馬鞍山市花山區(qū)斜坡結(jié)構(gòu)類型分布規(guī)律初步研究

［摘要］花山區(qū)隸屬安徽省馬鞍山市，西臨長江，東接南京市江寧區(qū)，處在南京都市核心圈層。花山區(qū)地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，地形起伏較顯著，沉積巖斜坡廣泛分布，巖土體結(jié)構(gòu)類型較復(fù)雜；斜坡分為土質(zhì)、巖質(zhì)兩大類，巖質(zhì)斜坡進一步劃分為順向坡、斜向坡、橫向坡、逆向坡。花山區(qū)陡崖、陡坡等微地貌形態(tài)多樣，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，人類工程活動活躍，崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，斜坡結(jié)構(gòu)特征對崩塌地質(zhì)災(zāi)害具有控制作用。崩塌地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在10～25°的范圍內(nèi)，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生坡高30～70 m范圍內(nèi)，坡體的中下部位，以順向坡、橫向坡崩塌災(zāi)害為主。

［關(guān)鍵詞］花山區(qū)；分布規(guī)律；初步研究；斜坡結(jié)構(gòu)；

地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生是地質(zhì)作用的結(jié)果[1]，是地球內(nèi)外動力耦合作用的結(jié)果[2]。由內(nèi)生動力產(chǎn)生的巖土體覆蓋于地表淺部，受風(fēng)化、剝蝕、搬運、沉積、固結(jié)、人類工程活動等外動力影響，發(fā)生形態(tài)與結(jié)構(gòu)改變，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。地質(zhì)災(zāi)害具有地質(zhì)演化過程的動態(tài)性、長期性、隱蔽性和不確定性，形成機理與演化機制復(fù)雜[3]。崩塌是一種突發(fā)性的地質(zhì)災(zāi)害，雖然規(guī)模不大，但破壞性強，常給人民的生命財產(chǎn)造成重大的損失[4]。

2021年11月～2023年6月，花山區(qū)按斜坡單元開展地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險調(diào)查評價，共發(fā)現(xiàn)13處崩塌地質(zhì)災(zāi)害，均為巖質(zhì)崩塌。崩塌地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生與研究區(qū)地形起伏較顯著，巖土體結(jié)構(gòu)類型較復(fù)雜，巖體節(jié)理較裂隙發(fā)育，人類工程活動較活躍等斜坡結(jié)構(gòu)因素有關(guān)。坡體結(jié)構(gòu)由于所處環(huán)境的影響，所以坡體結(jié)構(gòu)既具有所在地巖土體一般的特性，同時由于受淺表層改造的影響，也具有改造影響后的工程地質(zhì)特征[5]，因此梳理研究斜坡結(jié)構(gòu)類型分布規(guī)律對花山區(qū)的崩塌地質(zhì)災(zāi)害防治有著重要的現(xiàn)實意義。

1 崩塌孕災(zāi)條件

1.1 氣象與水文

花山區(qū)屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，雨量適中，光照充分，無霜期長；季風(fēng)氣候顯著，四季分明。花山區(qū)歷史上曾多次遭受臺風(fēng)影響，其常常伴隨強降雨，不利于邊坡穩(wěn)定。歷年影響花山區(qū)的臺風(fēng)最早出現(xiàn)在6 月份，最遲出現(xiàn)在9 月底。區(qū)域內(nèi)一年中約有6 個月可能受到臺風(fēng)環(huán)流影響。多年平均降雨量1041 mm（20 mm 蒸發(fā)皿），日最大降雨量為256.5 mm（1962 年7 月6 日），降雨主要集中在5～8 月，占年降雨量60%以上。花山區(qū)于每年6月中旬中期前后入梅，7月中旬前期出梅，常年梅雨量263 mm，占全年降水量的25%，期間氣候特點表現(xiàn)為降水集中、雨量大、暴雨頻繁。年際間梅雨持續(xù)時間及降水強度差別較大，如2020 年花山區(qū)梅期長達52 天，2017 年花山區(qū)梅期僅21 天。長梅期年份常常伴隨長時間的強暴雨。2016 年7 月1 日～4 日連續(xù)四天發(fā)生強降雨，降雨量分別達148.20 mm、77.70 mm、31.40 mm、64.70 mm，花山區(qū)境內(nèi)多處斜坡發(fā)生變形，且規(guī)模較大，雖未致災(zāi)，但表現(xiàn)出梅雨期間長時間高強度降水與地質(zhì)災(zāi)害形成的高度關(guān)聯(lián)性。花山區(qū)屬長江流域，地表水系發(fā)育。長江從西部自南流向北，境內(nèi)長約8 km，江面寬1223～2338 m，其水位流量季節(jié)性變化明顯，汛期江水水位較高，流量較大，占全年徑流總量的60%左右。

