安徽懷寧縣崩塌、滑坡和泥石流孕災地質(zhì)條件特征研究

蔡生來

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局326地質(zhì)隊，安徽安慶246003）

0 引言

2016年以前，懷寧縣分別開展了1∶100000、1∶50000地質(zhì)災害調(diào)查工作，基本掌握了已發(fā)生地質(zhì)災害的數(shù)量、類型、誘發(fā)因素和基本特征，建立了地質(zhì)災害防治體系。但2016年以來，新發(fā)生的地質(zhì)災害點均出現(xiàn)在不同的位置，有的超出了地質(zhì)災害防控范圍，難以滿足新形勢下國土空間規(guī)劃及相關(guān)規(guī)劃制定的精度要求。究其原因，是前期對孕災地質(zhì)條件和發(fā)育規(guī)律認識不足。因此，急需對孕災地質(zhì)條件進行深入研究，加強地質(zhì)災害隱患的早期識別。鑒于此，本文通過研究區(qū)孕災地質(zhì)條件特征的研究，為后期懷寧縣地質(zhì)災害風險調(diào)查評價工作提供重要依據(jù)，同時也為同行在孕災地質(zhì)條件調(diào)查和研究方面提供一定價值的參考。根據(jù)研究區(qū)具體情況，針對崩塌、滑坡地質(zhì)災害和泥石流地質(zhì)災害分別進行孕災地質(zhì)條件研究。區(qū)內(nèi)地面塌陷地質(zhì)災害在不同時期開展過多項專門的勘查和治理工作，本文不納入研究范圍。

1 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境背景

懷寧縣位于安徽省西南部、安慶市中部，處于長江中下游北岸沿江丘陵平原，為北亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，雨量豐富。區(qū)內(nèi)有菜子湖水系和皖河水系等兩大水系，河湖眾多。

區(qū)內(nèi)地層屬揚子地層區(qū)下?lián)P子地層分區(qū)安慶地層小區(qū)，分布有前寒武系、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、第三系和第四系，地層出露齊全。侵入巖主要分布于洪鎮(zhèn)、月山等地，火山熔巖和火山碎屑巖主要分布于北東部涼亭及南西部雷埠和臘樹等中低丘地帶。

區(qū)域構(gòu)造屬揚子準地臺、下?lián)P子臺坳、沿江拱斷褶帶，以獨秀山大斷裂和頭坡大斷裂為界，北西為潛山紅層斷陷盆地，南東為沿江槽地，中部為隆起區(qū)。區(qū)域構(gòu)造塑造了明顯不同的地貌單元：北西為紅層淺丘，中部為低山丘陵，南東為平坦舒緩的河湖平原。

2 研究區(qū)地質(zhì)災害概況

根據(jù)資料統(tǒng)計，自2002年到2020年，研究區(qū)歷年地質(zhì)災害調(diào)查及排查到的地質(zhì)災害點累計178處，通過工程治理、搬遷避讓和專業(yè)核查累計核銷地質(zhì)災害點136處，到2020年底在冊地質(zhì)災害點數(shù)量為42處，地質(zhì)災害類型為崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷四類，其中：崩塌28處，占66%；滑坡10處，占24%；泥石流2處，占5%；地面塌陷2處，占5%。地質(zhì)災害規(guī)模均為小型，險情等級均為小型,威脅106戶392人，可能涉及財產(chǎn)1693萬元。

3 崩塌和滑坡孕災地質(zhì)條件特征

根據(jù)懷寧縣1∶50000地質(zhì)災害調(diào)查成果分析和篩選，懷寧縣崩塌和滑坡地質(zhì)災害的孕育地質(zhì)條件有地形地貌、易崩易滑地層、工程地質(zhì)巖組、斜坡結(jié)構(gòu)、致塌致滑構(gòu)造、風化程度和大氣降水等七類。

3.1 地形地貌

地形地貌為崩塌、滑坡、泥石流提供了活動能量和活動場所，是地質(zhì)災害類型和規(guī)模的主控因素[1～2]。其對地質(zhì)災害的控制作用表現(xiàn)在斜坡的高度、坡形、坡度和坡向等四個方面。根據(jù)4km2范圍內(nèi)地形相對高差劃分地貌單元[3]，區(qū)內(nèi)地貌分為平原、丘陵和山地，進一步劃分為平原、低丘、中丘、高丘和低山等五種地貌亞類（圖1）。

