紅古區(qū)斜坡類地質(zhì)災(zāi)害分布發(fā)育規(guī)律及孕災(zāi)地質(zhì)條件研究

樊小鵬，胥斌輝，王星天

（甘肅工程地質(zhì)研究院，甘肅 蘭州 730000）

1 自然地理與區(qū)域地質(zhì)環(huán)境概況

1.1 氣象水文

紅古區(qū)全年降水量介于198.6 mm～573.2 mm。一般在7～9月份較為集中。日最大降水量為103.4 mm，最大小時(shí)降水量為39.0 mm，10 min最大降水量為18.6 mm。年平均蒸發(fā)量為1 507.8 mm，如圖1所示。最大凍土深度80 cm。紅古全境屬黃河流域，其主要河流為自西向東徑流的湟水河及其一級(jí)支流大通河。

圖1 紅古區(qū)氣象要素圖

1.2 地形地貌

區(qū)內(nèi)地貌分構(gòu)造侵蝕低中山地貌和河谷階地地貌。構(gòu)造侵蝕低中山地貌位于紅古區(qū)大通河及湟水河左岸，大部分區(qū)域呈黃土山梁狀展布，海拔介于1 600～2 440 m，溝谷相對(duì)高差100～300 m。河谷階地地貌分大通河河谷及湟水河河谷，大通河河谷發(fā)育有四級(jí)階地，Ⅰ、Ⅱ級(jí)階地分布較廣，是窯街主要建設(shè)區(qū)，最寬處約750 m，較為平坦，比降約25‰；Ⅲ、Ⅳ級(jí)階地大部分區(qū)域被后期流水切割梁峁?fàn)?，局部地方保存較好，最寬處約為480 m，比降約73‰，現(xiàn)狀是大部分區(qū)域人為改造為耕地。湟水河谷階地左岸發(fā)育Ⅰ～Ⅴ級(jí)階地，Ⅰ、Ⅱ級(jí)階地是紅古區(qū)發(fā)育最好的階地，地面平坦，比降約25‰，為紅古城區(qū)所在地；Ⅲ、Ⅳ級(jí)階地大部分區(qū)域被后期流水切割梁峁?fàn)?，海石灣?zhèn)東側(cè)宗家臺(tái)和王家臺(tái)保持較完整，最寬處約為1 100 m，比降約35‰，現(xiàn)狀大部分區(qū)域人為改造為耕地。Ⅴ級(jí)階地因上部黃土層覆蓋特征不明顯。

1.3 地層巖性

紅古區(qū)出露的地層主要為震旦系、三疊系、侏羅系、白堊系及第四系地層，震旦系地層主要為榴石云母片巖、石英云母片巖等；三疊系地層主要分布在窯街，巖性主要為紫紅色砂巖；白堊系砂巖為紅古區(qū)境內(nèi)大部分區(qū)域的地層基座，主要分布在湟水下游左岸及大通河左岸。第四系地層主要為覆蓋于各前第四系地層之上的沖洪積物及馬蘭黃土；殘坡積物、滑坡堆積物等零星分布于區(qū)內(nèi)斜坡坡面及坡腳部位。區(qū)境西北側(cè)享堂峽一帶分布加里東期及元古代侵入巖，巖性為灰白色石英閃長(zhǎng)巖。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造及地震

紅古區(qū)在區(qū)域構(gòu)造上處于祁呂賀山字型構(gòu)造的兩翼與青藏歹字型構(gòu)造體系和隴西旋卷構(gòu)造的交接地帶，次級(jí)構(gòu)造較復(fù)雜，斷裂及褶皺發(fā)育。處于天水—蘭州—河西走廊地震帶。平安鎮(zhèn)地震動(dòng)峰值加速度為0.2 g，其余地區(qū)為0.15 g，地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜特征周期為0.45 s，抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，所屬設(shè)計(jì)地震分組為第三組。削坡建房修路引起規(guī)模小，數(shù)量大。

2.1.2 滑坡

本區(qū)內(nèi)滑坡按照物質(zhì)組成劃分，土質(zhì)滑坡24處，巖質(zhì)滑坡1處；按照滑體厚度劃分，淺層滑坡23處，中、深層滑坡分別為1處；區(qū)內(nèi)具22處小型滑坡，中、大型滑坡為捷路溝內(nèi)3處滑坡，該段土層厚度大，地形高差較大，所以形成滑坡規(guī)模也大；區(qū)內(nèi)除海石灣煤礦上工業(yè)廣場(chǎng)老滑坡外，均為新滑坡，且該滑坡經(jīng)過(guò)兩次復(fù)活。

