辰溪縣崩塌滑坡地面塌陷災害影響因素淺析

李智峰

（湖南省自然資源調(diào)查所，湖南 懷化 418000）

0 引言

辰溪縣位于湘西北片區(qū)，隸屬于懷化市，沅水中游。東鄰溆浦、南連中方、西鄰麻陽，北連沅陵。常住人口47.6 萬，縣域面積1987.47km2。

辰溪縣地質(zhì)條件復雜，是地質(zhì)災害多發(fā)縣之一。發(fā)育的地質(zhì)災害類型有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷，其中崩塌、滑坡、地面塌陷災害的發(fā)生占全部地質(zhì)災害類型的99%。將災害的相關數(shù)據(jù)進行比較分析，分析了主要相關因素。辰溪縣崩塌、滑坡、地面塌陷的形成主要受地形地貌、地層巖性、工程地質(zhì)巖組、大氣降水、地下水、地質(zhì)構(gòu)造與人類工程活動等多種因素共同影響[1]。依據(jù)孕災地質(zhì)條件判斷斜坡地質(zhì)災害易發(fā)性為中易發(fā)及以上時，如遇暴雨等極端天氣、開挖坡腳，易引發(fā)各種地質(zhì)災害。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

辰溪縣地處雪峰山與武陵山之間，以山地和丘陵為主，間以平地，總體地勢東高西低。海拔高程一般為190～390m，最高是縣域南東邊界羅子山主峰，海拔高程1378.7m，最低為縣域西北沅江水面其海拔高程為100.1m。在長期、多期次的構(gòu)造運動與地質(zhì)營力作用下，地貌呈現(xiàn)出形態(tài)多樣[2]。

辰溪縣屬中亞熱帶濕潤季風氣候，氣候較溫和，四季較分明，春秋短，冬夏長，雨量集中等氣候特征。1 月平均氣溫5.3℃，7 月平均氣溫28.4℃，年平均無霜期353.8d，歷年極端最高氣溫40.0℃，歷年最低氣溫-4.2℃。

年降水量959.3～1735.1mm；多年年均降水1357.7mm；辰溪汛期為4—9 月，占年總降雨量約70%。蘇木溪瑤族鄉(xiāng)東部-羅子山瑤族鄉(xiāng)北東部一帶，年降水量1600～1750mm?？h域北東部的譚家場鄉(xiāng)一帶的降水較少，年降水量小于1450mm。

辰溪縣境內(nèi)出露地層較全，自元古界至新生界，除缺失志留系外，其余均有出露。淺變質(zhì)巖主要分布于縣域北東部、南東部，以板巖為主。碳酸鹽巖、碎屑巖主要分布于縣域中部呈南北走向帶狀分布，巖性以灰?guī)r、砂巖為主。紅色砂巖主要分布于縣域西部，為侏羅-白堊紀地層。

辰溪縣地質(zhì)構(gòu)造屬南華準地臺、江南地軸、沅辰凹陷和沅麻盆地構(gòu)造單元內(nèi)。東南為雪峰加里東褶皺帶即溆浦至團頭大斷裂為界；東北部震旦系與青白口系不整合界線即為沅辰凹陷的界線?？h域內(nèi)經(jīng)歷了雪峰至喜山等多期次構(gòu)造運動，構(gòu)造在淺變質(zhì)巖區(qū)前寒武系地層十分復雜，形態(tài)多樣，其中斷裂和褶皺都很發(fā)育，構(gòu)造線方向主要為北東向最為發(fā)育，其次為近東西向。

2 崩塌、滑坡、地面塌陷災害影響因素分析

2.1 與地形地貌關系

辰溪縣由于地質(zhì)條件差異，地形地貌復雜多變，全縣分為六個地貌分區(qū)：平原，剝蝕侵蝕丘陵區(qū)，巖溶侵蝕丘陵區(qū)，侵蝕剝蝕低山區(qū)，巖溶侵蝕低山區(qū)，侵蝕剝蝕中山區(qū)。

