甘肅S323線清水—秦安段公路地質災害特征及成因分析

張鴻鼎

(甘肅省地質礦產勘查開發(fā)局第二地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730020)

甘肅S323線清水—秦安段公路沿線地質環(huán)境較為復雜，為避免或減輕地質災害對該公路造成危害，對甘肅S323線清水—秦安段公路沿線進行地質災害發(fā)育現狀調查，結果顯示，公路沿線主要發(fā)育滑坡、不穩(wěn)定斜坡、泥石流以及黃土濕陷四類，地質災害隱患點共47處。其中滑坡32處，不穩(wěn)定斜坡9處，泥石流6處，黃土濕陷在剝蝕黃土丘陵區(qū)普遍發(fā)育。本文以公路沿線典型的地質災害為研究對象，分析其成因，為進一步制定治理措施奠定基礎。

1 滑坡成因分析

1.1 滑坡發(fā)育現狀

滑坡主要分布于研究區(qū)河流兩岸山前斜坡地帶，共發(fā)育32處，多因切坡修路等人工開挖形成。按物質組成可分為黃土滑坡、黃土-泥巖滑坡和堆積層滑坡三類。按規(guī)模劃分大型滑坡15處，中型滑坡8處，小型滑坡9處(表1)。

表1 研究區(qū)滑坡類型一覽表

1.2 滑坡成因分析

1.2.1 地形地貌

地形地貌是控制滑坡形成的基本條件，研究區(qū)內侵蝕堆積梁狀丘陵地形侵蝕切割強烈，溝壑密集發(fā)育，溝谷多呈“V”字形，大部分岸坡坡度在40°左右，相對高差多在200 m左右，形成了較大范圍的陡峭斜坡臨空面，為滑坡的形成提供了基本條件。通過對已發(fā)生滑坡研究，區(qū)內發(fā)生滑坡的原始坡度一般大于30°，集中在30°～50°之間，并且坡形多呈弧形、凸型坡。從滑坡區(qū)域分布來看，大型、中型滑坡大多分布于河谷兩岸，其開闊的溝谷地形，高大的斜坡臨空面為重力侵蝕提供了良好空間。

1.2.2 地層巖性

區(qū)內滑坡多分布于黃土層、殘坡積碎石層以及新近系泥巖等易滑巖組。黃土中發(fā)育垂直節(jié)理，遇水容易崩解，極易產生落水洞，即黃土具有極強的濕陷性，導致在雨水天氣容易引起地表水體滲漏使得底部軟化形成滑坡面。新近系泥巖是黃土區(qū)分布最廣的基底，普遍含有較高的泥質成分，在干燥狀態(tài)下強度較高，但是在遇水后雖然具有較高的隔水性，但隔水作用導致巖土體長期浸泡，容易軟化形成軟化層，進而形成滑動帶。古近系砂礫巖，膠結較好，強度較高，但往往在河流側蝕作用強烈的地段因其本身裂隙發(fā)育，易因卸荷作用而產生滑坡災害。另外，研究區(qū)內下部地層巖性軟硬相間，產狀復雜多變，主要為泥巖等組成，巖體破碎，殘坡積堆積層相對較厚，結構松散，擾動或強降水后導致坡體失穩(wěn)發(fā)生滑坡。

1.2.3 地質構造及地震

研究區(qū)處于隴西旋卷構造體系與祁呂賀蘭山字型構造體系前弧西翼的復合部位，受兩大構造體系的共同影響，區(qū)內褶皺、斷裂較為發(fā)育，地質構造復雜，使區(qū)內巖土體破碎，為滑坡災害發(fā)育提供了良好條件[1]。自第四紀以來，研究區(qū)處于持續(xù)的隆生造山階段，地表水流的侵蝕作用明顯增強，使得區(qū)內侵蝕基準面明顯下降，進而導致研究區(qū)斜坡臨空面增大，容易誘發(fā)滑坡的形成。同時，區(qū)域性強烈的造山運動使得研究區(qū)巖土體構造裂隙發(fā)育，原有的應力平衡逐漸被打破，導致更多的斜坡臨空面處于不穩(wěn)定狀態(tài)，容易誘發(fā)滑坡形成。此外，研究區(qū)是地震高發(fā)區(qū)，地震活動使得原來不穩(wěn)定的斜坡臨空面上的巖土體松動，加劇滑坡的發(fā)生速度。地震過程中坡角的瞬間增加，從而導致斜坡失穩(wěn)發(fā)生滑坡災害。