3.1.1 斜坡高度

區(qū)內(nèi)南東部中丘、高丘和低山區(qū)域的斜坡高差分別為50～100m、100～200m和200～500m。據(jù)統(tǒng)計資料[4]，該區(qū)域地質(zhì)災害占比80%，是崩塌、滑坡高易發(fā)區(qū)域。從圖1可以看出，斜坡高差50～250m的低山、高丘和中丘是地質(zhì)災害的主要活動空間。

圖1 研究區(qū)地貌與地質(zhì)災害點分布圖Figure 1.Distribution of reliefs and geological hazard spots in the study area

3.1.2 斜坡坡形

研究區(qū)斜坡坡形劃分為直線形、凸起形、凹陷形、階梯陡坎形等四種[4]。直線形斜坡主要是人工切坡，坡面較陡，坡角較大，易發(fā)生崩塌、滑坡。凸起形斜坡坡角較大，受切向應力和剪應力影響較大，斜坡穩(wěn)定性差，極易發(fā)生崩塌和滑坡地質(zhì)災害。凹陷形斜坡中下部大多分布有易崩易滑的殘坡積土體，受地形匯水滲透強烈，易發(fā)生滑坡[2]。階梯陡坎形斜坡穩(wěn)定性一般較好，但在易崩易滑地層分布區(qū)和構(gòu)造密集區(qū)仍然易產(chǎn)生崩塌和滑坡。

3.1.3 斜坡坡度

斜坡坡度不僅影響斜坡內(nèi)的應力分布，而且對斜坡表面地表水徑流、地下水補給與排泄、斜坡上松散物質(zhì)堆積厚度、植被蓋度等起著決定性的控制作用，進而影響斜坡的整體穩(wěn)定性[5]。斜坡坡度是崩塌、滑坡地質(zhì)災害的主要控制因素[6]。據(jù)統(tǒng)計[4]，30°～90°斜坡中崩塌滑坡數(shù)量占90.1%，70°～90°斜坡主要為崩塌，占55.4%。滑坡多發(fā)生在15°～30°和30°～50°斜坡，崩塌主要發(fā)生在50°～70°及70°～90°斜坡。

3.1.4 斜坡坡向

區(qū)內(nèi)崩塌、滑坡地質(zhì)災害多發(fā)育于南東向（140°～170°）和南西向（220°～240°）山體斜坡，其原因是這兩個方向的斜坡受北東-南西向的斷層和褶皺構(gòu)造控制，各類結(jié)構(gòu)面規(guī)模較大、密度較高，結(jié)構(gòu)面大多順向，形成不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，易產(chǎn)生崩塌、滑坡。

3.2 易崩易滑地層

地層是地質(zhì)災害孕育的基本物質(zhì)條件。區(qū)內(nèi)中部低山丘陵區(qū)地層復雜，其中頁巖、千枚狀頁巖及板巖具有葉片狀和薄層狀結(jié)構(gòu)，抗剪強度低、風化強烈，穩(wěn)定性差，當存在高陡的臨空面時，極易產(chǎn)生崩塌和滑坡。第四系殘坡積層厚薄不一，結(jié)構(gòu)松散，物理力學強度低，遇水易軟化，常在斜坡中下部產(chǎn)生淺表滑坡。經(jīng)分析，區(qū)內(nèi)主要易崩易滑地層由新至老為：第四系全新統(tǒng)（Qhw）、二疊系上統(tǒng)大龍組（P2d）、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）、二疊系下統(tǒng)孤峰組（P1g）、志留系（S）、奧 陶 系 五 峰 組（O3w）、前 寒 武 系 董 嶺 群（An?Dn），見表1。據(jù)統(tǒng)計，域內(nèi)61.3%的地質(zhì)災害點分布在這些易崩易滑地層中。

表1 研究區(qū)易崩易滑地層巖性Table 1.Lithοlοgyοf strata prοne tοcοllapse and slip in the study area

3.3 工程地質(zhì)巖組

工程地質(zhì)巖組是地質(zhì)災害發(fā)生的重要內(nèi)因和物質(zhì)基礎，是形成地質(zhì)災害的內(nèi)在主控因素。巖土體類型、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)決定著致災體的物質(zhì)來源，并控制著地質(zhì)災害的發(fā)育類型和生成規(guī)模[1]。

