泰安市崩塌、滑坡、泥石流發(fā)育特征及防治對策淺析

程鳳，焦玉國，周超，魏凱，胡慶玲，翟代廷

(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊(duì)，山東 泰安 271000)

0 引言

泰安市地處魯中山區(qū)，泰山雄踞域北，汶水穿流東西，境內(nèi)地貌類型齊全，地形起伏較大，漫長的地質(zhì)演變和復(fù)雜的地質(zhì)作用造就了泰安市現(xiàn)有的地質(zhì)構(gòu)造格局。近年來，隨著人類活動(dòng)規(guī)模與強(qiáng)度不斷增大，自然環(huán)境遭受了一定程度的破壞，在汛期強(qiáng)降雨條件下，崩塌、滑坡、泥石流頻繁發(fā)生[1-2]，嚴(yán)重影響和制約著當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。

1 研究區(qū)概況

泰安市以泰山而得名，北以泰山與濟(jì)南市為界，東、東南部與淄博市、臨沂市接壤，南、西南部與濟(jì)寧市毗鄰，西北、西部隔黃河與聊城市和河南省臺前縣相望，地理位置優(yōu)越，總面積7762km2，人口568.66萬人。

根據(jù)泰安市地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃(2021—2030)及最新泰安市地質(zhì)災(zāi)害排查、巡查成果[3]，截至2020年底，泰安市崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)共98處，其中崩塌46處、滑坡2處、泥石流50處，規(guī)模以中小型為主。主要分布于泰山及徂徠山中低山丘陵區(qū)。

2 地質(zhì)環(huán)境概況

2.1 地形地貌

研究區(qū)屬魯中山區(qū)一部分，分布有中山、低山、丘陵、溶蝕-剝蝕丘陵、剝蝕平原、山間平原、山前平原等，地貌類型齊全(圖1)。

2.2 地質(zhì)概況

研究區(qū)在大地構(gòu)造位置上屬華北板塊(Ⅰ)魯西隆起(Ⅱ)魯中隆起(Ⅱa)，僅寧陽縣以南屬魯西南潛隆起(Ⅱb)，包括5個(gè)Ⅳ級和11個(gè)Ⅴ級構(gòu)造單元。全市大部分呈平緩的單斜構(gòu)造，部分呈較平緩的向斜或背斜。地層區(qū)劃屬華北地層區(qū)魯西地層分區(qū)，由老至新依次發(fā)育新太古代泰山巖群變質(zhì)巖、古生代寒武—奧陶系、晚古生代石炭—二疊系、中生代侏羅—白堊系、新生代新近系、第四系。

1—中山；2—低山；3—丘陵；4—溶蝕-剝蝕丘陵；5—?jiǎng)兾g平原；6—山間平原；7—山前平原圖1 泰安市地貌略圖

3 崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害特征

3.1 發(fā)育現(xiàn)狀

3.1.1 崩塌

泰安市崩塌多為巖質(zhì)崩塌，土質(zhì)崩塌僅2處。主要分布于泰山景區(qū)、高新區(qū)泰山、徂徠山中低山區(qū)及新泰市、肥城市、寧陽縣中低山區(qū)。崩塌多發(fā)生于坡角大于60°的高陡臨空面，巖體內(nèi)普遍發(fā)育多組陡傾及近水平的節(jié)理、裂隙，這些節(jié)理、裂隙或斷裂將山體巖石切割成塊度不等的塊體，成為崩塌危巖體的軟弱結(jié)構(gòu)面，在降雨的影響下巖體裂隙加長加寬，直到產(chǎn)生崩塌。

全市共發(fā)育崩塌隱患點(diǎn)46處，均為小型。以泰山風(fēng)景名勝區(qū)分布最多為28處，其次為泰安高新區(qū)11處，新泰市2處，肥城市2處，寧陽縣2處，共威脅人口867人，潛在經(jīng)濟(jì)損失2899.5萬元。全市已發(fā)生崩塌6處，共造成死亡1人，直接經(jīng)濟(jì)損失24.6萬元。

