胭脂河上游地區地質災害發育特征淺析

■劉海濤 陳云芳 郭建華 孟欣磊

（河北省保定地質工程勘查院河北保定071051）

胭脂河上游地區地質災害發育特征淺析

■劉海濤 陳云芳 郭建華 孟欣磊

（河北省保定地質工程勘查院河北保定071051）

本文以云花溪谷旅游項目地質災害危險性評估工作為基礎，通過對該區域開展野外調查和對已有資料的綜合研究分析，嘗試對該地區的地質災害發育特征、分布規律、成因機理、孕災條件和關聯影響因素等進行初步分析和總結，對在該區域內開展礦產資源開采、旅游資源開發、交通建設、基礎設施建設等增加地質環境壓力，破壞生態環境平衡的人類經濟活動建設提出預警，提醒大家在區域建設規劃過程中，要充分重視地質災害發育特征和分布規律的研究。

地質災害發育特征成因機理

胭脂河上游地區屬于阜平縣西南部的太行山深山區，是阜平縣的重點扶貧區，區位地理條件特殊，經濟基礎薄弱，這里擁有天然的生態旅游資源，諸如天生橋、云花溪谷等，從行政區劃上基本上與阜平縣下莊鄉范圍大致相當，該區在阜平縣地質災害分布與易發區劃分上屬于山區崩塌、滑坡、泥石流高易發區，據相關資料顯示，從1963年到1996年，該地區泥石流、滑坡常發，累計造成直接經濟損失約1055.4萬元。

1　孕災背景條件概述

1.1自然地理條件

該地區地處構造侵蝕剝蝕中低山區，總體地勢為西部高東部低，最大高差達1940 m，屬峽谷山地地貌，峽谷兩側溝谷發育，多呈“V”型谷，切割深度較大，河床比降大。谷坡坡角25°～55°，局部近直立，植被覆蓋率約47%。地方小氣候特征明顯，屬太行山脊迎風面多雨中心，年降水量達1100mm，多年平均年最大24h降雨量值201mm，全年主導風向為西北風，年平均風速2.1m/s，標準凍結深度0.8m。胭脂河屬大清河水系南支沙河水系，全長60.7km，流域面積372.9km2，最大洪峰流量為1914m3/s，上游河谷具有源短流急、流水暴漲暴落特性。

1.2地層構造條件

區內出露巖石地層主要為新太古代阜平期王家灣巖組、宋家口巖組，坊里片麻巖巖組和菜樹莊片麻巖組，巖性主要以混合巖化黑云斜長片麻巖為主，以及少量的呂梁期花崗巖、偉晶巖、輝綠巖等脈巖。松散巖類地層主要為殘坡積碎石層和沖洪積亞砂土層和卵礫石層。區內表部地質構造以燕山期斷裂構造為主，多為由碎粉巖、碎裂巖組成的正斷層，所切割的地層為新近紀以前地層，第四紀晚更新世以來活動跡象不明顯。根據中華人民共和國《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010），本區設計基本地震加速度值為0.05g，抗震設防烈度為6度，設計地震分組為第二組，區域地殼基本穩定。

1.3水工環條件

區內基巖多為堅硬類巖石，工程地質條件較好，近地表地段巖石風化程度較高，部分破碎帶和偉晶巖脈綠簾石化和高嶺土化明顯，松散巖土體類土層厚薄不均，空間分布不穩定，工程地質性質差異較大。地下水類型可劃分為松散巖類孔隙水，風化殼裂隙水和基巖（構造）裂隙水。以大氣降水和地下水側向徑流補給為主，排泄方式為人工開采和側向徑流，水文地質條件良好。區內破壞和影響環境的人類工程活動主要為農業開墾耕作，新農村建設、交通建設、旅游開發和礦業活動等，其中尤以超貧磁鐵礦的泛濫群采最為嚴重。

2　災害的發育種類及特征

從時間上來看，該區域在20世紀60年代曾大量發生過地質災害，時間多集中在雨季，其他時間也有零星發生。從變形破壞方式和誘發成因來看，主要是暴雨誘發導致，具有突發性特征，其破壞性較大。從形成機理上分析，評估區地處太行山腹地，為變質巖系為主的區域，坡麓堆積成分較多，地形坡度較陡，相對高差較大，山坡陡峻，溝谷發育，局部植被覆蓋率較高，部分巖層易風化，局部風化層較厚，片麻理發育，風化卸荷裂隙發育，塊裂程度較高，局部有軟弱夾層和構造作用較強烈，這些地質條件具備了崩塌、滑坡、泥石流災害發育的基本特征。

