新疆伊寧縣滑坡災(zāi)害發(fā)育特征及影響因素分析

趙吉海，安永剛，孫耀鋒

（新疆地質(zhì)調(diào)查院,新疆烏魯木齊 830000）

伊寧縣地處伊犁河谷中部，整體地勢起伏較大，地貌形態(tài)相對復(fù)雜，在河谷和斜坡地帶人類工程活動較多且集中，區(qū)內(nèi)巖性以巖漿巖和沉積巖為主，加之?dāng)嗔?、褶皺等?gòu)造活動較發(fā)育，巖體較為破碎?？h域內(nèi)發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害有滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷四種，其遍及全縣10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。根據(jù)2016～2020年伊寧縣地災(zāi)防治規(guī)劃統(tǒng)計，全縣共發(fā)生106起地質(zhì)災(zāi)害，無人員傷亡，主要造成大多數(shù)牲畜死亡、道路被毀、草場破壞等，直接經(jīng)濟損失273.9萬元，其中：滑坡造成經(jīng)濟損失262.7萬元，崩塌損失5萬元，泥石流損失2.7萬元，地面塌陷損失3.5萬元。結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查，伊寧縣最主要的地質(zhì)災(zāi)害類型以滑坡為主。本次研究通過野外實地調(diào)查并結(jié)合已有資料的基礎(chǔ)上，查明了縣域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害及隱患的分布、發(fā)育特征和地質(zhì)環(huán)境條件，在此基礎(chǔ)上，對境內(nèi)218處滑坡點進行統(tǒng)計分析，確定滑坡災(zāi)害的發(fā)生與地層、巖性、地形坡度、坡向以及地面高程等因素間的關(guān)系，為后期滑坡災(zāi)害防治及監(jiān)測預(yù)警產(chǎn)量選取提供一定的依據(jù)。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地形地貌

伊寧縣位于天山山脈西段，北依科古爾琴山，走向為NW，東部為EW走向的阿吾熱拉山，中部為山前丘陵，呈南北向壟崗狀延展，南部為山前沖積—洪積傾斜平原及伊犁河沖積平原，整體地勢北高南低，由北東向南西傾斜，地形相對復(fù)雜[1]。依據(jù)地貌形態(tài)成因，總體上可劃分為三個大地貌單元和8個亞單元，分別為侵蝕褶皺斷塊山（Ⅰ1，Ⅰ2，Ⅰ3）、剝蝕堆積塊狀隆起山（Ⅱ1，Ⅱ2，Ⅱ3）和堆積平原（Ⅲ1，Ⅲ2）（圖1）。

圖1 伊寧縣地形地貌及滑坡災(zāi)害分布圖

1.2 氣象水文

根據(jù)伊寧縣近二十余年的氣象資料（表1，圖2）可知，伊寧縣屬于溫帶大陸性半干旱氣候，冬春溫暖濕潤，夏秋干燥較熱，晝夜溫差明顯，每年一月最冷，平均氣溫可達-7.6℃，7月最熱，平均氣溫達22.6℃，極端最高、最低氣溫分別為41℃和-34.3℃，總體來看伊寧縣熱量資源比較豐富，氣溫變化較為劇烈[2]。

表1 擬建場地地下水成分統(tǒng)計表

圖2 伊寧縣多年氣象要素曲線圖

表1 伊寧縣多年平均氣溫、降水量和蒸發(fā)量

伊寧縣地形地勢特殊，境內(nèi)自然降水較豐富，多年平均降水量可達330mm，平均蒸發(fā)量為1621mm，蒸發(fā)量是降水量的4.9倍，其中11月份降水量最大、4月份次之，分別達到了51.2mm和44.5mm，降雨量從北向南，隨著緯度的降低而降低。縣域內(nèi)河流眾多，水資源較為豐富，全縣地表水年徑流量可達5.04×108m3，年平均流量達15.98m3/s，縣境內(nèi)除了過境河流喀什河和伊犁河之外，北山發(fā)育有多條中小水系（圖1）。

