張?zhí)悾軔蹏?，孫 強，伍劍波，黃金玉，劉政華

(1.中國地質大學(武漢)，湖北武漢 430074； 2.南京地質調查中心,江蘇南京 210016；3.浙江省地質環(huán)境監(jiān)測院，浙江杭州 310007)

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安徽南部黟縣地質災害特點及變形破壞模式

張?zhí)?,2，周愛國1，孫 強2，伍劍波2，黃金玉2，劉政華3

(1.中國地質大學(武漢)，湖北武漢 430074； 2.南京地質調查中心,江蘇南京 210016；3.浙江省地質環(huán)境監(jiān)測院，浙江杭州 310007)

研究地質災害特點及變形破壞模式是地質災害防治的基礎，具有重要的指導意義。本文基于安徽省南部黟縣大量實地調查成果資料，從地形地貌、地層巖性、構造、水文特征等方面歸納總結了黟縣地質災害特點。研究結果表明，黟縣地質災害點多面廣、規(guī)模小、發(fā)生頻率高，沿溪溝和交通沿線分布，地質災害類型與斜坡坡度、高度、和形態(tài)相關，地層巖性、結構、風化、節(jié)理裂隙等控制了地質災害的類型及力學機制，降水對巖土體的軟化、潤滑、侵蝕作用是這些災害的誘發(fā)因素。在深入分析基礎上，建立了黟縣地質災害變形破壞的模式。

地質災害 斜坡 變形破壞 模式 黟縣

1 前言

黟縣地處皖南山區(qū)，山巒起伏，溝壑縱橫，斷層褶皺發(fā)育，巖體破碎(許江坤，2009)，人類工程活動強烈，降雨集中，其特殊的自然地理環(huán)境和脆弱的地質構造背景。在內外動力作用下，導致該地區(qū)地質災害發(fā)育，成為我國地質災害高發(fā)易發(fā)區(qū)之一，每年因地質災害造成經濟損失嚴重。

黟縣于2002年和2012年分別開展了1:10萬和1:5萬的地質災害調查①②，本文將基于上述兩次的調查研究成果，應用數量統計和GIS技術等詳細分析黟縣境內地質災害的特征，并總結其地質災害變形破壞模式，為區(qū)域內地質災害防治提供科學指導。

2 黟縣地質條件

黟縣位于安徽省南部，黃山市西北部，總面積約853km2。地貌上位于我國東南海拔第一高山、皖南山區(qū)的主干山脈——黃山西側，黃山山脈自東向西橫貫黟縣中部，峰巒縱橫綿亙，河川盆地相間分布，呈現南北兩側高、中部地帶低的地勢特征(孫健等，2011)。受橫斷山脈的褶皺、隆起與斷裂，加上河流急劇切割作用等因素的影響，區(qū)內可分為中低山、丘陵、河谷平原等三大的地貌形態(tài)類型(圖1)。主要以山地為主，占總面積83.3%，其次盆地面積142.3 km2，占總面積16.7%(表1)，以南部碧陽盆地面積最大，達91.3km2。

黟縣雨量充沛，年內和年際分配不均，從洪星中部劃分為黃山和大洪嶺兩個降雨中心，多年平均降水量約1778.1mm(圖2)，年平均降水日數為160天。降雨形式多為暴雨和連陰雨，境內每年大雨和暴雨日數30天左右。這為崩塌、滑坡、泥石流災害的產生創(chuàng)造了條件。

黟縣境內地層主要以新元古界、下古生界為主，中生界零星分布。地層巖性主要為泥質粉砂巖、泥巖、變質粉砂巖、千枚巖、頁巖、花崗閃長巖、砂礫巖等，巖體多發(fā)育2組以上節(jié)理裂隙，垂直節(jié)理發(fā)育。黟縣南部和北部地區(qū)主要以中厚層泥質

表1 黟縣不同地貌單元特征統計表Table1 Characteristic statistics of different landforms in Yixian County

圖1 黟縣地貌分區(qū)圖Fig.1 Landform zoning map in Yixian County 1-中山；2-低山；3-高丘；4-低丘；5-平原；1-middle mountain； 2-low mountain；3-high hill； 4-low hill；5-plain

