泾阳县地质灾害时空分布规律与形成条件研究

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(1.陕西省地质调查中心，陕西 西安 710068；2.中铁七局武汉工程有限公司，湖北 武汉 430071；3.西安科技大学，陕西 西安 710054)

泾阳县位于关中平原腹地泾河下游，渭北中部。区内总体地势为西北高，东南低。受古沉积环境、区域基底构造的继承性活动及河流冲蚀的控制，形成了由西北向东南阶梯状倾斜的地貌景观。区内北部和西北部为基岩山区及山前洪积扇；北部和南部为平坦而开阔的黄土台塬，通称北塬和南塬；中部是泾河冲积、冲洪积平原，自西向东逐渐展宽、降低。该县面积792 km2，有地质灾害点93处，地质灾害隐患点60处。目前，区内地质灾害点已潜在威胁189户村民(1703人756间房屋)、1447亩耕地和果园、国道60 m、县道80 m、乡村道路713 m，1所学校，其潜在经济损失3 930.57万元。地质灾害在降雨、地质构造、人类工程活动等外力作用下，有增强趋势。

1 地质灾害类型和规模

表1 泾阳县地质灾害类型和规模统计表

据该县详查野外调查统计，县内共确认地质灾害点93处，其中滑坡15处，崩塌16处，泥石流1处，地面沉降4处，地裂缝57处(表1)。

2 地质灾害发育特征

2.1 滑坡特征

滑坡是县内主要地质灾害之一，集中分布在泾河以南黄土塬边。平面形态典型，以半圆形和巨型居多；剖面上以凹型和直线型为主。潜在危害严重，剪出口较低，力学模式简单。

2.2 崩塌特征

由于泾河以南的黄土塬上土质较为疏松，故崩塌灾害较为发育，且全为土质崩塌。崩塌体为黄土斜坡体，危岩体位于坡体的上部和中部。该灾害规模较小、危害小、变形模式单一，工程治理相对容易。

2.3 泥石流特征

县内发育1处小型泥石流——昝家村庙沟泥石流。在北仲山一带沟谷中有大量开采石灰石现象，同时沟谷内堆积了大量松散土石废弃物。在强降雨条件下，沿着沟谷将松散堆积物冲走，引发泥石流。因此，泥石流宏观前兆相对明显，可预防性较强。

2.4 地面沉降特征

该类灾害数量少，均为小型，是因黄土受雨水长时间浸泡形成地面局部范围的沉降，形成时间短，但危害大。

2.5 地裂缝特征

是县内最发育的地质灾害，主要分布于北部山前冲洪积扇地带。规模全为小型，在口镇——安吴镇一带地裂缝尤为发育。受口镇—关山断裂、龙泉——拓赵断裂和富平——扶风断裂活动影响，地裂缝走向与断裂走向基本一致，呈近。

3 地质灾害时空分布规律

该县地质灾害分布受地质构造、新构造运动与地震、降雨和人类工程活动等因素的影响，在时间上和空间上，呈现出明显的规律性。

3.1 时间分布规律

3.1.1 滑坡和崩塌地质灾害在现代人类活动强烈时期和降雨季节相对集中

八十年代以后，区内社会经济飞速发展，与此同时人类工程活动增强。因而引发了斜坡失稳，发生滑坡、崩塌等地质事件。另外，该县的降水多集中在6-10月，且为暴雨和连阴雨多发期。在降雨的作用下，区内的地质灾害的形成和变形破坏时间基本集中在该时期内。因而，年内地质灾害发生期与年内降水高峰期基本一致。经本次详细调查，有80%以上的滑坡和崩塌地质灾害与人类活动有关。

3.1.2 地质构造、新构造运动与地震在时间上影响地裂缝的发育

该县发育有口镇-关山断裂、张家山褶皱与断裂、龙泉-拓赵断裂、礼泉-富平断裂等。受这些断裂的影响，在断裂附近及两侧地带，有近东西向和其他方向的地裂缝产生。据详查野外调查统计，三个断裂附近目前共发育地裂缝灾害31处。

新构造运动从新生代以来在除北部基岩山区以外的地区活动明显，表现有近东西向的局部隆起、断裂带的强烈形变、地表裂隙等，地表疏松土层多处出现地裂缝。

已有资料表明：伴随着地震，地裂缝频繁产生，沿构造断裂带延展方向分布。长度在100～1 000 m之间，连通性好。

图1 泾阳县各乡镇地质灾害分布柱状图

3.2 空间分布规律

3.2.1 地域分布

该县南部黄土台塬区，因高差大坡度陡，为滑坡崩塌集中发育区。北部山区山前地带，断裂活动强烈，为地裂缝密集发育区，个别地段见滑坡、崩塌地质灾害。基岩山区山势陡峭，地形切割深度大，仅在个别沟谷有发生泥石流的可能。北部黄土台塬的塬边零散发育滑坡、崩塌，塬面断裂带方向个别地段发育地裂缝。河流阶地区受断裂影响，零星有灾害分布。中部广大的冲洪积平原地区，地面平坦，人口稠密，地质灾害少。

3.2.2 乡镇分布

在该县的13个镇中，灾害主要集中在口镇、安吴镇、兴隆镇、桥底镇、太平镇、高庄镇6个镇(图1)，其余7个镇目前尚没有地质灾害点。从灾害点数量看：排列在前三列的为安吴镇、太平镇、高庄镇。

