重庆涪陵区地质灾害发育特征与发生规律分析

重庆涪陵区地质灾害发育特征与发生规律分析李东林;王骏;张伟【摘要】Fuling District is an area with undulating terrain, complex landform, vast mountainous area, complex geological structure and layered strata. Under the influence of topography lithology, geological structure, rainfall and human engineering activities, geo-hazards frequently befall Fuling. By investigation of geo-hazards, we have the rough knowledge of the characteristics and the distributions of geo-hazard in Fuling District. With these data, the formation conditions of geo-hazards is analyzed. And with the surveying of the occurrence regularities of geo-hazards, some proposals to control geo-hazards are put forward.%重庆市涪陵区地势起伏较大,地貌类型复杂多样,山地面积广大,地质构造较复杂,层状地层发育.在地形地貌、地层岩性、地质构造、降雨和人类工程活动等的影响下,涪陵区地质灾害十分发育.通过地质灾害排查工作,初步认识了涪陵区地质灾害发育特征及分布规律,进而分析其地质灾害形成条件,最后总结地质灾害的发生规律,并提出相应的防治建议.【期刊名称】《重庆三峡学院学报》【年(卷),期】2012(028)003【总页数】6页(P84-89)【关键词】地质灾害;发育特征;形成条件;发生规律【作者】李东林;王骏;张伟【作者单位】重庆工程职业技术学院,重庆400037;中煤科工集团重庆研究院,重庆400000;中煤科工集团重庆研究院,重庆400000【正文语种】中文【中图分类】P642涪陵区位于重庆市中部，四川盆地东南边缘，幅员面积2 941.46平方公里.涪陵东邻丰都县，南接武隆县、南川市，西连巴南区，北靠长寿、垫江县.涪陵地处三峡库区腹心地带，城区位于乌江与长江汇合处，历来是川东南水上交通枢纽和乌江流域最大的物资集散地.[1]涪陵区境内地势起伏较大，山高坡陡，峡谷深切，地势险峻，地层岩性多样，地质构造复杂，降雨集中.涪陵区山多地少，人地矛盾十分突出，随着涪陵区人口的不断增长，经济建设的不断发展，山地斜坡岩土体的自然平衡易受破坏而失稳，诱发了大量地质灾害，并呈现出规模和经济损失越来越大的趋势.本文在涪陵区地质灾害排查工作基础上，对涪陵地质灾害的发育特征与发生规律进行了分析和总结，并提出了初步的防治建议.1 涪陵区地质环境背景1.1 地形地貌涪陵区地处四川盆地东部平行岭谷区和盆边巫山大娄山中山山地的过渡地带，一般海拔为 200～800米，最低点为南沱镇长江边的三块石，海拔138 m，最高处为武陵山主峰磨槽湾，海拔2 033 m，相对高差1 995 m.