陜西省漢中市漢臺區地質災害形成條件分析

向茂西 李永紅 賀衛中 劉海南 姬怡微

(陜西省地質環境監測總站，陜西 西安710054)

漢中市漢臺區是我省地質災害較嚴重的地區之一。2013年省政府投資，省總站完成了地質災害詳細調查項目。漢臺區的崩塌、滑坡和泥石流的形成與發生與區內特殊的地形地貌、地質構造、地層巖性、巖土體類型、降水、地表水、地下水、人類工程活動、地震等形成條件密切相關。本文結合前人研究成果[1-2]，對該區地質災害形成條件進行分析[3]，用以指導地質災害的防治工作。

1 地質環境概況

漢臺區位于陜西省西南部漢中盆地中心，地理坐標東經106°51′40″～107°10′25″、北緯 33°01′40″～33°22′00″。 南臨漢江與南鄭縣隔江相望、東接城固縣、北鄰留壩縣、西隔褒河與勉縣相鄰，南北長34km，東西寬31km，總面積556km2。漢臺區是漢中市的政治、經濟、文化和信息中心，區轄7個街道辦事、7個鎮及漢中經濟開發區鑫源街道辦事處，共有219個行政村，總人口55萬。

境內地勢北高南低，高差1546.6m，按地形分為中低山區、丘陵區及平原區三種地貌景觀；區內出露的地層有震旦系、寒武系、石炭系和第四系；漢臺區位于揚子板塊與秦嶺板塊結合帶之秦嶺板塊之上，屬康縣—略陽—勉縣華力西褶皺帶，褶皺、斷裂及次級節理裂隙構造發育；新構造運動主要表現為南部下陷，北部抬升；地震動峰值加速度為0.10g，地震動反應譜特征周期為0.40s，地震設防烈度為7度區；屬北亞熱帶濕潤季風氣候區，年際降雨量變化大，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；區內人類工程經濟活動頻繁，切坡修路建房、礦產資源開發對地質環境改變較大。

2 地質災害發育類型

漢臺區發育地質災害點89處，其中滑坡59處，崩塌24處，泥石流處6處。

2.1 滑坡

滑坡為本區內最發育的地質災害類型，具分布廣，數量大，活動性強的特點。滑坡表面形態分為直線型、凹陷型、階梯狀下降型三種類型[4-5]，59處滑坡均為堆積層滑坡：殘坡積滑坡27處、粘土滑坡12處；地形坡度介于30～50°間，部分大于50°或小于30°，粘性土滑坡坡度小于 30°；淺層滑坡（厚小于 10m）50 處，中層滑坡（厚 10～25m）9 處；小型45處，中型14處；穩定性較差49處，差6處，好4處；險情等級以小型為主；發生年代均為新滑坡。

2.2 崩塌

24處崩塌均為巖質崩塌，崩塌多發育在風化剝蝕嚴重，巖體切割強烈、構造發育地區斜坡上部，一般坡度大于45°，局部形成陡崖和鷹嘴形。規模屬小型的8處，中型16處；穩定性差11處、穩定較差13；險情等級均為小型；從形成條件看，其條件之一是人類工程活動切坡為其發生提供了地形條件；從破壞方式來看，均為傾倒式崩塌。

2.3 泥石流

區內6處泥石流，均為溝谷型泥石型[6]。固體物源以礦山開采形成的廢渣居多，其次是兩側岸坡提供的坡殘積層、崩滑堆積物，棄渣型5處，自然型1處；發育階段以發育期為主；爆發頻率每年均發生，為高頻次；規模小型4處，大型1處、中型1處；險情等級小型5處、中型1處；易發程度4處屬中易發、2處屬低易發。

3 地質災害形成條件分析

區內地質災害形成條件復雜[7]，研究地質災害的形成條件，對于分析地質災害的成因和機制，掌握其發育規律以及減災、防災十分必要。下面就本區地質災害形成條件進行逐一分析。

3.1 地形地貌與地質災害

漢臺區地貌從南到北依次為平原區、丘陵區、中低山區。平原區，地勢較平坦，見圖1。丘陵區海拔522.4～700m，膨脹土發育，易產生膨脹土滑坡。中低山區“V”字型溝谷，切割深度一般200～400m，山坡陡峻，一般在35°～50°之間，山背狹長，陡坡處基巖裸露，緩坡殘坡積土覆蓋，在降雨充沛時易發生松散層滑坡及泥石流，威脅人民生命財產安全。