斜坡類地形，當坡面較陡，巖石塊裂程度較高，下覆基巖為不透水層埋藏較淺，前期降雨充分，上覆松散體飽水后，由于土體中C、φ值的降低和有壓地下水的作用，易發崩塌、滑坡等地質災害。片麻巖地區的溝谷地形，巖層風化層厚，崩坡積物源豐富，溝谷發育，多短溝，縱坡降大，多雨季節，泥石流較易發生。選取本區域中部從口上村至三岔口路段進行災害現狀調查，據不完全統計顯示，在2.5km長的路段內共發育有2處泥石流溝，6處崩塌，4處滑坡地質災害，崩塌現象在溝谷兩側的高陡地段隨處可見，同時還存在潛在滑坡10余處，潛在泥石流溝13條。這些地質災害一般規模相對較小，但分布較廣，具有群發多發的特點，這些災害的發生，除了坡體結構形態、巖性組成等內在條件以外，降水、地震、根劈、自然營力和人類工程活動是災害發生的外在誘發因素，其中尤以降水和人類工程活動最為重要。

3　災害發育的成因機理分析

3.1崩塌

該區域屬山地峽谷地貌，溝谷兩岸普遍陡崖高聳，巖體裂隙發育，局部較破碎，物理風化作用嚴重，卸荷強烈，穩定性比較差，在有陡崖分布的地方，常有崩塌、落石發生。區內的崩塌地質災害發育兩種類型，一類是滾石，另一類以危巖和危巖帶的形式發育。

3.1.1滾石

發育于相對較緩的斜坡地帶，為強風化坡面上的殘坡積巖塊，以孤石的形式沿梁脊或坡面散布。強風化的巖層或殘坡積的碎塊石土，受雨水沖刷等外力作用，使巖塊逐漸發育成孤石，經受長期風化侵蝕和坡面徑流掏蝕，逐漸失穩沿坡面滾落形成坡面滾石災害。單塊粒徑規模大小不一。一般臨空高度較小，發育規模也較小，形成的危害不大，區內的發育程度一般。

3.1.2危巖

在區內陡坎地段異常發育，隨處可見，以孤立巖塊、破碎危巖帶和傘巖等形式發育于陡坡之上，受峽谷地貌影響，該區域內谷岸岸坡較陡，臨空面較大，巖石片理發育，貫通裂隙發育、風化卸荷作用強烈，多發育三組以上結構面，構成相對不利的結構組合關系，形成塊體或楔體，巖塊間位移開裂變形，后緣拉張變形成縫，這些變形縫隙多數無充填，在重力等外力作用下沿片麻理等軟弱面滑移墜落，殘存巖體形成傘巖，崩落巖體于坡腳形成崩積堆。尚未崩落的危巖在坡面以孤立的巖塊發育，在坡肩或坡面陡崖處成條帶狀分布形成危巖帶。具有此種結構的巖體，在不受破壞的條件下，通常是穩定的，一旦處于懸空或臨空狀態時極易失穩。

經調查統計分析，本區的崩塌災害主要受片麻理面和裂隙面兩種結構面控制，受峽谷地形控制，區內臨空面多為朝向溝谷的陡傾坡面，坡面坡度多在70°以上，區內片麻理產狀一般為256° ～283°∠20°～30°，裂隙面相對較發育，貫通性也較強，均為85°左右的高角度裂隙，以近南北、東西、北西、北北東走向者居多。受上述構造裂隙影響，區內崩塌災害的變形破壞模式主要以滑移和墜落這兩種形式體現。這一類型的崩塌災害在區內廣泛發育，災害體規模相較于滾石災害要大很多，有的崩塌主體崩落巖塊10m×6m× 4m，最大巖塊20m×15m×6m，剩余的為30～50cm粒徑塊石，單體規模相對較大。區內巖體雖為古老的變質巖系，但因其經歷了多期的構造作用，巖體遭受構造破壞明顯，巖石開裂，結構面發育，風化卸荷作用強烈，致使巖體穩定性差，崩塌災害非常發育。