1.3 地層巖性

伊寧縣境內(nèi)出露的地層有元古界的薊縣系、青白口系、南華系以及震旦系；古生界的寒武系、奧陶系、志留系、石炭系、二疊系和中生界的三疊系、侏羅系，白堊系以及新生界出露的古近系地層及第四系[3]（圖3）。侵入巖主要為石炭系、奧陶系和二疊系的花崗巖和閃長巖，分布相對分散，在縣域內(nèi)的北部高山區(qū)、中部中山區(qū)以及東南部中低山區(qū)均有出露。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

縣域內(nèi)主要有兩條斷裂，分別為北部的科古琴斷裂和中部喀什河斷裂?？乒徘贁嗔讶L約145km左右，近東西走向，西起果子溝上游，向東延伸至庫斯提烏蘇河上游，是古生界和元古界的分界斷裂；而中部的喀什河斷裂全長逾350km，總體呈北西西方向延伸，是天山內(nèi)部逆沖活動規(guī)模相對較大的一條變形構(gòu)造，此斷裂由多條斷層組成，斷面N傾，為天山腹地重要的地震斷裂帶（圖3a）。

1.5 工程地質(zhì)

縣域內(nèi)工程地質(zhì)條件相對復(fù)雜，整體處于天山不穩(wěn)定工程地質(zhì)亞區(qū)。根據(jù)成巖作用程度和巖土顆粒間的連接牢固程度，將其分為巖體和土體兩大類。據(jù)建造類型、結(jié)構(gòu)類型并結(jié)合強度，巖體又可分為3類工程地質(zhì)巖組，分別為層狀較堅硬火山碎屑巖組、塊狀堅硬花崗巖、閃長巖等侵入巖巖組和互層狀較軟弱以砂巖、礫巖為主的碎屑巖巖組（圖3b）。

圖3 伊寧縣地質(zhì)圖和工程地質(zhì)巖組圖

層狀較堅硬火山碎屑巖組分布于縣境西北部科古爾琴山、阿吾熱拉勒山等高山區(qū)，巖性主要為粉砂巖、砂巖、頁巖、灰?guī)r、碳酸鹽巖、海相碎屑巖等，局部夾鈣質(zhì)粉砂巖和砂巖。巖石結(jié)構(gòu)主要以層狀和片狀為主，碎裂結(jié)構(gòu)次之，巖石力學(xué)強度中等，干抗壓強度在30～50MPa之間，工程地質(zhì)條件較好，在山區(qū)溝谷深壑處和斷裂破碎帶區(qū)域容易形成崩塌，從而為泥石流提供豐富的物源。

塊狀堅硬花崗巖、閃長巖等侵入巖巖組集中分布在縣境中部山區(qū)，西北角和東南角零星分布，整體呈東西條帶狀展布，巖性主要為閃長巖和花崗巖類，為華力西期中晚期侵入巖。巖體結(jié)構(gòu)類型以塊狀結(jié)構(gòu)為主，鑲嵌結(jié)構(gòu)次之，巖性均一，堅硬致密，完整性好，力學(xué)強度高，干抗壓強度好（R＞80MPa），工程地質(zhì)性能較好。

互層狀較軟弱以砂巖、礫巖為主的碎屑巖巖組分布于縣境中部山前地帶和東南角的丘陵地帶，巖性主要為砂巖、礫巖、砂礫巖、泥巖等，巖體結(jié)構(gòu)類型以塊狀為主，鑲嵌結(jié)構(gòu)次之，巖石力學(xué)性質(zhì)中等，干抗壓強度弱，工程地質(zhì)條件一般，巖石遇水易軟化崩解，失水堅硬，透水性相對較弱，有利于黃土滑坡的形成。此外局部區(qū)域由于構(gòu)造運動的影響，巖石多呈中等—強風(fēng)化程度，且縣內(nèi)多處煤礦（慶華煤礦等）分布于此，易形成地面塌陷。