受中低山地形貌控制，北部發育地質災害點65處，面積僅占全區總面積的28%，地質災害點占全區的73%；中部丘陵區為漢江二、三級階地區，后期受水流等地質作用，階面溝谷發育，斜坡較陡，人類工程活動強烈，加之膨脹土、粘性土分布較廣，地質災害較發育，發育地質災害24處，占全區面積53%，地質災害點占全區的27%；南部平原區，屬河谷區、一級階地與漫灘，陡坎地帶多被后期改造，一般高差3～5m，物質組成以粘性土、砂礫石層為主，地勢平坦，目前未發現地質災害。

圖1 漢臺區地質災害在各地貌單元的分布情況Fig.1 The distribution of geological hazards in various geomorphic units in Hantai

3.2 地質構造與地質災害

區內褶皺、斷裂及次級節理裂隙構造發育。褶皺構造總體為軸向北東東向的復式緊閉褶皺，50°～80°，褶皺緊閉，軸面劈理發育。斷層構造主要為次級順層走向斷層，規模較大的有老杖溝斷層(F1)、河東店—塔南坡斷層(F2)。受褶皺及斷層構造影響，巖石節理裂隙發育、殘坡積層廣布。因此在地質構造發育地段地質災害發育，如老杖溝斷層兩側4km范圍內發育地質災害22處、河東店—塔南坡斷層南北兩側各2km范圍內發育地質災害點16處。

漢臺區新構造運動主要表現為構造活動的繼承性，南部下陷，北部抬升，從南向北第四系地層由厚變薄，南部最厚達466m，北部近山區厚僅幾～十幾米。新構造的上升運動使得許多河谷(溝谷)沿岸形成高陡斜坡，巖體結構破碎，為滑坡、崩塌等地質災害的發育提供了良好的地形地貌條件。

地質構造及新構造運動控制了區內地形地貌、河流溝谷分布格局，斷裂和褶皺構造使得本區巖體結構破碎，從而有利于本區地質災害的發育。所以認為地質構造及新構造動動是區內地質災害形成的背景條件，見圖2。

圖2 漢臺區地質災害在各斷層附近的分布情況Fig.2 The distribution of geological hazards close to the fault in Hantai

3.3 地層巖性、巖土體類型與地質災害

震旦系、寒武系以及石炭系地層分布于北部山區。巖性為片巖、千枚巖夾灰巖、大理巖，巖漿巖僅在北部磨子溝、萬年橋分布。巖石塊狀構造、節理裂隙發育，第四系松散堆積物的成因有沖積、洪積、沖洪積、坡積、殘坡積，其中沖洪積、殘坡積層廣布，這些松散堆積物為地質災害的發育奠定了物質基礎。寒武系分布區有地質災害22處、印支期花崗巖2處，第四系45處，見圖3，地質災害以第四系分布區最廣，說明第四系地層巖性強度較小，易形成地質災害。區內巖體分為：堅硬塊狀花崗巖類；堅硬中厚—厚層狀碳酸鹽類；中等—較軟薄層狀黑云母石英片巖類、較軟薄層狀絹云綠泥石片巖、千枚類。統計分析表明：

圖3 漢臺區地質災害在各類地層中的分布情況Fig.3 The distribution of geological hazards in various lithology in Hantai

花崗巖體中發育崩塌災害2處，片巖內發育地質災害22處。

土體分為含碎石粘性土、粘性土和膨脹土。全區發育殘坡積層滑坡27處、膨脹土滑坡20處、粘性土滑坡12處。北部山區分布殘坡積層含碎石粘性，遇連陰雨、暴雨容易沿下伏基巖（隔水層）頂面產生蠕滑進而產生殘坡積層滑坡。丘陵區粘性土斜坡一般在長時連陰雨及暴雨條件下，土體水分達到飽和，沿裂隙面或結構薄弱面產生滑坡。在丘陵區二級階地后緣及三級階地膨脹土分布區膨脹土廣泛分布[8]，遇強降雨易產生膨脹土。由于山區溝谷地帶大量松散巖土體的存在為泥石流的發生提供物源。故區內巖土體為區內地質災害的產生提供了物質基礎。

