陕西省汉中市汉台区地质灾害形成条件分析
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【摘 要】本文是在充分研究地质灾害形成条件，以遥感解译、地面调查和勘查测绘为工作手段，完成的汉台区地质灾害详细调查工作的基础上实现的。通过分析地形地貌、地质构造、地层岩性、岩土体类型、降水、地表水、地下水、人类工程活动、地震等形成条件与地质灾害的关系，认为汉台区地质灾害是各种形成条件综合作用的结果，每类地质灾害形成或发生，其主导条件不尽相同。因此，研究地质灾害的形成条件，对于分析地质灾害的成因和机制，掌握其发育规律以及减灾、防灾十分必要。
【关键词】地质灾害；形成条件；分析；汉中汉台
Analysis of the Formation Conditions of Geological Disaster in Hantai， Hanzhong， Shaanxi
XIANG Mao-xi LI Yong-hong HE Wei-zhong LIU Hai-nan JI Yi-wei
（Shaanxi Institute of Geo-Environment Monitoring， Xi’an Shaanxi 710054， China）
【Abstract】This article is achieved in the full study on geological hazards forming conditions， by remote sensing interpretation， ground investigation， exploring and surveying， on the basis of detailed investigations of geological hazards in Hantai which is completed. By analyzing the relationship between geological disasters and formation conditions of topography， geological structure， lithology， soil and rock type， precipitation， surface water， groundwater， human engineering activities， earthquakes. Thinking geological hazard in Haitan is a result of the combined effects of the formation conditions. The formation or occurrence of each type geological hazards， the dominant condition is different. Therefore， the study on formation of geological hazards is necessary for analyses the causes and mechanism of geologic hazards， controls their development， disaster mitigation and disaster preparedness.
【Key words】Geological hazards； Formation condition； Analyses； Hantai Hanzhong
汉中市汉台区是我省地质灾害较严重的地区之一。2013年省政府投资，省总站完成了地质灾害详细调查项目。汉台区的崩塌、滑坡和泥石流的形成与发生与区内特殊的地形地貌、地质构造、地层岩性、岩土体类型、降水、地表水、地下水、人类工程活动、地震等形成条件密切相关。本文结合前人研究成果[1-2]，对该区地质灾害形成条件进行分析[3]，用以指导地质灾害的防治工作。
1 地质环境概况