3.1.2 滑坡

主要分布于東平縣昆山、金山一帶采石場，因以往長期采石，山坡上無序堆放大量棄渣，采石場關(guān)閉后未對棄渣堆采取護(hù)坡措施，廢渣堆出現(xiàn)開裂或松動(dòng)，在人為采挖山坡坡腳，加大了廢渣堆坡腳坡度，局部地段造成前緣臨空現(xiàn)象，在雨季降水沖刷下斜坡土石體下部失去支撐向下滑塌形成滑坡。

全市共發(fā)育中型滑坡隱患點(diǎn)2處，位于東平縣，共威脅人口320人，潛在經(jīng)濟(jì)損失700萬元。全市已發(fā)生滑坡1處，共造成直接經(jīng)濟(jì)損失0.2萬元。

3.1.3 泥石流

主要分布于泰山、徂徠山侵蝕構(gòu)造中度切割的中低山區(qū)及高新區(qū)、新泰市、肥城市、寧陽縣低山丘陵區(qū)，多數(shù)泥石流溝谷上游三面環(huán)山，山坡覆蓋厚度不等的風(fēng)化殘坡積物，充足的松散堆積物與降水形成的坡面流匯集而下形成泥石流。

全市共發(fā)育泥石流隱患點(diǎn)50處(圖2)，其中小型47處，中型3處。以泰山景區(qū)分布最多為31處，其次為泰安高新區(qū)6處，肥城市4處，寧陽縣3處，新泰市1處，共威脅人口2660人，潛在經(jīng)濟(jì)損失41757萬元。全市已發(fā)生泥石流25處，共造成死亡16人，直接經(jīng)濟(jì)損失2311萬元。

圖2 天寶鎮(zhèn)年家峪泥石流溝谷

3.2 發(fā)育特征

(1)地質(zhì)災(zāi)害種類多、數(shù)量大。至2020年底，泰安市共發(fā)育崩塌、滑坡、泥石流隱患點(diǎn)98處(表1)，數(shù)量大，種類多。

表1 泰安市崩塌、滑坡、泥石流隱患點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表

(2)發(fā)育規(guī)模以小型為主。泰安市崩塌、滑坡、泥石流隱患點(diǎn)中型5處，小型93處，發(fā)育規(guī)模以小型為主。

(3)受地形地貌控制明顯。全市地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度與地形地貌條件有較大關(guān)系，92%的隱患點(diǎn)發(fā)育在泰山、徂徠山中低山區(qū)，平均密度達(dá)0.17個(gè)/km2。

(4)一點(diǎn)多災(zāi)，一災(zāi)為主、多災(zāi)并發(fā)。區(qū)內(nèi)崩塌、滑坡、泥石流具有鏈生性和群發(fā)性，滑坡、崩塌體常成為泥石流的固體物源和誘發(fā)因素，泥石流在流動(dòng)過程中又強(qiáng)烈沖刷、侵蝕岸坡，觸發(fā)滑坡、崩塌發(fā)生，常有滑坡、崩塌→泥石流→滑坡、崩塌的循環(huán)產(chǎn)生。

3.3 形成條件與影響因素

崩塌、滑坡、泥石流的發(fā)育分布于地質(zhì)環(huán)境條件、降水、植被及人類工程活動(dòng)強(qiáng)度等密切相關(guān)[4]。

3.3.1 地貌特征

崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育密度與區(qū)域地形地貌呈正相關(guān)。泰山景區(qū)中山區(qū)地形起伏大，地勢陡峻，巖石裸露，節(jié)理、裂隙發(fā)育，發(fā)育密度最大，丘陵區(qū)次之，再是低山區(qū)；發(fā)育數(shù)量以丘陵區(qū)最多，這主要由于丘陵區(qū)是人類重要的居住、活動(dòng)場所，工程建設(shè)活動(dòng)相對強(qiáng)烈等有關(guān)[5]。