圖2 黟縣降雨量等值線圖Fig.2 Contour map of rainfall in Yixian County 1-降雨量等值線；2-降雨量( mm)1-rainfall contour； 2-rainfall(mm)

粉砂巖為主，弱風化，巖質較堅硬-堅硬，局部夾頁巖、灰?guī)r等，由節(jié)理切割成碎裂狀，中部以變質泥質粉砂巖、頁巖為主，薄層，大部分地區(qū)巖體呈中-全風化，巖體破碎，為崩塌滑坡高發(fā)區(qū)(許江坤，2009)。漁亭南部地區(qū)發(fā)育淺變質的千枚巖、千枚質粉砂巖、板巖等，風化嚴重，遇水易軟化，工程地質條件差。在黟縣盆地周邊花崗閃長巖發(fā)育，出露地區(qū)風化嚴重，呈砂土狀，性能松散。區(qū)域內松散層厚一般0.5 m～5m，主要沿溪溝兩岸發(fā)育，為滑坡高發(fā)區(qū)。

黟縣構造屬于下揚子準地臺、江南古陸、皖南斷陷褶皺帶單元，地質構造條件復雜，自北向南斷層褶皺發(fā)育，巖體破碎。構造線走向主要為NE向，次為EW向。新構造運動以間歇性上升運動為主，且上升運動的幅度較大，主要表現在山區(qū)的強烈抬升，河流的劇烈下切。

3 黟縣地質災害現狀

根據黟縣1:5萬地質災害詳細調查的結果，境內共發(fā)育地質災害點201處(表2)，災害點密度達0.2處/km2。其中包括滑坡102處，占總數的21.2%，崩塌58處，占總數的12.1%，泥石流災害9處，占總數的1.9%，不穩(wěn)定斜坡32處，占總數的6.7%，目前共威脅約201戶855 人，資產約2597萬元。地質災害給黟縣造成了大量的經濟損失，據統計，經濟損失達937萬元，造成158間房屋受損，26 km公路被毀，366畝農田被埋，13座橋被毀，6人受傷②。

表2 黟縣地質災害點統計表②Table2 Statistics of geological hazard sitesin Yixian County②

4 黟縣地質災害特點

黟縣位處皖南山區(qū)，由中部向南北分別形成了不同的地貌單元、降雨中心、水系流域，因此，黟縣地質災害發(fā)育特征如下①②：

1)黟縣地質災害主要沿溪溝和公路沿線發(fā)育，整體呈南北向展布，與區(qū)域內水系分布相一致，這與區(qū)域內人類工程活動息息相關。

2)黟縣地質災害具規(guī)模小、發(fā)生頻率高、點多面廣的特點。

據調查分析，境內的地質災害規(guī)模主要以小型為主，中型的僅占總數的4.2%。黟縣地質災害的發(fā)生主要由于公路和建房切坡開挖形成陡立斜坡(圖3)，使斜坡坡腳失去支撐，在降雨誘發(fā)作用下失穩(wěn)，因此，每年雨季公路及房前屋后斜坡均會在不同部位產生小規(guī)模的滑塌，發(fā)生頻率高。此外，黟縣居民多以自然村的形式在山麓溝谷中居住，因此，坡腳切坡多呈線性，3戶～5戶居民并排居住，導致區(qū)域內地質災害呈現點多面廣、群發(fā)的特點。

3)在地貌上，黟縣地質災害主要分布于山麓坡腳地區(qū)，少數分布于坡體中上部，主要由于公路修建于坡體中部；而斜坡坡度大于50°的陡崖易形成崩塌，在30°～50°之間的斜坡，多發(fā)生滑坡，由陡坡轉變?yōu)榫徠?，滑坡發(fā)生概率降低(表3)；坡型以直線型和凸型類斜坡易產生滑坡和崩塌災害(圖4)；坡高主要分布于切坡高度大于5m的斜坡；河流的形態(tài)也是控制地質災害的一個主要因素，調查發(fā)現，河流凹處斜坡往往易產生崩塌、滑坡等。

圖3 黟縣工程切坡形態(tài)Fig.3 Engineering excavation form in Yixian County a-居民屋后切坡；b-X029公路崩塌a-cut slope of resident house; b-collapse on X029 highway

表3 黟縣不同類型地質災害坡度統計表Table3 Statistics of the slopes for different types of geological hazards in Yixian County

