辽宁本溪市南芬区典型地质灾害分析及预测

邵会文，张林，关树野，王天一

（1.辽宁省地质环境监测总站，辽宁沈阳110032；2.辽宁省矿产勘查院，辽宁 沈阳 110032）

辽宁本溪市南芬区典型地质灾害分析及预测

邵会文1，张林2，关树野2，王天一2

（1.辽宁省地质环境监测总站，辽宁沈阳110032；2.辽宁省矿产勘查院，辽宁 沈阳 110032）

本溪市南芬区位于辽宁省东部山区，为该省地质灾害的主要多发区，地质灾害对该区人民群众的生命财产造成重大损失.运用地质分析法辅以定量及半定量分析法对该区两种主要地质灾害鸡冠砬子型崩塌及滚马岭型泥石流的致灾因素分析研究并进行评价，揭示了其成因及演化规律，并提出相应的防灾建议.

地质灾害；崩塌；泥石流；形成机理；致灾因素；辽宁省

本溪市南芬区位于辽宁省东部山区，为该省地质灾害的多发区.该区资源丰富，经济发展迅速，同时，随着经济的发展，地质灾害正在成为该区主要的致贫因素.2001年8月，该区滚马岭沟遭遇了特大暴雨袭击，引发大范围的山洪爆发，形成泥石流、崩塌等地质灾害，造成19人死亡，50多人受伤，经济损失5000余万元，灾情属重大—特大级.综合历史上及近期发生的地质灾害资料，灾情主要来自两种类型的地质灾害——崩塌及泥石流.

1 自然地理概况

本溪市南芬区位于辽东山区，为长白山脉向西南之延伸部分，属中低山区.细河从区内通过属常年地表径流，区内植被发育，但由于采矿业发达，部分林地遭破坏.

2 典型地质灾害分析与评价

该区曾多次发生地质灾害，且现在地质灾害隐患仍遍布全区，灾种有崩塌、滑坡、泥石流等.本文选择该区具典型意义的崩塌及泥石流灾害加以评价.

2.1 鸡冠砬子崩塌

2.1.1 地质环境条件

鸡冠砬子崩塌位于下马塘镇施家村东，海拔1002.7 m.崩积群广泛分布于山麓地带，北部前缘位于滚马岭沟，上缘位于二道排沟至四道排沟沟源（图1）.该处曾多次发生崩塌，为泥石流提供了大量物源.

图1 南芬区地质图Fig.1Geologic map of Nanfen District

在地壳区域上升的背景下，剥蚀作用强烈.在岩性及构造的控制下，形成了近东西向的山脊，近南北向的斜坡，坡面上陡下缓，沟谷狭长而顺直.

鸡冠砬子花岗岩位于滚马岭沟之中，沿东西向断裂带侵入，呈岩株状产出，岩性主要为中粗粒块状花岗岩，与北侧围岩呈侵入接触关系，围岩为粉砂岩夹灰岩.花岗岩抗风化能力强，因此形成山峰和山脊，为崩塌分离体运动提供了动力条件.围岩分布于山麓地带，地势相对平缓，为崩积物提供了暂停场所.

鸡冠砬子岩体的产出形态与分布主要受东西向构造控制，该构造同时控制了地貌形态和崩塌的分布.滚马岭沟沿近东西向断裂带发育而成，与鸡冠砬子山脊线大致平行.该崩塌是从接触带开始向岩体内部发展的.

2.1.2 稳定性现状评价

鸡冠砬子是在地壳连续上升，差异性构造剥蚀作用下形成的脊线锯齿状、近脊悬崖峭壁.鸡冠砬子至滚马岭沟一带坡面上覆大量崩积物，为近代连续堆积，尚未达到固结稳定程度，因此稳定性评价应包括崩塌后缘和崩积物两个区域.