辰溪縣地質(zhì)災害在剝蝕侵蝕丘陵最為發(fā)育，為111個，占所調(diào)查災害點總數(shù)的53.62%；其次是侵蝕剝蝕中山為41 個，占所調(diào)查地質(zhì)災害點總數(shù)的19.81%；侵蝕剝蝕低山35 個，占所調(diào)查地質(zhì)災害點總數(shù)的16.9%；巖溶侵蝕丘陵地區(qū)地質(zhì)災害發(fā)育數(shù)為15 個，占所調(diào)查地質(zhì)災害點總數(shù)的7.2%；而在巖溶侵蝕低山地質(zhì)災害發(fā)育最少為5 個，占所調(diào)查災害點總數(shù)的2.4%。

由于丘陵區(qū)地表水發(fā)育，溪溝下切強烈，臨空面較發(fā)育，坡體表面的殘坡積土層堆積較厚，地層巖性大部分為紅層風化強烈，同時人類工程活動強烈，易導致災害頻發(fā)。但在相對高差大于200m 的山區(qū)雖然溝谷切割嚴重，坡體陡峭且臨空面發(fā)育，一般是巖質(zhì)斜坡，人口居住少，公路切坡少，基本為無人林區(qū)；在相對高差在50m 以內(nèi)的平原地區(qū)人類工程活動強烈，地勢平坦，斜坡的臨空面小，斜坡體需要的下滑力較大，因此地質(zhì)災害發(fā)育較少。

巖溶塌陷分布在地形低洼、地下水排泄區(qū)及其附近，地形低洼處一般是巖溶地層地下水排泄區(qū)，地下水位埋藏淺，循環(huán)交替強列，在地下水升降過程中，急劇改變地下水的動力條件，易發(fā)生地面巖溶塌陷。如板橋、孝坪鎮(zhèn)、寺前、長田灣鄉(xiāng)地區(qū)的巖溶塌陷均發(fā)育分布在地形低洼處。

2.2 地質(zhì)災害與地層巖性

巖土體是各類地質(zhì)災害生成的物質(zhì)基礎，它們的性狀決定著各類地質(zhì)災害發(fā)生的可能性和發(fā)育時間的長短。巖土的堅固（密實）程度，風化程度及軟化性、抗剪強度、顆粒大小、形狀、透水性及可溶性等不同，直接影響各類地質(zhì)災害的發(fā)生。根據(jù)對辰溪縣207 處地質(zhì)災害點的地層時代進行統(tǒng)計，結(jié)果如圖1 所示。

由圖1 可知，辰溪縣地層時代中，青白口系牛牯坪組（Qbn）、侏羅系中統(tǒng)自流井組（J2z）和白堊系下統(tǒng)欄垅組（K1l）孕災數(shù)為前三甲，孕災數(shù)最分別為37 處、21處、21 處，各占災點總數(shù)的17.87%、10.14%、10.14%；侏羅系下統(tǒng)白田壩組（J1b）、白堊系下統(tǒng)神皇山組（K1sh）、東井組（K1d）、南華系上統(tǒng)南沱組（Nh3n）、三疊系上統(tǒng)二橋組和火把沖組（T3（h+e））孕災數(shù)分別為20 處、18 處、8 處、8 處、8 處，分別占災點總數(shù)的9.66%、8.70%、3.86%、3.86%、3.86%；其余地層時代孕災數(shù)都在8 處以下。因此青白口系牛牯坪組（Qbn）、侏羅系中統(tǒng)自流井組（J2z）、下統(tǒng)白田壩組（J1b）和白堊系下統(tǒng)欄垅組（K1l）、神皇山組（K1sh）為辰溪縣地質(zhì)災害主要孕災層位，包含地災點117 處占總數(shù)的56.5%。

圖1 辰溪縣地質(zhì)災害點與地層時代關系

2.3 與工程地質(zhì)巖組關系

巖土體是產(chǎn)生地質(zhì)災害的物質(zhì)載體，在各類工程地質(zhì)巖組中都有可能發(fā)生地質(zhì)災害，但地質(zhì)災害發(fā)育程度與各類巖組的風化程度、節(jié)理裂隙、裂縫密度及延展性、外傾結(jié)構(gòu)面角度關系密切[3]。

