閆文清

（貴州省地礦局102地質(zhì)大隊(duì)，貴州遵義 563000）

0.引言

匯川區(qū)位于貴州高原北部，北倚婁山、南瀕烏江，處于黔北山原向黔中丘原過度地帶。匯川區(qū)地形切割大，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育、地層巖性及組合多樣，地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，礦產(chǎn)資源豐富，采礦工程活動(dòng)強(qiáng)烈。匯川區(qū)以往開展了一系列地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作，如2012年貴州省重點(diǎn)地區(qū)重大地質(zhì)災(zāi)害隱患詳細(xì)調(diào)查匯川區(qū)調(diào)查（貴州省地礦局114地質(zhì)大隊(duì)）、2012年烏江流域（遵義縣）地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查（貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院）以及歷年來地方國(guó)土主管部門（自然資源部門）組織的地質(zhì)災(zāi)害排查工作，這些地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作初步摸清了匯川區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分布情況，劃分了地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)，建立了群測(cè)群防體系，為最大限度地減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失發(fā)揮了重要作用。

1.地匯川區(qū)質(zhì)災(zāi)害的形成機(jī)理分析

1.1 滑坡形成機(jī)理分析

通過對(duì)調(diào)查區(qū)滑坡形成機(jī)理開展了深入研究總結(jié)，調(diào)查區(qū)共計(jì)發(fā)育128處滑坡，屬于“弱面”控制型滑坡的有117處，“弱面”有2類：（1）最大剪應(yīng)力控制的應(yīng)力性弱面。（2）基覆界面，根據(jù)誘發(fā)因素主要有3類，即中后緣加載、前緣開挖和長(zhǎng)時(shí)間降雨等，而且通常是多因素綜合作用；屬于“采空區(qū)控制型”滑坡的有11處，采空區(qū)均為煤礦采空，鉬、鎳及多金屬礦種采空區(qū)地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育，誘發(fā)因素為地面沉降或塌陷導(dǎo)致斜坡結(jié)構(gòu)和應(yīng)力變化而形成。通過對(duì)滑坡要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)主控因素歸納分析了區(qū)內(nèi)滑坡具有3種主要成災(zāi)模式：蠕滑-拉裂型、滑移-拉裂型和塌陷-拉裂-剪斷型[1]。

1.1.1 蠕滑-拉裂型

蠕滑-拉裂型滑坡是導(dǎo)致斜坡巖土體向坡前臨空方向發(fā)生剪切蠕變，其后緣發(fā)育自坡面向深部發(fā)展的拉裂，匯川區(qū)該類變形主要發(fā)育在土質(zhì)斜坡中。在斜坡變形發(fā)展過程中，坡內(nèi)有一可能發(fā)展為破壞面的的潛在滑移面，它受最大剪應(yīng)力面分布狀況的控制，該面實(shí)際為一自坡面向下遞減的剪切蠕變帶。

滑坡滑動(dòng)面形狀受土層與巖層的起伏分布控制，剖面形態(tài)多為圓弧形、折線型，而前緣和后緣滑動(dòng)面受地形條件影響，可沿土層剪出。滑體一般為硬塑或可塑狀態(tài)粘土，部分粘土夾少量碎石。斜坡總體地形較為陡峭，重力作用是滑移發(fā)生的內(nèi)因。在降雨、人工加載、切坡等一種或幾種外界因素作用下，滑坡開始產(chǎn)生變形破壞。

1.1.2 滑移-拉裂型

滑移-拉裂變形是斜坡內(nèi)含有中緩-偏陡的軟弱結(jié)構(gòu)面（軟弱夾層、基覆界面等），斜坡巖土體沿軟弱結(jié)構(gòu)面向坡前臨空方向滑移，并使滑移體拉裂-解體。受已有軟弱面控制的這類變形，其進(jìn)程取決于作為滑移面的軟弱面的產(chǎn)狀和特性。當(dāng)滑移面向臨空方向傾角足以使上覆巖土體的下滑力超過該面的實(shí)際抗剪阻力時(shí)，則在成坡過程中該面一經(jīng)被揭露臨空，后緣拉裂面一出現(xiàn)即迅速滑落，蠕變過程極為短暫。