3.2滑坡（不穩定斜坡）

通過對區內的野外調查分析，根據地層結構分布，變形破壞模式等的不同，該區域內的滑坡大致可分為三種類型。

3.2.1典型滑坡

這類滑坡主要分布在有殘坡積層發育的斜坡地帶，從空間上來講主要是位于海拔較低的近溝底的山坡地帶，第四系松散碎石土直接覆蓋在有一定風化程度的片麻巖地層上，覆蓋層物質大小混雜，淺表部結構松散，深部結構較緊密，下部不透水層埋藏較淺，降水入滲條件較好，在基覆界面接觸帶上形成一層顆粒極細的”軟弱接觸層”。這兩種在軟硬程度、密實程度以及其他物理性能均相差較大的巖土間的不整合接觸面就構成了具有實際控制意義的弱面，加之該面傾角較大，所以一旦臨空，又有降水浸透其上的松散巖土體，導致碎石土軟化成塑性狀態，使其抗剪強度指標大大降低，從而產生沿此弱面的滑移變形破壞，形成滑坡。受上部松散巖體結構影響，這類滑坡前期僅限于前緣部位變形，常常呈以梳狀排列的多個小滑面聯動的方式發生，具有群發多發的特性。當前緣變形破壞后，造成周邊和后緣的臨空卸荷，進而逐次誘發，災害的發生經歷一個從小到大的擴展過程，滑坡的破壞呈牽引擴展式發展，具有上小下大，橫向拉張裂隙發育的特征，但在坡面規模較大，具備一定物源條件的地段，也會形成大面積整體變形破壞，危害程度也相應加大，該類型的滑坡屬于淺層堆積體的牽引式滑坡。

3.2.2巖質滑坡

巖體內部存在軟弱層面，受侵蝕弱化，淺表部巖體結構較松散或發生塊裂，在強降雨作用下，沿軟弱層面滑動，后緣產生拉張裂縫，形成滑移破壞。這類滑坡主要分布在基巖陡坎臨空發育地段，巖層受多期構造作用，巖石呈塊狀～散體狀結構，風化程度強～中等，巖體結構面發育，一般均在3組以上，裂隙貫通性較強，當巖體邊坡角較大時，易形成滑坡，該類型的滑坡變形破壞主要是受巖體內部的軟弱結構面控制。

通過綜合研究發現，構成這類軟弱結構面的主要為巖層內部發育的相關構造面，一般包括原生結構面和次生結構面這兩種，通過野外調查發現構成弱層的原生結構面主要有片麻理和層理，但這兩種結構面在滑坡的形成中，一般具有輔助結構面的性質，不具有實際弱面的意義，但有種特殊的現象就是在局部的一些片麻巖地層中，云母礦物的含量相對較大，當這些云母密集分布，成定向片麻理發育時，受風化差異影響，極易形成巖層內部的軟弱結構層面，依此面形成滑動破壞變形，此種類型滑坡分布范圍不大，規模相對較小，不具有普遍意義；

構成弱面存在的次生結構面主要有風化構造面和卸荷裂隙，風化構造面有兩種形式存在，一是面狀產出的風化殼和呈線狀產出的風化帶，該地區片麻巖地層風化殼厚度較大，最大厚度達十幾米以上，近地表地帶風化程度很高，甚至達到全風化狀態，風化殼地層巖層強度降低，結構松散，裂隙發育，受地形和裂隙產出特征的控制，巖層內部發育鋸齒狀貫通裂隙，受風化影響，巖石結構強度降低，在降雨入滲潤滑降低強度，靜水壓力、上浮力等綜合影響下，沿鋸齒狀貫通裂隙產生滑移或剪切破壞，形成貫通弱面，進而產生滑坡。呈線狀產出的風化帶主要有小斷層和偉晶巖巖脈，這一類的弱層受其風化程度和發育規模控制，斷層一般由寬窄不一的破碎帶組成，偉晶巖脈也是沿裂隙充填發育，這些脈體雖使部分破碎巖石得以愈合，但大部分仍呈碎裂狀，斷裂不僅使巖體產生了肢解，同時也為物理風化提供了通道和空間，從而在巖體中形成線狀產出的風化帶，以使原有的弱面性質更為明顯，這些特殊結構在近地表地段風化強度很重，多呈現綠簾石化和高嶺土化，尤其是在強風化帶范圍內發育最為廣泛，這些廣泛存在的弱面，一旦具備滑坡形成條件，就會演變成滑帶，形成滑坡。再有就是卸荷裂隙，本地區廣泛發育的卸荷裂隙主要參與巖質滑坡的形成和規模的控制，一般不具有主控結構面的意義，這里不再贅述。