鸡冠砬子区域上以东西向构造为主，花岗岩侵入体沿东西向压扭性断裂和北北东向复背斜交汇部位侵入，呈东西向分布［1］.从构造发展史来看，加里东运动、海西运动在本区表现为造陆运动，印支运动较强，燕山运动最为强烈［2］.鸡冠砬子花岗岩体即为燕山期所形成，第四纪以来，该区处于缓慢上升阶段，区内普遍存在2个夷平面.

鸡冠砬子花岗岩与寒武系地层接触面近于直立.在地壳持续上升过程中，由于不同部位岩性、结构、构造的差异导致差异性侵蚀与剥蚀，结果沿着断层接触带发育成沟谷，即滚马岭沟；而抗风化能力强的花岗岩体成为山地，即鸡冠砬子山.当沟谷不断下切，达到一定深度时，产状近直立的寒武系地层开始发生倾倒式崩塌，崩塌后缘不断后退，循环反复直至花岗岩体突出地表.同时随着围岩剥蚀作用不断加深，岩体出露面积不断扩大，与围岩间相对高差越来越大，崩塌开始发生，后缘不断后退，至今尚未终止（图2）.

鸡冠砬子山陡崖下坠石出现，陡坡上崩积物裸露，醉树遍地，说明该区崩塌仍处于不稳定状态.

崩塌体岩性为中粗粒花岗岩，构造及节理、裂隙控制了岩体的完整性.现场调查本区岩石节理主要发育有3组，其中，NE20～30°最为发育，节理面平直且光滑.岩体表层以物理风化为主，岩石较破碎，局部可见球状风化现象.具有继承性的卸荷裂隙1组，走向与坡面走向近于平行，断续延伸，为张性，且无充填物，形成多边形分离体，分离体之间无充填物交结，其稳定性依赖于上下岩石界面上的摩擦阻力维持.据赤平投影结果显示，外露分离体均处于不稳定状态.

2.1.3 预测评价

鸡冠砬子山崖陡壁高度大于20 m，其下陡坡坡度(β)40～50°，花岗岩山体中3组节理切割形成的分离体平均高18 m，长13 m，厚7 m，底面节理倾向临空面，倾角(α)30°.危险滑动面呈台阶状，台面倾向临空面，倾角15°（图2）.乔木根系扎入垂向裂隙，缠绕巨石.静力平衡理论安全系数按下式计算［3］：

图2 鸡冠砬子崩塌演化示意图Fig.2Evolution of the Jiguanlazi collapse

式中α为滑动面的倾斜角，φ为滑带岩、土的内摩擦角，G为滑体自重，Ph为水平地震力.

正常情况下φ＞α，K＞1，属于安全状态；K=1，属于临界状态；K＜1，属于不安全状态.由此可见，该处现处于不稳定状态.

鸡冠砬子陡坡巨石分离体侧面临空，后壁张开裂隙纵向延伸较大，充填物很少，乔木根系扎入较深，暂时处于稳定状态.在冻胀、地下水软化反复作用下，将不断降低滑移面的抗剪强度.遇暴风雨时，在动水压力作用下，下滑力增大将会引发崩塌.按照剥蚀稳定坡角45°计算，陡崖将后退30 m，崩塌物将顺坡堆积于缓坡之上.

崩塌堆积区围岩崩塌物个体较小，在外动力地质作用下易被搬运至远处，因此原地残留很少.崩塌堆积区基岩顶部形态特征：南北向连续，坡度南陡北缓，东西向受南北向冲沟的破坏作用呈波浪状.剖面上残坡积层平均厚1.5 m，其上覆花岗岩崩积层厚度变化较大.地面坡度大于40°的区域，崩积物以块石为主，主要为点接触架空结构，充填物少，无交结、无层理，个体的稳定性主要靠下部个体的支持，导致整体稳定性差.坡脚或坡面局部遭到地表水侵蚀掏空、后续坠石的强力冲击、基岩接触带遭受剥蚀作用下崩积物易发生位移，导致大面积滑塌.

综上，鸡冠砬子崩塌目前处于衰减阶段，冻胀力作用是崩塌的主要影响因素，暴风雨和地震将成为诱发因素.该崩塌的次生灾害就是为泥石流提供物源，威胁沟口居民人身财产安全.