1.2 地形地貌

花山區(qū)屬沿江丘陵平原區(qū)，整體為東部高，西部低。地勢由東、東南向西部長江傾斜。境內(nèi)地面標高0～254 m，整體地形較為平坦。東部為高丘，一般高度在海拔50～150 m，相對切割深度30～100 m，海拔150 m以上的山峰有娘娘山、老虎山、筆架山等；中部為中丘、高丘，高程一般在15～30 m；西部和南部為長江一級階地，地勢平坦，高程一般在10～20 m；西部長江沖積平原區(qū)，地勢較低，標高一般在6.1～10 m，除局部見有零星殘丘外，大面積為河網(wǎng)、田畈分布區(qū)。中、東部的丘陵區(qū)山體自然坡度10°～30°，匯水條件良好；坡腳處存在切坡建房、修路，高度3～25 m，坡度較陡，是崩塌形成的基本條件。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

大地構(gòu)造單元上屬揚子準地臺Ⅰ構(gòu)造單元，西北部屬淮陽臺隆張八嶺臺拱，其他地區(qū)屬下?lián)P子臺坳長江陷褶斷帶滁州穹褶斷束，褶皺、斷裂構(gòu)造較為發(fā)育。斷裂構(gòu)造主要為北東（北北東）向、北西向、近東西向三組，呈網(wǎng)格狀展布，基本構(gòu)成了火山巖盆地的構(gòu)造骨架。斷層帶內(nèi)巖體破碎，呈散體架空結(jié)構(gòu)，裂隙發(fā)育，有利于降雨入滲；坡腳處建房及公路切坡形成高陡臨空面，在動水壓力作用下往往導(dǎo)致坡體失穩(wěn)。

1.4 工程地質(zhì)巖組

花山區(qū)巖體主要分布中部及東部丘陵區(qū)，分別為沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖建造。土體廣泛分布于波狀平原及平原區(qū)、沿長江及其支流的河谷地帶，分別為第四系中上更新統(tǒng)松散巖類巖組、第四系全新統(tǒng)松散巖類巖組。特殊土主要為膨脹土及軟土。膨脹土廣泛分布于沿慈湖河的河谷平原和波狀平原地帶，另外研究區(qū)南部中丘上也有少量分布。斜坡巖土體結(jié)構(gòu)及風(fēng)化程度決定了斜坡變形破壞的方式及地質(zhì)災(zāi)害類型。硬質(zhì)巖—較硬質(zhì)巖地層多裂隙密布，風(fēng)化裂隙明顯，常形成陡崖地貌，裂隙常下穿切層，形成張性裂隙，將巖層切割，孤立巖體逐漸向外傾斜，最終在自重作用下卸荷產(chǎn)生崩塌。此類地層產(chǎn)生的災(zāi)害多具突發(fā)性強、隱蔽性強、危害大的特點。

1.5 人類工程活動

花山區(qū)人類工程活動主要有城鎮(zhèn)建設(shè)、礦業(yè)活動、交通工程、水利工程、地下水開采抽排與農(nóng)村切坡建房等。大部分工程活動引發(fā)及遭受的地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育。但部分鄉(xiāng)村居民的建房用地不得不切坡進行建設(shè)，且切坡較高、坡度較陡、距離房子較近，大多數(shù)未進行任何防護，這些地段常常是崩塌地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)地點。區(qū)內(nèi)交通道路工程活躍，平原區(qū)以填筑路基為主，丘陵區(qū)則有填有挖。平原區(qū)交通工程對當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)環(huán)境的影響強度一般，而山高坡陡的丘陵地形，道路建設(shè)大多需要切坡。切坡形成了高陡的人工邊坡，打破了地質(zhì)歷史時期形成的斜坡平衡狀態(tài)，造成坡面臨空，致使斜坡變形失穩(wěn)，從而容易發(fā)生崩塌。一些廢棄露天采場邊坡60°～85°，邊坡高度5～50 m，邊坡穩(wěn)定性較差，易引發(fā)崩塌。

