高平市地質(zhì)災(zāi)害時空分布規(guī)律及孕災(zāi)地質(zhì)條件分析

王冬東

（山西省地質(zhì)勘查局二一二地質(zhì)隊有限公司，山西 長治 046000）

1 研究區(qū)地理位置

高平位于山西省東南部，澤州盆地北端，太行山西南邊緣，東與陵川縣接壤，西與沁水縣為鄰，南與澤州縣毗連，北與長治市上黨區(qū)、長子縣相接，是晉城市的北大門。轄15 個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）、304 個村民委員會、30個社區(qū)委員會，總?cè)丝?53054人。

2 高平市地質(zhì)災(zāi)害時空分布規(guī)律

高平市境內(nèi)以破碎黃土塬地貌為主，地形地貌和巖土體條件相較于其他地區(qū)有一定的特殊性，斜坡的變形模式、破壞方式以及滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的分布規(guī)律和發(fā)育特征受此影響，使得高平市成為了滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)區(qū)。這些地質(zhì)災(zāi)害集中分布在省道曲坪線公路沿線、市內(nèi)村莊的高陡邊坡附近及煤礦礦區(qū)內(nèi)。滑坡、崩塌主要是道路建設(shè)及農(nóng)村切坡建房引起，地面塌陷主要是由采煤活動形成的地下采空區(qū)引起的。

2.1 空間分布規(guī)律

高平市地質(zhì)災(zāi)害的分布規(guī)律受自然地理條件的影響，主要集中在地層巖性的不利組合上。

高平市在第四系黃土中主要發(fā)生土質(zhì)崩塌、滑坡，巖體崩塌災(zāi)害主要發(fā)生在二疊系砂巖、泥巖地層中。第四系黃土節(jié)理的方向是以上下的垂直方向為主，構(gòu)造松散，在高陡坡段，由于人工開挖和風(fēng)化應(yīng)力作用下使得土體應(yīng)力釋放和調(diào)整，形成了卸荷裂隙和風(fēng)化裂隙，故在高陡坡段黃土塌落強(qiáng)度較大。軟弱結(jié)構(gòu)面經(jīng)常在不同時代巖性的土體接觸面上形成，易形成滑坡災(zāi)害；而二疊系砂泥巖互層，受到外力的作用會形成一定程度的節(jié)理裂隙，砂巖上覆黃土，同樣，上覆黃體也會發(fā)育節(jié)理裂隙，降水、融雪形成的水易沿著節(jié)理縫隙滲入至黃土與基巖接觸層，軟化了黃土結(jié)構(gòu)面，降低了土體的粘聚力，加大了下滑力，易發(fā)生滑坡災(zāi)害。

研究區(qū)典型的地面塌陷巖層主要為二疊系下統(tǒng)山西組3號煤層。產(chǎn)生災(zāi)害的主要因素為：發(fā)生塌陷的區(qū)域及周邊地區(qū)地下3號煤層已被開采，在上覆巖層壓力和自身重力的作用下，采空區(qū)原有頂板巖層可能會發(fā)生變形和移動。在重力作用下，當(dāng)頂板巖層中生成的拉應(yīng)力超過其抗拉的強(qiáng)度時，頂板巖層會斷裂甚至破碎，然后依次塌陷垮落。然后上覆的巖層開始變形和移動，發(fā)生分離斷裂。

2.2 時間分布規(guī)律

地質(zhì)災(zāi)害在時間分布上同樣也呈現(xiàn)出集中分布的規(guī)律，主要表現(xiàn)為：集中發(fā)育于經(jīng)濟(jì)工程活動較強(qiáng)烈時期（煤礦開采劇烈時較易發(fā)生地面塌陷）；一年內(nèi)的雨季相對集中期。

2.2.1 集中發(fā)育于人類活動強(qiáng)烈時期

高平市的主要地質(zhì)災(zāi)害包括滑坡、崩塌和地面塌陷，由于地形條件的限制和約束，生活在黃土地貌地區(qū)的居民經(jīng)常在坡地挖窯居住或削坡以后建造房屋。削坡時沒有進(jìn)行分級或分臺階，這樣往往會形成一定程度的高陡邊坡，破壞了原有斜坡的自然應(yīng)力平衡狀態(tài)。隨著時間的流逝和降雨的入滲，邊坡土壤應(yīng)力和狀態(tài)發(fā)生變化，穩(wěn)定性降低，導(dǎo)致滑坡和崩塌。此外，高平市公路、鐵路建設(shè)發(fā)展迅猛，但坡腳開挖使邊坡高陡，穩(wěn)定性降低，也可能會形成滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害。煤炭資源開采是高平市的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，而由于煤礦資源開采，形成采空區(qū)，可能會誘發(fā)地表的塌陷。

