廣西德保縣地質(zhì)災害的形成條件及影響因素

王偉 ，王旭，李丹，莫德科

（1.河南省有色金屬礦產(chǎn)探測工程技術研究中心，河南 鄭州 451464；2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊，河南 鄭州 450016；3.河南有色礦產(chǎn)勘查有限公司，河南 鄭州 451464；4.廣西壯族自治區(qū)二七四地質(zhì)隊，廣西 北海 536005）

0 引言

德?？h位于廣西西南部，隸屬百色市，西南面靠近越南；地理坐標為東經(jīng)106°09′～106°59′30″，北緯23°01′～23°40′；屬云貴高原向東南沿海丘陵過渡地帶，山地多平原少，溶巖分布廣，地質(zhì)條件復雜。區(qū)內(nèi)礦業(yè)開發(fā)盛行，人類活動頻繁，是廣西地區(qū)地質(zhì)災害最為嚴重的縣（市）之一。近年來，隨著人們對地質(zhì)災害認識的提高和經(jīng)濟建設的需要，該地區(qū)先后進行了一些環(huán)境地質(zhì)研究工作。尤其是1∶10萬的德?？h地質(zhì)災害調(diào)查與區(qū)劃項目和《廣西德?？h地質(zhì)災害防治規(guī)劃》（2010—2020）比較全面地調(diào)查與核實了德?？h地質(zhì)災害的類型、分布、規(guī)模以及突發(fā)性群發(fā)地質(zhì)災害的發(fā)生狀況。本次研究是在德?？h1∶5萬地質(zhì)災害詳細調(diào)查工作的基礎上，對全縣現(xiàn)有396處地質(zhì)災害進行綜合分析，查明各類地質(zhì)災害隱患點的分布規(guī)律，進而探尋其形成條件及影響因素。本次作為研究對象的396處地質(zhì)災害點是從德?？h域內(nèi)所有村屯中逐一調(diào)查篩選出的，極具時效性與真實性，在此基礎上所作出的研究結果更真實可靠，為現(xiàn)階段該地區(qū)的防災減災工作提供依據(jù)。

1 研究區(qū)基本情況

德?？h轄12個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），全縣面積2573.52 km2，人口36萬，其中壯族人口占98%。區(qū)內(nèi)水資源比較豐富，全縣有31條溪河，年均徑流水量為16.33億立方米，地勢大致為西北高，東南低，由西北向東南傾斜?？h境內(nèi)出露的地層巖性主要有沉積巖和巖漿巖兩大類，第四系主要發(fā)育殘坡積層；區(qū)內(nèi)主要構造形跡有8個褶皺、9條斷層（或斷層組）。根據(jù)調(diào)查結果，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害類型主要有滑坡、危巖、崩塌、泥石流、地面塌陷、不穩(wěn)定斜坡等6種。地質(zhì)災害總數(shù)為396處，其中主要災種為危巖，共有175處，占全縣地質(zhì)災害總數(shù)的44.19%；其次是崩塌，有120處，占比30.30%；滑坡68處，占比17.17%；不穩(wěn)定斜坡7處，占比1.77%；泥石流2處，占比0.51%；地面塌陷24處，占比6.06%。按規(guī)模大小分為中型2處，小型394處。截至目前，該區(qū)地質(zhì)災害已造成15人死亡，毀壞房屋190間，毀壞公路985.5 m，直接經(jīng)濟損失628.33萬元。

地質(zhì)災害的空間分布特征，與地質(zhì)災害的形成條件和影響因素之間的關系十分密切，地質(zhì)災害的形成是由多種因素共同決定的（李術才等，2018；任磊等，2020）。影響地質(zhì)災害形成的因素主要包括地形地貌、巖土體類型及工程地質(zhì)特征、降雨、人類工程活動等（張秦華等，2018，曾貞和張志強，2018；陳緒鈺等，2019），其中，地形地貌、巖土體類型及工程地質(zhì)特征和降雨等自然因素為地質(zhì)災害的發(fā)生提供了基本條件，不當?shù)娜祟惞こ袒顒觿t加劇了地質(zhì)災害的發(fā)生（張淑虹，2017；陳誠等，2020）。