4)區(qū)域內巖性及巖體結構不同，地質災害類型也不同(表4)。松散層發(fā)育區(qū)主要以滑坡為主；巖質較堅硬-堅硬的砂巖、粉砂巖區(qū)主要以崩塌為主；巖質較軟，風化嚴重的頁巖、變質泥質粉砂巖、千枚質粉砂巖主要以滑坡、崩塌為主；松散堆積物發(fā)育，巖體破碎的溝谷,為泥石流的物質來源，在巖質較堅硬-較軟的碳酸鹽區(qū)主要以順層的滑坡為主。通過調查研究發(fā)現，巖體風化、結構、節(jié)理裂隙結構及發(fā)育程度等工程物理特性是控制地質災害的關鍵因素。

表4 黟縣不同工程地質分區(qū)地質災害統計表Table4 Statistics of geological disasters for different engineering geological zones in Yixian County

圖4 黟縣不同坡體型態(tài)地質災害統計圖Fig.4 Statistics of geological hazards on different slope forms

5)構造也是影響地質災害的關鍵因素之一(曾昭華,1997)。地質構造與地質災害關系主要表現為斷裂、褶皺改變巖體結構，斷層破碎帶及褶皺轉折端松散堆積層及破碎巖為斜坡災害提供物源。各類地質構造結構面(如層面、斷層面、節(jié)理面、片理面和地層的不整合面等)控制了滑動面的空間位置和滑坡的周界，為危巖崩塌等災害提供了良好的崩塌控制面。根據黟縣野外調查，發(fā)現位于斷裂破碎帶內巖體，呈散體架空結構，碎石塊度一般10cm～20cm左右，裂隙發(fā)育，有利于降雨入滲，坡腳由于公路切坡形成高陡臨空面，在靜動水壓力作用下往往易導致坡體失穩(wěn)。例如Y027(楊劉路)溪下村西北600m崩塌(H2008)位于柯村-張家坑逆斷層核部，巖體沿3組裂隙面發(fā)生崩塌，規(guī)模達中型。其次區(qū)域內局部巖層受褶皺擠壓變形破碎，特別是羊棧嶺背斜區(qū)域內的巖體層理彎曲變形(圖5)，風化嚴重，泥化特征明顯，為滑坡崩塌高發(fā)區(qū)。例如X029公路發(fā)育多處滑坡、崩塌，穩(wěn)定性差(圖5)。

圖5 羊棧嶺背斜變形破碎巖體Fig.5 Deformed and broken rock mass in Yangzhanling anticline

6)水對黟縣地質災害的影響主要表現在大氣降雨、地表水、地下水和冰雪凍融四個方面。黟縣降水主要集中于每年的5月～9月，暴雨及持續(xù)性降雨為誘發(fā)地質災害的主要因素。據統計區(qū)域內97%的地質災害由降雨誘發(fā)，而發(fā)生的時間同降雨量分布基本一致。而降水對斜坡巖土體變形破壞產生影響的主導作用主要體現在三個方面：一是增加斜坡體自重，加速斜坡在重力作用下失穩(wěn)；二是浸潤了斜坡的軟弱結構面，減弱了其抗剪強度(圖6b)；三是降雨形成坡面洪流，對坡體沖刷、侵蝕(圖6a)，掏蝕斜坡前緣、兩翼和坡腳，降低斜坡穩(wěn)定性。(王平衛(wèi)等，2007；肖建偉等，2007；徐則民，2007)

圖6 巖土體中地下水滲流特征Fig.6 Groundwater seepage characteristics of the rock and soil mass a-德義屋后崩塌坡腳滲水洞；b-裂隙滲水a-sinkhole of collapse behind Deyi house;b-fissure seepage

5 黟縣地質災害變形破壞模式

黟縣斜坡變形破壞模式主要受降水、地形地貌、巖性及其工程特征、結構等控制(李明等，2008；馮玉濤等，2009)，通過分析，黟縣地質災害變形破壞模式如下：

5.1 滑坡變形破壞模式

黟縣滑坡主要以松散層土質滑坡為主，其次為沿基巖層理面及節(jié)理裂隙面發(fā)生的順層滑坡、全風化層與強風化層接觸面的滑坡，碎塊石層內錯動帶的滑坡等(李秀珍等，2009；李紅英等，2012)。黟縣滑坡變形破壞模式主要可分為以下四種：