2.2.2 全年雨季相對集中

高平市土質(zhì)邊坡主要由Q3粉土和Q2粉質(zhì)粘土雙層土體組成。Q3粉土中降雨容易滲入，具有濕陷性；Q2粉質(zhì)粘土滲透性普遍較差，無濕陷性，降雨不易滲入粉質(zhì)粘土中，因此在上層粉土層較易形成積水，一次或幾次降雨影響不大，存在滯后現(xiàn)象。但隨著時間變化降雨不斷滲入上層粉土，會形成垂直節(jié)理和裂隙，并且不斷增加上層粉土的重量，導(dǎo)致巖土體拉應(yīng)力改變，進(jìn)而引發(fā)黃土滑坡、崩塌的發(fā)生。

而區(qū)內(nèi)巖質(zhì)斜坡則主要由砂巖、泥巖組成，泥巖遇水軟化、風(fēng)化、剝落，雨季使之軟化、風(fēng)化、剝落速度加劇，從而雨季引發(fā)此類的崩塌、滑坡更多。

從降雨的時間分布情況來看，高平市多年降雨大多集中在7～10月。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計資料，高平市崩塌也主要發(fā)生在7～10月，與降雨呈正相關(guān)。因此，該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的主要誘發(fā)因素之一是降雨。

3 高平市地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)地質(zhì)條件

3.1 地形地貌與地質(zhì)災(zāi)害

（1）調(diào)查區(qū)崩塌、滑坡受地貌因素控制較為明顯。高平市崩塌、滑坡主要分布于高平市破碎黃土塬、剝蝕侵蝕低中山區(qū)和剝蝕侵蝕低山區(qū)。破碎黃土塬區(qū)內(nèi)谷坡陡峻且該地區(qū)人口較多，廠礦企業(yè)分布較多，強(qiáng)烈的人類經(jīng)濟(jì)工程活動可能會誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。低中山區(qū)和低山區(qū)內(nèi)也分布有大量村莊，歷史上村民建房選址多數(shù)選擇在山前斜坡坡腳平坦處，不可避免進(jìn)行切坡，故地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育。雖然在堆積河谷區(qū)人口眾多，人類經(jīng)濟(jì)工程活動非常強(qiáng)烈，但地形比較平坦，地形相對緩和，因此地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育較弱。而地面塌陷則因煤炭采空影響較大。

（2）崩塌、滑坡產(chǎn)生的基本條件為斜坡地形，主要受坡度、坡高、坡型的影響。

①坡度：高平市崩塌和滑坡地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律與地形坡度總體呈正相關(guān)關(guān)系，即地形坡度越大，地質(zhì)災(zāi)害分布越密集，高平市中部地形坡度較小區(qū)域，崩塌和滑坡地質(zhì)災(zāi)害則分布稀少。

②坡高：高平市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律與地形坡高總體呈正相關(guān)關(guān)系，即地形坡高越大，地質(zhì)災(zāi)害分布越密集，高平市中部地形坡高較小區(qū)域，崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害則分布稀少。

③坡型：根據(jù)外表形態(tài)特征，斜坡形態(tài)可分為直線型、凸型、階梯型、凹型。直線型和凸型屬正向型，階梯型和凹型屬負(fù)向型。高平市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害所處斜坡坡型以正向型為主，正向型斜坡和負(fù)向型斜坡相比，更容易發(fā)生滑坡、崩塌。而階梯型斜坡中，應(yīng)力支撐沿邊坡走向進(jìn)行了釋放，從而減小了應(yīng)力的集中程度，穩(wěn)定程度相對提高了；相反，正向類斜坡中，應(yīng)力集中程度增大，穩(wěn)定程度相對降低。