（1）辰溪縣第四系松散土體主要為殘坡積和沖洪積物，其物質(zhì)多為碎石土、含碎石粘土，結(jié)構(gòu)較松散，透水性較強，在降雨及內(nèi)外地質(zhì)營力作用下易沿覆蓋層與基巖接觸面發(fā)生滑坡等災害。土質(zhì)滑坡占滑坡總數(shù)65%。

（2）淺變質(zhì)巖板巖類，經(jīng)歷的構(gòu)造運動時間長、期次多，物理風化作用時間長。如震旦系薄層狀硅質(zhì)巖、炭質(zhì)板巖，南華系含礫砂質(zhì)板巖、含礫泥質(zhì)砂巖，青白口的板巖等。這些地層的巖石裂隙和節(jié)理極發(fā)育，物理風化作用較強烈，淺部巖體中裂隙在裂隙水及冰凍作用下擴展，在暴雨天氣、開挖坡腳形成高陡臨空面的情況下易發(fā)生滑坡。

（3）紅色碎屑巖類，如侏羅紀-白堊紀紅色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等。

紅砂巖經(jīng)物理風化作用強烈，巖石風化裂隙極發(fā)育，巖體的結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的變化，由原來的整體塊狀結(jié)構(gòu)變?yōu)樗榱阉缮罱Y(jié)構(gòu)，在暴雨天氣、開挖坡腳形成高陡臨空面的情況下易發(fā)生滑坡。

（4）軟弱巖體，主要分布于紅色碎屑巖中泥巖夾層和煤系地層中鋁土礦夾層，在構(gòu)造作用、風化、雨水浸泡影響下，易形成土狀或泥狀的軟弱夾層，成為潛在的滑動面或滑動帶，如河流侵蝕和開挖坡腳導致軟弱夾層形成臨空面，在暴雨天氣易發(fā)生滑坡。

（5）塊狀、厚層狀堅硬脆性巖石（如硬質(zhì)的砂巖、砂礫巖、灰?guī)r）易形成較陡峻的邊坡，這類巖石在帶酸性雨水的溶蝕作用下使構(gòu)造節(jié)理、卸荷裂隙更加發(fā)育，且存在臨空面，則易形成崩塌。

（6）塌陷以巖溶塌陷為主巖溶塌陷多分布在淺可溶巖及其與非可溶巖接觸附近的有利地段，主要分布于小龍門、長田灣地區(qū)二疊紀吳家坪組灰?guī)r中，巖溶主要發(fā)育在非可溶巖龍?zhí)督M砂質(zhì)頁巖、硅質(zhì)頁巖之上的吳家坪組灰?guī)r的接觸界面地段。二疊系棲霞組與茅口組灰?guī)r巖溶發(fā)育，溶洞發(fā)育但地面塌陷少。

2.4 與地質(zhì)構(gòu)造關系

縣境內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造類型復雜，包括褶皺和斷裂兩種構(gòu)造。褶皺中背斜是辰溪縣東部地區(qū)的一大構(gòu)造特色。在褶皺帶兩側(cè)及其鄰近地帶，滑坡發(fā)育其中蘇木溪向斜最為典型，向斜軸線兩側(cè)附近分布11 個地災點。其原因主要為褶皺軸部是地應力較集中的部位，構(gòu)造裂隙發(fā)育，特別是先壓后張的高傾角切層裂隙，往往起到巖體崩滑的切割邊界作用，同時裂隙發(fā)育區(qū)，風化、破碎、剝蝕作用較強，常常形成斜覆于基巖上的殘坡積松散堆積層，為滑坡提供了物質(zhì)基礎[4]。

縣境內(nèi)的斷裂構(gòu)造走向多呈北東、北北東走向。由于斷裂兩側(cè)地層巖性因強烈擠壓，形成數(shù)十米寬的破碎帶，破碎帶巖塊相對破碎，結(jié)構(gòu)面較多，局部存在軟弱面或軟弱帶，如斷層泥、糜棱巖等，巖體力學強度較低，易風化剝蝕。在降雨、風化、侵蝕、人類工程活動等因素作用下，易形成各類地質(zhì)災害。經(jīng)統(tǒng)計主要斷層200m 范圍內(nèi)分布45 個地質(zhì)災害點，占全縣地質(zhì)災害點總數(shù)的21.7%。