境内地势起伏较大，总的趋势是西北低东南高.西北部属盆东平行岭谷范围，碎屑岩广泛分布，以构造剥蚀地貌为主，多为河谷丘陵、低山，河谷为宽谷；东南部大片出露碳酸盐地层，以岩溶地貌为主，多为丘陵山地，河谷多为窄谷.[1]根据地质构造、地形趋势和地貌类型的组合特征，可将区境地貌分为沿江丘陵低山区、坪上低山带坝区和后山区.沿江丘陵低山区主要分布在长江两岸，共1 098.65平方公里，占土地总面积的39.8%.地貌组合为：丘陵占56.8%，低山27.2%，台地12.1%，山原、平坝占3.9%.坪上低山带坝区主要分布在区境南部，共786.08平方公里，占土地总面积的26.7%.地貌组合为：低山占50%，丘陵28.9%，平坝、台地、山原占21.1%.后山区主要分布在区境东南部，共985.32平方公里，占土地总面积的33.5%.该区一般海拔400～1 200 m，地面高差大，多达200～700 m.地貌组合为：低山占67.2%，低中山占15.8%，山原6.6%，丘陵6.4%，平坝、台地4.0%.[1]1.2 地层岩性境内出露地层均为沉积岩类，主要为寒武系－侏罗系，岩性为一套海相～浅海相碳酸盐、碎屑岩和内陆湖相碎屑岩，地层总体上从东、东南往西、西北由老到新，第四系及侏罗系上统蓬莱镇组（J3P）到二迭系下统茅口组（P1m）地层均有出露，缺失第三系地层（图1）.区内第四系地层零星分布，主要分布在沿江两岸、河谷阶地及斜坡中、下部，为冲洪积层及残坡积层；基岩地层中，侏罗系地层分布最广，占总土地面积的66.1%，岩性以泥岩、砂岩、页岩为主，有少量生物灰岩出露；其次为三叠系灰岩和石英砂岩，占32.1%，二叠系地层仅在东南边缘武陵山区有局部出露，以岩屑砂岩、灰岩为主，次为泥岩、页岩.1.3 地质构造涪陵区大地构造单元属扬子准地台四川台坳川东南褶皱东垫江坳褶带，区境地质构造的基本格局形成于燕山运动的第二、三期.在喜马拉雅运动（即新构造运动）时期，地层再次受到挤压，呈间歇性上升，形成现有的地质构造形态，即川黔南北构造带向北延伸楔入川东褶皱带之中，于区境形成明显的复合构造.属川东褶皱带的地质构造主要分布于长江以北地区，其构造线方向多在北东15°至45°之间，呈雁行排列，背斜紧束，向斜宽缓，即呈隔档式褶皱.断裂一般分布于靠背斜轴部.属川黔南北构造带的地质构造主要分布于长江以南地区，含两个方向的褶皱，多为短轴状构造.断层多沿背斜轴部分布（图1）.图1 涪陵区区域构造纲要图1.4 岩土体工程地质特征根据形成条件、岩性组合特征及工程地质性质，可将涪陵区岩土体分为三大工程地质岩类，即松散岩类、碎屑岩类、碳酸盐岩类.碎屑岩类岩体根据岩性组合与结构特征又可以分为三类，即坚硬厚层砂岩组、软硬相间砂泥岩互层岩组和软弱薄层粘土岩组.[2-9]松散类岩组由第四系全新统残坡积层组成，厚度变化大，成分主要为粉质粘土，部分含碎石土，褐黄色，可塑～硬塑状，结构松散，具弱透水性，力学强度低.坚硬厚层砂岩组由厚层长石砂岩、石英砂岩、粉砂岩夹少量泥岩等组成.岩组物理力学性质较好，砂岩属坚硬类岩石，强度高，但所夹薄层泥岩类岩体的工程性质差，抗压强度多在30 MPa以下，泥岩层面常构成软弱结构面.整个岩组属于坚固性中等——良好岩体.蓬莱镇组、部分上沙溪庙组、新田沟组、须家河组地层可归于此类.软硬相间砂泥岩互层岩组主要由紫红色泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩与黄灰色块状长石岩屑砂岩、长石砂岩不等厚互层组成，砂岩物理力学性质较好，泥岩则较差，具有遇水膨胀、失水收缩等性能.