汉台区位于陕西省西南部汉中盆地中心，地理坐标东经106°51′40″～107°10′25″、北纬33°01′40″～33°22′00″。南临汉江与南郑县隔江相望、东接城固县、北邻留坝县、西隔褒河与勉县相邻，南北长34km，东西宽31km，总面积556km2。汉台区是汉中市的政治、经济、文化和信息中心，区辖7个街道办事、7个镇及汉中经济开发区鑫源街道办事处，共有219个行政村，总人口55万。
境内地势北高南低，高差1546.6m，按地形分为中低山区、丘陵区及平原区三种地貌景观；区内出露的地层有震旦系、寒武系、石炭系和第四系；汉台区位于扬子板块与秦岭板块结合带之秦岭板块之上，属康县―略阳―勉县华力西褶皱带，褶皱、断裂及次级节理裂隙构造发育；新构造运动主要表现为南部下陷，北部抬升；地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.40s，地震设防烈度为7度区；属北亚热带湿润季风气候区，年际降雨量变化大，降水集中于6～9月，占全年降水量的62%，暴雨平均每年1～2次，集中于7～9月；区内人类工程经济活动频繁，切坡修路建房、矿产资源开发对地质环境改变较大。
2 地质灾害发育类型
汉台区发育地质灾害点89处，其中滑坡59处，崩塌24处，泥石流处6处。
2.1 滑坡
滑坡为本区内最发育的地质灾害类型，具分布广，数量大，活动性强的特点。滑坡表面形态分为直线型、凹陷型、阶梯状下降型三种类型[4-5]，59处滑坡均为堆积层滑坡：残坡积滑坡27处、粘土滑坡12处；地形坡度介于30～50°间，部分大于50°或小于30°，粘性土滑坡坡度小于30°；浅层滑坡（厚小于10m）50处，中层滑坡（厚10～25m）9处；小型45处，中型14处；稳定性较差49处，差6处，好4处；险情等级以小型为主；发生年代均为新滑坡。
2.2 崩塌
24处崩塌均为岩质崩塌，崩塌多发育在风化剥蚀严重，岩体切割强烈、构造发育地区斜坡上部，一般坡度大于45°，局部形成陡崖和鹰嘴形。规模属小型的8处，中型16处；稳定性差11处、稳定较差13；险情等级均为小型；从形成条件看，其条件之一是人类工程活动切坡为其发生提供了地形条件；从破坏方式来看，均为倾倒式崩塌。
2.3 泥石流
区内6处泥石流，均为沟谷型泥石型[6]。固体物源以矿山开采形成的废渣居多，其次是两侧岸坡提供的坡残积层、崩滑堆积物，弃渣型5处，自然型1处；发育阶段以发育期为主；爆发频率每年均发生，为高频次；规模小型4处，大型1处、中型1处；险情等级小型5处、中型1处；易发程度4处属中易发、2处属低易发。
3 地质灾害形成条件分析
区内地质灾害形成条件复杂[7]，研究地质灾害的形成条件，对于分析地质灾害的成因和机制，掌握其发育规律以及减灾、防灾十分必要。下面就本区地质灾害形成条件进行逐一分析。
3.1 地形地貌与地质灾害
汉台区地貌从南到北依次为平原区、丘陵区、中低山区。平原区，地势较平坦，见图1。丘陵区海拔522.4～700m，膨胀土发育，易产生膨胀土滑坡。中低山区“V”字型沟谷，切割深度一般200～400m，山坡陡峻，一般在35°～50°之间，山背狭长，陡坡处基岩，缓坡残坡积土覆盖，在降雨充沛时易发生松散层滑坡及泥石流，威胁人民生命财产安全。
受中低山地形貌控制，北部发育地质灾害点65处，面积仅占全区总面积的28%，地质灾害点占全区的73%；中部丘陵区为汉江二、三级阶地区，后期受水流等地质作用，阶面沟谷发育，斜坡较陡，人类工程活动强烈，加之膨胀土、粘性土分布较广，地质灾害较发育，发育地质灾害24处，占全区面积53%，地质灾害点占全区的27%；南部平原区，属河谷区、一级阶地与漫滩，陡坎地带多被后期改造，一般高差3～5m，物质组成以粘性土、砂砾石层为主，地势平坦，目前未发现地质灾害。
图1 汉台区地质灾害在各地貌单元的分布情况
Fig.1 The distribution of geological hazards in various geomorphic units in Hantai
3.2 地质构造与地质灾害
区内褶皱、断裂及次级节理裂隙构造发育。褶皱构造总体为轴向北东东向的复式紧闭褶皱， 50°～80°，褶皱紧闭，轴面劈理发育。断层构造主要为次级顺层走向断层，规模较大的有老杖沟断层（F1）、河东店―塔南坡断层（F2）。受褶皱及断层构造影响，岩石节理裂隙发育、残坡积层广布。因此在地质构造发育地段地质灾害发育，如老杖沟断层两侧4km范围内发育地质灾害22处、河东店―塔南坡断层南北两侧各2km范围内发育地质灾害点16处。
