遼寧太平灣地區地質災害特征及其對機動通行能力的影響

高博，陳桂虎，王剛，劉建宇,隋佳軒

1.中國地質調查局牡丹江自然資源綜合調查中心，黑龍江 牡丹江157000；2.吉林省地質環境監測總站，長春130021

0 引言

地質災害的致災因素具有自然和社會的雙重屬性，其形成、發展與危害程度是降雨、地形地質等自然條件和人類經濟活動等社會因素共同影響的結果[1--3]。調查區地處遼東斷塊山地丘陵區，季風氣候明顯，地質環境條件復雜，地質構造發育。已經發生的突發性地質災害點9處，其中崩塌災害1處、滑坡災害3處、泥石流災害2處、地面塌陷3處。當調查區汛期發生區域性暴雨，流經松散土石、坡嶺陡峻的山區河流在水源動力增大的條件下，易發生滑坡和泥石流等地質災害；公路修筑及露天礦石開采時，人為切坡導致邊坡角度過陡，形成臨空面，使斜坡卸荷失去原有的應力平衡，發生崩塌等地質災害。通過對調查區公路大多依山而建的先天地質因素的綜合分析，劃分出極高、高、中、低4類地質災害易發區，并分析其對機動通行能力的不同影響，初步架構該地區地質災害風險評估體系，對區內經濟建設、人員安全、機動通行評價提供依據。

1 地質環境背景條件

1.1 地形地貌

本區地處遼東斷塊山地丘陵區，東南瀕臨鴨綠江，為長白山山系與千山山脈過渡地帶，地形起伏較大，山峰連綿。鴨綠江斷裂帶沿岸在斷裂及差異性升降運動的作用下，造成西部多為中低山，地形較為陡峻，東部多為山地丘陵，坡度相對較緩，總體上由西北向東南降低，呈階地式地形[4]。調查區地貌形態多樣，主要地貌類型有構造剝蝕低山丘陵、高丘、山間谷地和玄武巖臺地。構造剝蝕低山區主要分布于調查區南部、東部的大部分地區，海拔在500～1 000 m之間，呈東西向展布。相對高差300～500 m，山坡坡度多為20°～30°；高山丘陵區主要分布在調查區長甸鎮及其以南等地。海拔在100～500 m，大體沿鴨綠江展布，山勢低矮、谷坡寬緩、頂峰稍圓，河流下切稍弱，丘陵外形渾圓、波狀起伏；山間谷地分布在鴨綠江水系沿河兩岸，海拔在200 m以下，為調查區主要耕地分布區；玄武巖臺地僅極少量分布于調查區西北角，為第四紀火山玄武巖臺地發育區。

1.2 地質構造及地層巖性特征

調查區大地構造位置屬中朝準地臺的東部，前印支期為地臺形成和發展階段；印支旋回主幕以后成為大陸邊緣活動帶[4]。調查區主控構造主要出露在鴨綠江江道及沿岸兩側，呈NE方向貫通，彼此有成生關系的多條斷裂及所直接控制的斷陷盆地。在多次構造復活及巖漿侵入的作用下，調查區內地質構造復雜，其中以斷裂表現尤為明顯。褶皺構造在調查區內總體分為兩段，南段為東西向向斜、北段為單斜構造；斷裂構造按構造線方向可分為NE、NW和EW向3組。新構造運動主要表現為長期緩慢的間歇性差異升降運動和斷裂活動。

調查區內沉積巖、巖漿巖及變質巖3大巖類均有出露，巖石類型多樣，巖性復雜多變。巖體主要為下元古界遼河群地層及燕山期侵入巖體,是虎皮峪—紅石砬子復背斜的組成部分。巖組劃分為里爾峪組、高家峪組和大石橋組，各地層單元均系整合接觸關系。調查區內燕山期侵入巖面積大，多以巖株、巖基狀分布，巖性主要為花崗巖、閃長巖、花崗閃長巖和花崗斑巖等；在太古代和早元古代時期的變質作用下，變質巖及混合花崗巖分布廣泛，巖石類型主要包括斜長片麻巖、斜長角閃巖、變粒巖、淺粒巖、片巖及巨混合花崗巖等[5](圖1)。

2 地質災害發育類型及分布特征

2.1 地質災害發育類型

調查區內主要發育崩塌、滑坡、泥石流及地面塌陷等地質災害。其所造成的危害主要表現為致人傷亡、損毀房屋和破壞阻塞公路等，本文主要針對地質災害對機動通行能力的影響展開調查。

