商州区地质灾害形成条件分析

周　阳，杜少少，张培栋，雒桓瑶，侯　娟

（陕西省地质调查中心，陕西西安　710068）

摘　要：基于商州区地质环境的基础资料，通过详细的野外地质灾害调查，查明了该地区的滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷4类主要地质灾害的类型、发育特征、分布规律、灾体的稳定性和危害性等。研究表明，商州区地质灾害发育，分布较广，危害性较强，已严重制约社会经济的发展且威胁人民生命财产安全，本文旨在为商州区防灾减灾工作提供基础资料。

关键词：商州区；地质灾害；形成条件；分析

1　绪 论

商州区位于陕西省商洛市，秦岭东段华山与蟒岭之间。境内地形地貌差异显著，周边山岭环绕，沟谷深切，中部地势较低，地质构造复杂，深大断裂发育，岩土体类型复杂，地质环境条件差，降水量大且集中，滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等地质灾害发育。地质灾害成为威胁人民生命财产安全，严重制约区域经济发展不可忽视的重要因素。随着人类工程经济活动的增强，滑坡和崩塌等地质灾害呈频繁之势。

地质灾害的形成往往是由多种因素造成的，不同类型的地质灾害其形成条件也不尽相同，但在某一小的地区地质灾害的规模、数量的多少，往往与该地区的地形地貌、地层岩性特征、地质构造以及地震、水文和人类工程活动等密切相关，因此下面就以上因素对该地区的滑坡、崩塌、泥石流的影响做必要的叙述。

2　地形地貌

地质灾害的分布与地形地貌的关系十分密切，微地貌是产生地质灾害的背景条件，不同类型的地质灾害具有不同的地形地貌条件，相对高差、地形坡度的差异导致不同规模类型地质灾害的发生。从区域上分析，灾害点多发生在地形起伏剧烈，反差相对明显的中山区及低山丘陵区向河谷区的过渡地带。从局部地形看，切割强烈，斜坡坡高和坡度较大时，灾害相对频繁。

商州区地貌跨河谷阶地区、低山丘陵区和中山区3个地貌单元，地形起伏较大，山区海拔500～2000m，河谷地段海拔小于800m，相对高差100～1000m不等。由于区内属于强烈上升构造侵蚀山区，地面上升，河流下切不断增加，形成沟谷与陡峻山岭相间地形，一般山岭坡度为25°～45°，山岭斜坡一般呈上缓下陡的形态，上部为缓斜坡，下临沟谷，形成陡壁或陡斜坡，有效临空面较大。境内的地形地貌，本身就具备了滑坡、崩塌、泥石流产生的自然条件，加上低缓山垭或凹槽地形的存在，便于水流汇集，更是利于滑坡、崩塌、泥石流灾害的形成。

基金项目：陕西省地质调查院关于下达地质灾害详细调查任务的通知（陕地调院发［2013］16号）

作者简介：周 阳（1986—），男，汉族，陕西咸阳人，硕士，工程师，主要从事水工环地质工作与研究。E－mail：hero－zhouyang＠163.com

2.1　滑坡

2.1.1 斜坡坡型

区内斜坡坡面形态可以划分为4个基本类型，即凸型、阶梯型、直线型和凹型，前两类属正向类型，后两类属负向类。根据本次调查，区内滑坡原始坡形以凸型坡、直线型坡和凹型坡为主，其中凸型和直线型正向类斜坡更容易产生滑坡地质灾害。

一般来说，负向类阶梯型和凹型斜坡，由于受到沿斜坡走向方向应力支撑，应力集中程度减缓，稳定程度明显较高；正向类斜坡则相反，应力集中程度明显提高，稳定程度明显降低。以40m坡高45°边坡为例，分别取正向类和负向类斜坡比较典型的直线型和阶梯型建立数值模拟模型，利用静力平衡和强度折减方法计算其各自的安全系数，计算结果表明，直线型边坡明显发生破坏，坡体内部剪切应变呈带状分布，而阶梯型边坡的安全系数增大，静力计算时在4460步时收敛，坡体稳定。此次调查结果进行汇总后表明，在调查的164个滑坡灾害点及隐患点中有72个发生于凸型坡，占滑坡总数的43.9%；41个发生于直线型坡，占滑坡总数25%；有35个发生于凹型坡，占滑坡总数的21.3%，即集中在正向坡的滑坡占68.9%，集中在负向坡的占31.1%，和力学分析的结论相同，坡型对斜坡的稳定性及变形破坏模式具有控制作用，正向类型直线型和凸起型斜坡较负向类凹陷型和阶梯型斜坡容易失稳。