汉台区新构造运动主要表现为构造活动的继承性，南部下陷，北部抬升，从南向北第四系地层由厚变薄，南部最厚达466m，北部近山区厚仅几～十几米。新构造的上升运动使得许多河谷（沟谷）沿岸形成高陡斜坡，岩体结构破碎，为滑坡、崩塌等地质灾害的发育提供了良好的地形地貌条件。
地质构造及新构造运动控制了区内地形地貌、河流沟谷分布格局，断裂和褶皱构造使得本区岩体结构破碎，从而有利于本区地质灾害的发育。所以认为地质构造及新构造动动是区内地质灾害形成的背景条件，见图2。
图2 汉台区地质灾害在各断层附近的分布情况
Fig.2 The distribution of geological hazards close to the fault in Hantai
3.3 地层岩性、岩土体类型与地质灾害
震旦系、寒武系以及石炭系地层分布于北部山区。岩性为片岩、千枚岩夹灰岩、大理岩，岩浆岩仅在北部磨子沟、万年桥分布。岩石块状构造、节理裂隙发育，第四系松散堆积物的成因有冲积、洪积、冲洪积、坡积、残坡积，其中冲洪积、残坡积层广布，这些松散堆积物为地质灾害的发育奠定了物质基础。寒武系分布区有地质灾害22处、印支期花岗岩2处，第四系45处，见图3，地质灾害以第四系分布区最广，说明第四系地层岩性强度较小，易形成地质灾害。区内岩体分为：坚硬块状花岗岩类；坚硬中厚―厚层状碳酸盐类；中等―较软薄层状黑云母石英片岩类、较软薄层状绢云绿泥石片岩、千枚类。统计分析表明：
图3 汉台区地质灾害在各类地层中的分布情况
Fig.3 The distribution of geological hazards in various lithology in Hantai
花岗岩体中发育崩塌灾害2处，片岩内发育地质灾害22处。
土体分为含碎石粘性土、粘性土和膨胀土。全区发育残坡积层滑坡27处、膨胀土滑坡20处、粘性土滑坡12处。北部山区分布残坡积层含碎石粘性，遇连阴雨、暴雨容易沿下伏基岩（隔水层）顶面产生蠕滑进而产生残坡积层滑坡。丘陵区粘性土斜坡一般在长时连阴雨及暴雨条件下，土体水分达到饱和，沿裂隙面或结构薄弱面产生滑坡。在丘陵区二级阶地后缘及三级阶地膨胀土分布区膨胀土广泛分布[8]，遇强降雨易产生膨胀土。由于山区沟谷地带大量松散岩土体的存在为泥石流的发生提供物源。故区内岩土体为区内地质灾害的产生提供了物质基础。
综上所述，区内地质灾害的类型严格受地层岩性及岩土体类型的控制，主要表现为区内崩塌灾害点均分布坚硬块状花岗岩类与中等―较软薄层状黑云母石英片岩类。受土体类型的控制：从山区丘陵区滑坡类型变化表现为：残坡积层滑坡粘土滑坡（膨胀土滑坡）；从山区丘陵区地质灾害类型不断减少：岩质崩塌、残坡积层滑坡、泥石流粘土滑坡（膨胀土滑坡）。可以认为地层岩土体是形成崩塌滑坡泥石流的必要条件之一，是崩滑流地质灾害发生的物质基础，不同的岩土体类型，形成不同类型的滑坡、崩塌、泥石流。
3.4 水与地质灾害
根据水体的成因和特征，区内影响地质灾害形成的水体主要有大气降水、地表水、地下水等。
3.4.1 大气降水
本区年平均降水量788.56mm，年降水多集中在6～9月份，降雨量占全年降水量的62%，且多以暴雨和连阴雨为主。暴雨作用实际上是通过改变斜坡岩土体水动力状况来影响斜坡稳定性的。它一方面通过雨水入渗，引起岩土体中孔隙压力增高，同时松散土层遇水软化，凝聚力降低，从而容易产生滑坡、崩塌；暴雨强度高时，地表的残坡积体在雨水的面蚀作用下和崩、滑体堆积物一起随洪水迅速汇入河谷，引发泥石流。
境内绝大部分滑坡、崩塌、和泥石流灾害与大气降水关系密切，而地质灾害的发生形成时间主要集中在每年的6～9月份，与区内的雨期时间一致，而在降雨量较大的年份，产生地质灾害的数量也较多。如1987年、1994年、1996年、1998年在蚂蝗沟村的磨子沟，受连阴雨、暴雨影响，发生多处残坡积层滑坡，损坏民房十间及其它财物合人民币约4.0万元。又如2013年详细调查新增地质灾害隐患点14处均为近5年雨季引发。其中2011年区内降水量较大为1306.8mm，调查新增的地质灾害隐患点HT0083、HT0085、HT0086、HT0089等均为2011年雨季降雨引发坡体裂缝滑塌等变形形成，占新增总点数的近1/3。