區內共調查55處崩塌災害及隱患點，其動力影響因素主要為自然和人為兩類；規模主要有大型、中型和小型3種；運動形式主要有剝墜落、滑塌及混合型(表1)；崩塌體巖性屬巖質和土質(圖2)。

調查區滑坡可分為自然因素和人為因素兩種，其中區內以強降雨天氣的自然因素為主要誘發因素，人為工程活動為次要誘發因素，主要由建筑房屋削坡引起[6--7]。區內共調查15處小型土質滑坡災害隱患點，其中11處自然滑坡、4處人為滑坡。潛在滑坡災害規模為小型滑坡占滑坡總數的1/3、中型占1/5。穩定性差的占1/15，較差的占1/15。斜坡坡度一般在30°之上，覆蓋層厚度在0.8～2.5 m之間，成分主要為砂土和碎石土。滑移結構面較為單一，多以組合接觸面為滑移面，如松散蓋層與下伏基巖接觸帶，滑動面普遍與坡面一致，滑動面產出復雜，且具有多級滑動的特點。區內共調查5處泥石流災害和潛在災害點。其中已經發生規模大小不一的泥石流災害3處。按成因劃分，主要為暴雨型泥石流；如按地形地貌劃分，則以溝谷型泥石流為主[8](圖3)。

調查區內出露地面塌陷災害3處，為巖溶塌陷和采空塌陷兩類，已發現巖溶塌陷1處?？芋w以直徑0.5～5 m，深度0.5～2 m出露，總體呈集群式帶狀展布；已發生小型采空塌陷災害2處，塌陷單體以橢圓形、圓形和長條形為主，少量呈不規則狀，直徑3.5～50 m，深度3～15 m，總體呈集群式帶狀展布，均屬于不穩定狀態[4]。

2.2 地質災害分布特征

結合對調查區內主要公路、鐵路離路500 m范圍內，以及部分礦區、沖溝，共識別出87處地質災害調查點，遙感解譯境外部分5處(圖4)。確定其中78處為潛在地質災害點(表2)，其分布特點為：崩塌災害、滑坡災害主要位于調查區內公路、鐵路兩側及露天礦場等人類工程活動較為強烈的地段；泥石流主要分布于西部和南部的中低山區；采空塌陷區主要分布于太平灣街道廟臺子溝金礦區和毛甸子鄉北頭道陽岔硼礦區。

a, b.巖質斜坡；c, d.土質斜坡。圖2 崩塌斜坡的物質組成Fig.2 Substance composition of collapsed slopes

a.泥石流物源區松散堆積物；b.排泄區；c.物源區崩落石塊；d.溝坡松散土體。圖3 典型潛在泥石流溝Fig.3 Characteristics of typical potential debris flow gully

表2 調查區潛在地質災害情況統計表

Table 2 Potential geological disasters in investigated district

地質災害類型數量穩定性險情點數比例/%差較差特大重大較大一般崩塌5570.5134200847滑坡1519.231200114泥石流56.0140104地面塌陷34.3030012合計78100.01761011067

區內崩塌災害主要位于地形切割強烈和邊坡陡峻的公路兩側以及民房建筑前后，并以公路兩側居多，微地貌特征多屬陡坡或陡崖，邊坡角多在 45°以上(圖5)。發生時間均集中于汛期多發的5～9月。

區內滑坡災害分布，主要位于地形坡度在 25°～60°之間的陡坡地帶和人類工程活動較強烈的公路兩側及民房建筑前后，已發生的3處滑坡災害，其坡度均在 25°～45°之間。發生時間均集中于汛期多發的7～8月。 滑坡體均位于殘坡積物發育地段，巖性為黏土夾碎石。坡體外形多為半圓、微凸狀，后緣拉張裂縫發育，一般呈圈椅狀，局部錯動變形甚至滑塌。坡體裂縫一般沿斜坡向發育，呈直線狀、弧形狀等形態，長短不一，多斷續分布，滑體之上樹木歪斜、馬刀樹現象較為發育(圖6)。

圖4 調查區地質災害分布圖Fig.4 Geological disasters layout map of investigated district

調查區內泥石流災害的發生主要集中于 7～8月份。確認已發生泥石流2處(2處均發生在太平灣街道小錯草溝附近)，3處潛在泥石流主要分布于西部和南部的中低山區；從可能發生的泥石流的物質組成分析，均屬于泥石型泥石流，主要由黏土和碎石組成；從出露程度分析，太平灣街道小錯草溝泥石流規模最大，位于調查區中部人類工程活動較強烈的低山丘陵區。

