張家口市崇禮區(qū)地質(zhì)災害與巖土體類型的關系

曾文瓊

（河北省地礦局第三地質(zhì)大隊，河北 張家口 075000）

摘要：巖土體為地質(zhì)災害的活動主體，是各類地質(zhì)災害發(fā)生、發(fā)展的物質(zhì)基礎。地質(zhì)災害的孕育、發(fā)生和成災等，都是巖土體的不同活動形式的反映。巖土體結(jié)構(gòu)及構(gòu)造特征的差異，是引發(fā)各類地質(zhì)災害的關鍵因素。在進行災害預測評價時，必須充分考慮不同巖土體與地質(zhì)災害的關系。本文簡要分析了張家口市崇禮區(qū)地質(zhì)災害發(fā)育程度與巖土體類型的對應關系。

關鍵詞：地質(zhì)災害；巖土體類型；地質(zhì)環(huán)境；張家口市崇禮區(qū)

張家口市崇禮區(qū)位于河北省西北部，地處內(nèi)蒙古高原與華北平原過渡地帶，是一個典型的山區(qū)區(qū)。區(qū)內(nèi)風化變質(zhì)巖組、火成巖組、軟弱沉積巖組及殘坡積土廣泛分布，地質(zhì)構(gòu)造復雜，地形切割劇烈，斷裂褶皺發(fā)育，加之降雨較充沛，這些都是崇禮區(qū)地質(zhì)災害發(fā)生的主要誘發(fā)因素，研究區(qū)巖土體類型對地質(zhì)災害的發(fā)生具明顯的控制作用。

1、巖土體類型及特征

崇禮區(qū)境內(nèi)出露地層的巖石類型多樣，根據(jù)巖石的物理力學性質(zhì)及其完整性、堅硬程度、巖性等，可將其劃分為松散巖類、半堅硬巖類和堅硬巖類三個工程地質(zhì)巖類。依據(jù)巖石物理力學性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)、膠結(jié)程度等特征，可進一步劃分出7個工程地質(zhì)巖組（表1）。

1.1、砂礫、卵石、碎石土、亞粘土為主的松散巖組（Ⅰ）

該巖組在全區(qū)均有不同程度的分布。主要分布于河谷、支溝及其兩側(cè)斜坡，為出露最為廣泛的一個巖組，其成因類型多樣，包括全新世沖洪積、坡洪積、洪積、風積、殘坡積等，尤以坡洪積最為發(fā)育。該巖組一般由碎塊石或碎塊石混粉粘粒組成，因其結(jié)構(gòu)松散，物理力學強度低，遇水易軟化，在不利的地形條件或人工擾動下易形成滑坡、崩塌等。同時，因其規(guī)模一般較小，變形相對緩慢，常呈間歇性滑動，故多為泥石流的重要物源。

1.2、粘土、亞粘土松散巖組（Ⅱ）

該巖組主要分布在研究區(qū)大型溝谷西溝、正溝、東溝及清水河兩側(cè)緩坡地段，清三營鄉(xiāng)北東部及東南部潮白河流域支溝兩側(cè)緩坡及坡腳地段。巖性為黃土、次生黃土及黃土礫石層，一般厚度數(shù)十米。該組巖體多呈黃紅色或土黃色，密實，干～稍濕，具可塑性、濕陷性，常含鈣質(zhì)姜結(jié)石，局部下伏或夾含土卵礫石層；人工切坡裸露陡立面的垂直節(jié)理和陡直的溝塹較為發(fā)育，裸露面多受風化作用，一般被雨水淋濾易產(chǎn)生土塊掉落。該巖組含水性與透水性極差，同時由于粘土、亞粘土遇水易飽水軟化，從而引發(fā)小型崩塌，為區(qū)內(nèi)的土體崩塌強烈發(fā)育區(qū)。此區(qū)土體崩塌以緩變?yōu)橹?，小型崩塌比較常見，但其發(fā)生主要受降水等風化因素影響，較少有大型崩塌現(xiàn)象。同時，在溝谷內(nèi)的該巖組也是泥石流的重要物源。

1.3、砂巖、粉砂巖夾頁巖半堅硬巖組（Ⅲ）

該巖組小面積出露于石嘴子鄉(xiāng)西部，巖性主要為白堊系下統(tǒng)土井子組礫巖、砂質(zhì)粘土巖、砂巖。該組巖體表層節(jié)理裂隙十分發(fā)育，風化程度多為強風化～全風化，巖體多風化為碎片狀或粉末狀，強風化層厚度多大于3m。礫巖及砂巖抗風化能力較弱，易于崩解散化，利于降水入滲。砂質(zhì)粘土巖含水性和透水性差，為相對隔水層，而砂巖含透水性較好，為雨季含水層。在緩坡陡坡區(qū)，該巖組上常覆蓋有殘坡積層，由于降水下滲緩慢，其上殘坡積土體易于飽水從而引發(fā)滑坡。