汉台区由西向东、由南到北，降水量逐渐增多。进一步研究表明：汉台区境内地质灾害的集中分布在年平均降雨量大于740mm的区域，见图4。
图4 年均降水量大于740mm区域地质灾害密集分布
Fig.4 Geological hazards densely distribute in average annual rainfall greater than the 740mm area
3.4.2 地表水
地表水的冲蚀、下渗能岩层接触面，降低了磨擦和粘聚力，促使斜坡失稳。
山区：河流下切强烈，岸坡加高，坡度变陡，并不切断潜在滑面或软弱结构面，随着坡脚临空面的加高，岸坡稳定性变差，岸坡变形破坏频繁，斜坡稳定性下降，地质灾害十分发育。统计表明北部褒河留坝至河东店镇南北长约7km，发育崩塌滑坡等地质灾害20处。
丘陵区：河流下切速度减缓，侧蚀展宽，河流作用常具有明显时间效应特征。河流变形破坏以滑坡体的局部或整体复活为主，大多与洪、枯水位波动带引起的地下水位的变动、冲刷、坡脚岩土体的长期浸润软化有关，河流对地质灾害的稳定性有一定的降低作用，如红星村三四组滑坡（HT0067）前缘受河流浸润，每年汛期均有变形和滑动。
汉平原区：河流以沉积作用为主，河流伴有侧蚀。因地表较为平坦和岸坡较低，地质灾害一般不发育。
汉台区地表水对本区地质灾害的影响还表现为地表引水渗露进入斜坡，引发坡体活动变形或灾害体活动加剧。河东店镇沥水沟滑坡中部2010年5月31日12时发生险情，出现有一弧形展布的长约40m的错落陡坎，错坎高0.8～1.2m（图5），距弧形裂缝下方约40m的平台后部陡坎处，在长约10m范围内有地下水渗出，渗出带上部土体水分饱和，使坡体有滑塌现象。其原因是20世纪90年代修建的引水涵洞闸门漏水引起东干渠积水后，渠水发生渗漏。区内相当一部分滑坡后缘及中部有水田存在，水田水入渗坡体加剧了滑坡活动变形，如汉王镇大兴村三组滑坡（HT0086）、徐望镇邵家湾村六组滑坡（HT0063）等地质灾害点的形成因素均与地表水有关。
图5 河东店镇沥水沟滑坡错坎 （镜向东）
Fig.5 The scarp of Lishuigou landside in Hedongdian town（E）
3.4.3 地下水
地下水是斜坡失稳的剂及助推剂，地下水作用包括两个方面，一则随着地表水入渗，岩土自重加大，下滑力增加，二则随土体饱和度增大，土体抗剪强度降低，抗滑力减弱而产生失稳。
区内堆积层滑坡土体吸水饱和后坡体重量加大、抗剪强度减小、结构面得到地下水的等滑坡稳定性下降。经本次计算：沥水沟滑坡在饱和状态下稳定系数由天然状态下的1.65-1.73下降到0.9-0.94。
区内岩质崩塌通过地下水孔隙水压力，以致使某个剪切面上的抗剪强度降低，从而减小斜坡稳定性发生灾害，历史上区内崩塌与滑坡多发生在雨季也证明了这一点。如区内2001年9月19日降暴雨，在316公路雷家滩地段发生崩塌，砸损民房三间。2013年详细调查新增的HT0087崩塌地质灾害点，于2013年7月2日降雨后发生小型崩塌，造成316国道交通中断近2小时，同时原崩塌HT0037也在当年雨季发生多次灾情，交通阻断数天。
3.5 地震与地质灾害
从1568年至今，汉台区发生地震最高为5.5级，发生于1636年，当时汉中大量房屋倾塌，伤人甚多。2008年“5.12汶川大地震”加剧多处滑坡活动。如河东店镇老丈沟村一组前坡滑坡（HT0023） “5.12汶川大地震”后，张平家房后出现下错，错坎高1～2m，长30m（图6）；地震致徐望镇吴家营小学滑坡（HT0062）1号楼北段地基下沉1～3cm，排水渠开裂1～3cm；鑫源街道办凹口村1组滑坡（HT0069）震后、雨后坡后出现裂缝，宽10cm，长约30m；宗营镇杨家山村三组滑坡（HT0071）震后活动加剧；河东店镇沙河沟村三组（HT0089）震后肖关成家房子出现长1m，宽0.2cm的拉张裂缝。
图6 老丈沟村一组滑坡在震后出现下错（镜向东南）