2.2 滚马岭泥石流

2.2.1 地质环境条件

滚马岭流域位于中低山区，流域面积4 km2，相对高差556 m.滚马岭泥石流沟由近东西向的主沟及3条近南北向的支沟组成（图3）.支沟横断面呈“V”型，谷底呈狭窄的尖状，坡度陡，且陡坎发育.支沟的顶端为物源区，中下部为流通区（形成区），主沟的中下部为堆积区.该区域属雨水多发区，年均降雨量为847.8 mm.

图3 滚马岭泥石流流域分布图Fig.3Distribution of the Gunmaling debris flow by watersheds

地层岩性控制了地形地貌的形成，也控制了泥石流的物质来源、性质及其分布规律.区内地层主要为寒武系灰岩，与花岗岩体接触带附近岩石遭受浅变质作用，砂岩板岩化，灰岩大理岩化，抗风化能力弱，地貌上成缓坡，分布于滚马岭沟与岩体之间.滚马岭沟下游为砂土，呈条带状展布.崩积块石主要分布于标高700 m以上的坡地上，结构疏松，厚度变化大，是泥石流的主要物源.该区近东西向压性断裂带和与其正交的张性破碎带控制了水系的发育及岩体的产状，是形成泥石流的重要因素.寒武系灰岩中间存在沉积角砾岩层，说明其为沉积不整合面.滚马岭沟就是沿此不整合面发育而成，成为了泥石流的流通区.3条支沟南北走向，短而平直，相互近于平行，为沿破裂带发育而成，历史上发生的几次泥石流均发育于此.资料显示该区新构造运动活跃，处于上升区，差异性剥蚀作用强烈❶❶赵光慧，等.辽宁省区域矿产总结.辽宁省地质矿产勘查局，1995.，塑造出峡谷纵横交错的地貌景观，导致山体崩塌、坡面失稳，为泥石流的形成创造了物质和动力条件.

该区与泥石流形成、演化有关的地下水有残坡积层上层滞水和基岩风化构造裂隙水2种类型.前者补给源为大气降水入渗补给，水量小，动态不稳定，径流条件好；后者主要分布于花岗岩网状裂隙中，入渗补给为主，赋水性较弱，以下降泉或侧向分散流排泄，排泄条件良好.

2.2.2 泥石流的成因与演化过程

3条支沟沟源坡角平均35°，每个基岩坡面上覆较厚的松散崩积层，体积约18.4×104m3，其上部汇水面积0.55 km2.在强降雨后，过饱和的松散物开始下滑，进入支沟的流通区，涌向下游主沟，形成泥石流.显然该流域具备形成泥石流的充分条件，诱发因素为降雨，因此成因可定为暴雨型泥石流，按地貌特征又可定为沟谷型泥石流.由于崩积块石层透水性强，面流快速转为地下水流，充填的黏土以管涌的形式移动,骨架位移，土体变形，表面出现拉张裂缝，加快面流入渗速度，形成较大的动水压力，在基岩隔水层顶面发生强烈的潜蚀作用，滑动面摩擦系数快速降低，下滑力不断增大，当大于摩擦阻力时崩积块石层起动滑移，形成泥石流，因此又可进一步定为滑坡型泥石流.

坡面松散的崩积层起动位移后，开始由形成区进入流通区，与主沟洪流汇合而下，在弯道处部分物流爬高消能，速度减缓，此阶段运动以固体重力作用为主.主沟顺直而狭长，比降较大，在后续洪流的推动挟带下堆积物又开始加速运动，直至主沟沟口三角地带减速堆积（图4）.