2 地質(zhì)災害分布與地形地貌

地形地貌是形成地質(zhì)災害的重要因素，不同的地貌類型控制著地質(zhì)災害的發(fā)生類型（程維明等，2017；李智和霍俊杰，2017；白永健等，2019）。德?？h地處云貴高原和廣西丘陵山區(qū)的過渡地帶，區(qū)內(nèi)地貌按成因類型可劃分為侵蝕溶蝕類型和構造侵蝕類型兩大類。其中侵蝕溶蝕類型又細分為峰叢洼地區(qū)、峰叢洼地-谷地區(qū)及峰叢、峰林谷地區(qū)3個組合形態(tài)，構造侵蝕類型為中、低山區(qū)。侵蝕溶蝕類型（巖溶區(qū)）分布面積占全區(qū)的66.2%，構造侵蝕中、低山區(qū)（碎屑巖區(qū)）分布面積占全區(qū)的33.8%。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，德?？h主要地質(zhì)災害為危巖崩塌、滑坡及地面塌陷。危巖崩塌主要分布于峰叢洼地區(qū)、峰叢洼地-谷地區(qū)和峰叢、峰林谷地區(qū)的陡坡陡崖地段；滑坡主要分布于中低山區(qū)的陡坡地段；地面塌陷主要分布于峰叢洼地區(qū)和峰叢、峰林谷地區(qū)的洼、谷地段。就災害點數(shù)量而言，峰叢洼地區(qū)數(shù)量最多，就發(fā)育密度而言，峰叢洼地-谷地區(qū)發(fā)育密度最高（表1，圖1）。

表1 德?？h地質(zhì)災害與地貌類型數(shù)據(jù)統(tǒng)計表/處

圖1 德保縣地貌分區(qū)與地質(zhì)災害分布疊加圖

滑坡的形成雖然受多種因素的控制，但是特殊的地貌是產(chǎn)生滑坡的基本條件。分布于德?？h西北部、東部及南部的中、低山區(qū)，屬構造侵蝕碎屑巖區(qū)，其山脊狹隘，多呈魚脊狀，谷坡陡峻，殘坡積層覆蓋薄，地表水系發(fā)育，河床比降大，在降雨、構造運動、人類活動等因素的共同作用下極易形成滑坡或不穩(wěn)定斜坡。峰叢、峰林為縣域內(nèi)主要地貌，屬侵蝕溶蝕類型巖溶區(qū)，其地勢高聳，群山巧立，地形切割強度大，形成了較普遍的高大臨空面和陡峻斜坡，節(jié)理裂隙普遍較發(fā)育，基巖裸露，因此危巖崩塌較發(fā)育。區(qū)內(nèi)洼地、谷地中常見溶斗、落水洞，少部分洼地中有地下河天窗出露，為巖溶地下水的補給徑流區(qū)，地下水埋藏較深，易形成地面塌陷。

3 地質(zhì)災害與巖土體類型

巖土體是組成地殼表層的固體物質(zhì)，是地球內(nèi)、外動力作用形成的地質(zhì)體。它是礦產(chǎn)資源、地質(zhì)災害和工程建設的重要載體和物質(zhì)基礎，它的性質(zhì)與結構，空間分布及其產(chǎn)出狀態(tài)等，在一定的動力作用下，與地質(zhì)災害的形成有著及其密切的關系，成為致災的重要因素之一（彭建兵等，2019）。

德?？h巖土體可大致分為5個巖組：軟弱的中—薄層狀泥巖、頁巖夾硬質(zhì)砂巖巖組（Ⅰ），堅硬—較堅硬的中—厚層狀砂巖、粉砂巖夾軟弱泥頁巖巖組（Ⅱ），堅硬的塊狀花崗巖巖組（Ⅲ），堅硬—較堅硬中層—塊狀中等—強巖溶化純碳酸鹽巖巖組（Ⅳ），堅硬—較堅硬的中—厚層狀弱—中等巖溶化純碳酸鹽巖巖組（Ⅴ）（圖2）。