調查區內地面塌陷災害主要包括巖溶塌陷和采空塌陷兩類。巖溶塌陷主要分布于太平灣紅銅溝及毛甸子鄉小梨樹園附近溝谷發育的斜坡地帶；采空塌陷主要出露于太平灣街道廟臺子溝金礦區和毛甸子鄉北頭道陽岔硼礦區。從地層巖性方面分析，兩處采空塌陷均位于多金屬含礦構造帶；從平面展布形態分析，調查區內的采空塌陷主要是由多個橢圓形、圓形及不規則狀的小型塌陷單體呈集群式帶狀展布，且總體展布與采空區分布吻合。

2.3 地質災害易發性劃分

2.3.1 極高易發區和高易發區

極高易發區和高易發區分布面積為215.73 km2，占調查區面積的23.11%。極高易發區和高易發區主要分布在太平灣街道和毛甸鄉蒲石河兩岸，以及長甸鎮的鴨綠江沿岸；頭道陽岔、張家堡、長嶺子溝、大南溝、小錯草溝及大錯草溝附近，北陽溝到寺院溝等地易發性等級較高，極高易發區及高易發區平面延伸距離為1～10 km,是人類工程活動比較集中、交通用地也比較集中的地區，這些外在的工程活動對邊坡應力的改變不但大而且頻繁，斜坡變形后的應力不斷調整，加速了斜坡的變形破壞過程，對邊坡的穩定性影響較大，導致這些地段比較容易產生中、大型崩塌、滑坡或泥石流等地質災害[9--10](圖7)。

a.階梯型；b.凹型；c.凸型；d.直線型。圖5 崩塌不同坡型Fig.5 Various types of collapsed slopes

圖6 大西岔鎮南吊幌子村滑坡災害出露特征Fig.6 Emerging characteristics of landslide in Diaohuangzi village of Daxicha town

2.3.2 中易發區

區內中易發區分布面積為288.90 km2，占調查區面積的30.95%。中易發區主要分布在調查區太平灣街道及長甸鎮，具體分布在調查區地質災害高易發區兩側和地勢較陡的區域，錢柜溝、小松樹溝、大耳朵溝、廟后溝、小砬子溝到大砬子溝地段，三把葫蘆溝至于家大溝地段、外大麻子溝至楊家溝地段等均是地質災害中易發區分布的地段。這些區域人類活動較集中，同時受蒲石河及鴨綠江活動斷層對溝谷切割的影響，這些區域災害易發性較高，容易發生中小型崩塌和滑坡等地質災害。

圖7 調查區地質災害易發性分區圖Fig.7 Geological disaster susceptibility map of investigated district

2.3.3 低易發區

調查區低易發區分布面積為428.89 km2，占調查區面積的45.94%。主要分布在毛甸子鄉和太平灣街道，這些區域大多數屬地勢平坦或森林覆蓋較好的山體、人類活動擾動較小或巖土體未經擾動的區域。這些區域巖土體穩定性較好，不易產生崩塌、滑坡及泥石流等地質災害(表3)。

表3 各預測因素狀態信息量表

3 地質災害對機動通行能力的影響

根據調查區道路兩側地質災害特征，對區內各主干道路進行危險性評價(圖8)。中高危險性路段主要分布在斜坡較陡、周圍有較大地質災害的公路區域；低危險性路段分布在地勢較為平坦的區域，周圍地質災害規模較小甚至沒有地質災害。

3.1 崩塌對機動通行能力的影響

調查區內崩塌體影響范圍沒有達到公路，其危害程度為無；崩塌體能夠影響到公路內側的1/4以內，其危害程度為小；崩塌體能夠影響到公路內側的1/4～3/4，其危害程度為中等；崩塌體能夠影響到公路內側3/4以上，導致道路堵塞，其危害程度為大(表4)。

圖8 調查區地質災害對機動通行能力危險性劃分Fig.8 Geological disasters vulnerability map of motor traffic capacity in investigated district