2.2.3 易发性与危险性评价

图4 滚马岭泥石流演化示意图Fig.4Evolution of the Gunmaling debris flow

滚马岭沟曾发生过不同规模的泥石流灾害，且为群发型.目前主沟中、上游岩石较坚硬，抗侵蚀能力大于支沟，支沟溯源侵蚀严重，沟槽以纵向切蚀为主，沟谷陡而顺直狭窄.物源区松散物储量约18×104m3，松散物堆积斜坡局部为陡坎，坎高小于30 m，不稳定现象明显.形成区植被护坡作用不强.支沟南缘分水岭崩塌发育，为泥石流提供物源.滚马岭沟主河形态多年没有变化.据统计触发雨量平均10年出现一次，多集中在8月，发生频率为10次／百年❷❷韩永昌，等.辽宁省本溪市南芬区地质灾害调查与区划报告.2002..根据《泥石流沟发展阶段的识别》［4］，结合剥蚀演化历史规律，判断此泥石流发展阶段为衰退期.

野外调查资料选取了15项泥石流影响因素并分别赋值（见表1）.

根据《泥石流沟的数量化综合评判及易发程度等级标准》［4］，滚马岭沟属于高易发的低—中频泥石流沟，易被大暴雨诱发形成泥石流.

3 防灾建议

表1 泥石流影响因素评价表Table 1Evaluation of influencing factors for debris flow

1）对鸡冠砬子崩塌的防灾建议

削方减载，剥离危岩体，放缓边坡，同时在其上游建截排水沟.

2）对滚马岭泥石流的防灾建议

总体思路为采取沟道疏通，建拦挡坝，建截排水沟及生物防护措施.在沟道口、沟谷交会处修筑拦挡工程相结合的综合治理工程.根据该处泥石流的发育条件和成灾特征，流通区内多呈串珠状堆积，所以对流通区可采取适宜的工程措施（如谷坊工程）.物源区多为崩塌、坡面泥石流发育地段，对其物源区可采取稳定滑坡、崩塌和减少水土流失等措施以减少泥石流的物源提供量.

4 结语

根据前面对本区两种主要的地质灾害的分析评价，可以清楚地掌握该区地质灾害的主要致灾因素及演化趋势，从而可以据此展开该区的地质环境防治工作，最大限度地减少地质灾害可能造成的损失，保障人民群众的生命财产安全，为构建和谐社会创造有利的环境.

千山仙人台（千山管理委员会提供）

［1］辽宁省地质矿产局.辽宁省区域地质志［M］.北京：地质出版社,1989: 444—446.

［2］辽宁省地质矿产局.辽宁省区域地质志［M］.北京：地质出版社, 1989:468.

［3］常士骠，张苏民.工程地质手册［M］.北京：中国建筑工业出版社, 2007:884—889.

［4］DZ/T0220—2006，泥石流灾害防治工程勘查规范［S］.中华人民共和国地质矿产行业标准.北京：中国标准出版社,2006.

ANALYSIS AND FORECAST ON TYPICAL GEOLOGICAL DISASTERS IN NANFEN, LIAONING PROVINCE

SHAO Hui-wen1,ZHANG Lin2,GUAN Shu-ye2,WANG Tian-yi2
（1.Liaoning Geo-Environment Monitoring Station,Shenyang 110032,China;2.Liaoning Institute of Mineral Exploration,Shenyang 110032,China）

Nanfen District of Benxi City,located in the mountainous area of Eastern Liaoning Province,is the main geological disaster-prone area of the province.Geoanalysis,combining with quantitative and semi-quantitative analysis,is applied to study and evaluate the disaster-inducing factors of two major geological disasters,Jiguanlazi collapse and Gunmaling debris flow.The result reveals the formation and evolution of the disasters.The corresponding suggestions for the preventionofdisastersareputforward.

geological disaster;collapse;debris flow;forming mechanism;disaster-inducing factor;Liaoning Province

1671-1947（2014）03-0261-05

P694

A

2013－03－14；

2013-04-16.编辑：周丽、张哲．

邵会文（1964—），男，教授级高工，现主要从事矿产资源规划及地质灾害勘查工作，通信地址沈阳市皇姑区宁山东路62号，E-mail//shaohuiwen_22@163.com