秦巴山区镇安县地质灾害特征

仵拨云，李　勇，何意平

（陕西省地质环境监测总站，陕西西安　710054）

摘　要：镇安县地处秦岭南麓，受地质构造和人类工程活动影响，镇安县地质灾害频发，且主要分布于乾佑河流域、冷水河流域与达仁河流域。以镇安第二中学后滑坡为例，从滑坡特征和形成机理对其做了分析研究。根据地质灾害点的现状与潜在发展趋势，结合不同因素单元，将镇安县地质灾害危险区划分为2个高危险区、5个中危险区和4个低危险区。

关键词：地质灾害特征；镇安第二中学后滑坡；水垫效应；地质灾害危险区

0　引　言

秦岭地区是我国地质灾害多发地区之一，镇安县位于秦岭南麓。境内高山林立，沟壑纵横，地质构造复杂，深大断裂发育，岩土体破碎，地质环境较差，雨水丰富，地质灾害发育，尤其是强降雨季节，严重威胁区内人民生命财产安全。

镇安县位于亚热带，雨量充沛。据统计，6—8月份降雨量相对多，9—11月份次之，6—10月份的降雨量占全年降雨量的68.7%。西部雨量充沛，河流密集，水量大，东部雨量偏少，河流较疏，流量也小。旬河、乾佑河由北向南纵贯全境，全县大小河流共计5300余条，其中旬河主要支流有东川河、月河和小仁河；乾佑河主要支流有县河和冷水河。

基岩裂隙水、岩溶化溶蚀孔隙裂隙水和松散岩类孔隙水构成地下水赋存。

镇安县位于南秦岭印支褶皱带东段，山柞旬盆地西缘。地势整体呈现西北高、东南低，地形地貌可划分为低山河谷区、中山沟谷区和高山区。

区内地层从震旦系至三叠系均有不同程度的出露，其中寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系和石炭系的泥岩、页岩、砂岩、千枚岩和灰岩广泛出露。

第四系堆积层、坡积层和残坡积层广泛分布于沟谷斜坡凹槽，厚度0.5～30m不等，以粉质黏土、碎石土为主。

区内断裂构造极为发育，区域性大断裂主要有黄家湾－铁厂断裂（镇安－板岩镇断裂）、栗扎坪－七里峡断裂和长评－梅子岭断裂（公馆－白河断裂）。发育有金盆－石泉向斜、河湾－大坪背斜、杨泗－庙沟复背斜和金鸡岭向斜4条主要褶皱带。

1　地质灾害类型与基本特征

1.1　地质灾害类型

镇安县地质灾害共计319处，其中滑坡286处，泥石流12处，崩塌17处，地面塌陷4处（图1）。

作者简介：仵拨云（1987—），男，汉，陕西蒲城人，助理工程师，主要从事地质灾害防治与调查工作。E－mail：wby＿213＠sina.cn

图1　地质灾害类型占比图

1.2　基本特征

1.2.1 滑坡

野外调查共发现286处滑坡，以滑坡体物质组成可划分为堆积层滑坡和岩质滑坡，其中堆积层滑坡252处，占总数的88.11%，岩质滑坡34处，占总数的11.89%；依据滑坡规模可分为大型、中型和小型滑坡，分别为3处、60处和223处，分别占总数的1.05%，20.98%和77.97%。

1）空间分布

镇安县中部、北部地区人口密集，交通和经济产业发达，河流水系发育，人类工程活动频繁，地质灾害相对集中区。

乾佑河流域受河流冲刷和工程建设影响，致使乾佑河两岸滑坡分布较为密集。

旬河、县河和冷水河流域人口分布较密集，农业较发达，河流冲刷、耕地灌溉和坡体开挖等现象造成该区域滑坡发育。

2）规模

滑坡体体积小于10×104 m3的小型滑坡223处，占滑坡总数的77.97%，占地质灾害总数69.91%（表1）。

表1　滑坡规模分类统计表

3）坡度特征

滑坡坡度较缓，以20°～30°为主，共发育有146处；其次为10°～20°和30°～40°坡地；坡度小于10°和大于50°的滑坡体较少，仅为7处。具体如图2所示。

4）基岩岩性

所发现的滑坡中，164处滑坡有不同程度的基岩出露。岩性以砂质板岩、灰质板岩和泥质居多，其次是灰岩、片岩和千枚岩，地层年代多为泥盆纪；灰岩地层年代又以二叠纪居多。另外，还有部分基岩为灰岩夹板岩、片岩夹千枚岩的滑坡。