力学性质相差悬殊的砂岩、泥岩互层，使得斜坡易于发生崩塌滑坡.该类岩组包括遂宁组、部分上沙溪庙组、自流井组、珍珠冲组.软弱薄层粘土岩组主要由薄层泥岩、页岩、粉砂岩组成，物理力学性质较差，强度低，易风化.该类岩组包括下沙溪庙组、雷口坡组.碳酸盐岩坚硬岩组主要由灰岩、白云岩和少量泥岩组成，强度较高，物理力学性质较好.该类岩组包括嘉陵江组、飞仙关组和二叠系地层.2 涪陵区地质灾害发育特征通过地质灾害排查，涪陵区（非库区）现有各类地质灾害共561处，其中滑坡509处，占90.7%，危岩崩塌38处，占6.8%，不稳定斜坡12处，占2.1%，泥石流1处，占0.2%，地面塌陷1处，占0.2%.按规模统计，以中小型为主，中型占5%，小型占94.8%.2.1 滑坡区内共发育509处，占地质灾害总数的90.7%，小型489处，中型20处.滑体外形多为阶梯状、微凸状，后缘拉裂缝发育，一般呈圈椅状，局部下错变形甚至滑塌，坡体裂缝一般和坡向斜交，呈直线状、之字形等形态，长短不一.部分滑坡前缘见鼓丘，部分滑坡上发育落水洞.滑坡按其物质组成分为土质滑坡和岩质滑坡两大类，其中土质滑坡占绝大多数，共496处，占总数的97%，岩质滑坡13处，占总数的3%.土质滑坡滑体厚度大多在2～5 m之间，一般上薄下厚.滑面较为单一，均以松散盖层与下伏基岩接触面为滑移面，滑动面普遍与坡面近乎一致.区内滑坡成灾规模不大，但危险性较明显、危害性较大，多危及居民的生命财产安全.普遍表现为将房屋拉裂变形甚至歪斜倒塌，滑坡上房屋地基变形、院坝开裂下错普遍，易危及居民生命安全，如新妙镇塘坎滑坡等.区内滑坡的稳定性受到降雨、地形地貌、地质构造、工程地质岩类、人类工程活动等多种因素的影响.据调查统计，区内509处滑坡中，目前有204处具有明显变形迹象，处于潜在不平衡状态或不平衡状态，主要表现为地面拉裂、沉降、隆起，建筑物变形等.每年雨季，这部分滑坡尤其是土质滑坡都会出现会出现明显的蠕滑变形.部分滑坡目前虽处于基本稳定状态，但在降雨、库水涨落、人类工程活动等外动力作用下，较易活动，形成整体滑动，从而造成危害.在没有对滑坡进行评估和采取可靠工程措施以前，应对滑坡的稳定性进行监测、预报，以避免造成人员伤亡.2.2 危岩（崩塌）区内发育38 处，占地质灾害总数的6.8%.按规模划分，小型36处，中型1处，大型1处.多为自然因素诱发，多发生于高陡边坡坡肩坡角大于60 °的高临空面，一般发育于沉积岩地层中，在强降雨诱发和重力卸荷营力作用下产生崩塌.陡崖一般发育有多组陡倾裂隙，杂乱排列，不规则状，在主裂隙的控制及降雨的诱发下岩体裂隙进一步加长加宽，直至产生崩塌，典型如新妙镇乌龟堡崩塌.境内危岩（崩塌）全部为岩质，具突发性强、隐蔽性强、危害性大的特点，多发生在持续强降雨之后，其发育过程缓慢而久长，易使人麻痹大意.此类崩塌发生时由于具有相当大的势能，顺坡而下，翻滚撞击，能摧毁其下任何建筑物，影响面较广.由此可见，崩塌灾害的危害大，也不易防治，且此类现象在涪陵区境内较为普遍，陡崖地貌多见，因而应将其列为重要防治对象.2.3 不稳定斜坡区内共发育12 处，占地质灾害总数的2.1%.不稳定斜坡多为自然边坡失稳和人类工程活动诱发，其中中型1处，小型11处.不稳定斜坡变形迹象明显，潜在不稳定. 区内土质、岩质不稳定斜坡均有发育，土质潜在不稳定斜坡10处，占83%，岩质潜在不稳定斜坡2处，占17%.