1.2.4 降水因素

研究區(qū)境內降雨充沛，年均降雨量大，區(qū)內年均降水量可達到507.6～546.8 mm，而降雨在年內分配不勻，多集中在5～10月份，是滑坡的高發(fā)期。疏松的黃土及碎石土易于降水快速下滲轉化為地下水，使坡體含水量增加，在地下水的作用下，局部有利部位形成潮濕或飽水軟弱面(帶)，降低了摩阻力，增加了荷載，從而引發(fā)滑坡發(fā)生。此外，受河水侵蝕的一側的坡腳被掏空后，滑坡現象較發(fā)育。

1.2.5 人類活動

綜上所述，隨著當前醫(yī)療水平和技術的進步，子宮內膜癌患者的存活率逐漸提高，而術后并發(fā)癥則成為制約患者生活質量的重要因素，尤其是下肢淋巴水腫，嚴重影響患者生活質量。當前對該問題的研究和關注尚不夠，有必要開展大樣本的流行病學研究，全面評估危險因素，制定合理有效的評估標準、預防措施和管理手段，減輕患者負擔，提高術后生活質量。

人類活動對地質環(huán)境的破壞較大，主要表現在人類工程開挖、方式、強度等逐漸增加，不合理的開挖坡腳和破壞植被，特別是山區(qū)興修公路挖方切坡，使山體斜坡變陡，前緣臨空，在其他因素作用下，容易引發(fā)滑坡或導致已有滑坡復活[2]。從研究區(qū)內滑坡分布看，人口密度大，人類活動強烈區(qū)域，其滑坡非常發(fā)育。

2 不穩(wěn)定斜坡的成因分析

2.1 不穩(wěn)定斜坡分布發(fā)育特征

不穩(wěn)定斜坡共發(fā)育9處，主要分布在河流左、右岸山前斜坡地帶，坡體隨山體變化大、剖面多成呈弧線型，其中5處不穩(wěn)定斜坡結構類型為黃土斜坡，另外4處不穩(wěn)定斜坡結構類型為基巖斜坡。9處不穩(wěn)定斜坡均由修路過程中開挖形成的邊坡構成，斜坡高度8～20 m之間，坡寬50～500 m之間，坡向多變，往往同一處斜坡內坡向隨地形變化而變化很大，坡度多在60°～70°之間，多數坡局部近于直立。

2.2 不穩(wěn)定斜坡成因

2.2.1 地形地貌

地形地貌是控制斜坡變形失穩(wěn)的主要因素。研究區(qū)不穩(wěn)定斜坡主要分布于河流左、右岸山前斜坡地帶，坡體陡峻，坡度一般在60°～70°，局部近于直立，為斜坡失穩(wěn)提供了有力的臨空面條件。此外，研究區(qū)內侵蝕堆積梁狀丘陵區(qū)地形侵蝕切割強烈，溝壑密集發(fā)育，溝谷多呈“V”字形，大部分岸坡坡度在40°左右，相對高差多在200 m左右，高而陡的斜坡所形成的有效臨空面使滑坡產生具備了基本地形條件。其開闊的溝谷地形，高大的斜坡臨空面為重力侵蝕提供了良好空間。

2.2.2 地層巖性

地層巖性是產生高陡斜坡的重要條件。區(qū)內地貌屬侵蝕構造低中山區(qū)和黃土梁狀丘陵區(qū)，斜坡分布地帶坡體均由黃土構成。地層巖性黃土松散，在地震、強降雨等因素作用下，斜坡易滑落形成滑坡。

2.2.3 降水特征

2.2.4 人類工程活動

人類活動對地質環(huán)境的破壞較大，主要表現在人類工程開挖、方式、強度等逐漸增加，不合理的開挖坡腳和破壞植被，特別是山區(qū)興修公路挖方切坡，使山體斜坡變陡，前緣臨空，導致公路一側或兩側形成高陡邊坡，由于以往公路等級較低，未對開挖路塹邊坡采取過任何防治措施，導致斜坡穩(wěn)定性降低。人口密度大，人類活動強烈區(qū)域，不穩(wěn)定斜坡非常發(fā)育。

3 泥石流

3.1 泥石流類型及發(fā)育特征

區(qū)內泥石流按照其規(guī)模劃分中型的5條，小型的1條。區(qū)內泥石流流域形態(tài)主要有“柳葉形”以及“闊葉形”，流域面積在2.7～38.9 km2之間。溝床多數較為順直，部分溝床呈彎曲狀，谷底寬度10～50 m之間，6條泥石流溝多呈“V”字形，少有“U”字形，多數溝道兩側支溝發(fā)育。區(qū)內泥石流由于堆積區(qū)位于河谷地帶，部分溝谷堆積物被主溝洪水帶走，溝谷少有存在洪積扇，部分較大溝谷洪積扇發(fā)育明顯，且擠壓主河道，主河彎曲或一定程度堵塞。