圖2 德保縣巖土體類型與地質(zhì)災害分布疊加圖

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，該區(qū)巖組（Ⅳ）地質(zhì)災害最為發(fā)育，巖組（Ⅲ）無災害發(fā)育。滑坡、不穩(wěn)定斜坡多發(fā)育在巖組（Ⅰ）的泥巖、砂巖區(qū)；危巖崩塌主要分布在巖組（Ⅳ），主要由節(jié)理裂隙面控制；地面塌陷主要分布在巖組（Ⅳ）的灰?guī)r及白云巖地段（表2）。

表2 德保縣地質(zhì)災害與巖土體類型數(shù)據(jù)統(tǒng)計表/處

綜合研究可知，巖組（Ⅰ）（Ⅱ）分布于區(qū)內(nèi)的碎屑巖山區(qū)，地貌上為中、低山區(qū)，山高坡陡，巖性組成總體上以軟質(zhì)泥頁巖為主，且往往與硬質(zhì)的砂巖、粉砂巖等地層交替出現(xiàn)，泥頁巖易風化、遇水易軟化，易形成軟弱結構面，該地區(qū)的山坡（斜坡）在外界因素影響下極易沿泥頁巖軟弱面或巖土界面發(fā)生崩、滑現(xiàn)象，因而該區(qū)滑坡、崩塌等地質(zhì)災害易發(fā)生；巖組（Ⅳ）廣泛分布于碳酸鹽巖石山區(qū)，節(jié)理裂隙發(fā)育，加之長期的風化、溶蝕作用，巖石整體性極差，極易發(fā)生巖崩等現(xiàn)象；而在該區(qū)的巖溶洼地、谷地，淺層巖溶及地下河管道發(fā)育，第四系又較薄，在水流作用下，易于產(chǎn)生地面塌陷現(xiàn)象。

4 地質(zhì)災害與地質(zhì)構造

地質(zhì)構造因素對地質(zhì)災害起主導作用。構造運動強度控制了地質(zhì)災害的強度和頻度；構造運動方式?jīng)Q定了地質(zhì)災害的發(fā)育機制與破壞運動方式；地質(zhì)構造條件控制了地質(zhì)災害的分布規(guī)律（吳中海，2019）。

德?？h處于揚子陸塊與華夏陸塊之間的南華活動帶右江褶皺系靖西-都陽山凸起構造單元西部。據(jù)區(qū)域資料，德保縣大致經(jīng)歷了加里東期、印支期-燕山期、喜山期等3個較為明顯的構造發(fā)展階段，各階段產(chǎn)生的不同規(guī)模、不同性質(zhì)、不同序次的構造形跡，組成了疊復交錯的構造格架。區(qū)內(nèi)構造總體上以北北東向、北西向構造最發(fā)育，其次為東西向構造及弧形構造，區(qū)內(nèi)主要構造形跡有8個褶皺、9條斷層（或斷層組）（圖3）。

圖3 德?？h地質(zhì)災害分布與地質(zhì)構造疊加圖

區(qū)內(nèi)褶皺眾多，性質(zhì)變化多樣，不同的褶皺類型和部位的地質(zhì)災害發(fā)育特征也不同，經(jīng)統(tǒng)計分析，該區(qū)受褶皺控制的地質(zhì)災害點共41 處，其中以燕山向斜最多，褶皺兩翼是滑坡、崩塌的多發(fā)地段。

斷層不僅是地震、地裂縫等重大災害的罪魁禍首，也是控制崩塌、滑坡、泥石流等常見地質(zhì)災害分布的重要因素（張永雙等，2019；郭長寶等，2021）。經(jīng)統(tǒng)計分析，發(fā)育于斷層影響范圍內(nèi)的地質(zhì)災害共有67處，其中以東凌-黃連山-德保斷層最多。