Fig.6 One group landside in Laozhanggou country appear slippage after the earthquake（ES）
3.6 人类工程活动与地质灾害
区内人类工程活动对地质环境条件的改变与破坏导致地质灾害发生、隐患点增多，主要有斜坡垦植、削坡建房和削坡修路、矿产开发。
3.6.1 斜坡垦植、削坡建房
近年随着人民生活水平提高，加之区内包括扶贫移民、生态移民、地灾移民等移民搬迁的力度较大，已有相当一部分山区农民搬至丘陵区，实施退耕还林。但还有部分山区农业人口主要以种植农作物为主，且耕作受地形地貌限制，斜坡耕地植被遭到严重破坏，地形坡度较大，在25°～40°之间，造成严重的水土流失。在强降雨作用下，易形成残坡层滑坡。汉台区此类人类工程活动主要在河东店镇的蚂蟥沟、沙河沟、蒋家沟内，即蚂蟥沟沟内的HT005、HT006、HT007、HT008和HT011地质灾害点；沙河沟内的HT0089灾害点；蒋家沟内的HT0080滑坡等的形成均与斜坡垦植有关。
受地形条件的限制，北部中低山区削坡建房现象普遍存在，村民一般在坡体前缘用石块砌筑，或不采取措施，边坡大都得不到有效的防治。区内降水充沛，房后坡体临空失稳后，形成滑坡，威胁村民的安全。沙河沟村肖家田坝滑坡（HT0089）、光华村九组张家村滑坡（HT0085）、黎明村二组滑坡（HT0077）和平安村三组王二湾滑坡（HT0083）（图7）等滑坡的形成均与削坡建房有关。（下转第51页）
图7 平安村三组王二湾滑坡全貌
Fig.7 The complete picture of Wang erwan landslide in Pingan country
（上接第39页）3.6.2 削坡修路
山区道路建设一般都要开挖山坡形成高陡边坡，进而引发崩塌、滑坡等灾害或隐患。据2013详查资料，因修路引发地质灾害隐患点达27处，其中崩塌23处，滑坡4处；其中2处威胁316国道又威胁平安村村民，初步统计316国道沿线每一公里发育1处以上地质灾害点。1989年后，公路管理部门对316国道进行了改线和加宽，由于道路建设破坏了原有斜坡的稳定性，从而引发大量的地质灾害隐患。316国道运行以来崩塌、滑坡时有发生，给公路的安全运行带来了较大影响。
3.6.3 矿产资源开采
汉台区北部中低山区与丘陵过渡地带蕴藏丰富的磷锰、石英矿及石灰岩矿，这一区域是汉台区目前开采强度最大的地带，磷锰矿一般为地下开采，石英矿及石灰岩矿为露天开采。矿产资源的大量开采已对区内产生了较为严重的矿山环境问题：对地貌景观产生了破环、占用破坏了大量的土地引发滑坡、崩塌、泥石流、采空区地面塌陷地质灾害。如由于矿渣的不合理堆放成为泥石流的物源，形成了多处泥石流隐患，武乡镇东沟泥石流隐患（HT0088）、河东店镇大东沟（HT0073）、小东沟（HT0078）（图8）3处泥石流隐患属于弃渣型泥石流。
图8 小东沟（HT0078）泥石流隐患示意图
Fig.8 The schematic diagram of Xiaodonggou debris flow
4 结论
4.1 崩塌、滑坡、泥石流地质灾害形成条件复杂，地质灾害的形成与发生是地形地貌、地层岩性、岩土体类型、地质构造、大气降水、地表水、地下水、人类活动及地震等内外因素综合作用的结果。
4.2 地质构造与新构造运动、以往的地震及人类工程活动是地质灾害形成的背景条件，形成了现今的地形地貌和岩土体及类型；地形地貌条件、地层岩土体条件、人类活动（威胁对象）是崩塌滑坡形成的3个必要条件，泥石流的形成必要条件还要有充分的水源条件；在特定条件下或受强降雨、地表水、地下水、人类工程活动、地震等诱发（激发）条件作用下形成崩塌滑坡泥石流地质灾害。
4.3 认清崩塌滑坡泥石流地质灾害形成条件和诱发条件中可预测与可控条件，地质灾害防灾减灾工作可做到有的放矢。
4.4 做好汉台区地质灾害的防治工作，需加强降雨季节和震后地质灾害的监测预防和排查工作，加强对公路沿线、矿区、引水工程区地质灾害防范工作，做好建设工程地质灾害危险性评估和矿山地质环境保护与恢复治理工作，从源头上预防人为诱发地质灾害。
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