1.6 崩塌體特征

原始斜坡和人工邊坡構(gòu)成了折線狀凸、凹型坡。切坡后在坡肩的應(yīng)力集中區(qū)發(fā)生巖土體的破壞，破壞形式與切坡的坡度相關(guān)。斜坡的坡度越大，臨空的危勢和局部應(yīng)力較集中，斜坡容易產(chǎn)生變形破壞[6]。發(fā)生崩塌的邊坡坡度一般在60°以上，崩塌的物質(zhì)為土體加強風(fēng)化巖體混合型等崩塌，坡體基本保持原始陡坡形態(tài)，表層土體及強風(fēng)化層沿風(fēng)化差異界面發(fā)生面狀崩塌。

巖體被結(jié)構(gòu)面切割成不連續(xù)體，其運動特征同完整巖體有很大區(qū)別，不同產(chǎn)狀、規(guī)模、組合情況和粗糙程度的結(jié)構(gòu)面切割后的塊體的運動特征和堆積特征也各不相同[7]。崩塌堆積體多呈扇形，堆積于坡腳，分布集中，巖土體雜亂堆積，碎石塊度在0.1～0.5 m之間。區(qū)域內(nèi)崩塌突發(fā)性強，發(fā)生前斜坡變形跡象不明顯，僅局部可見碎石崩落，崩塌體運動路徑較短，直接威脅坡腳的建筑物及人員安全。崩塌運移的方式主要以滑移式為主。

2 研究區(qū)斜坡分布范圍

根據(jù)1∶1萬DEM高程數(shù)據(jù)（圖1），在ArcScene模塊中加載遙感影像，然后通過從DEM數(shù)據(jù)中獲取高程值，并設(shè)置垂直放大倍數(shù)，可生成三維立體圖，有助于各種類型的斜坡進行大致識別，并形成直觀形象地認識。

3 研究區(qū)斜坡結(jié)構(gòu)類型分布規(guī)律

3.1 斜坡結(jié)構(gòu)類型劃分依據(jù)

巖體是不完整的，它被劈理、軟弱夾層、斷層面、裂縫、節(jié)理裂隙等結(jié)構(gòu)面切割。這些結(jié)構(gòu)面臨空形成對巖體穩(wěn)定性造成重要影響的不利組合[8]。

根據(jù)斜坡的巖土體類型，可將斜坡劃分為土質(zhì)斜坡、巖質(zhì)斜坡。巖質(zhì)斜坡可根據(jù)巖層傾向與坡向組合關(guān)系進一步劃分為順向坡、斜向坡、橫向坡、逆向坡。