另外，崩塌、滑坡等地質(zhì)災害也受節(jié)理發(fā)育控制，一般節(jié)理越發(fā)育的地方，巖石完整性越差，崩塌滑坡越容易發(fā)生。

5 地質(zhì)災害與水

5.1 地質(zhì)災害與降雨

降雨常以侵蝕地表、滲入巖土體、補充地下水等形式引發(fā)滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災害。強降雨是誘發(fā)地質(zhì)災害的重要因素之一（高楊等，2017；許強，2020）。

德保縣的降雨量垂直差異明顯，隨海拔高度升高而增多，據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，德?？h年降雨量分為3個等級，即年降雨量＞1900 mm、年降雨量1700～1900 mm、年降雨量＜1700 mm。年降雨量1700～1900 mm等級在德保縣分布面積最廣泛（圖4），受此影響，德?？h地質(zhì)災害主要分布在該等級。

圖4 德?？h2008—2018年年降雨量等級與地質(zhì)災害分布疊加圖

對德保縣多年（2008—2018年）降水資料進行統(tǒng)計（表4），降雨多集中在5—9月份（豐水期），占全年降雨量的73.69%。對本次調(diào)查的396處地質(zhì)災害中能詳細調(diào)查到時間得334處地質(zhì)災害進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)德?？h大部分地質(zhì)災害都是發(fā)生在5—9月，其中尤以發(fā)生在7月最多（表4）。

表4 德?？h2008—2018年月均降雨量與月發(fā)生地質(zhì)災害數(shù)量統(tǒng)計表

德保縣的地質(zhì)災害大部分都與降雨密切相關，降雨對地質(zhì)災害的影響主要體現(xiàn)在三方面，一是增加（土質(zhì)）災害體容重，在重力作用下加速了斜坡失穩(wěn)；二是由于巖性的差異，各類巖體風化程度差異較大，底部風化作用較弱巖體易形成相對隔水層，降雨滲水易在隔水層面處形成上層滯水帶，浸蝕、軟化接觸帶風化巖土體，減弱其抗剪強度、粘聚力等物理力學強度；三是降雨形成坡面徑流，對坡體或巖體沖刷、侵蝕，掏蝕斜坡前緣、坡腳，降低斜坡或巖體穩(wěn)定性。

5.2 地質(zhì)災害與地下水

與地下水作用有關的地質(zhì)災害是指地下水作為主要動力因素或主要誘發(fā)因素引起的地質(zhì)環(huán)境的變化所造成的危害（周家文等，2019），地下水是誘發(fā)和觸發(fā)近地表地質(zhì)災害的最主要因素（王智明和王羽佳，2019）。

德?？h的地質(zhì)災害類型分布與該區(qū)域的地下水類型存在一定的規(guī)律性。研究區(qū)地下水主要有碳酸鹽巖巖溶水、碳酸鹽巖裂隙溶洞水，碎屑巖、碳酸鹽巖溶洞裂隙水，基巖裂隙水，塊狀基巖裂隙水4種類型。其中碳酸鹽巖巖溶水、碳酸鹽巖裂隙溶洞水分布最廣，區(qū)內(nèi)發(fā)育9條地下河，枯流量61～3110 L/s，出露巖溶大泉（枯流量大于10 L/s）3個，枯流量40～55.46 L/s，水量豐富—中等。地下水水位埋深：北西部東凌一帶較大＞50 m，北部巴頭一帶及西部敬德一帶為10～50 m，德?！羌准暗卤Ｄ喜康貐^(qū)較小，一般＜10 m。對德保縣地質(zhì)災害與地下水類型進行疊加分析（圖5），滑坡多分布于基巖裂隙水地區(qū)，危巖崩塌都分布于碳酸鹽巖巖溶水、碳酸鹽巖裂隙溶洞水地區(qū)，地面塌陷多發(fā)育于地下河發(fā)育地段。