5）滑坡体物质组成

滑坡体可分为坡积物、堆积物和残积物3类。

坡体物质以碎石土为主，其次为含砾黏土和粉质黏土，少数坡体为膨胀土。

图2　滑坡坡度与滑坡数量关系图

1.2.2 崩塌

17处崩塌均为崩积物崩塌。崩塌体坡度集中在40°～85°之间，平均坡度达到63°。

岩体风化严重，裂隙发育，雨水入渗等自然因素引发的崩塌占崩塌总数的47.06%；人为坡脚开挖引发的崩塌占到崩塌总数的41.18%。

有2处崩塌所在区域地质条件较差，1处位于金鸡岭褶皱束附近，1处位于断裂带附近，构造应力复杂，成为崩塌体稳定性的不利因素。

1.2.3 泥石流

区内泥石流灾害12处，集中发育在乾佑河支沟内。沟壁陡峭，物源区物质丰富，除第四系堆积碎石土外，还发现有2处废弃矿渣。这类松散物质在强降雨季节的雨水冲刷作用下，易发生失稳，成为物源区；流通区通道狭窄，纵比降较小，流通区两侧坡体植被覆盖率一般；堆积区根据地形地貌可分为山前平原和河谷阶地两类，地形平坦开阔，居民已基本搬离该区域，现在多为耕地或河滩。

多处泥石流因滑坡诱发，在物源区或流通区两侧存在已发生或具有潜在危险的小型滑坡，是泥石流重要物质来源。

镇安县年降雨量丰富，水系发育，成为泥石流发生的重要因素。

1.2.4 地面塌陷

区内共发现地面塌陷4处，均为采空区引发。基岩为灰岩或板岩，采空区顶板为风化严重、节理裂隙发育的岩体，或为残坡积碎石土。

1.3　地质灾害分布规律与影响因素

1.3.1 时间分布规律与影响因素

镇安县月平均降水量最多月份为7—9月，6—10月的降水量占全年降水量的68.7%。然而，此时亦是地质灾害多发季节。

随着降雨量的增加，斜坡土体含水量增加，土颗粒间的范德华力变小，内聚力减小，坡体易失稳。

其次，强降雨易引起河流水位上升，甚至引发洪水，旬河、乾佑河的水位上升，斜坡前缘土体趋于饱和，孔隙水压力增大，在河流冲刷的作用下，易造成坡体失稳。

由此可知，降雨不仅直接影响坡体的稳定性，而且诱发河流水位上升，引起地质灾害发生。

1.3.2 空间分布规律与影响因素

1）乾佑河流域

西康铁路、包茂高速和102省道均沿乾佑河修建，而镇安县县城位于永乐镇中部，是镇安县的政治、经济和文化中心，人口密集，人类工程活动频繁，道路修建、房屋建设等工程活动，严重影响到坡体的稳定性，成为该区域地质灾害频发的主要诱发因素。

2）冷水河流域

该区域地貌为中山峡谷区与低山河谷区，水系发育，地质环境条件差，坡体陡峭，基岩裸露，节理裂隙发育，风化严重，上覆松散结构的碎石土。

该区域断裂带发育，且位于金鸡岭褶皱西部，地质构造运动较活跃，成为地质灾害发育不可缺少的影响因素。

3）达仁河流域

流域范围内地貌起伏变化丰富，达仁河及其支流遍布全区，栗扎坪－七里峡断裂穿越区内，地层主要为灰岩和板岩，上覆有风化严重的碎石土，结构松散。其次，村民在建房时，不合理开挖边坡，且未及时支护，较大临空面，为坡体提供了不利于稳定的空间条件。

2　镇安二中滑坡简析

镇安县第二中学后滑坡（以下简称“二中后滑坡”）位于镇安县乾祐河与县河交汇处右岸，镇安县第二中学校园之南，茨沟山山脚地段，南靠茨沟山（图3）。滑坡威胁镇安县第二中学实验楼和3#教学楼，威胁师生千余人。虽然此前在滑坡前缘设置挡墙和抗滑桩，但随着时间推移，滑坡前缘隆起，挡墙局部垮塌，严重威胁校园师生安全。

图3　镇安县第二中学后滑坡

2.1滑坡特征

滑坡坡向40°，平均坡度约30°，坡高约20m，长约350m，宽150m，厚约4m，体积约21×104 m3，滑坡体为第四系坡残积层，为中型堆积层滑坡。从滑坡变形特征和运动性质分析，该滑坡属牵引式滑坡。