(1)崩塌與微地貌。中山區(qū)崩塌危巖體多分布于坡度大于60°的陡峻山坡或峭壁，山坡前緣或陡壁巖石卸荷裂隙發(fā)育，危巖體多前緣外凸臨空，重心外移，在陡峻山坡面上呈點(diǎn)狀或成片發(fā)育，坡面凹凸不平，上陡下緩，發(fā)生崩塌時(shí)以崩落方式為主。泰山景區(qū)內(nèi)崩塌隱患點(diǎn)最為發(fā)育，主要威脅登山游客、古建筑，如泰山上山盤道“江山多嬌”石刻處上方危巖體、方臺子―碧霞祠兩側(cè)巖壁危巖體。丘陵區(qū)崩塌危巖體多位于山坡坡腳或挖坡形成的裸露巖石陡崖處，一般呈孤立點(diǎn)狀發(fā)育、危巖體脫離母巖體，前緣臨空、地形坡度大于30°，發(fā)生崩塌時(shí)呈滑落方式，崩積物大都堆積于坡腳，如泰山景區(qū)大津口鄉(xiāng)栗杭村李正剛家大門口危巖體。低山區(qū)崩塌危巖體多位于山坡坡頂或坡面，山坡形態(tài)常表現(xiàn)為凸坡。坡頂、底高差20～50m，地形坡度30°～50°，坡面不平，發(fā)生崩塌時(shí)一般沿山坡坡面呈滾落方式，崩積物大都堆積于坡腳，如岱岳區(qū)化馬灣鄉(xiāng)段峪村北危巖體。

(2)滑坡與微地貌。低山丘陵區(qū)受地形條件限制，因挖坡修路、建房或改造梯田，形成局部斜坡臨空面，坡面松散土石體與下伏基巖存在明顯界面，且未對坡面采取護(hù)坡措施，雨季沿接觸界面常有水溢出或濕潤，斜坡土石體下部失去支撐向下滑塌形成滑坡，如戴廟鎮(zhèn)中金山村北、銀山鎮(zhèn)牛莊村滑坡。

(3)泥石流與微地貌。形成泥石流需要一定的水動(dòng)力條件，部分村莊房屋建于溝谷內(nèi)或溝口處，雨季遇強(qiáng)降水極易遭受泥石流侵害。區(qū)內(nèi)多數(shù)泥石流溝谷上游三面環(huán)山，山坡覆蓋厚度不等的風(fēng)化殘坡積物，山腰以下部位多開墾為梯田；溝谷中游多為狹窄、彎曲、陡深的峽谷，溝床縱坡降大，泥石流形成后可快速流動(dòng)下泄；溝谷內(nèi)或溝口處一般建有村莊或居民點(diǎn)，如肥城市潮泉鎮(zhèn)箱子莊泥石流溝谷，1978年引發(fā)泥石流，造成11名村民死亡，3人受傷，毀壞民房20余間。

3.3.2 巖土體特征

巖土體是影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的基礎(chǔ)因素，巖性特征對地質(zhì)災(zāi)害類型具有明顯的控制作用[6-8]。崩塌危巖體巖性主要為堅(jiān)硬塊狀變質(zhì)巖發(fā)育42處，占崩塌總數(shù)的92%(表2)；堅(jiān)硬層狀碳酸鹽巖發(fā)育2處，占崩塌總數(shù)的4%。殘坡積土、土石類發(fā)育2處(土崩)，占崩塌總數(shù)的4%。

表2 崩滑流與巖土體類型關(guān)系統(tǒng)計(jì)表

3.3.3 地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)崩塌危巖體以堅(jiān)硬塊狀變質(zhì)巖為主、其次為堅(jiān)硬層狀碳酸鹽巖，受區(qū)域構(gòu)造影響，巖體內(nèi)普遍發(fā)育多組陡傾及近水平的節(jié)理、裂隙，將山體巖石切割成塊度不等的塊體，成為崩塌危巖體的軟弱結(jié)構(gòu)面。各種軟弱結(jié)構(gòu)面與山坡坡面的組合關(guān)系，控制著斜坡的穩(wěn)定性[9]，成為促使崩塌、滑坡發(fā)生的重要接觸面。