黃土狀亞砂土單層土體多分布于縣境內(nèi)山前及山麓地帶，北部中高山區(qū)有零星分布，其主要為第四系更新統(tǒng)風(fēng)積成因的黃土，多為淺黃色、灰黃色，野外觀察土質(zhì)結(jié)構(gòu)密實，稍濕，有蟲洞，含鈣質(zhì)結(jié)核和螺殼，其垂直節(jié)理較發(fā)育。從土的顆粒分析成果看出均屬于粉土。黃土多分布于低山丘陵地形，地形坡度較為起伏，多屬于牧民的夏冬牧場，也是農(nóng)牧民活動較為頻繁的地區(qū)。區(qū)域內(nèi)牛羊等畜牧數(shù)量較多，局部地區(qū)植被覆蓋率較低，人為開挖溝槽、掘地采藥及畜牧活動等人類活動，將導(dǎo)致山體涵養(yǎng)水份和保持水土能力大大降低，由于黃土垂直節(jié)理發(fā)育，在融雪、持續(xù)性降雨或暴雨的條件下，水體沿垂直節(jié)理和裂隙由高處向低處流動，當(dāng)長期作用和潤滑于一個結(jié)構(gòu)面時，抗剪強度急劇下降，進而形成滑坡災(zāi)害。縣域內(nèi)滑坡災(zāi)害滑體多為黃土，主要發(fā)生在河谷兩側(cè)的低山丘陵，可能對兩側(cè)居民區(qū)、活動的人類及牛羊等牲畜造成危害。

2 滑坡發(fā)育特征

伊寧縣地質(zhì)災(zāi)害較為發(fā)育，其中以滑坡災(zāi)害為重要地質(zhì)災(zāi)害類型，本次野外實地調(diào)查滑坡災(zāi)害點共計218處，占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的92.76%。重要滑坡點的基本特征見表2，其中主要的滑坡有喀拉亞尕奇鄉(xiāng)潘津布拉克滑坡和潘津布拉克六組滑坡等。

表2 伊寧縣滑坡災(zāi)害點基本特征表

根據(jù)《滑坡崩塌泥石流調(diào)查規(guī)范1:50000》中的劃分標準[4]，從規(guī)模上來看，縣域內(nèi)218處滑坡災(zāi)害點中無大型和特大型規(guī)模的滑坡，中型滑坡10處，小型滑坡為208處，分別占滑坡總數(shù)的4.59%和95.41%（圖4）；從物質(zhì)組成上，主要為土質(zhì)滑坡，滑體物質(zhì)以黃土為主，占滑坡總數(shù)的95.87%，巖質(zhì)滑坡較少；從形成時代上，以新滑坡和老滑坡為主，占比分別達到49.54%和47.25%，而古滑坡較少；從整體穩(wěn)定性上，以基本穩(wěn)定性滑坡為主，而處于不穩(wěn)定狀態(tài)的滑坡相對少；從運動形式上，主要為牽引式滑坡，占滑坡總數(shù)的55.05%。從誘發(fā)因素上，以自然滑坡為主，工程滑坡較少；從滑體厚度上，大部分滑坡為淺層滑坡（厚度小于10m），少部分為中層滑坡（厚度10～25m），無深層滑坡。具體情況見表3。

表3 滑坡分類結(jié)果表

圖4 滑坡規(guī)模統(tǒng)計圖

續(xù)表2伊寧縣滑坡災(zāi)害點基本特征表

3 滑坡致災(zāi)因素分析

地質(zhì)災(zāi)害的形成是由內(nèi)外因共同作用的結(jié)果，它們之間相互影響，相互補充，多種因素綜合作用確定，如地層巖性、地形地貌和地質(zhì)構(gòu)造等因素是災(zāi)害體形成的基礎(chǔ)條件，而降雨、融雪、地震及人類工程活動等因素是地質(zhì)災(zāi)害形成的誘發(fā)因素。伊寧縣滑坡總體上與地層巖性、地形地貌和巖土體結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)，而滑坡災(zāi)害的發(fā)生則與融雪、降水和人類工程活動等因素關(guān)系較為密切。