根據(jù)斜坡坡度可分為陡崖（坡度≥60°）、陡坡（60°～25°）、緩坡（25°～10°）和平臺（坡度≤10°）四種坡型。

根據(jù)《水利水電工程邊坡設(shè)計規(guī)范》（SL386-2007），按照斜坡高度劃分：30 m以下為低斜坡，30～70 m為

中等高度斜坡，70 m以上為高斜坡。

3.2 斜坡坡度分布規(guī)律

由圖2 知，陡坡（60～25°）面積為2.8 km2，面積占比為1.6%，主要分布在霍里街道—濮塘鎮(zhèn)一帶高丘地形范圍內(nèi)，災(zāi)害點數(shù)量3 個，災(zāi)害點密度為1.07 個/ km2。緩坡（25～10°）面積為27.8 km2，面積占比為15.6%，主要分布在霍里街道、濮塘鎮(zhèn)中、高丘范圍內(nèi)，以及西邊貓子山、馬鞍山一帶，災(zāi)害點數(shù)量17 個，災(zāi)害點密度為0.61 個/km2。平臺（坡度≤10°）面積為148.3 km2，面積占比為82.9%，主要分布在花山區(qū)大部分區(qū)域，災(zāi)害點數(shù)量0。斜坡坡度會對邊坡的應(yīng)力分布產(chǎn)生影響，一般來說，隨著坡度不斷增大，臨空面附近會產(chǎn)生張拉破壞，而且其范圍也不斷增大并深入坡體內(nèi)部，坡腳附近一般為剪切破壞，也會產(chǎn)生應(yīng)力集中帶，導(dǎo)致坡體穩(wěn)定降低，易產(chǎn)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)統(tǒng)計分析得知，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在10～25°的范圍內(nèi)，這個范圍斜坡降雨和坡體表面的徑流速度慢容易入滲，內(nèi)部的孔隙水壓力升高，使內(nèi)部的巖土體強度降低，再加上這個斜坡范圍內(nèi)人類工程活動較頻繁，主要表現(xiàn)在切坡修路、建房，斜坡開挖后在坡腳附近形成人工高陡邊坡，開挖卸荷后坡體內(nèi)存在較大的殘余應(yīng)力，加之巖土體較為破碎，降雨沿著節(jié)理裂隙入滲，軟化了結(jié)構(gòu)面，同時坡面臨空條件較好，易產(chǎn)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害。

3.3 斜坡高度分布規(guī)律

由圖3知，30 m以下低斜坡面積為119 km2，面積占比為66.5%，主要分布在花山區(qū)大部分區(qū)域，災(zāi)害點數(shù)量0個。30～70 m中等高度斜坡面積為42 km2，面積占比為5.5%，主要分布在花山區(qū)東部霍里街道—濮塘鎮(zhèn)一帶中丘、高丘地形范圍內(nèi)，災(zāi)害點數(shù)量17個，災(zāi)害點密度為0.33個/km2。70 m以上高斜坡面積為18 km2，面積占比為1.1%，主要分布花山區(qū)東部霍里街道—濮塘鎮(zhèn)一帶高丘地形范圍內(nèi)，災(zāi)害點數(shù)量3個，災(zāi)害點密度為0.17個/km2。斜坡坡高與地質(zhì)災(zāi)害存在較為顯著的關(guān)系，隨著坡高增大，坡體中的主應(yīng)力值也增大，進而使邊坡產(chǎn)生變形破壞，影響邊坡的穩(wěn)定性。根據(jù)統(tǒng)計分析得知，花山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生坡高30～70 m范圍內(nèi)，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)育在坡體的中下部位，規(guī)模以小型為主，對應(yīng)的單級坡高相對較小，因為坡高較小時易受到外界環(huán)境影響，如切坡建房、修路等人類工程活動，將斜坡原有的應(yīng)力平衡打破，進行應(yīng)力重分布時易產(chǎn)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害。