2.1.2 斜坡结构

区内斜坡类型以顺向斜坡、斜向斜坡和反向斜坡为主。据不完全统计，在本次调查中94处滑坡（不含土质斜坡）中有43处发生于顺向结构斜坡，占滑坡总数的45.7%；32处滑坡发生于斜向结构斜坡，占滑坡总数的34%；17处滑坡发生于反向结构，斜坡占滑坡总数的18.1%。由调查统计结果可见，顺向斜坡（结构面倾向和滑坡坡面倾向一致，倾角小于坡角）由于受到沿斜坡走向方向应力集中程度较高，稳定程度较低，区内岩质滑坡大多为顺向斜坡；反向斜坡则相反，应力集中程度明显减缓，稳定程度明显增高，因此斜坡结构对斜坡的稳定性及变形破坏模式具有控制作用，顺向斜坡较反向斜坡容易失稳。

2.1.3 斜坡坡度

坡度是控制地质灾害发育程度和地质灾害发育类型的一个重要因素。坡度明显改变斜坡的应力分布状态，随着坡度的增大，坡面附近应力带范围随之扩大，坡脚应力集中并随之增高，坡度越大，临空的危势和斜坡体内应力也越大，稳定性也就越差。根据本次调查统计结果，区内发生10°～20°斜坡的滑坡有8处，约占整个滑坡数量的4.88%；发生20°～40°斜坡的滑坡有110处，约占整个滑坡数量的67.1%，发生在40°～60°的滑坡有39处，约占整个滑坡数量的23.8%；发生超过60°斜坡的滑坡仅7处，约占整个滑坡数量的4.22%，具体见表1。

表1　滑坡原始坡度分布统计表

由上可知，滑坡受斜坡坡度的控制明显，滑坡多集中发育于大于20°～40°的斜坡地段。在该坡度范围内，受降雨影响，坡积物在势能的作用下易产生缓慢变形，地形坡度越大，相对高差越大，坡积物势能相对较大，滑坡变形则较大，则更易于产生滑坡，且变形明显。

2.2　崩塌

区内崩塌多分布于沟谷两岸较陡的斜坡地带，岩性多为硬质岩，高差十几米至数十米不等，风化强烈，加之构造裂隙发育，岩层被裂隙切割分离，由于岩体具有高势能态势，且具有高陡临空面的有利条件，发育多组卸荷裂隙，与岩层面斜交或垂直，久而久之，裂隙常将山体呈刀削状分割剥离，致使临空面岩体处于孤立临界状态，一旦条件成熟则形成崩塌。因此，地形坡度是崩塌发生的前提条件，其为崩塌的发生提供了高陡临空面、高势能的有利条件。据本次调查资料统计，区内产生崩塌的坡型一般为凸型或直线型，有10处崩塌发育在坡度50°～90°的边坡上，占整个崩塌数量的79.9%。根据前人理论计算并结合本次调查结果，由此可以确定，区内60°以上坡体为崩塌高易发区，30°～60°的斜坡体为崩塌中易发区。

斜坡坡高虽然没有改变斜坡内应力的分布状态，但是，控制着坡体内各处应力的大小，斜坡坡高与崩塌的发生也存在明显的控制关系。区内崩塌多发生在坡高小于30m的斜坡上，其中坡高10～30m的斜坡上有9处，占崩塌总数的69.2%；发生在高于30m的斜坡上，仅有2处崩塌，占总数的15.4%。

2.3　泥石流

形成泥石流的地形特征是陡峻和高差大，受地形地貌的控制，主沟纵坡降不一，山坡坡度不一，泥石流的发生频率、规模及危害程度也不尽相同。主沟纵坡降较大，沟形相对较直。主沟切割深度较浅，沟内堆积物较少，其高位势能易于将沟内堆积物冲出，淤堵不明显，易于形成坡面泥石流或洪流，频率较高，但泥石流的危害性及规模相对较小。据调查，主沟纵坡大于12‰的有4处，小于12‰的仅有2处。