3.2.3土質滑坡

此類滑坡災害，主要分布于階地地貌發育的松散巖類陡坎地帶，受堆載加荷，雨水浸泡等影響，造成局部失穩滑坍，形成破壞。這類滑坡的發育規模主要受地層巖性和厚度控制，根據發育的部位不同也劃分為兩種形式，一種是滑坡，主要發育于階地上部的亞砂土地層中，該地層局部厚度較大，存在較大的臨空高度，在降雨等外在誘因作用下，沿坡肩一定距離處在土體內部形成貫通破壞面，產生圓弧形滑動變形破壞；此種破壞在堆積厚度較大的二級階地上較為發育。還有一種破壞就是在由松散巖體構成的階地或陡坎處，這些地層上部由亞砂土，礫砂組成，下部為卵石層地層，具備典型的二元結構，坡體的整體穩定性較好，但受堆載加荷和臨空卸荷作用，在應力相對集中的散體的卵石層中可能產生潰屈變形，造成坡肩滑溜變形，主要以不穩定斜坡的形式存在。這兩種形式的變形破壞一般規模相對較小，第一種類型發育相對較少，第二種類型則具有點片狀多發的特點。

3.3泥石流

3.3.1泥石流發育背景

該區域內溝谷發育，除胭脂河、南溝、北溝、閻王鼻子溝、鋸齒溝、木福溝常年流水外，其余各溝均為干溝，形態多呈葫蘆形或長囊形，后緣陡直，常有崩塌，區內溝谷主要以4～5km左右的支溝和1km以下的短溝組成，溝底縱坡降較大，拒不完全統計，多數介于130‰～650‰之間，平均坡降多大于300‰，溝內巖層風化程度高，在雨季常有微型泥石流發生；

本區泥石流溝谷的固體物質來源較廣，主要有以下幾個方面，一是溝岸的崩塌、滑坡；二是早期溝床及次級支溝所儲存的沖洪積物搬運；三是強烈的坡面沖刷剝蝕；四是礦山開采的亂棄廢渣，由于區內超頻磁鐵礦的過度開發，致使本區域內生態環境破壞非常嚴重，幾乎每條溝內都有修路、采礦、棄渣，溝內的干選尾礦堆積如山，嚴重的堵塞溝谷，在該區域中部地區，平均每1km2就有一處渣堆，最大一處廢渣堆的水平投影占地面積約為0.26km2，豐富的固體物源構成了泥石流形成的必備條件。

本區地處下莊迎風坡暴雨中心，年最大降雨量1100mm，多年平均最大24h降雨量值201mm，降雨主要集中在七、八月份。地形上大坡降的溝道為水流匯集和搬運產生了強大的動能，提供了松散物質起動的基礎動力。長時間的降雨有利于松散堆積物充分飽和而降低其內摩擦角，從而降低了使其起動的動能要求，極其有利于形成泥石流災害。

3.3.2溝谷泥石流

實地調查顯示，區域內近岸小河溝一般以粘性泥石流為主，溝口多沖洪積扇堆積，區內相對較大的溝谷多以水石流為主，谷底多見大塊巨石，可見其攜帶能力極強，根據現場調查，區內崩塌、滑坡、泥石流及坡面水土流失現象較為嚴重；屬崩、滑、流地質災害高易發區，第四系松散堆積物源豐富。由于近些年雨水相對較少，河水搬運能力減弱，部分河段沉積較厚層的砂石，局部淤積厚達4～5m。再加上近幾年當地礦山（以超貧磁鐵礦為主）開采和工程開挖后不合理棄渣，使得大量尾礦砂堆積于支溝及次級支溝內，在雨季特別是暴雨季節，存在嚴重的泥石流隱患，不僅給胭脂河帶來大量泥沙，也會沖毀淤埋農田，阻塞交通，給當地經濟建設帶來較大威脅。

資料顯示，歷史上評估區內發生的泥石流多為支溝發育的小型泥石流。具有突發，群發，速度快，破壞性大等特點。具有豐富物源的高山峽谷地貌，一旦遭遇強降雨，形成泥石流災害的可能性極大，筆者調查該區域中部13條天然溝谷，對其泥石流易發程度進行數量化評分，易發程度數量化分值在87～110分之間，可見該區域內溝谷泥石流災害隱患相當發育。

3.3.3坡面泥石流

調查區內岸坡坡度一般較陡，多在25°以上，上覆地層為松疏的碎石土或亞砂土，下部地層為透水性能極差或不透水的混合巖化黑云斜長片麻巖。兩者的接觸關系為角度不整合，上部地層具有良好的透水性，且遇水容易軟化而形成塑性流體，在地形坡度較陡，上部土層呈現臨空狀態時，一旦達到飽水條件，會形成泥流沿坡傾瀉而下，滑體結構完全改變，在堆積區內形成一個較長距離的沖淤堆積，將滑坡轉化形成坡面泥石流災害。調查區內口上村南坡的災害就具有坡面泥石流的典型特征。