1)松散層沿基巖接觸面滑坡

此類滑坡松散層厚度一般較薄，小于3m，可以分為兩種類型：一類基巖面比較光滑，松散層較薄，小于1m，斜坡后緣自上而下發(fā)生拉裂，產生蠕動滑坡，該滑坡規(guī)模一般較小，后緣可見圓弧型陡坎，陡坎坡度70°～90°。坡腳存在切坡，斜坡陡峭，在重力作用下，松散層沿基巖面向坡前臨空方向產生緩慢的蠕變性滑移(圖7)。二類滑體往往為松散土層及下部強風化碎石，碎石厚度一般小于1m(圖8)。

圖7 松散層沿基巖接觸面滑坡變形破壞模式1)Fig.7 Deformation and failure model 1 for landslide of the loose layer along the bedrock interface

圖8 松散層沿基巖接觸面滑坡變形破壞模式2)Fig.8 Deformation and failure model 2 for landslide of the loose layer along the bedrock interface

區(qū)域內土質滑坡坡腳切坡高度一般小于2m，并且發(fā)生多次滑動，形成錯坎。因此，此類滑坡一般為牽引式和推移式滑坡的耦合模式，有的滑坡后緣可見1m～2m的陡坎，陡坎坡度一般40°～60°，多呈直線型，形成洼地，易積水。

2)層內錯動帶滑坡

該類滑坡主要發(fā)生于松散層厚度大于3m或巖體破碎的區(qū)域。往往坡腳形成3m以上的陡立斜坡,在重力作用下,巖(土)體發(fā)生拉裂式滑動，滑面呈弧形，此類滑坡往往具突發(fā)性強、滑距短、規(guī)模小的特點。

3)基巖順層滑坡

該類滑坡主要發(fā)生于基巖裸露區(qū)。巖體層理節(jié)理發(fā)育，坡腳存在切坡，但切坡高度一般小于2m，由于切坡使斜坡坡腳失去支撐，表層巖體在重力作用下沿層理或節(jié)理面發(fā)生滑動，滑體多呈塊狀，后緣可見階梯狀陡坎，陡坎面主要為節(jié)理裂隙面(劉軼等，2008)。

4)軟弱結構面滑坡

該類滑坡主要發(fā)生于軟硬巖體互層區(qū)。例如上部為巖質較堅硬-堅硬的砂巖區(qū)，下部為易風化的泥巖，降雨沿著節(jié)理裂隙及層理面入滲形成地下水，而易風化軟巖滲透性能差，地表水入滲至此面受阻，導致巖體軟化，形成光滑的滑面，摩擦力降低，上部巖體在重力作用下沿此滑面發(fā)生滑動。

5.2 崩塌變形破壞模式

崩塌多以巖質為主，規(guī)模多為小型，發(fā)生頻率高，人工切坡形成的高陡斜坡，在重力作用下逐級發(fā)生崩塌，使斜坡高度逐漸增加，并且由于拉裂、錯斷等作用，導致斜坡巖體破碎程度增加(張茂省等，2006，宋彥輝等，2009)。黟縣崩塌主要有兩種模式。

1)滑移—拉裂式崩塌：這種崩塌主要發(fā)生于層理發(fā)育的中厚層硬質巖中，節(jié)理裂隙發(fā)育，由節(jié)理裂隙與層理和風化裂隙組合，形成多種結構面，在降雨誘發(fā)作用下，發(fā)生滑移、拉裂、傾倒、錯斷式崩塌，這種崩塌具突發(fā)性，成塊狀，巖體呈滾動狀態(tài)蹦落。結構面組合的方式主要有四種：(1)巖層與坡體呈斜向坡和橫向坡時，由兩組斜交節(jié)理與層理切割巖體呈三角型，節(jié)理面為滑移面，崩塌機理為滑移式、拉裂式、傾倒式和錯斷式組合；(2)巖層與坡體呈斜向坡和橫向坡時，由兩組垂直節(jié)理正交與層理切割巖體呈長方形，平行為崖面的陡傾節(jié)理為崩塌滑移面；(3)巖層與坡體呈反向坡時，兩組節(jié)理切割的巖體發(fā)生錯斷式、傾倒式崩塌，下部形成懸空面，逐級發(fā)生錯斷式崩塌;(4)巖層與坡體呈順向坡，在兩組節(jié)理切割下發(fā)生滑移式崩塌。