山坡坡度越大，坡积物相对较薄，形成泥石流的物源条件越差，越不利于泥石流在沟内形成淤堵。相反，在相对平缓且坡积物较厚区段则易于形成泥石流，局部滑塌于沟内则形成淤积，一旦堵沟则形成泥石流。区内泥石流山坡坡度均在30°以上。

3　地质构造

地质构造条件包括区域构造特点，斜坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙发育特征以及区域新构造运动特点等。它对斜坡的稳定，特别是岩质斜坡的影响十分明显。前已述及，区内的地质灾害（隐患）点分布受“三断两盆”控制明显，沿铁炉子断裂、商丹断裂、黑山断裂及商州断陷盆地、洛南断陷盆地密布的地质灾害体构成了商州区内3条较明显的地质灾害发育带。长期的构造运动，使断层两盘的岩石变质程度较深，裂隙发育，岩石破碎，斜坡容易失稳，地质灾害频发，地质构造及岩性塑造了商州区内地形地貌的格局，也是产生地质灾害的重要因素。如铁炉子－三要复活断裂（F3），倾角58°～80°，破碎带宽30～200m，沿断裂带地质灾害点较为发育，其中青兴滑坡，受断裂影响岩体破碎，初发于2013年7月26日大雨过后，现危及8户，29人，31间房的安全。

新构造运动对地质灾害的影响是通过对前期构造地貌的进一步改造而实现的。叠加在古老地层之上的商丹盆地、洛南盆地，岩石碎屑固结程度差。自新近系以来，辖区一直处于上升隆起为主的构造运动阶段，山地上升，河流下切，形成了高差悬殊极大、沟壑纵横的山区地貌。由于河流的溯源侵蚀作用，山地被切割得支离破碎，给发生地质灾害提供了极为有利的条件。断陷盆地内断裂发育，其盆地边部是辖区滑坡等地质灾害的多发地段。

4　地层岩性及岩土体类型

辖区地层出露较为齐全，地质历史上构造活动极为活跃，变质作用、混合岩化作用较为广泛，长期的构造活动造成岩层褶皱变形强烈，断裂构造发育，岩石节理、裂隙、片理、劈理等广布，风化破碎强烈。

区内北部及西部是比较古老而坚硬的碳酸盐岩、变质岩区，岩性以灰岩、大理岩为主，岩石节理裂隙较发育，易形成基岩崩塌灾害；南部软弱相间的片岩、千枚岩等变质岩区，岩石风化强烈，片理、层理发育，抗剪强度低，易形成顺层基岩滑坡；中部花岗岩区，节理裂隙发育，岩石风化成砂，也形成浅层堆积层滑坡；丹江沿岸和大荆、腰市两处凹陷盆地分布区新近系的砂砾岩，岩石风化强烈，节理裂隙强烈发育，在沟谷地带易形成基岩滑坡。

区内第四系松散层广布。在斜坡较缓地段坡残积堆积层发育，岩性一般为含碎石黏性土，厚度1～8m。黏性土矿物成分以伊利石为主，重塑土残余抗剪强度：凝聚力为1～2kPa，内摩擦角为6°～20°，其力学强度对含水量的变化极为灵敏，含水量增加5%时，凝聚力衰减25%～55%，内摩擦角衰减20%～40%，加之其结合力差，渗水性强，下伏岩质起着相对隔水层的作用，降水垂直渗入沿岩层面润滑，降低接触面的抗剪强度，加速了斜坡体的失稳而产生滑动或蠕动变形，故在降水作用下极易诱发堆积层滑坡。

5　大气降水与地下水

5.1　大气降水

降水是诱发各种地质灾害的一个决定性因素，是因为它有如下作用：水分下渗进入斜坡，增加斜坡重量，加大了斜坡内的剪切下滑力，降低土体颗粒间黏结力和滑带土的抗剪强度；同时造成地下潜水位升高，静、动水压力增大，造成斜坡整体发生变形。