1.1.3 塌陷-拉裂-剪斷型

塌陷-拉裂-剪斷型滑坡主要發(fā)育于緩傾結(jié)構(gòu)內(nèi)，具有上硬下軟性質(zhì)的斜坡，發(fā)育有順走向的長(zhǎng)大節(jié)理、裂隙或溶蝕裂縫，斜坡發(fā)生變形前常見采空塌陷，坡體后緣裂縫突然拉張下沉現(xiàn)象。

1.2 崩塌形成機(jī)理分析

通過對(duì)調(diào)查區(qū)65處崩塌形成機(jī)理開展了深入研究總結(jié)，調(diào)查區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害破壞模式主要以弱面控制型崩塌為主，有42處，占崩塌總數(shù)的64.62%；其次為軟弱基座型崩塌，有23處，占崩塌總數(shù)的35.38%。調(diào)查區(qū)弱面控制型崩塌主要有3類演化模式，分別為拉裂-傾倒式、拉裂-墜落式、拉裂-滑移式。調(diào)查區(qū)內(nèi)這類危巖體形成的崩塌很常見，演化過程一般也很漫長(zhǎng)[2]。

1.2.1 拉裂-傾倒模式

區(qū)內(nèi)該類崩塌主要分布在軟硬巖石互層區(qū)域，軟巖在下、硬巖在上，硬巖部分常形成陡峻邊坡，其破壞模式為坡體本身節(jié)理裂隙較發(fā)育，在以卸荷為主導(dǎo)的表生改造作用下，斜坡下部形成凹巖腔，后緣發(fā)育卸荷裂隙及垂直裂隙，裂隙近乎貫通，形成危巖體，在持續(xù)強(qiáng)降雨作用下，降雨入滲裂隙充水，改變了危巖體自身結(jié)構(gòu)的力學(xué)穩(wěn)定性，導(dǎo)致危巖體繞支點(diǎn)向臨空面傾覆，發(fā)生傾倒式失穩(wěn)變形破壞。

1.2.2 拉裂-墜落型模式

陡—極陡硬質(zhì)巖質(zhì)斜坡，坡體節(jié)理裂隙較發(fā)育，在以卸荷為主導(dǎo)的表生改造作用下，坡面巖體破碎，發(fā)育凹巖腔，凹巖腔上部發(fā)育近直立的外傾結(jié)構(gòu)面。在降雨、溫差和其他風(fēng)化作用下，凹巖腔上部巖體中的近直立外傾結(jié)構(gòu)面進(jìn)一步強(qiáng)化，局部塊體會(huì)直接塌落

1.2.3 拉裂-滑移模式

陡—極陡硬質(zhì)巖質(zhì)順向斜坡，坡體節(jié)理裂隙較發(fā)育，在以卸荷為主導(dǎo)的表生改造作用下斜坡坡肩部位拉裂，在持續(xù)強(qiáng)降雨作用下，降雨沿拉張裂隙入滲，導(dǎo)致巖層面軟化形成相對(duì)軟弱結(jié)構(gòu)面，危巖體易沿該結(jié)構(gòu)面滑移（剪出）失穩(wěn)形成崩塌。

1.3 地面塌陷形成機(jī)制

1.3.1 采空塌陷

當(dāng)出現(xiàn)大面積的地下采空區(qū)域之后，在頂板的位置受力會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，頂板位置沒有支撐出現(xiàn)開裂垮落，逐漸形成過拱。隨著頂板冒落帶繼續(xù)向上延展垮落拱部高度會(huì)有所上漲，當(dāng)冒落在裂隙和地表位置不斷接近的情況下，會(huì)造成地表產(chǎn)生比較明顯的沉降變形問題，造成地表出現(xiàn)沉降裂縫以及塌陷等情況。不但如此，在地下采空過程中同時(shí)大量抽排地下水，也會(huì)造成該區(qū)域內(nèi)部地下水位不斷下降，進(jìn)而出現(xiàn)上部覆土失去頂托之后會(huì)產(chǎn)生地面嚴(yán)重下沉。巖溶管道頂板的侵蝕及地下水位的下降，致使頂板受力改變，導(dǎo)致其頂板無法支撐其自重而塌陷。