3.3.1 巖體

較堅硬-堅硬塊狀片麻巖巖組（An?Dn1）節(jié)理裂隙及片麻理發(fā)育，裂隙常呈密集網(wǎng)狀，在切坡地段易沿片麻理產(chǎn)生崩塌、滑坡。

較軟-較堅硬片狀片巖、千枚巖巖組（An?Dn2）風化強烈，在人工切坡地段易沿光滑的層理面產(chǎn)生順層崩塌、滑坡。

較軟-較堅硬薄層狀、片狀頁巖、板巖巖組（S、O3）巖層薄、力學強度低，裂隙、片理和層理極發(fā)育，風化強烈，在切坡地帶易產(chǎn)生順層崩滑。

較軟-較堅硬薄層狀、片狀頁巖、板巖巖組（P2d、P2l、P1g）力學強度低，風化強烈，節(jié)理裂隙密集發(fā)育，順向坡段易發(fā)生順層崩滑，逆向坡段易發(fā)生崩塌。

軟-較堅硬中厚層具泥化夾層砂巖巖組（J1m、T3l、J3w3、J3w1）巖石強度較低，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部具有泥化夾層，易發(fā)生崩塌，在順向坡極易發(fā)生滑坡。

堅硬塊狀侵入巖（γ、δ）原巖堅硬，陡傾裂隙發(fā)育，在山坡下部至坡腳全風化帶和強風化帶發(fā)育，其抗剪強度低，多呈散體結(jié)構(gòu)，厚度大的地段，在人工切坡揭露以后，易進一步風化，在暴雨或其他動力條件下易產(chǎn)生崩塌、滑坡。

3.3.2 土體

區(qū)內(nèi)雙層土體上部為網(wǎng)紋狀黏土、粉質(zhì)黏土，下部為礫石層、黏土礫石（Qpq），零星分布于黃墩、清河、三橋等地的山前地帶，一般處于穩(wěn)定狀態(tài)，但在具有匯水條件的陡坎和人工切坡段，土體易遭受地下水滲透軟化，形成崩塌和滑坡。

區(qū)內(nèi)單層土體有黏性土（Qpx）和碎石土（Qhw）兩類。經(jīng)研究，碎石土是孕育崩塌和滑坡的主要土體，廣泛分布于低山丘陵區(qū)山坡中下部，由坡洪積、殘坡積構(gòu)成，其孔隙度大，透水性強，易吸水軟化，在不利的地形條件或人工擾動下易形成滑坡、崩塌。

3.4 斜坡結(jié)構(gòu)條件

域內(nèi)斜坡結(jié)構(gòu)分為土質(zhì)斜坡、巖質(zhì)斜坡和巖土復合斜坡三類。

（1）土質(zhì)斜坡。由殘坡積、坡洪積碎石土和含碎石粉質(zhì)黏土斜坡組成，主要分布在低山丘陵坡腳，坡度15°～30°，自然狀態(tài)下穩(wěn)定，但在陡坎或人工切坡段，易產(chǎn)生土體崩塌或土體滑坡地質(zhì)災害。

（2）巖質(zhì)斜坡。研究區(qū)東南部低山和高中丘巖質(zhì)順向坡、斜向坡、橫向坡、逆向坡和塊狀結(jié)構(gòu)斜坡均有分布，其中順向坡和斜向坡最易發(fā)生巖質(zhì)崩塌和滑坡，逆向、橫向斜坡發(fā)生崩塌較多，發(fā)生滑坡較少。

（3）巖土復合斜坡。研究區(qū)內(nèi)二元復合斜坡有殘坡積（坡洪積）與微風化巖石組合和殘坡積（坡洪積）與全風化巖石組合的斜坡，多元復合斜坡由全、強、中風化巖石組成。這兩類巖土復合斜坡在陡坎和人工切坡段穩(wěn)定性差，極易失穩(wěn)形成滑坡地質(zhì)災害。

3.5 致塌致滑構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造決定了地層的產(chǎn)狀、破碎程度及連貫性，在構(gòu)造應力集中區(qū)巖層破碎，節(jié)理裂隙密集發(fā)育，同時加速破碎巖層的風化，為地質(zhì)災害的形成提供了物質(zhì)基礎。區(qū)內(nèi)致塌致滑地質(zhì)構(gòu)造以斷裂和褶皺為主，其次為裂隙節(jié)理。