1.4、角礫巖、凝灰質(zhì)礫巖半堅硬巖組（Ⅳ）

該巖組主要分布于研究區(qū)西南部高家營鎮(zhèn)。巖性主要為侏羅系上統(tǒng)白旗組磚紅色凝灰質(zhì)角礫巖及侏羅系上統(tǒng)大北溝組凝灰?guī)r等，具粒狀、凝灰結(jié)構(gòu)。新鮮巖層呈塊狀，半堅硬，但表層風化強烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，多呈大小不等的塊狀或片狀體，部分地段風化為粉末狀砂土，強風化層厚度1～2m左右，局部地段受斷層影響強風化層厚度超過10m。由于該組巖體易受風化脫離母巖，當存在傾向臨空面等不利組合條件時易產(chǎn)生崩塌。并且被風化的松散堆積物為泥石流提供了固體物源，易發(fā)生泥石流。

1.5、中性火山巖堅硬巖組（Ⅴ）

該巖組主要出露研究區(qū)北部至東北部。巖性主要為侏羅系上統(tǒng)白旗組、大北溝組及張家口組灰白、紫紅色粗面安山巖、粗面巖等，具斑狀結(jié)構(gòu)，厚度一般大于100m。新鮮巖層呈塊狀，質(zhì)堅硬，表層風化強烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，多呈大小不等的塊狀或片狀體，強風化層厚度0.5～1.5m左右，局部地段受斷層影響強風化層厚度超過5m。該巖組出露區(qū)由于巖體受不同程度的風化，產(chǎn)生的節(jié)理裂隙在不利結(jié)構(gòu)面邊坡易發(fā)生崩塌，被切割為大小不等的塊石或碎石與砂土混合后在暴雨情況下易發(fā)生泥石流。

1.6、酸性、中性巖漿巖堅硬巖組（Ⅵ）

該巖組出露于研究區(qū)西北部、中北部、中南部。地層巖性主要為太古界侵入花崗巖體，天山期侵入花崗巖體，燕山期侵入正長巖、閃長巖、似斑狀花崗巖等。該組巖體呈結(jié)晶或粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，新鮮巖石完整，節(jié)理裂隙不發(fā)育，力學強度高，屬堅硬巖類，巖體穩(wěn)定性好。其風化層厚度一般10～35m，表層風化程度多為微風化至中風化，厚度一般小于2m。由于長期的風化剝蝕，自然狀態(tài)下山體較為渾圓，穩(wěn)定性較好，但在斷層破碎帶及人工切坡區(qū)，該組巖體裂隙發(fā)育，由于裂隙發(fā)育，易產(chǎn)生崩塌。

1.7、變質(zhì)巖堅硬巖組（Ⅶ）

該組巖體在崇禮區(qū)出露面積最廣，研究區(qū)中部及南部連續(xù)分布。巖性主要為中太古界崇禮群谷嘴子巖組變粒巖、片麻巖、石英巖、角閃巖及變質(zhì)花崗巖和新太古界片麻巖及變粒巖。該組巖體呈結(jié)晶或粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀或片狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體風化程度多為中等，多被切割成塊狀或片狀，局部表層受強風化巖體破碎，厚度一般小于1.5m。由于其受構(gòu)造改造強，易產(chǎn)生崩塌。在中高山地帶，由于凍融、風化強烈，常見巖屑或巖屑堆積裙，為泥石流提供了固體物源，所以該區(qū)也易發(fā)生泥石流。

2、巖土體類型與地質(zhì)災害的關系

地質(zhì)災害與其它不同巖土體類型的關系，則因地質(zhì)災害類型的不同其相關性亦不相同，由巖土體的物理、力學及水理性質(zhì)及不同類型地質(zhì)災害的發(fā)生機理所決定。

2.1、巖土體類型與崩塌

各巖組中崩塌的分布數(shù)量差異很大（圖1），崩塌主要分布于中性火山巖堅硬巖組（Ⅴ）、變質(zhì)巖堅硬巖組（Ⅶ）中，其發(fā)育比例分別達31%、28%。

各巖組中單位面積崩塌的分布密度在以砂礫、卵石、碎石土、亞粘土為主的松散巖組（Ⅰ）、粘土、亞粘土松散巖組（Ⅱ）和酸性、中性巖漿巖堅硬巖組（Ⅵ）分別為每10km20.17處、0.14處、0.13處；在以角礫巖、凝灰質(zhì)礫巖半堅硬巖組（Ⅳ）和變質(zhì)巖堅硬巖組（Ⅶ）分別為每10km20.05處、0.09處；中性火山巖堅硬巖組（Ⅴ）中崩塌體的數(shù)量最多，每10km2的崩塌密度也最大，為0.25處。各巖組的崩塌密度反映了各巖土體物理力學性質(zhì)的不同，以砂礫、卵石、碎石土、亞粘土為主的松散巖組（Ⅰ）、粘土、亞粘土松散巖組（Ⅱ）、中性火山巖堅硬巖組（Ⅴ）及酸性、中性巖漿巖堅硬巖組（Ⅵ）為區(qū)內(nèi)的易崩巖組（圖2）。