綜上所述，區內地質災害的類型嚴格受地層巖性及巖土體類型的控制，主要表現為區內崩塌災害點均分布堅硬塊狀花崗巖類與中等—較軟薄層狀黑云母石英片巖類。受土體類型的控制：從山區→丘陵區滑坡類型變化表現為：殘坡積層滑坡→粘土滑坡（膨脹土滑坡）；從山區→丘陵區地質災害類型不斷減少：巖質崩塌、殘坡積層滑坡、泥石流→粘土滑坡（膨脹土滑坡）。可以認為地層巖土體是形成崩塌滑坡泥石流的必要條件之一，是崩滑流地質災害發生的物質基礎，不同的巖土體類型，形成不同類型的滑坡、崩塌、泥石流。

3.4 水與地質災害

根據水體的成因和特征，區內影響地質災害形成的水體主要有大氣降水、地表水、地下水等。

3.4.1 大氣降水

本區年平均降水量788.56mm，年降水多集中在6～9月份，降雨量占全年降水量的62%，且多以暴雨和連陰雨為主。暴雨作用實際上是通過改變斜坡巖土體水動力狀況來影響斜坡穩定性的。它一方面通過雨水入滲，引起巖土體中孔隙壓力增高，同時松散土層遇水軟化，凝聚力降低，從而容易產生滑坡、崩塌；暴雨強度高時，地表的殘坡積體在雨水的面蝕作用下和崩、滑體堆積物一起隨洪水迅速匯入河谷，引發泥石流。

境內絕大部分滑坡、崩塌、和泥石流災害與大氣降水關系密切，而地質災害的發生形成時間主要集中在每年的6～9月份，與區內的雨期時間一致，而在降雨量較大的年份，產生地質災害的數量也較多。如1987年、1994年、1996年、1998年在螞蝗溝村的磨子溝，受連陰雨、暴雨影響，發生多處殘坡積層滑坡，損壞民房十間及其它財物合人民幣約4.0萬元。又如2013年詳細調查新增地質災害隱患點14處均為近5年雨季引發。其中2011年區內降水量較大為1306.8mm，調查新增的地質災害隱患點 HT0083、HT0085、HT0086、HT0089等均為2011年雨季降雨引發坡體裂縫滑塌等變形形成，占新增總點數的近1/3。

漢臺區由西向東、由南到北，降水量逐漸增多。進一步研究表明：漢臺區境內地質災害的集中分布在年平均降雨量大于740mm的區域，見圖 4。

圖4 年均降水量大于740mm區域地質災害密集分布Fig.4 Geological hazards densely distribute in average annual rainfall greater than the 740mm area

3.4.2 地表水

地表水的沖蝕、下滲能潤滑巖層接觸面，降低了磨擦和粘聚力，促使斜坡失穩。

山區：河流下切強烈，岸坡加高，坡度變陡，并不切斷潛在滑面或軟弱結構面，隨著坡腳臨空面的加高，岸坡穩定性變差，岸坡變形破壞頻繁，斜坡穩定性下降，地質災害十分發育。統計表明北部褒河留壩至河東店鎮南北長約7km，發育崩塌滑坡等地質災害20處。

丘陵區：河流下切速度減緩，側蝕展寬，河流作用常具有明顯時間效應特征。河流變形破壞以滑坡體的局部或整體復活為主，大多與洪、枯水位波動帶引起的地下水位的變動、沖刷、坡腳巖土體的長期浸潤軟化有關，河流對地質災害的穩定性有一定的降低作用，如紅星村三四組滑坡(HT0067)前緣受河流浸潤，每年汛期均有變形和滑動。