3.3.4 降水影響

區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在每年的6—9月份，多發(fā)生在一次暴雨型降水當(dāng)日(表3)，與降水具有同步發(fā)生的特點(diǎn)，這一時(shí)期是地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)期；據(jù)對境內(nèi)主要泥石流災(zāi)害的統(tǒng)計(jì)，降水是誘發(fā)泥石流的主動(dòng)力，尤其是持續(xù)性強(qiáng)降水提高了松散土石的飽水程度，更易引發(fā)泥石流。

表3 不同降雨等級地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生對比關(guān)系

3.3.5 植被影響

泰山景區(qū)崩塌隱患點(diǎn)發(fā)育密度最高，其中針葉林帶或無林帶、以及植被稀疏的寒武紀(jì)張夏組灰?guī)r“岱崮地貌”是崩塌隱患主要發(fā)育區(qū)，隱患點(diǎn)多、密度大，發(fā)生崩塌時(shí)因無樹木阻擋崩落速度快、距離遠(yuǎn)，造成危害也較大。植被對斜坡上的松散土石體具有固定作用，植被發(fā)育良好的斜坡發(fā)生滑坡、不穩(wěn)定斜坡概率較小，無植被斜坡直接接受降水沖刷，發(fā)生滑坡、不穩(wěn)定斜坡概率大。植被對泥石流的形成具有重要影響，其對形成泥石流的物源起固定作用，植被覆蓋率低的溝谷，基巖裸露，降水大部轉(zhuǎn)化為地面坡流，同時(shí)山坡殘坡積層薄，降水極易使其飽和流失成為泥石流物源，稍有降水即可形成泥石流。如新泰市岳家莊鄉(xiāng)南楊莊泥石流溝谷位于侵入巖低山丘陵區(qū)，山坡植被覆蓋率小于30%，山麓地帶大部開墾為梯田，2001年7月一次降水159.4mm即發(fā)生了泥石流，毀壞農(nóng)田60余畝。

3.3.6 人類工程活動(dòng)影響

人類工程活動(dòng)是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要外因[10]。境內(nèi)低山丘陵區(qū)地形起伏大，挖坡修路及建房使山坡坡腳前緣臨空，坡體巖石裸露，受母巖中節(jié)理裂隙的影響卸荷裂隙發(fā)育極易松動(dòng)崩落形成崩塌，降水沖刷使坡面土石體失穩(wěn)形成滑坡；低山丘陵區(qū)人類開墾坡田，使原本生長雜草、灌木叢的山坡，成為裸露的松散砂土石裸地，降水極易使其飽水成為泥石流物源，稍有降水即可形成泥石流。

4 防治對策

4.1 崩塌

對于規(guī)模較小且具備工程治理?xiàng)l件的隱患點(diǎn)，可通過危巖體卸載、支擋加固、填縫、灌漿加固等簡單工程[11-16]，使其恢復(fù)平衡狀態(tài)；對于規(guī)模較大的隱患點(diǎn)，可通過危巖體卸載、掛網(wǎng)護(hù)坡、錨桿加固、修建排水溝等工程，降低崩塌發(fā)生的可能。

對于泰山、徂徠山景區(qū)內(nèi)部分陡崖、險(xiǎn)石，本身具備景觀價(jià)值，可在保證不破壞景觀資源的前提下，采取填縫、支擋等簡單工程進(jìn)行治理，并做好警示標(biāo)識，以最大程度減少崩塌隱患對人員造成的威脅。