位置規模崩塌類型影響半徑誘發因素 易發程度S319長甸鎮拉門溝下坡轉彎路段小滑塌公路內側1/4～3/4降雨、爆破震動等中易發S202長甸鎮蘇甸村路段小滑塌公路內側1/4強降雨、爆破震動等低易發X624毛甸子鄉五道嶺路段中剝墜落公路內側1/4～3/4降雨、坡腳開挖和爆破震動等中易發S319長甸鎮于家大溝路段中滑塌公路內側1/4～3/4降雨、人工開挖和爆破震動等高易發鳳上線鐵路上河口段小混合式鐵路內側1/4降雨、爆破震動等中易發X605太平灣街道小蒲石河村河岸北側中滑塌公路內側1/4降雨、爆破震動等中易發

3.2 滑坡對機動通行能力的影響

通過調查，區內已發生的滑坡災害有3處，主要發生在自然土質或自然巖土質斜坡之上。3處已發生滑坡的滑坡量分布為750 m3、5 032 m3和800 m3，均屬于小型滑坡。其中外大麻子滑坡災害屬于土質滑坡，遠離調查區內主要通行干線，距山下小河有60 m，附近亦無橋梁和居民點，因此對機動通行不會產生影響。望寶下甸子滑坡災害無明顯整體變形破壞跡象，滑坡體上植被也未見歪斜現象，目前穩定性較好，可不用規避，且其遠離公路及河道中心，對機動通行不會產生明顯影響。大灣溝滑坡為牽引式滑坡，在該滑坡后緣所見裂縫寬度最大處可達15 cm，且有不斷變大趨勢，反映其穩定性較差，在強降雨天氣下或大規模開挖坡腳的情況下，易發生再次滑動。由于該滑坡點遠離調查區內主要通行干線，因此對機動通行不會造成明顯影響，但強降雨天氣應注意規避災害(表5，圖9)。

圖9 太平灣街道大灣溝滑坡災害點示意圖Fig.9 General view of Dawangou landslide spots of Taiping Bay street

表5 調查區主要路段已發生土質滑坡災害一覽表

3.3 泥石流對機動通行能力的影響

小錯草溝泥石流溝按泥石流溝谷屬高度易發泥石流溝谷(圖10)。在強降雨天氣等不利自然條件下，由于物源規模較大、易發程度高，產生泥石流會沖毀小錯草溝一帶的鄉道及周圍土體，對此路段機動通行產生較為嚴重的影響。

a, b.快速崩滑段；c.重力加速段；d, e.快速氣墊飛行--撞擊段；f.刮鏟減速碎屑流帶；g, h.堆積淹沒段。圖10 小錯草溝泥石流分段性特征及影響范圍Fig.10 Segment characteristics and influence scope of debris flow in Xiaocuocaogou

3.4 其他因素對機動通行能力的影響

通過野外調查和研究表明，大型地質災害的發育主要受控于特殊的地形地貌、山體結構以及斷裂強烈活動的動力特征等方面，常形成完整的斷裂活動--差異性隆升--風化剝蝕的演化序列(圖11)?；顒訑嗔训陌l育為地質塊體的快速差異性隆升奠定了基礎，造成河流深切，為地質災害產生有利條件[11--15]。

調查區地處鴨綠江斷裂帶，斷裂帶結構面發育密集，活動斷裂帶及其附近一定范圍內斜坡的完整性較差，巖體破碎程度高、巖土體力學性質及穩定性較差，導致調查區內崩塌、滑坡極易發生，為滑坡的形成創造了有利條件；對道路變形具有間接促生作用(圖12)。

圖11 鴨綠江深部斷層斷裂--隆升--剝蝕更迭示意圖Fig.11 General view of deep fault of Yalu River changing from rupture, uplift to denudation

4 結論

(1)調查區影響機動通行能力的地質災害主要為崩塌災害，且多發生于坡度在60°以上，坡高>10 m的巖質凸型斜坡的陽面。多數崩塌屬于小規模，剝離面為節理面、構造錯動帶以及覆蓋層與基巖接觸面。

(2)調查區內地質災害主要分布太平灣街道和毛甸鄉蒲石河兩岸及長甸鎮鴨綠江沿岸，屬于極高易發區及高易發區，平面延伸距離為1～10 km，對機動通行能力影響較大。

(3)調查區災害多分布在深大斷裂與活動斷裂的擠壓破碎帶、斷裂交匯部位及其附近；且在活動構造斷裂帶應力的直接作用下對道路的拉張扭曲變形產生影響。

(4)調查區崩塌災害多為人類活動作用的結果。修筑公路及露天開采時人為切坡，導致邊坡角過陡，形成新的臨空面，使斜坡因大量卸荷失去原有的應力平衡，發生崩塌。