3.2 泥石流成因分析

3.2.1 地形特征

研究區(qū)侵蝕構造低中山區(qū)和侵蝕堆積梁狀丘陵區(qū)溝壑縱橫、切割強烈，沖溝發(fā)育，溝谷切割密度1.8～2.3 km/km2。大多數溝谷流域形態(tài)呈“柳葉形”、“闊葉形”利于清水匯集和固體物質的起動。此外，泥石流溝溝床縱坡降大，地形條件利于泥石流的形成。

3.2.2 松散固體物質

研究區(qū)內巖石風化強烈，泥石流固體物質主要為面蝕和溝蝕，其次為滑坡、崩塌、瀉溜等。區(qū)內泥石流松散固體物質大都在3.0～40.0×104m3/km2，充足的固體物質為泥石流的形成提供了物質條件。

3.2.3 降水特征

清水縣多年平均降水量為546.8 mm，降水量年際變化顯著，年內降水量分配也很不均勻，降水量主要集中在6～9月份，占全年降水量的66.7%，尤其7月份降水量最多；秦安縣多年平均降水量507.6 mm，年際最大降水量734.90 mm，最小293 mm，年內降水極不均勻，6～9月份降水量最大，約占年降水量的65%。因此，區(qū)內集中降雨氣候是誘發(fā)泥石流發(fā)生的主要因素之一。

4 黃土濕陷

4.1 黃土類型及其分布

研究區(qū)濕陷性土分黃土和黃土狀土兩類。濕陷性黃土主要分布于黃土梁峁及丘陵區(qū)，集中表現在上更新統(tǒng)風積馬蘭黃土中，一般淺部均具濕陷性，且以自重濕陷為主，濕陷土層厚度在各地差異較大，一般在10～30 m左右；黃土狀土主要分布于河(溝)谷平原地帶，一般淺部具濕陷性，以非自重濕陷為主，濕陷土層厚度一般在2～5 m左右，且黃土濕陷性具有隨著深度的增加而逐漸減弱的規(guī)律。

4.2 黃土濕陷成因

黃土濕陷的成因與黃土的結構、黃土中的可溶鹽的溶解和水的機械侵蝕作用直接相關。

4.2.1 黃土的結構

研究區(qū)黃土結構疏松，垂直節(jié)理和大孔隙發(fā)育，以支架型結構為主，利于濕陷的形成[3]。馬蘭黃土中垂直節(jié)理裂隙發(fā)育，具中等濕陷性，垂直節(jié)理和大孔隙利于雨水入滲，土體遇水極易崩解，產生落水洞、沉陷、裂隙等，加劇雨水滲漏致使其結構破壞，在淺部5～10 m深度與新近系泥巖接觸面上落水洞、地裂縫往往連通，形成地下土洞，入滲水往往在連通區(qū)富集，通過連通孔隙從低處的坡面流出，在流動過程中不斷侵蝕、浸濕，土洞規(guī)模不斷增大，在強降雨或地震等條件下土體受自身重力作用易失穩(wěn)產生裂縫、沉陷。

4.2.2 黃土中的可溶鹽

黃土在干燥狀態(tài)下具有一定的強度，但當含水量達到一定的程度后，在水的作用下，黃土中的易溶鹽被溶解帶走，破壞了黃土的固有結構，從而使其強度顯著降低。研究區(qū)黃土的易溶鹽含量較大，地表水滲入土體中使大量的易溶鹽被溶解帶走，從而使黃土顆粒間的連接關系遭到破壞。

4.2.3 水的機械侵蝕作用

由于黃土的垂直節(jié)理裂隙發(fā)育，當地表水沿裂隙以灌入式入滲地下時，會發(fā)生強烈的機械侵蝕作用，水的楔入作用使黃土的結構破壞，為土粒的運移提供了條件，從而使土體中的裂隙不斷擴大，最終形成陷穴。

5 結束語

綜上所述，甘肅S323線清水—秦安段公路沿線地質災害發(fā)育，對公路修建以及后期安全運行影像較大。本文從滑坡、泥石流、不穩(wěn)定斜坡以及黃土濕陷幾方面分析了其成因，以期為制定治理措施提供參考。