2 斜坡類地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及分布規(guī)律

2.1 斜坡類地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

紅古區(qū)共發(fā)育150處地質(zhì)災(zāi)害，如圖2所示，其中斜坡類地質(zhì)災(zāi)害（本文特指滑坡、崩塌）113處，如圖3所示，占區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的75%，這也與區(qū)內(nèi)以階地為主的地貌和斜坡地形廣泛分布的實(shí)際一致［1］。113處斜坡災(zāi)害中崩塌達(dá)到88處，在斜坡類地質(zhì)災(zāi)害中占比達(dá)78%，滑坡25處，在斜坡類地質(zhì)災(zāi)害中占比為22%。

圖2 紅古區(qū)斜坡類地質(zhì)災(zāi)害分布圖

圖3 紅古區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類型及數(shù)量統(tǒng)計(jì)圖

2.1.1 崩塌

共確定崩塌地質(zhì)災(zāi)害88處，其中中型3處，小型85處。按照破壞方式劃分，主要為傾倒式崩塌，為50處，墜落式崩塌32處，滑移式崩塌6處，主要因紅古區(qū)地層多以黃土為主，崩塌多分布于土層中，而土體節(jié)理發(fā)育，尤其是馬蘭黃土垂直節(jié)理發(fā)育，土體易沿節(jié)理面剝落傾倒；按照規(guī)模分類主要以小型崩塌為主，因其多由

2.2 斜坡類地質(zhì)災(zāi)害空間分布規(guī)律

2.2.1 空間分布規(guī)律

（1）沿河谷集中成帶分布：湟水河及其支流大通河和一些大型溝谷的兩岸，滑坡、崩塌均集中成帶出現(xiàn)。以大通河為例，其享堂峽東岸存在著一長(zhǎng)達(dá)7 km的滑坡、崩塌帶，分布有滑坡、崩塌15處，在本區(qū)頗有代表型。

（2）在特定的地層中集中分布：本區(qū)滑坡主要發(fā)育在黃土、粉土地層中，其它地層中則數(shù)量相對(duì)較少。

（3）與人類工程活動(dòng)有關(guān)：湟水河與大通河Ⅱ級(jí)階地是人類居住與活動(dòng)的主要地區(qū)，Ⅲ、Ⅳ級(jí)階地邊緣的改造較為嚴(yán)重，大量的滑坡及崩塌發(fā)育于Ⅲ、Ⅳ級(jí)階地邊緣。

（4）沿一定的斜坡條件集中分布：溝谷的切割深度、斜坡的坡度和斜坡的結(jié)構(gòu)特征是控制滑坡形成的基本條件。區(qū)內(nèi)大通河兩岸山坡高差多在200 m以上，因而也是滑坡集中分布的地段。Ⅲ、Ⅳ級(jí)階地邊緣坡體地層由黃土+卵礫石層+基巖組成，高出Ⅱ級(jí)階地百米，坡體松散的物質(zhì)與高陡的邊坡有利于滑坡、崩塌的形成。

2.2.2 地質(zhì)災(zāi)害時(shí)間分布規(guī)律

（1）年際規(guī)律性

滑坡、崩塌以失穩(wěn)發(fā)生災(zāi)害的頻次同樣有一定的規(guī)律性，如降雨多的年份年際變化等，降雨分配常常有年際變化，豐水年地質(zhì)災(zāi)害較多，貧水年較少。

（2）月際規(guī)律性

雨季長(zhǎng)短稍有不同，但一般在7～9月份，亦是大多數(shù)斜坡類地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)時(shí)段，進(jìn)而說(shuō)明滑坡與雨季集中降雨有密切關(guān)系［2-4］。

3 孕災(zāi)地質(zhì)條件研究

3.1 地形地貌

3.1.1 坡形

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析，滑坡成群出現(xiàn)的地帶多分布于天然坡度較大的地區(qū)，溝谷多呈“V”型，相對(duì)切割深度大，斜坡高、陡，多臨空；從形態(tài)上看，斜坡中部多呈直線形，坡腳處又多無(wú)原生土體支撐，如圖4所示。穩(wěn)定的斜坡多分布在開闊的“U”型溝谷兩側(cè)和丘陵斜坡上，其天然坡度一般小于30°，斜坡形態(tài)多呈直線形或凹形，有時(shí)這種斜坡即使高差和坡度較大，但由于坡體內(nèi)無(wú)地下水活動(dòng)，底部基巖完整且產(chǎn)狀近水平，也表現(xiàn)的較穩(wěn)定。凸形的滑坡在區(qū)內(nèi)較為少見，這種滑坡發(fā)育于溝岸坡，溝道較窄地方，受溝寬限制，其前緣下滑受到擠壓致使滑體呈隆起狀［5］。