1.3.2 巖溶塌陷

根據(jù)匯川區(qū)域收集到的地質(zhì)條件資料分析可以看出該區(qū)域在經(jīng)過強(qiáng)降雨之后會(huì)在低洼的區(qū)域出現(xiàn)大量的積水，但是經(jīng)過一段時(shí)間之后，洼地的積水量會(huì)有所降低，其中一大部分的積水損失主要是因?yàn)閰R川區(qū)域的特殊氣候條件所產(chǎn)生的水體蒸發(fā)量，而大部分的積水產(chǎn)生的實(shí)施問題主要是因?yàn)樵搮^(qū)域范圍內(nèi)覆蓋土層的滲透性良好，積水滲透到土層內(nèi)部達(dá)到巖溶裂隙當(dāng)中產(chǎn)生滲漏流失。在強(qiáng)降雨之后覆蓋的土體當(dāng)中含水量會(huì)明顯上漲，使得土壤當(dāng)中到應(yīng)力關(guān)系產(chǎn)生一定的變化，即孔隙水的壓力不斷加大會(huì)造成土壤有效應(yīng)力降低，使得土體的抗剪強(qiáng)度以及承載能力明顯下降，在基巖熔槽或者裂隙上部的微小土洞內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重塌陷情況[3]。

巖溶塌陷在本質(zhì)意義上屬于能量的轉(zhuǎn)化和物質(zhì)遷移所造成的，塌陷動(dòng)能是基于巖溶水勢(shì)及其重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化獲取，巖溶水屬于產(chǎn)生物質(zhì)遷移運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能所在，沒有水體的流動(dòng)嚴(yán)重塌陷問題通常情況下不能產(chǎn)生。因此嚴(yán)重塌陷及其規(guī)模主要取決于地下水動(dòng)力條件的變化情況及地下水的波動(dòng)幅度、速度水力坡降以及水流速度等各方面影響因素。匯川區(qū)巖溶塌陷通常情況下是在旱季和雨季交替的時(shí)間段產(chǎn)生，在此時(shí)間段范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生地下水動(dòng)力條件變化的最大時(shí)期，進(jìn)一步體現(xiàn)出匯川區(qū)地下水動(dòng)力條件的變化，是決定研究該區(qū)域沿用塌陷及其嚴(yán)重塌陷規(guī)模的主要?jiǎng)恿σ蛩?。因此，不管是自然因素或者是人為性因素所造成的地下水?dòng)力條件變化，只要是滿足地下水位的變化快幅度大的條件，都很容易形成新的巖溶塌陷問題[4]。

1.4 泥石流形成機(jī)理

以高坪街道辦事處金獅組泥石流為例，金獅組泥石流是在連續(xù)強(qiáng)降雨作用下，溝谷上部多處高位小型滑坡沖入溝道內(nèi)，與水流匯聚而形成泥石流，從而形成了現(xiàn)有的溝道特征和堆積物特征。區(qū)內(nèi)地表覆蓋層為第四系粘土，結(jié)構(gòu)松散，雨水易入土下滲，在長(zhǎng)時(shí)間降雨的作用下，在地形陡峻地段易發(fā)生淺表層滑動(dòng)，由于滑坡位置距離原有溝道有一定高差，且下部地形坡度較大，加之在滑動(dòng)過程中受到雨水持續(xù)沖刷的影響，滑坡體速度快、動(dòng)能大，鏟刮沿途松散土層一起滑動(dòng)，形成明顯底蝕拉槽，沖入下部溝道中，滑坡體沖入溝道后解體，在雨水的作用下形成泥石流。

2.地匯川區(qū)質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性評(píng)價(jià)