圖5 德?？h地質(zhì)災害分布與地下水類型疊加圖

調(diào)查研究可知，地下水的活動在降低土體強度的同時，還改變了坡體應力狀態(tài)，常常觸發(fā)斜坡變形失穩(wěn)，其對斜坡的影響作用主要表現(xiàn)在4個方面：一是斜坡上的上層滯水的存在，降低了土體強度，增加了土體的重量，易觸發(fā)斜坡變形失穩(wěn)；二是由于風化基巖或花崗巖中毛細管孔隙較為發(fā)育，決定了毛細水在土體力學性質(zhì)中的不可忽視的作用；三是溪溝及灌溉用水等地表水轉化為地下水,影響斜坡穩(wěn)定性進而引發(fā)地質(zhì)災害；四是巖溶區(qū)溶洞或管道中地下水水位的不斷變化對土體不斷沖刷、浸蝕，使土體強度降低，發(fā)生塌落而形成地面塌陷災害。

6 地質(zhì)災害與人類活動

隨著人類各種生活、生產(chǎn)及工程建設活動規(guī)模的空前擴大，人類活動已經(jīng)成為地質(zhì)環(huán)境變化和誘發(fā)地質(zhì)災害的巨大驅(qū)動力，在人類活動影響下，能引起巖土的運動和地下水的運移，當自然平衡受到嚴重破壞后，?？砂l(fā)生突發(fā)性災害（鄭桂森等，2018；姚鑫等，2020）。

統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，工作區(qū)縣級以上公路沿線、城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)政府駐地、村所在地、礦山等地質(zhì)災害發(fā)育占地災總數(shù)42.17%，以危巖、滑坡為主，為德?？h發(fā)生地質(zhì)災害的主要區(qū)域。且隨著人類活動增強，災害發(fā)育愈強烈。其中人類活動中的工程建設削坡、填土、加載、棄土、震動、引水渠（洞）滲漏、污水不當排放、砍伐樹木、不合理耕種、水庫地震等成為引發(fā)地質(zhì)災害主要區(qū)域。這與區(qū)域人類活動不合理或不符合相關的設計施工規(guī)范等相關。如公路、露天礦山、居名點附近地質(zhì)隱患受人類活動影響最為突出。其中公路沿線因道路修建，對山體削坡，坡面上節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石破碎，形成多塊臨空巖石，存在崩塌危險，土質(zhì)邊坡削坡后在雨水沖刷侵蝕下容易形成不穩(wěn)定斜坡或滑坡體；在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)露天礦山多存在不規(guī)范的開采活動，使開采面形成高陡不穩(wěn)定斜坡；建在山坡上的居民點因村民建房時對坡腳進行開挖，導致坡體前緣失穩(wěn)而易引發(fā)滑坡。

7 結論

本文在資料收集、實地調(diào)查的基礎上，通過對調(diào)查區(qū)396處災害點的綜合分析，基本搞清了研究區(qū)地質(zhì)災害的形成條件及影響因素。調(diào)查區(qū)內(nèi)峰叢洼地區(qū)災害點數(shù)量最多，峰叢洼地-谷地區(qū)災害點發(fā)育密度最高；堅硬—較堅硬中層-塊狀中等—強巖溶化純碳酸鹽巖巖組（Ⅳ）地質(zhì)災害最為發(fā)育；受褶皺及斷層控制的災害點共有108處，主要以東凌-黃連山-德保斷層及燕山向斜附近的災害點最為集中；區(qū)內(nèi)大部分地質(zhì)災害處于年降雨量1700～1900 mm等級區(qū)域，且多發(fā)生在5—9月，尤以7月最多；滑坡多分布于基巖裂隙水地區(qū)，危巖崩塌都分布于碳酸鹽巖巖溶水、碳酸鹽巖裂隙溶洞水地區(qū)，地面塌陷多發(fā)育于地下河發(fā)育地段；人類活動較強烈區(qū)（公路、村莊等）的地質(zhì)災害發(fā)育數(shù)量占地災總數(shù)的42.17%，以危巖、滑坡為主。

本次的調(diào)查研究使廣西德?？h地區(qū)的地質(zhì)災害現(xiàn)狀更加清晰，對該地區(qū)的地質(zhì)災害預警及防治工作提供了科學基礎，促進當?shù)丨h(huán)境與社會經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展，也給廣西其他地區(qū)的地質(zhì)災害調(diào)查及防治工作一定的啟發(fā)。