土质潜在不稳定斜坡多由降雨诱发，同时也有人类工程活动诱发.土质潜在不稳定斜坡相对滑坡而言，变形迹象相对较小，变形体在应力集中部位常出现拉裂缝和局部坍塌现象，变形体上建筑物基础下沉，斜坡上房屋垮塌、歪斜、地基变形、院坝开裂下错.图2 涪陵区地质灾害分布图3 涪陵区地质灾害形成条件3.1 地质灾害分布特征涪陵区地质灾害主要集中在西部石沱及新妙、中部马武、白涛、清溪、江东及白涛与北部江北一带（图2），东北及东南部地质灾害相对较少.地质灾害的分布受时空影响明显，年内、年际分布明显不均，在行政区域上也具一定差异性.3.1.1 按行政区域统计涪陵区 26个乡镇街道均有不同程度的地质灾害发育，江东街道、白涛街道、李渡街道、龙潭镇、石沱镇、新妙镇、马武镇、大顺乡等乡镇较为发育，受地质灾害威胁较严重，地质灾害个数均超过 33个，最多为白涛街道60个.涪陵区地质灾害平均发育密度为19个/ 100 km2，灾害密度较大的乡镇有江东街道、龙桥街道、新妙阵、马武镇、大顺乡，超过30个/100 km2，最大为大顺乡38个/100 km2. 3.1.2 按时间统计区内灾害具有群发性，一般集中在6月～8月，其中发生于7月份的有160处，占31.9%，其次为8月份，共有100处，占19.9%，再次为6月份，共计83处，占16.5%.由此可见，灾害在年内明显分布不均，且多分布于雨季.地质灾害在年际分布具有不均性，以 2008年最多，共163处，其次为2009年，共75处.地质灾害的发生总体呈上升趋势，近年来有所增强，说明随着社会经济的不断发展，人类工程活动的范围和领域不断增大，地质环境变得越来越脆弱，地质灾害的发生频率逐渐加大.3.1.3 按高程统计受地形地貌的控制，区内地质灾害的分布在垂直高程上具明显不均性.地质灾害多发育于高程200～800 m之间，此高程区间内灾害点共计 488处，占灾害总数的87%，其余高程段共有灾害点73处，为滑坡、崩塌等，多中小型.越往高处地质灾害越少，发育密度越低.地质灾害与高程的分布关系与人类经济和工程活动有直接关系3.2 地质灾害形成条件地质灾害的形成往往是由多种因素造成的，不同类型的地质灾害其形成条件也不尽相同.涪陵区发育地质灾害的类型、规模、数量的多少，与该地区的地质、地貌、水文、生态环境、人类工程活动等密切相关.3.2.1 地形地貌对地质灾害的控制3.2.1.1 滑坡滑坡主要发生在地形坡度为20°～59°的地段，该类坡度的滑坡数量为438处，约占滑坡总数的86%，低于20°和大于60°地段滑坡数量仅为72处，占总数的14%. 滑坡受地形地貌的控制明显，低于10°的地段不发育滑坡，随着地形坡度的增加，滑坡数量急剧增多，但超过50°以后，则呈下降趋势，滑坡多集中发育于20°～40°的地段，大于70°的地段滑坡数量很少（图3）.由于集中降雨的影响，坡积物在势能的作用下易产生缓慢变形，地形坡度小，相对高差小，坡积物势能相对较小，滑坡变形则小，反之势能较大，则易于产生滑坡，且变形明显，在25°以上的坡体则易产生较快的滑移变形.在40°以上的地段，由于此类斜坡坡积物较薄，物源不丰富，不利于滑坡的产生，因而此类地段滑坡灾害较少且规模小.图3 涪陵区滑坡与地形坡度关系统计图（2）危岩（崩塌）崩塌主要发生于坡度大于60°的自然陡坡地段，多陡崖，在该类地区有31 处，占80%，小于60°有7处，占20%，地形坡度越陡越易引发崩塌灾害，一般为自然因素诱发，如降雨等.