地质灾害基础条件和诱发因素

第二节　地质灾害基础条件和诱发因素

地质灾害的发生是地形地貌、地质构造、岩土体结构类型、降雨、地震、河流侵蚀、人类工程活动等诸多因素共同作用的结果，其中地形地貌、地层岩性与岩土体结构类型、地质构造、水文地质条件等是地质灾害产生的基础条件，降雨、人类工程活动、河流侵蚀、地震等是地质灾害形成的诱发因素。

一、基础条件

（一）地形地貌

研究区总体地势可大致以奉节白帝城为界分为东西两部分：东部为典型的构造侵蚀溶蚀中低山地貌，长江河谷强烈下切，重峦叠嶂，峭壁连绵，峡谷清溪纵横，急流断涧。山地高程多在1 000～2 000m，最大高程2 117m，相对高差500～1 500m。山脉总体走向近东西，局部地段呈南东向或北东向，与区域构造线方向大致平行。长江多小角度斜切构造线，瞿塘峡、西陵峡峡谷段则横切构造线。西部为四川盆地低山丘陵区，地貌形态严格受四川盆地东部边缘川东褶皱带内构造形态控制，形成与构造格架一致、走向北东至北东东的“宽谷窄岭”剥蚀侵蚀低山丘陵地形。

地形地貌是崩塌、滑坡、泥石流活动的基础，它在很大程度上决定了崩塌、滑坡、泥石流能否形成以及形成的类型、数量（密度）、规模。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。

地形坡度是斜坡稳定性的重要影响因素，坡度不仅影响斜坡内的应力分布，而且对斜坡表面地表水径流、斜坡体内地下水的补给与排泄、斜坡上松散物质的堆积厚度、植被盖度等起着决定性的控制作用，进而控制着斜坡的稳定性，是斜坡地质灾害的重要控制因素。根据三峡库区斜坡坡度特征和地质灾害发育情况，将地形坡度分为0～10°，10°～25°，25°～40°，40°～60°，60°～90°五个区间，各区间内地质灾害发育情况如图6-2所示。最有利于地质灾害的坡度区间为10°～25°，然后依次为0～10°、25°～40°、40°～60°，地质灾害发育最少的坡度区间是60°～90°。

图6-2　研究区地质灾害与地形坡度关系直方图（据刘传正等，2007）

高程与斜坡变形破坏具有一定的关系，从不同高程范围地质灾害发育分布情况看，对三峡库区地质灾害发育较有利的高程范围依次是＜250m、250～400m、400～600m、600～1 000m、＞1 000m（图6-3）。

（二）地层岩性

根据研究区内岩土体类型、结构、岩性组合及工程地质特征，可将其划分为松散岩、碎屑岩、碳酸盐岩和结晶岩四个岩类，其中碎屑岩岩类和碳酸盐岩类根据岩石的坚硬程度、成分的纯度及软弱夹层等又划分为6个岩组（表6-2）。各工程地质岩组的特征及地质灾害发育情况如下所述。

1.松散岩类

冲积、残坡积、崩积碎块石、砂、砾、黏性土岩组，为第四系各类松散堆积土，各地岩性因成因不同而差异较大。主要分布于长江及其支流两岸和斜坡一带，以及槽谷洼地、溪流冲沟中。

图6-3　研究区地质灾害发育与高程关系直方图（据刘传正等，2007）

此类岩组中分布地质灾害45处，其中滑坡26处、崩塌13处、泥石流3处、地面塌陷3处。

表6-2　工程地质岩组划分及基本特征

2.碎屑岩类

（1）坚硬、较坚硬碎屑岩岩组：包括纱帽组中厚层状细砂岩、粉砂岩，云台观组厚层状石英岩状砂岩，须家河组厚层至块状中细粒砂岩，遂宁组厚层至块状细砂岩、粉砂岩夹粉砂质泥岩，石门组、罗镜滩组厚层至块状粗砾岩。该岩组较坚硬，力学强度较高。

此类岩组中分布地质灾害38处，其中滑坡27处、崩塌6处、泥石流1处、地面塌陷3处、潜在不稳定斜坡1处。

（2）软硬相间碎屑岩岩组：包括莲沱组中厚层含砾细砂岩、细砂岩，古城组厚层-块状冰碛砾岩，大塘坡碳质泥岩组，南沱组厚层-块状冰碛砾岩，黄家磴组中厚层状粉砂岩与粉砂质泥岩互层，沙溪庙组粉砂质碳质泥岩夹细砂岩（局部两者互层）。该岩组质地软硬不均，力学强度因岩性不同而差异较大，是地质灾害发生的主要层位。