圖4 地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)所在斜坡坡度統(tǒng)計(jì)柱狀圖

區(qū)內(nèi)崩塌地質(zhì)災(zāi)害多位于大通河及湟水河Ⅲ、Ⅳ階地前緣，上部土體受風(fēng)化作用致使坡體多呈凸形，且在基巖山區(qū)凸形坡體也多常見，直線型的坡體多見于湟水河的Ⅲ階地前緣。另外由于區(qū)內(nèi)崩塌部分位于人為削坡建房、修路形成的陡坎處，因此崩塌災(zāi)害也多發(fā)育在直線型斜坡中。

3.1.2 斜坡坡度

據(jù)調(diào)查區(qū)113處斜坡地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，20°～60°的斜坡為滑坡發(fā)育主要區(qū)間，由于紅古區(qū)滑坡多發(fā)生于溝道溝岸，而區(qū)內(nèi)溝岸較陡，所以其坡度多介于40°～50°，50°以上的滑坡多發(fā)生于階地前緣較為陡直的區(qū)域，如圖5所示。

圖5 地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)所在斜坡坡度統(tǒng)計(jì)柱狀圖

崩塌（潛崩）所在斜坡坡度集中分別在50°以上的斜坡，受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升控制地形，階地前緣較陡直的區(qū)域多發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害，且階地前緣在60°～70°這個(gè)區(qū)間的斜坡較多，因此崩塌多發(fā)于于此。

3.1.3 斜坡高度

調(diào)查發(fā)現(xiàn)坡高與滑坡的發(fā)生也存在明顯的控制關(guān)系，滑坡多發(fā)育于60 m以內(nèi)的斜坡，由于紅古區(qū)大多數(shù)滑坡為溝岸小滑坡，規(guī)模較小，所以斜坡高差相對(duì)較小。而在120 m以上則為發(fā)育在捷路溝的規(guī)模相對(duì)較大的滑坡，溝岸高差大。

崩塌的分布與高程有著密切的相關(guān)性，大多數(shù)崩塌發(fā)生于低于60 m高度的斜坡，這與區(qū)內(nèi)斜坡高度息息相關(guān)，崩塌所在多為階地前緣，其所在斜坡高度多在100 m以內(nèi)，而崩塌體多為中部的上更新統(tǒng)砂礫卵石層，分布位置位于斜坡中部一帶，其次因人為削坡高度大多較低，因此也是低于20 m的崩塌較為集中的原因，如圖6所示。

圖6 地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)所在斜坡高度分段統(tǒng)計(jì)柱狀圖

3.2 工程地質(zhì)巖組

3.2.1 對(duì)滑坡的影響

紅古區(qū)大面積區(qū)域覆蓋黃土，共發(fā)育25處滑坡，其中24處為土質(zhì)滑坡，該類滑坡發(fā)育于黃土層及殘坡積層中。

黃土中的各類孔隙、發(fā)育的垂直節(jié)理和落水洞使其結(jié)構(gòu)的完整性遭到強(qiáng)烈破壞，且為水體入滲提供良好通道。黃土的崩解性很強(qiáng)，易被水流侵蝕切割，形成良好的臨空條件。因此，由黃土地層構(gòu)成的斜坡，在地震、降水、河流侵蝕等不利外部因素的作用下，容易發(fā)生黃土滑坡［6-9］。

3.2.2 對(duì)崩塌的影響

第四系馬蘭黃土及上更新統(tǒng)粉土——砂卵石雙層土體為區(qū)內(nèi)崩塌發(fā)育的主要工程地質(zhì)巖組，由于黃土有著較好的直立性，往往形成較陡的斜坡，特別是在河流轉(zhuǎn)向的坡岸、各種線路工程的人工邊坡上多見黃土崩塌形成。

白堊系砂巖在構(gòu)造活動(dòng)影響下多形成高、陡的階地基座，砂巖膠結(jié)程度低，風(fēng)化程度強(qiáng)，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地震及風(fēng)化作用易形成裂隙，在降雨和地震等誘發(fā)條件下容易發(fā)生崩塌。

3.3 斜坡結(jié)構(gòu)與地質(zhì)災(zāi)害

3.3.1 土巖——雙層結(jié)構(gòu)斜坡體與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系

此類巖土體結(jié)構(gòu)的地質(zhì)災(zāi)害主要為崩塌地質(zhì)災(zāi)害，一般上覆中上更新統(tǒng)沖積物及全新統(tǒng)殘坡積物等，下部為巖石地層，如圖7所示。這種結(jié)構(gòu)的斜坡對(duì)于降雨、地震、人類工程活動(dòng)的敏感性遠(yuǎn)大于其他結(jié)構(gòu)類型的斜坡，上部土層為透水層，下部基巖為相對(duì)隔水層，水體下滲對(duì)于接觸帶土體的物理性質(zhì)改變較大，這種原因也是導(dǎo)致滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的重要因素［10］。