滑坡平面形态呈圆弧状，空间形态上滑坡地势整体呈南高北低，由南向北倾斜，西北高、东南低（图4）。

滑坡主体由第四系残坡积含碎石粉质黏土、黏土构成，下伏基岩为泥盆系灰岩、千枚岩。滑坡形态呈上陡下缓型，由南向北倾斜，滑坡体上部坡度较陡，局部基岩裸露，坡度30°～60°（图5）。

2.2　滑坡运动特征

滑坡东西向依据变形特征和地形特征可分为Ⅰ区、Ⅱ区两个蠕滑区。Ⅰ区地形较Ⅱ区陡峭，且基覆界面形态呈直线型，滑面角度较陡；而Ⅱ区基覆界面呈近似圆弧形，剪出口角度较平缓，后缘滑面角度较陡。两个蠕滑区形成了不同的地形结构，为分区滑动提供了有利的地形地貌条件。

图4　镇安县第二中学后滑坡平面图

图5　镇安县第二中学后滑坡剖面图

2.3　滑坡机理分析

滑坡位于山前斜坡地带，乾佑河和县河的右岸，坡体右侧冲沟不断强烈下切，造成坡体破碎并形成临空条件；坡体主要为粉质黏土（局部含碎石），特别是上部的含碎石粉质黏土，其结构松散，孔隙发育，利于降雨和地表水下渗，土体的物理力学性质随之降低；人类工程活动不断改变坡体原始地貌，坡脚开挖形成陡坡，特别是近年雨量增多，以及当地居民引河水或泉水灌溉坡体，地表水下渗使滑坡体含水量增高，土体抗剪强度降低，抗滑力减弱，加之坡体下伏的千枚岩、板岩透水性较差，形成相对隔水层，致使基覆界面处形成软弱带，在重力作用下引起土体沿软弱带滑动。

2.4　滑坡机理分析

滑坡体表层为含碎石粉质黏土，植被良好，孔隙发育。镇安县年降雨量丰富，降水无法通过坡体表面以面流形式汇排，绝大部分降水通过孔隙下渗，从3个方面诱发滑坡的发生：①雨水和地表水下渗，土体含水率趋于饱和，土颗粒间的范德华力减小或消失，坡体的阻滑力随之降低；②千枚岩具有弱透水性，且遇水软化，在表层出现泥化现象，致使覆盖层与基岩之间的摩擦力降低，坡体阻滑能力不断减弱；③千枚岩的泥化层，具有一定的隔水效应，地表水和雨水不断下渗，在基覆界面附近汇集，基岩的泥化现象阻止了地下水的继续下渗，且无法及时排泄，土体孔隙水压力不断增大，甚至形成超孔隙水压力，土体被动式“抬升”，形成“泥化－水垫”效应，从而加剧了滑坡的发生过程。

在多重因素作用下，挡墙主动土压力不断增大，混凝土孔隙被压缩，微裂隙开始出现，支挡能力逐渐降低；挡墙支挡作用减小，又进一步“促进”了滑坡的失稳，滑坡土体继续挤—推挡墙，导致挡墙再次变形；依次循环，滑坡体的滑动力不断增加，挡墙支挡能力逐渐降低，直至发生大变形甚至垮塌。

3　地质灾害危险性分区

依据人口密集程度、基础建设重要性、地形地貌、岩土特征、地质构造、降雨量等因素，将镇安县地质灾害危险程度区划分为：地质灾害高危险区（A）；地质灾害中危险区（B）；地质灾害低危险区（C）（图6）。

图6　危险性分区图

3.1　地质灾害高危险区

地质灾害高危险区分布于镇安县中部和西南部地区，分别为回龙－永乐－青铜关高危险区（A1）和木王－达仁高危险区（A2）。

区内地质灾害点共142处，其中滑坡127处，泥石流6处，崩塌7处，地面塌陷2处。地质灾害点密度达0.2656处/km2。

乾佑河河谷两岸受到河谷切割影响较大，地层岩性主要为片岩、板岩、千枚岩和页岩，岩石破碎，节理裂隙发育，出露岩石多呈现破碎状；上覆第四系坡残积松散碎石土和含碎（砾）石粉质黏土。风化较为强烈，结构多松散零乱，覆盖层厚度变化丰富，约2～10m。

达仁河、小人河流域地层主要由灰岩、板岩、千枚岩和泥质片岩组成，风化一般，节理裂隙较为发育，岩石多呈现破碎状；上覆地层可分为两类，土体多为膨胀性碎石土、粉质黏土和含碎石黏土3类，结构零乱，分选性较差。