巖溶塌陷主要分布在斷裂構(gòu)造帶及其附近，由于構(gòu)造斷裂，巖層多破碎，裂隙溶洞發(fā)育，地下水活動強烈，地下巖溶成為地下水補給、逕流、排泄的主要通道，當?shù)叵滤粍×易兓瘯r，易引發(fā)巖溶塌陷，因此巖溶塌陷多發(fā)生在斷裂帶及其附近。

2.5 與大氣降水關系

降雨對滑坡的作用主要是通過下滲補給地下水，對巖土體進行潛蝕作用和浸潤軟化作用，產(chǎn)生地下水動、靜水壓力的變化，增大巖土體的容重，降低抗剪強度，從而引發(fā)產(chǎn)生滑坡。

降雨使裂隙中充滿水及其流動，對潛在崩塌體產(chǎn)生動、靜水壓力；產(chǎn)生向上的浮托力；巖體和充填物在雨水的浸泡作用下，抗剪強度大幅降低；充滿裂隙的水，使危巖體和穩(wěn)定巖體之間的摩擦力減小。在暴雨天氣易產(chǎn)生崩塌[5]。

根據(jù)地質(zhì)災害發(fā)生月份統(tǒng)計，地質(zhì)災害在年內(nèi)時間上的分布集中在5—7 月為主汛期，尤以6—7 月最為突出，占總數(shù)的65.89%。

2.6 崩塌、滑坡、地面塌陷災害與人類工程活動

縣域內(nèi)與人類工程活動密切相關的各類地質(zhì)災害點，占滑坡總數(shù)的67.71%，占崩塌總數(shù)的26.32%，占地面塌陷26%。

（1）修建公路及房屋的開挖坡腳，或切坡不當、削坡過陡現(xiàn)象，破壞了原斜坡自然安息角，使其斜坡巖土體處于極限平衡狀態(tài)，在降雨條件下，雨水的入滲使巖土體的體重加重而破壞了巖土體極限平衡狀態(tài)的力學性質(zhì)，則引起下滑現(xiàn)象。

（2）水庫因長期蓄水和排泄，水面急劇升降，使至周邊的巖土浸泡和收縮，周而復返的進行則使巖土結(jié)構(gòu)松軟，在失穩(wěn)條件下易產(chǎn)生滑坡。

修建房屋、公路開挖形成的高陡邊坡。切割了外傾或緩傾的軟弱地層，改變坡體原始平衡狀態(tài)，新形成的邊坡表面的巖石、土體裸露，呈松散狀態(tài)，在降雨條件下，易引發(fā)崩塌現(xiàn)象。

（3）煤礦采空區(qū)易發(fā)生地面塌陷。辰溪縣內(nèi)煤礦較多，采礦疏排地下水，導致地下水位大幅降低，形成地下水降落漏斗，在漏斗區(qū)內(nèi)的巖溶洞穴口上覆的巖土體失去浮托而發(fā)生塌陷。因此采礦疏排地下水引發(fā)的巖溶塌陷最多，且規(guī)模大、災害嚴重，此類塌陷是辰溪縣人為塌陷的最主要的塌陷災害。

（4）縣域北東部屬于低山區(qū)山體坡度普遍在30°以上，在公路呈“之”字型回彎處上方長期有車輛通行形成荷載，加之鄉(xiāng)村公路排水不暢通長期雨水浸泡路基，導致巖體結(jié)構(gòu)破壞，易發(fā)生滑坡。

3 結(jié)語

辰溪縣崩塌、滑坡、地面塌陷的形成主要受地形地貌、地層巖性、工程地質(zhì)巖組、地質(zhì)構(gòu)造和人類工程活動共同影響，在暴雨天氣，在新開挖坡腳形成高陡邊坡處，河流凹岸沖刷嚴重區(qū)域極易發(fā)生地質(zhì)災害。

分析地質(zhì)災害影響因素，深化地質(zhì)災害形成機理和發(fā)育規(guī)律認識，總結(jié)成災模式，評價地質(zhì)災害風險，提出風險管控措施，為地質(zhì)災害防治管理提供基礎依據(jù)。