3.1 地層巖性與滑坡

伊寧縣境內(nèi)的滑坡大多為土質(zhì)滑坡，滑體物質(zhì)以第四系黃土狀粉土為主；而巖質(zhì)滑坡較少，其滑體物質(zhì)主要為殘坡積物和崩坡積碎石土，整體來看，滑坡體結(jié)構(gòu)松散，滑床以砂巖、泥巖及硬基巖為主。

母巖的風(fēng)化破碎，逐漸形成了松散堆積層，其力學(xué)性質(zhì)與母巖關(guān)系較為密切，如安山巖、花崗巖等硬質(zhì)巖體和層狀或塊狀的砂巖巖體多形成崩積、崩坡積體，松散堆積物中的軟弱交互層和軟硬相間的巖體均不利于斜坡體的穩(wěn)定。在形成松散堆積物的過程中，也在自身調(diào)節(jié)，處于平衡狀態(tài)，但當(dāng)外部因素不斷累加時（如降水、坡形和坡面荷載的改變），將會逐漸打破這種平衡，從而容易引發(fā)滑坡[5-6]。

伊寧縣滑坡多為淺層滑坡，厚度小，一般在10m以內(nèi)?；露嘌鼗步唤缑妫ɑ鶐r面和軟巖面）滑動；滑床或下伏硬基巖主要為石炭系的凝灰?guī)r、灰?guī)r和砂質(zhì)灰?guī)r及新近系的砂質(zhì)泥巖和砂巖等地層。

3.2 地形坡度與滑坡

根據(jù)調(diào)查資料統(tǒng)計可知，伊寧縣滑坡坡度多在10°～64°之間，其中最小坡度為10°，最大坡度為64°。雖然地形坡度沒有改變斜坡內(nèi)部應(yīng)力的分布狀態(tài)，但對坡體內(nèi)應(yīng)力的大小有重要的影響，坡度與應(yīng)力在一定程度上呈線性正相關(guān)關(guān)系，即隨著坡度的增加，應(yīng)力值也會相應(yīng)增加[7]。根據(jù)坡度與滑坡的對比關(guān)系圖（圖5）可知，地形坡度在20°～45°時滑坡出現(xiàn)概率最大，占比可達60.55%。斜坡坡度大于45°時，坡面會出現(xiàn)一定的集中剪應(yīng)力，導(dǎo)致發(fā)生崩滑性滑坡，其滑移速度快，使滑體物質(zhì)快速脫離滑床，達到平衡狀態(tài)，此類型多以表層和淺層滑坡為主。

圖5 伊寧縣滑坡與坡度關(guān)系對比圖

3.3 工程巖組與滑坡

伊寧縣境內(nèi)發(fā)育有不同地質(zhì)時期的多種工程巖組，主要包括以下五種：①互層狀較軟弱以砂巖、礫巖為主的碎屑巖組（縣境內(nèi)中部及東南角山前丘陵地帶）、②層狀較堅硬火山碎屑巖組（縣境內(nèi)西北部的中山區(qū)）、③塊狀堅硬花崗巖、閃長巖巖組（縣境內(nèi)中部中高山區(qū)）、④黃土狀亞砂土單層土體（低山丘陵及山麓地帶）和⑤砂礫石單層土體（縣境內(nèi)南部河床和低階地上）；其中以①和②巖組災(zāi)害分布較多。