此类岩组中分布地质灾害93处，其中滑坡70处、崩塌13处、泥石流2处、地面塌陷4处、潜在不稳定斜坡4处。

（3）以软弱为主的层状泥岩、页岩岩组：主要包括五峰组薄中层状硅质岩夹碳质泥岩，龙马溪组和罗惹坪组粉砂质泥岩、泥岩夹粉细砂岩，自流井组和新田沟组薄层状碳质粉砂质夹中厚层状细砂岩或二者不等厚互层，白垩系五龙组、红花套组、跑马岗组、龚家冲组、洋溪组、牌楼口组中厚状细砂岩与粉砂质泥岩组合。该岩组岩石破碎，易风化，岩石力学强度低，遇水软化，易引起滑坡、泥石流等。

此类岩组中分布地质灾害437处，其中滑坡359处、崩塌62处、泥石流9处、地面塌陷4处、潜在不稳定斜坡3处。

3.碳酸盐岩类

（1）坚硬碳酸盐岩岩组：包括震旦纪陡山沱组和灯影组薄中层-厚层白云岩、砂砾屑白云岩，寒武纪天河板组、石龙洞组、覃家庙组和娄山关组薄中层、厚层-块状泥晶灰岩、泥粉晶白云岩、砂砾屑白云岩、砂砾屑灰质白云岩、岩溶角砾岩，奥陶纪南津关组厚层生屑灰岩、砂砾屑灰岩、白云岩，三叠纪大冶组上部和嘉陵江组泥晶灰岩、蠕虫状灰岩、泥粉晶白云岩。该组岩石坚硬，岩溶发育，以刚性脆性变形为主，力学强度高，易发生崩塌和岩溶塌陷灾害。

此类岩组中分布地质灾害208处，其中滑坡129处、崩塌38处、泥石流5处、地面塌陷9处、潜在不稳定斜坡27处。

（2）软硬相间碎屑岩与碳酸盐岩互层岩组：包括寒武纪牛蹄塘组和石牌组薄层状碳质泥岩、粉砂质泥岩、细砂岩和中厚层状生物屑泥晶灰岩、砂屑鲕粒灰岩，奥陶纪分乡组（O₁f）钙质泥岩与砂屑生物屑灰岩，红花园组厚层生物屑灰岩，大湾组钙质泥岩夹中-厚层状生屑砾屑灰岩，牯牛潭组、庙坡组、宝塔组及临湘组瘤状灰岩、泥灰岩、龟裂纹灰岩夹钙质泥岩，泥盆纪写经寺组中层状泥晶灰岩、生屑泥灰岩、薄层状钙质泥岩，石炭纪金陵组、高骊山组、和州组、大埔组和黄龙组中厚层状细砂岩、泥晶灰岩、白云岩砂岩、粉砂岩与粉砂质泥岩，二叠纪梁山组、栖霞组、茅口组、孤峰组、龙潭组、吴家坪组和大隆组薄层碳质泥岩、硅质岩、中厚层状含碳质生物屑泥晶灰岩、生物屑泥粉晶灰岩、含燧石结核泥晶灰岩，三叠纪大冶组一段和巴东组薄层状钙质泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩、泥灰岩和生屑泥晶灰岩。该组岩石较坚硬，力学强度不均，易发生各类地质灾害。

此类岩组中分布地质灾害214处，其中滑坡141处、崩塌28处、泥石流10处、地面塌陷9处、潜在不稳定斜坡26处。

4.结晶岩类

由黄陵花岗岩和野马洞组、小以村组、力耳坪岩组、庙湾岩组、孔子河组、大窝坑组和矿石山组等变质岩组成。该岩组岩石坚硬，力学强度较高，属于地质灾害不发育的岩组类型。

此类岩组中分布地质灾害36处，其中滑坡20处、崩塌9处、泥石流3处、地面塌陷4处。

图6-4　不同岩组类型地质灾害发育程度

Ⅰ.坚硬、较坚硬碎屑岩岩组；Ⅱ.软硬相间碎屑岩岩组；Ⅲ.以软弱为主的层状泥岩、页岩岩组；Ⅳ.坚硬碳酸盐岩岩组；Ⅴ.软硬相间碎屑岩与碳酸盐岩互层岩组；Ⅵ.软弱的松散岩土岩组；Ⅶ.坚硬的岩浆岩、变质岩岩组

岩土体是地质灾害发生、发展的物质基础，不同性质的岩石及其组合因其岩性组合、坚硬程度和岩体结构的差异，地质灾害的类型及发育特征亦不相同。从上述三峡地区不同类型岩组地质灾害统计结果看，发育程度的顺序依次为以软弱为主的层状泥岩、页岩岩组（Ⅲ），软硬相间碎屑岩与碳酸盐岩互层岩组（Ⅴ），坚硬碳酸盐岩岩组（Ⅳ），软硬相间碎屑岩岩组（Ⅱ），软弱的松散岩土岩组（Ⅵ），坚硬、较坚硬碎屑岩岩组（Ⅰ），坚硬的岩浆岩，变质岩岩组（Ⅶ）（图6-4）。