北東-南西向的獨秀山大斷裂和頭坡大斷裂控制了區(qū)內(nèi)中部褶皺斷裂帶，褶斷帶內(nèi)斷層、破碎帶和褶皺密集發(fā)育，大小斷層有95條以上，主要褶皺有獨秀山倒轉(zhuǎn)背斜、涼亭向斜、磨山背斜、蔣屋向斜、梅子嶺背斜。從地質(zhì)構(gòu)造與地質(zhì)災害點分布（圖2）可看出，區(qū)內(nèi)絕大多數(shù)崩塌、滑坡地質(zhì)災害沿斷裂帶或接觸帶呈線狀發(fā)育分布。斷裂和褶皺將各類巖體切割得支離破碎，為地質(zhì)災害提供了基礎性孕育條件。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造與地質(zhì)災害點分布圖Figure 2.Distribution of geological structures and spots of geological hazards in the study area

裂隙節(jié)理為地質(zhì)災害的形成提供了有利的邊界條件。受斷裂和褶皺影響，懷寧縣東南部低山丘陵區(qū)的地層和巖石中裂隙面及節(jié)理面十分發(fā)育，在順向坡中裂隙節(jié)理切割出的巖塊體易沿層面、片麻理面產(chǎn)生巖質(zhì)崩塌或巖質(zhì)滑坡，在逆向坡中多組裂隙節(jié)理面組合的棱塊體順坡向時，易發(fā)生巖質(zhì)崩塌。

3.6 風化程度

在地質(zhì)歷史時期，研究區(qū)巖石經(jīng)歷了長期累積性的強烈風化作用，巖石風化帶發(fā)育明顯，其中全-強風化帶是區(qū)內(nèi)崩塌、滑坡地質(zhì)災害孕育的溫床。

不同巖性風化帶孕育地質(zhì)災害類型有較大的差異。泥盆系石英砂巖、石英巖抗風化性較強，一般無全風化帶，強風化帶厚度2～3m，在人工切坡段易產(chǎn)生崩塌。三疊系、侏羅系的砂巖、火山碎屑巖及火山熔巖抗風化性一般，全-強風化帶厚度3～5m，在人工切坡暴露后易產(chǎn)生崩塌。二疊系頁巖、板巖全-強風化帶很發(fā)育，厚度一般5～10m，局部10m以上，志留系和前寒武系片巖、片麻巖全-強風化帶厚度3～5m，這兩類巖石風化帶十分軟弱，在人工切坡段極易產(chǎn)生崩塌和順層崩滑。侵入巖全風化帶厚度0.5～4m，強風化帶厚度3～18m，由于陡傾裂隙節(jié)理發(fā)育，全風化帶和強風化帶均易產(chǎn)生崩塌，局部沿全-強風化界面產(chǎn)生順層滑坡。

不同地形條件下全-強風化層孕育地質(zhì)災害類型不同。山坡頂部全-強風化層較薄，一般不易形成滑坡。山坡中部全風化層厚度0.8～1.5m，在坡面有微匯水地形條件下易發(fā)生全風化層滑坡。山坡坡腳地帶全-強風化層厚度大，在人工切坡條件下極易發(fā)生崩塌、滑坡地質(zhì)災害。

3.7 大氣降水

大氣降水在地表匯集，向地下入滲補給地下水，增強了地下水徑流的動力條件，大量的地下水沿強弱風化界面、巖土界面、節(jié)理裂隙面向坡腳徑流，沖刷軟化土體和巖體內(nèi)的各類結(jié)構(gòu)面，降低了結(jié)構(gòu)面抗剪強度，致使坡體局部出現(xiàn)變形，如裂縫、膨脹、下挫等，進而引發(fā)崩塌和滑坡。

據(jù)歷年地質(zhì)災害資料統(tǒng)計分析，在年際上，降雨量大的年份或強臺風活動強烈的年份，崩塌和滑坡地質(zhì)災害頻發(fā)。在每年之內(nèi)，6、7月份降水強度最大，暴雨和持續(xù)性強降雨多，崩塌、滑坡數(shù)量最多，5月和8月份較少，9月份偶見。在時間上崩塌滑坡主要發(fā)生在大暴雨或連續(xù)強降雨時段至雨停后三天之內(nèi)。