2)蠕滑-拉裂式崩塌(戴自航等，2007；李秀珍等，2009)：這種崩塌主要發(fā)育于土層厚度大于3m，巖體呈碎裂結構或風化嚴重的地區(qū)。坡腳呈陡立斜坡，在重力作用下，頂部巖體發(fā)生拉裂錯斷，沿層內錯動帶發(fā)生蠕滑式崩塌，具滑坡相似的特征。

5.3 泥石流變形破壞模式

黟縣泥石流主要發(fā)生于2002年二十年一遇的大暴雨，在巖質較軟的溪溝發(fā)生介于水石流和泥石流之間的洪流，給黟縣造成大量的經濟損失。區(qū)域內泥石流主要為溝谷型泥石流，匯水面積一般較小，坡降比較大，溪短流急，物源區(qū)、流通區(qū)較難區(qū)分，物質來源主要為兩側斜坡的殘坡積層及下部風化碎石(高華喜等，2007)。其次為溝道內堆積碎石及洪水對溝道的下切，溝道較平直，堵塞程度一般，堆積區(qū)多呈扇形，扇角約30°。

6 結論

本文基于黟縣野外調查獲得的第一手資料，對黟縣地質災害特征進行了歸納和分析，建立了地質災害變形破壞的模式。通過分析發(fā)現：黟縣地質災害受巖土體性質、風化、結構、節(jié)理裂隙等因素控制，降水及人類工程活動是地質災害的觸發(fā)因素。在兩類因素的綜合作用下，斜坡的物理、水理、力學性質發(fā)生變化，平衡被打破，導致斜坡變形破壞。

[注釋]

① 孫鳳先.2003.安徽省地礦局第二水文地質工程地質隊.安徽省黟縣地質災害調查與區(qū)劃報告[R].

② 張?zhí)?孫 強,伍劍波.2013.南京地質調查中心.皖南黟縣地質災害詳細報告[R].

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Characteristics and Deformation-failure Models of Geological Hazards in Yixian County, Southern Anhui Province

ZHANG Tai-li1,2, ZHOU Ai-guo1, SUN Qiang2, WU Jian-Bo2, HUANG Jin-yu2, LIU Zheng-hua3

(1.ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan),Wuhan,Hubei430074;2.NanjingCenter,ChinaGeologicalSurvey,Nanjing,Jiangsu210016;3.ZhejiangInstituteofGeo-EnvironmentMonitoring,Hangzhou,Zhejiang310007)

Research of characteristics of geological hazards characteristics and their deformation-failure models is vital for disaster prevention. The objective of this paper is to analyze the features of geohazards in Yixian County, southern Anhui Province. Our work is based on a number of field investigations, involving topography, landforms, strata, litholgy, structure, and hydrology. The results show that the geological hazards in this region are characterized by wide distribution, small scales, and high frequency, mostly along creeks and traffic lines. The types of the hazards depend on the angle, height, and shape of hill-slopes. Lithology, structure, weathering, joints and fissures control the types of geological disasters and mechanisms. Softening ,lubrication, and erosion on rock and soil by precipitation can trigger these geo-hazards. Based on in-depth analysis, this work established deformation-failure models for geo-hazards in this area.

geological hazards, slope, deformation and failure, model, Yixian County

2015-07-28；

2016-01-25；[責任編輯]陳偉軍。

《皖南黟縣地質災害詳細調查》項目(編號:1212011140010)資助。

張?zhí)?1980年-)，女，在讀博士生，高級工程師，主要研究方向為環(huán)境地質。E-mail：zhangtaili@126.com。

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A

0495-5331(2016)02-0292-08

Zhang Tai-li, Zhou Ai-guo, Sun Qiang, Wu Jian-bo, Huang Jin-yu,Liu Zheng-hua. Characteristics anddeformation-failure models of geological hazards in Yixian County, southern Anhui Province[J]. Geology and Exploration, 2016, 52(2):0292-0299