4.2 滑坡

滑坡的防治首選是避讓，分析滑坡體可能滑塌的方向，將滑坡體下方的受威脅住戶及時(shí)搬遷，撤出滑坡可能威脅的區(qū)域。其次可采用削坡措施對滑坡體減載，將廢渣堆石土清除外運(yùn)，消除廢渣堆；在滑坡體底緣修建重力式擋土墻[17-18]，阻擋上部可能產(chǎn)生的滑塌堆積物；在滑坡體后緣及兩側(cè)外緣修筑排水溝，引導(dǎo)地表水排出，做好溝渠防滲，避免水滲漏；同時(shí)采取撒播草種、移植草皮、栽植樹木等手段，增加坡面植被覆蓋，消減地表徑流和固定松散物質(zhì)。

東平縣2處滑坡隱患點(diǎn)均采取了上述防治措施，治理效果明顯。要注意的是，工程措施雖大大降低了滑坡發(fā)生的可能性，但誘發(fā)滑坡的結(jié)構(gòu)面依然存在，后期仍要做好群策群防和專業(yè)監(jiān)測，如有異樣及時(shí)預(yù)警。

4.3 泥石流

泰安市泥石流隱患點(diǎn)發(fā)育數(shù)量大，威脅人員多，采取避讓措施所需資金數(shù)額大，短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)全部脫險(xiǎn)難度較大。泥石流的防治一方面要做好群策群防與專業(yè)監(jiān)測的結(jié)合，一方面可采取必要的工程措施消除泥石流隱患，對于威脅人員較少，且工程治理投資較大的泥石流隱患點(diǎn)，應(yīng)以搬遷避讓為首選。

泥石流的發(fā)生須具備3個(gè)必要條件：物源條件、水源條件和溝床坡度條件，其治理思路與其對應(yīng)，一是消除物源，二是疏通水流，三是降低溝床坡度。高新區(qū)天寶鎮(zhèn)年家峪泥石流，通過修建導(dǎo)流渠將強(qiáng)降水匯集形成的溝谷洪流導(dǎo)入下游主河道中；下港鄉(xiāng)木營村下木營東南泥石流，通過修建穩(wěn)攔壩，并對溝谷出口河床進(jìn)行了拓寬，增大了出水面積，有效降低了泥石流對下游住戶構(gòu)成的威脅；下港鄉(xiāng)勤村火石岔自然村泥石流治理，采取石谷坊、攔擋壩、削坡、護(hù)坡、清淤及排導(dǎo)槽等工程措施，在上游形成區(qū)和中游流通區(qū)修建攔擋工程進(jìn)行攔截，在中下游采取削坡、護(hù)坡、清淤及排導(dǎo)槽等措施進(jìn)行疏導(dǎo)[19-20]，以最大程度減小泥石流產(chǎn)生的危害。

另一方面，在泥石流形成區(qū)要采取植樹造林，加強(qiáng)水源涵養(yǎng)，強(qiáng)化水土保持，穩(wěn)固土體；禁止在流域內(nèi)進(jìn)行濫砍濫伐，保護(hù)植被，嚴(yán)禁在坡度大于25°的地區(qū)進(jìn)行墾荒種地，在山坡上修建工程時(shí)，要保持邊坡的穩(wěn)定，并且對施工的棄土、棄渣采取水土保護(hù)措施，不能人為造成水土流失等固體物質(zhì)來源，以此降低泥石流發(fā)生的可能。

5 結(jié)語

(1)泰安市地形地質(zhì)條件較復(fù)雜，崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)頻發(fā)。全市現(xiàn)有崩塌、滑坡、泥石流隱患點(diǎn)98處，規(guī)模以中小型為主。

(2)本文通過對地貌類型、巖土體特征、地質(zhì)構(gòu)造、降水、植被、人類工程活動(dòng)等方面深入闡述了崩塌、滑坡、泥石流的形成條件與影響因素。

(3)按照“以防為主、防治結(jié)合、科學(xué)減災(zāi)”的原則，結(jié)合泰安市崩塌、滑坡、泥石流發(fā)育特點(diǎn)，分別提出了防治對策，為泰安市防災(zāi)減災(zāi)工作提供了重要的理論和技術(shù)依據(jù)。