由此可見，區(qū)內(nèi)大氣降水與崩塌、滑坡地質(zhì)災害的關(guān)系十分密切，大氣降水是崩塌、滑坡地質(zhì)災害的主要誘發(fā)因素。

4 泥石流孕災地質(zhì)條件特征

懷寧縣有8處小型泥石流，其中坡面型7個、溝谷型1個。根據(jù)調(diào)查資料研究，懷寧縣泥石流孕災地質(zhì)條件為地形地貌、物源和水源等三個方面。

4.1 地形地貌條件

區(qū)內(nèi)泥石流均具有明顯的形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)地形。

（1）溝谷型泥石流。為石鏡鄉(xiāng)黑山?jīng)_泥石流，位于低山區(qū)。其形成區(qū)具有三面環(huán)山、一面出口，沖溝狹窄且溝床縱坡大的地形特征[4]，匯水面積小于1km2，相對高差250m，自然斜坡坡度30°～40°；流通區(qū)為狹窄的沖溝谷底，縱坡10°～20°，長度小于200m；堆積區(qū)在沖出口前方和河道內(nèi)。

（2）坡面型泥石流。形成區(qū)山坡坡度為20°～40°，泥石流體至坡腳相對高差40～100m。泥石流體縱斷面呈凸形，上部坡度較緩，為20°～25°，易接受雨水入滲，下部坡度均較陡，具有臨空面；橫斷面呈凹形，匯水面積小于1500m2；流通區(qū)為斜坡坡面，長度50～100m，斜坡坡度20°～30°；堆積區(qū)為斜坡坡腳。

區(qū)內(nèi)沖溝一般長度小、匯水區(qū)小、山坡植被茂密、水土流失程度輕微，發(fā)生溝谷型泥石流的概率很小。坡面型泥石流是研究區(qū)泥石流的主體，其形成的地形條件為特殊的凸形縱斷面和凹形橫斷面[7]。

4.2 物源條件

區(qū)內(nèi)低山丘陵斜坡中下部表層的第四系殘坡積碎石土和全風化巖石是坡面泥石流的物質(zhì)來源，厚度0.5～2.0m，結(jié)構(gòu)松散，易吸水飽和，在強降雨匯流滲透沖刷下產(chǎn)生淺表土質(zhì)滑坡，沿山坡下滑到坡腳形成坡面泥石流。黑山?jīng)_溝谷泥石流物源以南側(cè)山坡露天采礦遺留的廢棄土石為主。

4.3 水源條件

2015年7月23日—24日，懷寧縣發(fā)生了30年一遇的持續(xù)大暴雨，最大降水量達319mm（23日8時—24日8時，黃龍鎮(zhèn)），在局部小流域內(nèi)形成大量的地表匯水徑流，為泥石流的形成提供了充足的水源，誘發(fā)了懷寧縣東南部清河、石鏡等5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)共8處泥石流。因此，大暴雨是域內(nèi)泥石流的水源，同時又是泥石流的直接誘發(fā)因素。

5 結(jié)論

（1）研究區(qū)內(nèi)地層齊全，自前寒武系—第四系均有出露。西北部和南部為河湖漫灘平原及低丘地貌，區(qū)域水系發(fā)育，地質(zhì)環(huán)境條件簡單。中部低山丘陵區(qū)地形地貌、地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造復雜，尤其是獨秀山大斷裂和頭坡大斷裂之間褶皺斷裂密集分布區(qū)，地質(zhì)環(huán)境條件十分復雜。

（2）研究區(qū)崩塌、滑坡地質(zhì)災害占全縣地質(zhì)災害的90%，是懷寧縣的主要地質(zhì)災害類型，孕育崩塌、滑坡的地質(zhì)條件按影響程度由大到小的順序為地形地貌、易崩易滑地層、致塌致滑構(gòu)造、工程地質(zhì)巖組、斜坡結(jié)構(gòu)、風化程度和大氣降水等七類。

（3）研究區(qū)泥石流地質(zhì)災害類型主要為坡面型泥石流，其孕災地質(zhì)條件為局部特殊匯水地形地貌條件、山坡中下部松散堆積物物源條件和持續(xù)大暴雨帶來的水源條件等三類。