2.1 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇

根據(jù)縣域調(diào)查區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征、影響因素、穩(wěn)定性、運(yùn)動(dòng)特征、承災(zāi)對(duì)象、成因機(jī)理，縣域選取坡度、高程、剖面曲率、斜坡結(jié)構(gòu)、地層、工程巖組、構(gòu)造、采礦活動(dòng)、點(diǎn)密度等指標(biāo)為滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)縣域調(diào)查區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征、影響因素、穩(wěn)定性、運(yùn)動(dòng)特征、承災(zāi)對(duì)象、成因機(jī)理，縣域選取坡度、高程、剖面曲率、斜坡結(jié)構(gòu)、地層、工程巖組、構(gòu)造、采礦活動(dòng)、點(diǎn)密度等指標(biāo)為縣域崩塌易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.2 易發(fā)性分區(qū)

2.2.1 平壩區(qū)的確定

利用GIS軟件將縣域內(nèi)坡度小于8°的區(qū)域基于相似性、相近性的原則概化后作為平壩區(qū)，該區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境條件較好，發(fā)生滑坡及崩塌的可能性較低，因此在疊加過程中應(yīng)通過條件判別將該區(qū)域判別為低易發(fā)區(qū)及低危險(xiǎn)區(qū)[5]。

2.2.2 滑坡易發(fā)性分區(qū)

利用地理信息系統(tǒng)的空間分析功能，在每個(gè)評(píng)價(jià)單元中將滑坡各評(píng)價(jià)因子的最終信息量值進(jìn)行疊加，從而得到特定評(píng)價(jià)單元中滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的總信息量值，生成縣域滑坡地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性指數(shù)成果柵格圖件，利用自然斷點(diǎn)法將易發(fā)性指數(shù)計(jì)算結(jié)果劃分為極高易發(fā)、高易發(fā)、中易發(fā)、低易發(fā)4個(gè)等級(jí)（見圖1）。

圖1 縣域滑坡易發(fā)性分區(qū)圖

2.2.3 崩塌易發(fā)性分區(qū)

利用地理信息系統(tǒng)的空間分析功能在每個(gè)評(píng)價(jià)單元中將崩塌各評(píng)價(jià)因子的最終信息量值進(jìn)行疊加，從而得到特定評(píng)價(jià)單元中崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的總信息量值，生成縣域崩塌地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性指數(shù)成果柵格圖件，利用自然斷點(diǎn)法將易發(fā)性指數(shù)計(jì)算結(jié)果劃分為極高易發(fā)、高易發(fā)、中易發(fā)、低易發(fā)4個(gè)等級(jí)（見圖2）。

圖2 縣域崩塌易發(fā)性分區(qū)圖

2.2.4 地面塌陷易發(fā)性分區(qū)

利用地理信息系統(tǒng)的空間分析功能在每個(gè)評(píng)價(jià)單元中將地面塌陷各評(píng)價(jià)因子的最終信息量值進(jìn)行疊加，從而得到特定評(píng)價(jià)單元中地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的總信息量值，生成縣域地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性指數(shù)成果柵格圖件，利用自然斷點(diǎn)法將易發(fā)性指數(shù)計(jì)算結(jié)果劃分為極高易發(fā)、高易發(fā)、中易發(fā)、低易發(fā)4個(gè)等級(jí)（見圖3）。

圖3 縣域地面塌陷易發(fā)性分區(qū)圖

3.結(jié)論

通過上述分析，為了最大限度上控制地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)周圍人們生命財(cái)產(chǎn)安全所造成的影響，必須要進(jìn)行針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)管控工作。在風(fēng)險(xiǎn)管控工作當(dāng)中需要對(duì)現(xiàn)有的地質(zhì)災(zāi)害安全風(fēng)險(xiǎn)問題進(jìn)行全面控制，要進(jìn)一步加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害的治理工作，防止地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生出現(xiàn)人員和財(cái)產(chǎn)的損失，對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域?qū)嵤┓旨?jí)化安全管控工作，盡可能避免因?yàn)榘鼑蛘呤且恍┤藶樾怨こ袒顒?dòng)開展造成地質(zhì)災(zāi)害。