圖7 斜坡結(jié)構(gòu)與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育相關(guān)性圖

3.3.2 巖體單層結(jié)構(gòu)斜坡體與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系

本次調(diào)查共有8處崩塌地質(zhì)災(zāi)點(diǎn)屬于巖體單層結(jié)構(gòu)，主要是人為的削坡建房、修建公路等造成，坡體一般是由區(qū)內(nèi)分布的變質(zhì)巖、巖漿巖組成，因?yàn)槠涓祟惞こ袒顒?dòng)的相關(guān)性最大，所以災(zāi)害并沒有與特定的巖體有密切的相關(guān)性，而是更多的與引發(fā)因素相關(guān)。

3.3.3 土體單層結(jié)構(gòu)斜坡體與崩塌災(zāi)害的關(guān)系

紅古區(qū)黃土丘陵區(qū)中上更新統(tǒng)黃土及沖積物廣布，土體厚度不等，大通河及湟水河的高階地分布有粉土——砂卵石雙層的土體，而這種結(jié)構(gòu)的斜坡在紅古區(qū)分布遠(yuǎn)大于其他結(jié)構(gòu)類型的斜坡，因此這類災(zāi)害的數(shù)量也較多分布，因?yàn)楸浪w所在區(qū)域大多位于上部粉土——砂礫卵石層中，因此控制崩塌地質(zhì)災(zāi)害的主要巖土體為該層。

3.4 人類工程活動(dòng)與地質(zhì)災(zāi)害

3.4.1 削坡修路引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害

交通行業(yè)的發(fā)展一方面帶動(dòng)了紅古區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但另一方面因削坡修路帶來(lái)諸多高、陡邊坡問題，早期筑路切坡削方，多形成土質(zhì)、巖質(zhì)邊坡，且大多數(shù)受條件限制未進(jìn)行治理，導(dǎo)致紅古區(qū)存在大量公路邊坡，且多引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害［11-13］。

3.4.2 炸山采石，堆積體引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害

紅古區(qū)享堂峽段因早期采礦形成多出露采邊坡，廢渣堆積于斜坡坡面在降雨、地震等條件下形成多出滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害，且多次造成人員傷亡。

3.5 降雨與地質(zhì)災(zāi)害

根據(jù)對(duì)區(qū)內(nèi)降雨資料及實(shí)地調(diào)查結(jié)果分析，紅古區(qū)斜坡類地質(zhì)災(zāi)害（滑坡、崩塌）多集中在7、8、9月，與紅古區(qū)降雨特征呈高度正相關(guān)。據(jù)紅古區(qū)統(tǒng)計(jì)資料顯示，極端降水年都曾引發(fā)大量滑坡、崩塌災(zāi)害。

在紅古區(qū)表層廣泛分布有疏松黃土及早期滑坡堆積物，其滲透性較強(qiáng)，易軟化，下部多為不透水的堅(jiān)硬—半堅(jiān)硬基巖。在干燥的內(nèi)陸氣候條件下逐漸塑造而成的高陡斜坡，遇長(zhǎng)期降雨過(guò)程，降雨沿黃土節(jié)理下滲，上部地層易被軟化，土體抗剪強(qiáng)度降低，特別是在堆積層—基巖接觸面形成軟塑、流塑狀軟化帶，從而增大斜坡失穩(wěn)可能性，繼而發(fā)生滑坡。

4 結(jié)論

紅古區(qū)113處斜坡類地質(zhì)災(zāi)害主要以滑坡、崩塌為主，其中崩塌88處，在斜坡類地質(zhì)災(zāi)害中占比達(dá)78%；滑坡25處，在斜坡類地質(zhì)災(zāi)害中占比為22%。

（1）紅古區(qū)斜坡類地質(zhì)災(zāi)害沿大通河及湟水河河谷受地形地貌控制呈帶狀分布，發(fā)育地層主要由黃土-卵礫石層-基巖組成。災(zāi)害發(fā)生頻次與降雨呈正相關(guān)，且人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈地帶多發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，災(zāi)害類型以小型為主。

（3）紅古區(qū)地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)地質(zhì)條件主要包括：①地形地貌②巖土體（工程地質(zhì)巖組、易滑易崩地層、巖體結(jié)構(gòu)、軟弱層、風(fēng)化程度等）③斜坡結(jié)構(gòu)④人類工程活動(dòng)⑤降雨這幾個(gè)方面，而區(qū)內(nèi)豐富的集中的降水、多發(fā)的地震及愈趨頻繁的人類工程活動(dòng)則為地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的誘發(fā)因素，通過(guò)改變?cè)袨?zāi)地質(zhì)條件影響地質(zhì)災(zāi)害。