)項(xiàng)目(貴州省財(cái)政廳、國土資源廳 黔財(cái)建[2015]9號)。

[作者簡介]周爾松(1969-)，男，水文、工程地質(zhì)工程師，主要從事地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測與研究。

[中圖分類號]642.23

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1671-5330(2016)02-0079-05