漢平原區：河流以沉積作用為主，河流伴有側蝕。因地表較為平坦和岸坡較低，地質災害一般不發育。

漢臺區地表水對本區地質災害的影響還表現為地表引水滲露進入斜坡，引發坡體活動變形或災害體活動加劇。河東店鎮瀝水溝滑坡中部2010年5月31日12時發生險情，出現有一弧形展布的長約40m的錯落陡坎，錯坎高0.8～1.2m(圖5)，距弧形裂縫下方約40m的平臺后部陡坎處，在長約10m范圍內有地下水滲出，滲出帶上部土體水分飽和，使坡體有滑塌現象。其原因是20世紀90年代修建的引水涵洞閘門漏水引起東干渠積水后，渠水發生滲漏。區內相當一部分滑坡后緣及中部有水田存在，水田水入滲坡體加劇了滑坡活動變形，如漢王鎮大興村三組滑坡（HT0086）、徐望鎮邵家灣村六組滑坡（HT0063）等地質災害點的形成因素均與地表水有關。

圖5 河東店鎮瀝水溝滑坡錯坎 (鏡向東)Fig.5 The scarp of Lishuigou landside in Hedongdian town(E)

3.4.3 地下水

地下水是斜坡失穩的潤滑劑及助推劑，地下水作用包括兩個方面，一則隨著地表水入滲，巖土自重加大，下滑力增加，二則隨土體飽和度增大，土體抗剪強度降低，抗滑力減弱而產生失穩。

區內堆積層滑坡土體吸水飽和后坡體重量加大、抗剪強度減小、結構面得到地下水的潤滑等滑坡穩定性下降。經本次計算：瀝水溝滑坡在飽和狀態下穩定系數由天然狀態下的1.65-1.73下降到0.9-0.94。

區內巖質崩塌通過地下水孔隙水壓力，以致使某個剪切面上的抗剪強度降低，從而減小斜坡穩定性發生災害，歷史上區內崩塌與滑坡多發生在雨季也證明了這一點。如區內2001年9月19日降暴雨，在316公路雷家灘地段發生崩塌，砸損民房三間。2013年詳細調查新增的HT0087崩塌地質災害點，于2013年7月2日降雨后發生小型崩塌，造成316國道交通中斷近2小時，同時原崩塌HT0037也在當年雨季發生多次災情，交通阻斷數天。

3.5 地震與地質災害

從1568年至今，漢臺區發生地震最高為5.5級，發生于1636年，當時漢中大量房屋傾塌，傷人甚多。2008年“5.12汶川大地震”加劇多處滑坡活動。如河東店鎮老丈溝村一組前坡滑坡（HT0023）“5.12汶川大地震”后，張平家房后出現下錯，錯坎高1～2m，長30m（圖6）；地震致徐望鎮吳家營小學滑坡（HT0062）1號樓北段地基下沉1～3cm，排水渠開裂1～3cm；鑫源街道辦凹口村1組滑坡（HT0069）震后、雨后坡后出現裂縫，寬10cm，長約30m；宗營鎮楊家山村三組滑坡（HT0071）震后活動加劇；河東店鎮沙河溝村三組（HT0089）震后肖關成家房子出現長1m，寬0.2cm的拉張裂縫。

3.6 人類工程活動與地質災害

區內人類工程活動對地質環境條件的改變與破壞導致地質災害發生、隱患點增多,主要有斜坡墾植、削坡建房和削坡修路、礦產開發。

3.6.1 斜坡墾植、削坡建房

近年隨著人民生活水平提高，加之區內包括扶貧移民、生態移民、地災移民等移民搬遷的力度較大，已有相當一部分山區農民搬至丘陵區，實施退耕還林。但還有部分山區農業人口主要以種植農作物為主，且耕作受地形地貌限制，斜坡耕地植被遭到嚴重破壞，地形坡度較大，在25°～40°之間，造成嚴重的水土流失。在強降雨作用下，易形成殘坡層滑坡。漢臺區此類人類工程活動主要在河東店鎮的螞蟥溝、沙河溝、蔣家溝內，即螞蟥溝溝內的HT005、HT006、HT007、HT008和HT011地質災害點；沙河溝內的HT0089災害點；蔣家溝內的HT0080滑坡等的形成均與斜坡墾植有關。

受地形條件的限制，北部中低山區削坡建房現象普遍存在，村民一般在坡體前緣用石塊砌筑，或不采取措施，邊坡大都得不到有效的防治。區內降水充沛，房后坡體臨空失穩后，形成滑坡，威脅村民的安全。沙河溝村肖家田壩滑坡 （HT0089）、光華村九組張家村滑坡（HT0085）、黎明村二組滑坡 （HT0077）和平安村三組王二灣滑坡（HT0083）(圖7)等滑坡的形成均與削坡建房有關。