此类边坡多为硬质岩强风化带组成，高差数十米至数百米不等，风化强烈，加之构造裂隙发育，岩层被裂隙切割分离，为崩塌易发区段，多分布于区内沿河沿沟两岸，分布广泛.由于岩体具有高势能态势，且具有高陡临空面的有利条件，发育多组卸荷裂隙，与岩层面斜交或垂直，久而久之，裂隙常将山体呈刀削状分割剥离，致使临空面岩体处于孤立临界状态，一旦条件成熟则形成崩塌.3.2.1.2 不稳定斜坡地形坡度是决定潜在不稳定斜坡的类型及规模的主要因素之一，地形坡度不一，斜坡的种类及规模则不同.超过60°的地段则易诱发岩质潜在不稳定斜坡，易形成崩塌灾害，且规模大、潜在危害大，隐蔽性强，影响面广，区内存在2处；低于60°易形成土质潜在不稳定斜坡，变形相对较小较缓，规模相对较小，进一步发展则易形成滑坡灾害，境内发现10处.3.2.2 地质条件对地质灾害的控制涪陵区地质灾害有89.9%发育于第四系松散堆积物中（表1），第四系松散堆积物广布于涪陵区境内，其表现形式多为粉质粘土和碎石土.该类地层发生地质灾害主要为滑坡和潜在不稳定斜坡，多为滑坡，以中小型为主.表1 涪陵区地质灾害与岩土体关系统计表岩性滑坡崩塌不稳定斜坡合计土体496 - 10 506碎屑岩 13 31 2 46碳酸盐岩 - 7 - 7同时，松散土体的性质却与下伏基岩性质有很大关系，明显受其控制.涪陵区地质灾害发育分布与下伏基岩关系密切，统计表明随地层岩性的差异而发生显著变化（表2、表3）.侏罗系中统上、下沙溪庙组和上统遂宁组、蓬莱镇组地层常构成滑坡基座，地质灾害点分布比例为60%（表 2）.在此地层分布的灾害表现特点为多且集中，类型齐全，这与地层的岩性关系极为密切（表3）.表2 地质灾害与地层关系统计表地层灾害数量/个所占比例/% J3P 30 5.4 J3S 78 14 J2S 193 34.7 J2XS 31 5.6 J1x 41 7.4 J1～2Z 10 1.8 J1Z 46 8.3 T3XJ 24 4.3 T2l 82 14.7 T1J 14 2.5 T1f 7 1.3地质灾害小面积分布的地层有三迭系上统须家河组，侏罗系下统自流井组和珍珠冲组、三叠系须家河组、雷口坡组、嘉陵江组、飞仙关组.地质灾害点分布比例为40%.表3 地质灾害与岩性关系统计表岩性砂泥岩互层砂岩泥岩灰岩泥灰岩数量（个）332 52 107 52 3所占比例（%） 60.8 9.5 19.6 9.5 0.53.2.3 降雨对地质灾害的控制涪陵区多年平均降雨量1 072.3 mm，四季降雨量分配，夏秋两季最多，占全年的66%；冬春次之，占34%.夏季常年平均雨量422.4毫米，占年总量的39%；降雨日数38天，占全年降雨日数的25%.秋季常年降雨量为284.7毫米，占全年的27%；降雨日数42天，占全年的28%.冬季常年降雨量56.7毫米，约占全年的5%；降水日数26天，占全年的17%.春季常年降雨量308.4 mm，占全年的29%，其中一半以上降于5月据.[10]涪陵区降雨主要集中在6~9月，此时段雨强较高、日降雨量大、降雨集中，多夜雨、暴雨.降雨不但软化滑动带，而且增加了坡体自重，沿节理裂隙下渗运移，浸泡软化润滑岩体，改变了斜坡内部应力状态，应力局部集中，致使坡体局部出现各种变形，如裂缝、膨胀、下挫、地面沉降等.因此，降雨是本地区地质灾害的主要诱发因素之一.统计资料表明，区内大部分灾害都发生于这三个月（图4），其他月份发生的地质灾害明显减少.