区域内人类工程活动频繁，多数坡体具有较大临空面；降雨丰富，地下水以孔隙水和裂隙水居多；省道过往车辆所施加的动荷载影响路基的稳定性，易降低坡体的稳定性。

3.2　地质灾害中危险区

区内地质环境条件较差，地质灾害较发育，总面积1034.69km2，占全县总面积的29.67%，区内地质灾害点共139处，其中滑坡123处，崩塌9处，泥石流5处，地面塌陷2处，地质灾害点密度0.1343处/km2。根据分布区域划分张家－米粮－大坪中危险区（B1）、回龙－永乐－铁厂中危险区（B2）、永乐－回龙中危险区（B3）、东川－庙沟中危险区（B4）和木王西南部中危险区（B5）5个区域。

3.2.1 张家－米粮－大坪中危险区（B1）

该区域分布于镇安县西部，出露基岩以石炭系灰岩、板岩为主，山坡陡峭处基岩裸露，风化一般，节理裂隙发育一般；上覆残坡积层膨胀性碎石土和含砾黏土，风化较严重，结构松散零乱，覆盖层厚度变化较大。

3.2.2 回龙－永乐－铁厂中危险区（B2）

该区域分布于镇安县北部，水系较发育，灾害点分布较为分散。多数灾害点沿河谷分布，受到河谷切割影响，区内降雨丰富，地下水以孔隙水和裂隙水居多。

3.2.3 永乐－回龙中危险区（B3）

该区位于镇安县北部，地层主要由灰岩和板岩组成，风化一般，节理裂隙较为发育，岩石多呈现破碎状；上覆地层均为碎石土，结构零乱，分选性较差；植被覆盖率一般，陡坡处多为灌木，平缓处以耕地为主；区域内人类工程活动较为频繁，多个坡体具有大的临空面。

3.2.4 东川－庙沟中危险区（B4）

域内地貌单元主要由中山峡谷区和低山河谷区组成，出露基岩以灰岩居多，少数坡体为油页岩和粉砂岩，风化一般，节理裂隙较为发育；上覆坡（堆）积层膨胀性碎石土和黏性土，碎石含量较大，风化强烈，结构松散零乱，覆盖层厚度较小，植被覆盖一般，人类工程活动呈增加趋势，坡体的稳定性受到的威胁也越来越大。

3.2.5 木王西南部中危险区（B5）

该区域属于高山区，地质条件较好，未见基岩出露，坡体均为膨胀性碎石土，3处滑坡均有滑动历史，现处于稳定状态，但在强降雨季节仍需加强防范。

3.3　地质灾害低危险区

地质灾害低危险区面积共计1917.71km2，占全县总面积的55%。区内地质灾害点共38处，其中滑坡36处，泥石流1处，崩塌1处，地质灾害点密度0.0198处/km2。

区内以石炭系灰岩、板岩、千枚岩和泥质片岩为主，风化一般，节理裂隙发育一般；上覆残坡积层膨胀性碎石土和含砾黏土，风化较严重，结构松散零乱，覆盖层厚度变化较大；植被覆盖较好，灾点分布稀疏，主要在河沟附近地带，居住人口较少。

4　结 论

（1）镇安县断裂、褶皱发育，水系发育，降雨丰富，导致地质灾害频发，截至2013年，共发现地质灾害隐患点319处，滑坡286处，崩塌17处，泥石流12处，地面塌陷4处。

（2）乾佑河流域地质灾害发育，人类工程活动成为该区域灾害高发的重要因素；冷水河流域和达仁河流域地质环境条件较差，地质构造活跃，河水冲刷和侵蚀坡体，易诱发地质灾害。

（3）二中后滑坡具有西陡东缓的特殊地形，且Ⅰ区滑面呈直线形，Ⅱ区滑面呈圆弧形，两种不同的滑面形态是滑坡分区滑动的地形因素。

（4）二中后滑坡体为松散碎石土堆积物，透水性好；基覆界面为泥盆系千枚岩，遇水泥化，并形成隔水层，下渗的地表水在此富集，形成“泥化－水垫”效应，为滑坡的蠕滑提供了动力。

（5）由于挡墙和抗滑桩的存在，导致地下水无法快捷排出，坡体孔隙水压力逐渐增大，在主动土压力的作用下，混凝土孔隙被压缩，挡墙和抗滑桩的支挡作用随之减小，直至局部垮塌，成为滑坡蠕滑的主要因素。

（6）镇安县地质灾害危险区分为2个地质灾害高危险区、5个地质灾害中危险区和4个地质灾害低危险区。

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