3.2 地質(zhì)構(gòu)造與地質(zhì)災(zāi)害

全新世以來高平市境內(nèi)總體斷裂活動較弱，境內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造及地震對地質(zhì)災(zāi)害的控制作用較弱，地質(zhì)災(zāi)害受構(gòu)造影響較輕。

3.3 工程地質(zhì)巖組與地質(zhì)災(zāi)害

根據(jù)高平市境內(nèi)出露地層的巖土體工程力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征等綜合分析，最終將高平市巖（土）體類型劃分為碳酸鹽巖、碎屑巖和土類3個大類。

因為碳酸鹽的巖石的強(qiáng)度較高，工程地質(zhì)條件較好，因此地質(zhì)災(zāi)害在碳酸鹽巖中無分布；地質(zhì)災(zāi)害主要分布在碎屑巖和土類中，高平市斜坡主要由（C+P）泥砂巖混層組成，崩塌一般是上部砂巖失穩(wěn)產(chǎn)生的崩塌。碎屑巖易風(fēng)化，強(qiáng)度較低，由于泥巖等軟巖層的大量存在，使得整個巖體的抗剪強(qiáng)度降低，在雨水入滲后，易沿著軟弱泥巖層面向下滑動，并且砂巖與泥巖的差異風(fēng)化，也容易導(dǎo)致下部泥巖率先風(fēng)化剝蝕，上部砂巖懸空；高平市土質(zhì)崩塌坡體的組成多為二元結(jié)構(gòu)，即上部多數(shù)為Q3粉土，下部為Q2粉質(zhì)粘土，粉土發(fā)育垂直方向的節(jié)理，具有濕陷性，降雨時雨水入滲致使強(qiáng)度下降，并且容易沿坡腳剪出，此外，由于黃土本身的獨特性質(zhì)，在這樣的斜坡上較易發(fā)生崩塌。

3.4 水文地質(zhì)條件與地質(zhì)災(zāi)害

破碎黃土塬是高平市主要的地貌類型，地形較破碎，在斜坡區(qū)還會發(fā)育一定程度的落水洞，再經(jīng)過持續(xù)降雨后，在濕陷性的土體中局部形成積水。斜坡上部巖土體中因為雨水的滲入，導(dǎo)致巖土體重力增加，強(qiáng)度降低，容易引發(fā)斜坡的變形；并且在斜坡的軟硬巖（土）體接觸帶上，還會對其起到一定的潤滑作用，使其抗剪強(qiáng)度降低，容易引發(fā)滑坡的發(fā)生。

而地下水的存在也會降低斜坡底部黃土的強(qiáng)度，從而使邊坡的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，可能會引發(fā)邊坡變形失穩(wěn)，對黃土邊坡變形有明顯影響。

3.5 人類工程活動與地質(zhì)災(zāi)害

隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，高平市經(jīng)濟(jì)發(fā)展日益加快，伴隨著劇烈的經(jīng)濟(jì)工程活動，尤其是劈山修路、農(nóng)村切坡建房，破壞了長久以來的邊坡平衡狀態(tài)，造成邊坡失穩(wěn)，容易誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。該地區(qū)的人類工程活動主要包括：坡下挖窯居住、切坡建房居住，修建公路、鐵路，煤炭及礦山開采等。

4 結(jié)論

經(jīng)分析得出，高平市土質(zhì)崩塌地質(zhì)災(zāi)害巖性集中于Q3粉土和Q2粉質(zhì)粘土雙層土體，巖質(zhì)崩塌集中于二疊系或石炭系的泥砂巖互層，滑坡巖性集中于黃土與基巖接觸面，綜上，高平市崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害集中于地層巖性的不利組合部位；集中在現(xiàn)代人類的工程經(jīng)濟(jì)活動較強(qiáng)烈的時期；集中在一年之內(nèi)的雨季；另外，通過對孕災(zāi)地質(zhì)條件進(jìn)行綜合分析得出高平市內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害主要孕災(zāi)地質(zhì)條件包括：地形和地貌、工程地質(zhì)巖組、斜坡結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件、人類工程活動、降雨等，高平市地質(zhì)災(zāi)害的形成和分布是上述因素共同作用的結(jié)果，各類環(huán)境地質(zhì)條件變化較慢，降雨和人類的工程經(jīng)濟(jì)活動是最活躍的因素，二者的共同作用是引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害最活躍最積極的因素。