因降雨诱发的地质灾害达到533处，占总数的95%.图4 涪陵区地质灾害与降雨关系统计图3.2.4 人类工程活动对地质灾害的控制近年来，涪陵区因不良人类工程活动诱发的地质灾害时有发生，并呈现出规模和经济损失越来越大的趋势.随着经济建设的力度加大，公路的改扩建频繁，村民修房筑屋切坡削坡现象普遍，坡地农垦耕作频繁，植被破坏严重，因切坡削坡时放坡不规范，局部形成陡边坡，进而改变了斜坡的原始状态，对滑坡类地质灾害的发生产生了明显的诱发作用.区内受公路切坡削坡影响的地质灾害点共有80处，修房切坡削坡影响的地质灾害点共有178处（表4）.境内属农耕垦植频繁区，人为边坡开挖垦植频繁，植被人为破坏较普遍，对边坡稳定性造成一定的影响，促使其进一步发展为滑坡或滑坡变形体.区内受坡耕地人为开挖影响的灾害点共202处.表4 涪陵区地质灾害与人类工程活动的关系统计表（单位：处）工程活动类型滑坡不稳定斜坡合计公路切坡削坡 79 1 80农业耕种开挖 197 5 202修房切坡削坡 174 4 178引水渠修筑 11 1 12人为加载 36 1 37结合涪陵区城市、交通、水利建设规划及国民经济发展趋势分析，涪陵区城市建设、工业园区建设、三峡库区沿江城镇建设、交通工程建设、重要水利工程建设、矿山开发等活动日益频繁，对地质环境扰动也日益强烈，可能诱发新地质灾害.总之，随着各类工程建设活动的加剧，人为诱发地质灾害的危险性也随之增加，若防范不当，可能造成较大的损失.4 结论通过地质灾害排查，基本查明涪陵区地质灾害发生规律如下：1）地质灾害发生时间上，多集中于每年的 6月～8月，与集中持续降雨、暴雨、大暴雨有关.2）地质灾害与地层岩性的关系较紧密.地质灾害主要发育于侏罗系中统上、下沙溪庙组和上统遂宁组、蓬莱组地层出露地区.3）地质灾害随高程的增大而变少，地质灾害主要发育于海拔200～800 m之间. 4）地质灾害与地形地貌关系也较密切.地质灾害一般多发育于地形陡坡的过渡地带，如低山山麓带、丘陵斜坡带.5）人类工程活动如筑路削坡、修房削坡和坡地耕种诱发了大量的地质灾害.随着社会经济的快速发展，涪陵区地质灾害的发生频率在逐年提高.防治地质灾害，必须加强地质灾害基本防治知识的宣传，加大群测群防监测力度，建立健全监测预警系统，做好重点地质灾害隐患点的防治工作，科学制定专项防灾预案，这样才能减小灾害对社会经济的危害.参考文献：[1]苏健建，冯星贵，熊蜀黔.涪陵年鉴[Z].重庆：涪陵年鉴编辑部，2005.[2]王思敬，黄鼎成.中国工程地质世纪成就[M].北京：地质出版社，2004.[3]郑颖人，赵尚毅.岩土工程极限分析有限元法及其应用[J].土木工程学报，2005（1）:91-98.[4]李智毅，杨裕云.工程地质学概论[M].北京：中国地质大学出版社，1994.[5]陈祖煜.土质边坡稳定性分析的原理和方法[M].北京：中国水利水电科学研究院，2003.[6]钱家欢，殷宗泽.土工原理与计算:第二版[M].北京：中国水利水电出版社，1996.[7]崔政权，李宁.边坡工程：理论与实践最新发展[M].北京:中国水利水电出版社，1999.[8]李功伯，谢建清.滑坡稳定性分析与工程治理[M].北京：地震出版社，1997.[9]姜得义，朱合华，杜云贵.斜坡稳定性分析与滑坡防治[M].重庆：重庆大学出版社，2005.[10]廖晓荔，黄跃华，吴波.重庆涪陵区近 56年气候变化特征研究[J].高原山地气候研究，2009（增刊）：35-39.。