2.2、巖土體類型與滑坡

區(qū)內(nèi)僅有1處滑坡，滑坡類型為土質(zhì)。該點因修建公路切坡且無任何防護工程，致使基巖上伏殘坡積松散物無任何支擋條件下形成。在降雨情況下，風化后的殘坡積物夾雜坡洪積粉粘粒，遇水易飽和軟化。因此，在以砂礫、卵石、碎石土、亞粘土為主的松散巖組（Ⅰ）中，當下伏山體基巖斜坡被人為切坡或地質(zhì)構(gòu)造形成不利結(jié)構(gòu)面后，該巖組為易滑巖組。

2.3、巖土體類型與泥石流

巖土體主要通過給泥石流提供物源而影響泥石流的發(fā)育。對區(qū)內(nèi)泥石流的物源研究表明，泥石流的物源主要分布于砂礫、卵石、碎石土、亞粘土為主的松散巖組（Ⅰ）和粘土、亞粘土松散巖組（Ⅱ）分布區(qū)（圖3），比例共為64%，主要與各巖土體類型的出露面積有關。

各巖土體類型的泥石流的密度（圖4）表明，每10km2的巖土體中，為泥石流提供物源的能力差異很大。以砂礫、卵石、碎石土、亞粘土為主的松散巖組（Ⅰ）和粘土、亞粘土松散巖組（Ⅱ）供給能力最強，其每10km2的面積有1.56條的主要物源與之有關；角礫巖、凝灰質(zhì)礫巖半堅硬巖組（Ⅳ）和中性火山巖堅硬巖組（Ⅴ）每10km2的面積中有0.27條和0.25條泥石流的主要物源與之有關，該兩個巖組為泥石流提供物源的能力中等。酸性、中性巖漿巖堅硬巖組（Ⅵ）和變質(zhì)巖堅硬巖組（Ⅶ）每10km2的面積中有0.13條和0.11條泥石流的主要物源與之有關，該兩個巖組為泥石流提供物源的能力最弱。

2.4、巖土體類型與地面塌陷

區(qū)內(nèi)地面塌陷2處由礦山地下開采引發(fā)，1處為70年代開挖戰(zhàn)備地道引發(fā)。2處由礦山地下開采引發(fā)的地面塌陷分布于中性火山巖堅硬巖組（Ⅴ）和酸性、中性巖漿巖堅硬巖組（Ⅵ）中，該類地面塌陷的形成原因為采空區(qū)基巖頂板厚度較小，兩組巖體表層受風化產(chǎn)生不同程度的節(jié)理裂隙，使巖體物理力學強度下降，加之坑道內(nèi)生產(chǎn)活動強度較大，不規(guī)范作業(yè)，無地柱開采，開采空間大，坑內(nèi)地壓發(fā)生變化，以冒頂型塌陷為主，塌陷深度較大，最初發(fā)生塌陷深度均小于10m，后期經(jīng)礦山逐步治理未進一步發(fā)展。1處由開挖戰(zhàn)備地道引發(fā)的地面塌陷處于粘土、亞粘土松散巖組（Ⅱ）中，開挖地下空間及上部地層均為風坡積粉質(zhì)粘土，其覆蓋厚度較小，力學強度低，且上部有居民房屋加載，經(jīng)年久降雨等因素影響逐漸塌陷。

3、巖土體類型及可能產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問題

通過對區(qū)內(nèi)各巖土體類型與地質(zhì)災害分布關系研究，結(jié)合各巖土體類型的物理力學性質(zhì)及水理性質(zhì)分析，區(qū)內(nèi)各巖土體類型可能產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問題及與地質(zhì)災害的關系如表2。

4、結(jié)論

（1）張家口市崇禮區(qū)的巖土類型可分為3個工程地質(zhì)巖類和7個工程地質(zhì)巖組。

（2）各工程地質(zhì)巖組可能產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問題以崩塌、泥石流為主，松散巖類中最易發(fā)生地質(zhì)災害。

（3）半堅硬巖類可能產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問題以滑坡、崩塌及泥石流為主，地面塌陷不發(fā)育。

（4）區(qū)內(nèi)堅硬巖類易發(fā)崩塌及泥石流，受不合理人類工程活動較易發(fā)地面塌陷，產(chǎn)生其它地質(zhì)環(huán)境問題的可能性較小。

參考文獻

[1]王志賢，等.河北省崇禮縣1：50000地質(zhì)災害詳細調(diào)查報告[R].河北地礦建設工程集團張家口公司，2013.

[2]河北省地礦局第三地質(zhì)大隊，張家口市國土資源局，張家口地質(zhì)礦產(chǎn)[M]，地質(zhì)出版社，2013.