商州区降水比较丰富，年均降水量694.5mm。区内降水年内分配不均，夏季降水314.1mm，占年降水量的43.3%，为四季之冠，该季多大雨，暴雨时段分布不均；秋季降水次于夏季，降水量225.2mm，占年降水量的31.1%，9、10月多连阴雨。区内最大一日降雨量达74.4mm（1970年7月28日），据资料统计，区内降雨主要集中在6—10月份，占年降水量的60%以上。本次调查统计表明，崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害发生数量和规模与降水呈正相关，尤其与暴雨、连阴雨关系密切，据不完全统计分析：境内81.47%的滑坡、崩塌、泥石流都因受6—10月份连续降雨而产生地质灾害。

降水量大且集中的月份地质灾害发生的数量和规模明显偏高。滑坡与降水往往不是同时发生的，而与当时降水量和降水过程呈滞后相关关系。经调查统计，刚刚进入汛期的5、6、7月份，一个降水过程的降水量超过50mm，过后2～5天就有滑坡发生；进入8、9月份，若暴雨的频次较大，连阴雨时间较长，地面湿润，地下潜水已达饱和或过饱和状态，一般一个10～30mm的降水过程，就会有滑坡发生。而且滞后时间短，甚至当天降水，当天发生滑坡，滑坡频次与降水过程基本一致。

5.2　地下水

区内具有弱透水层的粉质黏土层，地下水沿其层面运移出露成泉并长期浸润弱透水层，使弱透水层软化、泥化，加之地表水入渗，边坡易失稳引起滑坡。

地下水的渗透流动导致坡体产生动水压力，当人工修路、切坡建房时，迅速改变了地下水运动条件，增大水力坡度，改变地下水流向，促使斜坡变形。当滑坡体处于临界状态，滑床产生的裂缝有利于地下水的运移，常表现为泉水溢出或流量增大，而地下水的大量排放又加速了滑体在瞬间爆发。

6　人类工程活动

区内人类工程经济活动对地质灾害的影响，主要表现在不合理的随意开垦山坡，开挖边坡，矿渣乱堆乱放等，造成环境恶化→气候异常→暴雨频发→崩塌、滑坡高发。根据本次调查成果，境内由人为因素主导引发的地质灾害，或与人为因素有关的地质灾害达51处，具体情况见表2。

（1）区内耕地较少，居住环境有限，人们往往就地取材，滥砍乱伐，开挖坡体或坡脚，建设住宅或扩大耕地，由于山区地域限制，形成住居分散，灾害遍布。特别是住宅选址，乱挖乱劈，形成一大批边坡失稳的小型地质灾害体，成为极大的隐患。

（2）开挖边坡修建道路，改河造田等，也是导致本区灾害频发的因素之一。由于山区房屋、道路修建一般均沿河岸坡边修建，大量的开挖坡体或坡脚，形成人工边坡危岩体，又不进行护坡处理，同时爆破等手段的使用，使边坡失稳，岩石松动震烈，成为滑坡、崩塌等地质灾害发生的诱因。

表2　商州区地质灾害与人类工程活动关系统计表

（3）矿山及采石场的大量开采使乱石废渣堆积，尾矿坝形成隐患较多，为泥石流等地质灾害的形成提供了大量的物源。由于爆破及地下采矿，在地下形成一定的采空区从而产生潜在地面塌陷灾害。

7　地 震

地震对地质灾害的影响不仅表现在它本身就是一种破坏性极强的地质灾害，而且还可以诱发滑坡、崩塌等灾害。辖区地震烈度东部为Ⅶ，其余为Ⅵ。历史上曾发生的地震最大震级为4级，震中在杨斜附近，强度不大，频度不高，但邻区强震大震对调查区可产生较大影响，它通过松动岩体结构、降低岩体强度，同时给坡体施加不利其稳定的地震力，使得坡体容易发生滑坡或崩塌，如2013年四川雅安地震和甘肃定西地震，境内均有明显震感，间接造成青兴滑坡的产生。另外，2013年辖区境内因爆破开矿、施工引发的人工地震屡屡发生，对地质灾害的形成发展也有极大的影响。

8　总 结

地质灾害的形成和发生是各种因素综合作用的结果。但在本区人为因素显得特别关键，随着山区建设，道路、矿业开发的逐步兴起，地质环境条件也遭到较大的破坏，随着山区人民的逐步富裕，大量的宅基地被开辟，边坡失稳、水土流失等不安全隐患也逐渐增多，地质灾害发生的频率及强度也越来越多、越高。加强保护环境意识，尽量避免和减轻灾害造成的损失迫在眉睫。

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