（三）地质构造

地质构造是地壳演化过程中形成的产物，不同构造单元，其形态特征和受力状态有所不同，地质灾害类型与发育程度亦不相同。褶皱发育地区，由于挤压作用使得岩石节理发育，岩体完整性差，风化及溶蚀作用较强烈，易于发生地质灾害。断层破碎带附近，裂隙发育，岩体破碎，岩石抗侵蚀、溶蚀和风化的能力大大降低，也常常是地质灾害集中发育的部位。

三峡地区大体以齐岳山为界，从总体上看是一系列弧形褶皱从西向东很有规律地由近南北向渐转北北东至北东而北东东，最后以近东西向与近南北向秭归向斜相交接，并嵌入秭归向斜之中；齐岳山以西俗称川东褶皱带，由三叠系、侏罗系构成背、向斜，呈现背斜狭窄，向斜宽缓，隔挡式右行雁列褶皱带，枢纽常波状起伏，轴面呈S形弯曲，整个褶皱带以北东30°方向延展，大致在万县以北，由于受到大巴山弧的限制，褶皱轴线产生弧形弯转，从北东—北东东一直变为近东西向。大致在丰都西侧，还遭受晚期成生的川黔南北构造带的利用和改造，褶皱轴线弯转为近南北向与东北向呈角度交接，构成倒Y字形褶皱。

影响研究区地质灾害发育的主要构造及特征，地质灾害与构造间的相互关系将在第三节中具体论述。

二、诱发因素

1.人类工程活动

研究区内地质灾害的形成受人类工程活动影响明显。随着研究区经济建设的迅速发展，人类经济工程活动日渐增强，如城镇建设、公路铁路修建、矿产资源开发、水利水电开发及居民建房等，大量的人类经济工程活动破坏了斜坡平衡状态，由此诱发的地质灾害明显增多。

（1）城镇、公路、铁路建设诱发的崩塌、滑坡灾害：三峡地区城镇、公路、铁路建设所需建筑场地多以削坡扩基、填土而得，对斜坡的天然状态改变较大，对斜坡的稳定性带来不利影响，易诱发滑坡、崩塌、不稳定斜坡等地质灾害。公路建设过程中，开挖坡体的人类工程活动使得坡体上形成坡度较陡的临空面，如果不对开挖坡体形成的新鲜面采取锚固、坡面防护等可靠、有效的工程治理措施，新鲜面的岩石经过长时间的暴露，风化程度加重，在降雨等因素促发下产生崩塌地质灾害的可能性大。

（2）水利水电工程引发的地质灾害：水库蓄水后，滑坡受到库水浸泡，滑坡岩土体与水发生相互作用。一方面由于滑体受库水浸泡，岩体发生软化，特别是滑动带其物理力学性质变差，抗剪强度值急剧降低，导致抗滑力减小，且这种软化常常具有不可逆性；另一方面是滑坡浸水后产生悬浮减重效应，对库岸滑坡抗滑力起衰减作用，从而诱发滑坡的形成或复活。

水库水位变化常使斜坡体内的地下水位发生升降变化，产生静水压力和动水压力，增加斜坡土体荷载，湿化、软化斜坡物质，从而使斜坡失稳破坏，发生滑坡、崩塌等地质灾害，如秭归千将坪滑坡。

（3）矿山开采引发的地质灾害：三峡库区因采矿活动诱发的地质灾害主要集中在两类矿产：一是煤矿，二是磷矿。煤矿赋存于二叠系和三叠系地层中，软弱煤系地层之上均是厚层-块状坚硬或较坚硬岩体，地形上多为临空高耸的悬崖陡壁，坡体组合为典型的上硬下软特点，人工采矿形成地下采空区，上部岩体支撑力下降，引起崩塌和地裂缝等灾害。在磷矿区，由于采空区不断扩大，加上部分矿柱设计承载力不够或遭到破坏，上覆岩层的自重和围岩应力导致采空区顶板冒落、顶底板闭合而引起上覆岩体的变形破坏，引起地裂缝、地面塌陷及崩塌等地质灾害。

2.降雨

三峡地区处于亚热带气候区，气候温暖湿润，雨量充沛且多持续集中降雨，因此降雨是该地区触发斜坡地质灾害、泥石流和地面塌陷等的最重要因素之一。如1982年川东特大暴雨，日降雨量大于250mm，奉节以西80%的泥石流在该暴雨期形成或复活；鸡扒子、玉皇观等大型滑坡就是因雨水渗入滑坡体，使土体含水量增大，容重加大，同时显著降低滑动面的抗剪强度，当滑体下滑力超过阻力时，便导致了滑坡。

3.地震活动

地震是新构造运动的表现形式之一，也是诱发滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的因素之一，主要表现在两个方面：一是地震的水平地震力使陡峭斜坡上的岩土体发生侧向运动；二是地震产生的振动力使饱水的松散砂层发生液化现象，形成流动性的滑坡、坍塌等灾害。从三峡地区大型崩塌、滑坡事件的活动时期与区域地震活动周期的相关性来看，崩滑休止期与地震宁静期基本对应，地震活跃期与大规模崩滑事件的发生对应，但崩滑活动期的起动稍滞后于地震活跃期的伊始。