圖7 平安村三組王二灣滑坡全貌Fig.7 The complete picture of Wang erwan landslide in Pingan country

3.6.2 削坡修路

山區道路建設一般都要開挖山坡形成高陡邊坡，進而引發崩塌、滑坡等災害或隱患。據2013詳查資料，因修路引發地質災害隱患點達27處，其中崩塌23處，滑坡4處；其中2處威脅316國道又威脅平安村村民，初步統計316國道沿線每一公里發育1處以上地質災害點。1989年后，公路管理部門對316國道進行了改線和加寬，由于道路建設破壞了原有斜坡的穩定性，從而引發大量的地質災害隱患。316國道運行以來崩塌、滑坡時有發生，給公路的安全運行帶來了較大影響。

3.6.3 礦產資源開采

漢臺區北部中低山區與丘陵過渡地帶蘊藏豐富的磷錳、石英礦及石灰巖礦，這一區域是漢臺區目前開采強度最大的地帶，磷錳礦一般為地下開采，石英礦及石灰巖礦為露天開采。礦產資源的大量開采已對區內產生了較為嚴重的礦山環境問題：對地貌景觀產生了破環、占用破壞了大量的土地引發滑坡、崩塌、泥石流、采空區地面塌陷地質災害。如由于礦渣的不合理堆放成為泥石流的物源，形成了多處泥石流隱患，武鄉鎮東溝泥石流隱患(HT0088)、河東店鎮大東溝(HT0073)、小東溝(HT0078)（圖8）3處泥石流隱患屬于棄渣型泥石流。

圖8 小東溝(HT0078)泥石流隱患示意圖Fig.8 The schematic diagram of Xiaodonggou debris flow

4 結論

4.1 崩塌、滑坡、泥石流地質災害形成條件復雜，地質災害的形成與發生是地形地貌、地層巖性、巖土體類型、地質構造、大氣降水、地表水、地下水、人類活動及地震等內外因素綜合作用的結果。

4.2 地質構造與新構造運動、以往的地震及人類工程活動是地質災害形成的背景條件，形成了現今的地形地貌和巖土體及類型；地形地貌條件、地層巖土體條件、人類活動（威脅對象）是崩塌滑坡形成的3個必要條件，泥石流的形成必要條件還要有充分的水源條件；在特定條件下或受強降雨、地表水、地下水、人類工程活動、地震等誘發（激發）條件作用下形成崩塌滑坡泥石流地質災害。

4.3 認清崩塌滑坡泥石流地質災害形成條件和誘發條件中可預測與可控條件，地質災害防災減災工作可做到有的放矢。

4.4 做好漢臺區地質災害的防治工作，需加強降雨季節和震后地質災害的監測預防和排查工作，加強對公路沿線、礦區、引水工程區地質災害防范工作，做好建設工程地質災害危險性評估和礦山地質環境保護與恢復治理工作，從源頭上預防人為誘發地質災害。

［1］潘懋,李鐵鋒.災害地質學[M].北京:北京大學地出版社,2002:95-114.

［2］范立民,何進軍,李存購.秦巴山區滑坡發育規律研究[J].中國地質災害與防治學報,2004(1):44-48.

［3］李永紅,向茂西,賀衛中,等.陜西省漢中市漢臺區地質災害詳細調查報告[R].西安:陜西省地質環境監測總站,2013.

［4］中華人民共和國國土資源部.縣(市)地質災害調查與區劃基本要求實施細則（修訂稿）[Z].北京：中華人民共和國國土資源部,2006.

［5］陜西省地質調查院.陜西省地質災害詳細調查技術要求[Z].西安：陜西省地質調查院,2012.

［6］李永紅,滕宏泉,向茂西,等.陜西省秦巴山區泥石流災害成因與防治對策研究[R].西安：陜西省地質環境監測總站,陜西省國土資源資產利用研究,2009.

［7］張茂省,等.陜西省環境地質調查報告[R].渭南:陜西省地礦局第二水文地質隊,2000.

［8］王璞.勉縣膨脹土滑坡特征及危險性評價方法研究[D].西安：西安科技大學,2010.