由于滑坡災(zāi)害與工程地質(zhì)巖土體有明顯的對應(yīng)關(guān)系，加之其受黃土分布的控制，伊寧縣的滑坡主要發(fā)生在三種巖組與土體的組合上。其一為黃土直接覆蓋在互層狀較軟弱基巖上，由于黃土層較厚，滑動帶位于土體和軟巖的接觸面上，在降雨和融雪條件下，水分不易下滲，在表層達到飽和，在后期坡面加載、降雨等長期作用下易發(fā)生滑坡；第二種為黃土單層土體，這類滑坡由于黃土特殊的性質(zhì)，一般無統(tǒng)一滑動面；第三種為黃土上覆于基巖之上，這類滑坡由于黃土覆蓋層相對較薄，在后期降雨等條件下，容易沿基覆交界面滑動，多為推移式滑坡。

3.4 地面高程與滑坡

在調(diào)查區(qū)內(nèi)不同的高程地區(qū)，其斜坡相對高度差異較大，高程與斜坡變形破壞具有一定的相關(guān)關(guān)系。根據(jù)滑坡發(fā)育高程柱狀圖（圖6）可知，伊寧縣滑坡主要分布在圓頂?shù)蜕絽^(qū)（1630～2050m），該區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件相對復(fù)雜，多處可見軟巖組或堅硬火山巖組出露，且上覆的第四系黃土層或殘坡積物較為松散，加之斜坡坡度較陡，因此滑坡災(zāi)害相對較多。

圖6 伊寧縣滑坡發(fā)育高程柱狀圖

3.5 坡向與滑坡

從坡向與滑坡的關(guān)系圖中（圖7）可以看出，位于北、北東、北西和西面坡向的陰坡上的滑坡為119處，占災(zāi)害總數(shù)的54.59%，而處于東、南、東南和西南坡向的陽坡上的滑坡為99處，占災(zāi)害總數(shù)的45.41%，由此可知縣內(nèi)黃土陰坡面的滑坡相對較多。由于山坡不同的朝向，其小氣候和水熱條件會有所差異，最終導(dǎo)致斜坡土體的水量、風(fēng)化程度等要素不同。陰坡太陽輻射柔和，水分蒸發(fā)量少，土壤相對濕潤，植被生長較好，使得黃土層運移較難，因此黃土的沉積環(huán)境相對較好，土層較厚，而陽坡正好相反，黃土層較薄，一旦受降水等因素的影響，陰坡面的滑坡規(guī)模大，影響范圍廣，損失相對嚴重[8]。

圖7 伊寧縣滑坡與坡向關(guān)系對比圖

3.6 人類工程活動與滑坡

伊寧縣滑坡地質(zhì)災(zāi)害的形成與人類工程活動密切相關(guān)，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人類工程活動也在日益增強[9]。其主要表現(xiàn)為道路建設(shè)、水利工程建設(shè)、采礦活動和牧業(yè)活動等。這些人類工程活動對縣域內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境造成了不同程度的改變和破壞，降低了斜坡整體的穩(wěn)定狀態(tài)，從而誘發(fā)了一系列滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

4 結(jié)論

（1）伊寧縣滑坡多發(fā)育在黃土分布區(qū)，在較軟弱的碎屑巖組上覆黃土地區(qū)發(fā)育也相對密集；中高山區(qū)的滑坡多發(fā)育在第四系風(fēng)積黃土與堅硬巖組組成的斜坡上，多沿山區(qū)河流分布。

（2）滑坡坡度多在20°～45°之間，且滑體物質(zhì)為第四系黃土狀粉土，易于滑動。坡度大于45°的斜坡地帶，坡面會出現(xiàn)一定的集中剪應(yīng)力，導(dǎo)致發(fā)生崩滑型滑坡，其滑移速度快，使滑體物質(zhì)快速脫離滑床，達到平衡狀態(tài)，此類型多以表層和淺層滑坡為主。

（3）滑坡主要分布在縣域內(nèi)的圓頂?shù)蜕絽^(qū)（1630～2050m），且多發(fā)育于黃土陰坡面，整體上受第四系松散堆積物和人類工程活動影響較大。