3.4 斜坡巖土體類型分布規(guī)律

由圖4 知，巖質(zhì)斜向坡面積為47.66 km2，面積占比為26.6%，主要分布在花山區(qū)西東部丘陵區(qū)，災(zāi)害點數(shù)量20 個。橫向坡面積為15.55 km2，面積占比為8.7%，災(zāi)害點數(shù)量4 個，災(zāi)害點密度為0.257 個/km2。巖質(zhì)逆向坡面積為8.66 km2，面積占比為4.8%，災(zāi)害點數(shù)量1個，災(zāi)害點密度為0.115個/km2。巖質(zhì)順向坡面積為7.71 km2，面積占比為4.31%，災(zāi)害點數(shù)量5 個，災(zāi)害點密度為0.649 個/km2。巖質(zhì)斜向坡面積為15.74 km2，面積占比為8.79%，災(zāi)害點數(shù)量4 個，災(zāi)害點密度為0.254 個/km2。研究區(qū)巖質(zhì)斜坡類型以沉積巖為主，廣泛分布于丘陵地區(qū)，受斷裂構(gòu)造影響、風(fēng)化作用以及人類工程活動影響，導(dǎo)致斜坡的穩(wěn)定性差異較大。順向坡是巖層傾向與坡向夾角小于30°的斜坡類型，主要控制結(jié)構(gòu)面為巖層面、軟弱夾層和節(jié)理，一般穩(wěn)定性較差，在降雨、人工切坡等因素影響下，巖體易沿巖層發(fā)生滑動，破壞類型一般為滑移式。斜向坡是巖層傾向與坡向夾角30～60°、120～150°的斜坡類型，一般穩(wěn)定性較好。在巖體較為破碎，巖體受重力或外荷載等作用首先發(fā)生彎折變形，并在坡體內(nèi)部產(chǎn)生裂隙貫通，從而產(chǎn)生彎曲―傾倒―滑移破壞，產(chǎn)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害。橫向坡是巖層傾向與坡向夾角60～120°的斜坡類型，一般穩(wěn)定性較好。在暴雨、人工切坡等因素影響下產(chǎn)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害。逆向坡是巖層傾向與坡向夾角150～180°的斜坡類型，一般穩(wěn)定性較好。在暴雨、人工切坡的等因素影響下產(chǎn)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害，破壞類型一般為傾倒—拉裂破壞。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果得知，斜向坡發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害4個，橫向坡4個，逆向坡1個，順向坡5個，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生共同的不利因素是人工切坡形成臨空面。

4 結(jié)論

通過地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險調(diào)查評價工作，統(tǒng)計分析后認為，花山區(qū)斜坡結(jié)構(gòu)特征對崩塌地質(zhì)災(zāi)害具有明顯的控制作用。基于已有研究資料基礎(chǔ)上的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險識別有助于逐步建立完善地質(zhì)災(zāi)害防御案例庫[9]。

（1）花山區(qū)地形起伏較顯著，沉積巖斜坡廣泛分布，巖土體結(jié)構(gòu)類型較復(fù)雜，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，人類工程活動活躍，崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。

（2）花山區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在10～25°的范圍內(nèi)，斜坡降雨和坡體表面的徑流速度慢，容易入滲，易致坡體巖土體強度降低。

（3）花山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生坡高30～70 m范圍內(nèi)，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)育在坡體的中下部位。

（4）花山區(qū)巖質(zhì)斜坡受斷裂構(gòu)造影響、風(fēng)化作用以及人類工程活動影響，導(dǎo)致斜坡結(jié)構(gòu)和邊坡穩(wěn)定性差異較大，以順向坡、橫向坡崩塌災(zāi)害為主。

［參考文獻］

［1］朱耀琪. 中國地質(zhì)災(zāi)害與防治［M］. 北京：地質(zhì)出版社，2017：11.

［2］劉文，余天彬，王猛，等. 四川宜賓市地質(zhì)災(zāi)害隱患與地層巖性——地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系分析［J］. 中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2023，34（3）：119.

［3］李慧，王欣泉，宗爽. 現(xiàn)階段我國地質(zhì)災(zāi)害防治工作新思路［J］. 中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2020（03）：5-8.

［4］袁志輝，陳志新，倪萬魁，等. 傾倒式巖質(zhì)崩塌運動過程數(shù)值模擬分析［J］. 中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2014，25（2）：26.

［5］郝立新，陳偉明，馬寧. 巖質(zhì)邊坡坡體結(jié)構(gòu)分類及其工程意義［J］. 公路工程，2014（03）：19-24.

［6］吳興付，程宏超，康佳. 岳西山區(qū)片麻巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性淺析［J］. 西部探礦工程，2016，28（8）：5.

［7］張思銘，程謙恭，林棋文，等. 巖體結(jié)構(gòu)對巖質(zhì)滑坡運動過程和堆積特征的影響研究［J］. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2022，49（3）：126.

［8］龍浩，巨能攀. 巖質(zhì)邊坡優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面強震崩塌破壞機制研究［J］. 甘肅水利水電技術(shù)，2014，50（5）：29.

［9］肖常貴，陳麗霞，張義順，等. 浙江省地質(zhì)災(zāi)害“風(fēng)險智控”理論與實踐［M］. 武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2022：28.