4　災害發育的關聯性分析

本區域崩塌地質災害主要發育于坡體的中上部位置，山體古老的變質巖系經過多期構造作用的破壞，巖體多呈碎塊狀結構，風化程度較重，胭脂河深切狹谷區，岸坡陡峻，溝谷切割強烈，在岸坡形成的過程中岸坡巖體均有一定程度的卸荷作用，在構造、卸荷、巖體風化的共同作用下，岸坡巖體結構松弛、完整性變差，卸荷作用強烈，穩定性較差，這是崩塌災害較為發育的主要原因，崩塌主要與巖體呈碎塊狀結構、風化程度較強以及臨空面較大有關；

這些松散的強風化碎塊狀結構的片麻巖經風化搬運剝蝕堆積于坡體中下部，形成一定厚度的殘坡積松散巖層，與下面的中風化塊狀巖體呈不整合接觸，當坡腳穩定性受到影響時，極易發生滑坡地質災害。再有就是河床兩側間斷發育的階地，是本地區人類經濟活動的主要場所，除了遭受雨季陡漲陡落的洪水侵蝕外，人類工程活動的切坡開挖，堆載建設等都會引發邊坡土體應力結構的變化，因此也容易觸發不穩定斜坡災害的發生，因此滑坡的產生與本區巖土體結構、巖石呈碎塊狀結構、風化較強、臨空面規模較大以及人類工程活動強度等因素有關。本區域滑坡地質災害主要發育于坡體的中下部位置。

區內殘坡積物源豐富，強風化片麻巖受風化剝蝕搬運作用強烈，水土流失嚴重，致使溝底內的第四系松散堆積物極其發育，廣泛發育的崩塌和滑坡也為泥石流災害提供了一定規模的可啟動物源，尤其是超頻磁鐵礦開采形成的干選棄渣，更是為泥石流災害的形成提供了豐富的可啟動物源資源。天然的溝道條件，豐富的可啟動物質資源，一旦遇到了足夠的降水，就會形成泥石流地質災害。因此泥石流災害發生除了地形的客觀因素外，主要與大氣降水強度和人類工程活動強度等因素有關。泥石流發生的可能性以及其規模大小是由前期降雨量所決定。而人類工程活動所形成的影響是構成本區域泥石流災害的最重要影響因素，也是泥石流災害三個控制因素中唯一一個可以人為改變和控制的因素。

由此可見本區域內的三種災害之間存在著一定的相互關聯性。泥石流災害發生，勢必形成沖溝對溝底產生一定的搬運剝蝕，就會影響岸坡的穩定程度，從而觸發滑坡形成新的后緣臨空面，進而誘發崩塌災害的發生。這三種地質災害的形成和發育都和降水強度和人類工程活動強度密切相關，上個世紀五六十年代，本區域內地質災害高度發育，與當時生態環境惡化密切相關，當時人為的不合理亂砍濫伐和荒山開墾以及過度放牧，使山區自然植被幾乎被破壞殆盡，生態環境嚴重惡化，由此引發地質災害頻發。

5　結語

該地區地處太行山北段腹地深山區，區位地理條件特殊，為深入貫徹習總書記考察阜平時的重要講話精神，全面落實扶貧攻堅戰略部署，該區域也納入了扶貧攻堅規劃，定位為充分依托云花溪谷景區，深入挖掘旅游資源潛力，全力打造集生態旅游、鄉村旅游、休閑度假于一體的知名旅游區。該區內森林覆蓋率47%，基礎設施落后，生態環境較為敏感，一旦開展大規模的基礎設施建設，勢必打破該地區生態環境的自然平衡，因此開展相關區域的災害發育研究，有利于為本地區地質災害風險預測、防范和治理提供現實指導意義，特別是在山區生態旅游建設規劃過程中，要充分重視地質災害發育特征和分布規律研究，將經濟建設發展過程中可能造成的風險隱患降低到最小程度。也可以為同類地區開發建設開展地質災害防治提供一定的借鑒價值。

［1］張繼文，太行山區阜長公路越嶺段地質災害發育特征及成因分析《內蒙古公路與運輸》2011年第3期

P694［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-168-2