4 地质灾害形成条件

4.1 地形地貌的决定性作用

表2 地貌类型与地质灾害关系统计表

地形的有效临空面是斜坡产生崩滑变形与活动的重要空间条件，而大陆堆积、侵蚀作用形成的黄土和黄土状土构成宏观地貌，是影响地质灾害发育位置的宏观因素。该县在新构造运动和不同形式的侵蚀活动下，形成高低起伏较大的地貌形态。在黄土塬地貌区，黄土在自然状态下基本不会发生滑坡、崩塌、泥石流等灾害地质现象(在人工活动、强降雨等极端条件下局部可能破坏)。而流水、重力等作用形成的次生黄土，在形成过程中原有风成黄土结构被完全破坏，重新形成新的堆积结构，其结构较为松散，土体富含动植物残体，水、气等含量较高，易扰动遭受到新的破坏而产生崩塌和滑坡灾害地质灾害。另外，在雨水的浸泡作用下，因黄土的强湿陷性而形成地面沉降地质灾害；在山前冲洪积扇区、冲洪积平原区和河谷区，受口镇—关山断裂、龙泉—拓赵断裂、富平—扶风断裂和地震作用的影响，地层疏松土层局部或者大面积出现地裂缝，且沿该断裂带状分布。通过详查统计，其不同地貌类型发育地质灾害的情况见表2和图2。

图2 地形地貌与地质灾害分布关系图

4.2 地质构造对地质灾害有直接产生的作用

该县位于渭河地堑与鄂尔多斯台塬褶皱带的接触部位。

泾阳北部地区黄土构造节理以紧密闭合状态，隐伏于黄土之中，随着区域应力场的变化，使隐伏闭合的黄土构造节理开启张口成缝。另外1976年唐山地震后，口镇—关山断裂、龙泉—拓赵断裂和富平—扶风断裂活动频繁，使附近应力集中且促使断层蠕滑，进而在断层一侧形成蠕滑型地裂缝，并牵动了上覆黄土地层，使其隐伏闭合的黄土构造节理开启成缝。据泾阳地震台1986-2005年跨口镇—关山断层定点形变观测资料显示：1986-1994年以及1999-2005年断裂活动比较强烈，而在该阶段地裂缝出现也相对集中。据详查野外调查，三个断裂附近目前共发育地裂缝灾害31处。

主要断裂对地质灾害的影响如下：

1)口镇—关山断裂：为高角度张性正断层，同时为活动性断裂。在古新统、始新统、渐新统到第四系晚期活动性较强，因而在断裂附近松散土层中出现了平行断裂方向的地裂缝。

2)龙泉—拓赵断裂:为一隐伏于新生界松散堆积物下部的断裂，走向近EW，为泾阳县河流阶地与黄土塬和洪积扇裙的分界，他的存在使黄土源和洪积扇裙高高突起，且和二级阶地呈陡坎接触。受其影响在附近有与断裂平行的地裂缝产生，同时伴随其他方向的地裂缝。

在以上两个断裂的作用下，其附近共发育地裂缝灾害27处，且走向和断裂平行，并伴随有其他方向的地裂缝。

3) 礼泉—富平断裂:为张性断裂，受他的影响在其附近松散土层中有与断裂近平行的地裂缝产生，且有4处地裂缝。

4)泾河断裂：断裂在泾河南岸前缘展布，为隐伏正断层。在构造作用下南盘上升，成为南边黄土塬的塬边。在受泾河侵蚀、降雨和地表水的影响，集中发育滑坡和崩塌地质灾害。通过本次调查，黄土塬边和塬上共发育地质灾害22处，其中滑坡11处，崩塌10处，地裂缝1处。

4.3 地层岩性和岩土体类型是物质基础

地层和岩土体结构是地质灾害产生的物质基础，是影响斜坡稳定的主要因素。县内出露古生界寒武—奥陶系、下二叠系和第四系地层，其中第四系黄土是区内的易滑地层。

第四系黄土几乎遍布全区。下更新统黄土结构相对致密，无大孔隙结构，垂直节理相对不发育，而中上更新统黄土成岩性差，土质疏松，为支架--大孔结构和镶嵌--微孔结构，垂直节理发育，孔隙比大，遇水体积膨胀，易崩解，湿陷性强。故中上更新统黄土是区内最不稳定的易滑地层。

区内斜坡岩土体结构主要为黄土层型和基岩型，而前者是区内最不稳定的坡体。这类坡体属于黄土斜坡，主体为中上更新世黄土。在岩性方面，黄土质地松散，工程地质特性差，抗拉强度低，极易在临空面附近形成卸荷裂隙。这类裂隙经过风化侵蚀和雨水的冲刷，易形成软弱滑动面，有利于裂隙上部的滑坡体与下部母体分离，条件成熟时可沿谷底坡脚剪出，形成层内错动带滑坡。区内大部分滑坡属于此种类型。

图3 地质灾害时间分布曲线图

4.4 大气降水、地表水和地下水是诱发因素

大气降水：是诱发各种地质灾害的一个主要因素，特别是暴雨、连续性降雨是地质灾害的决定性因素。因雨水下渗增加斜坡重量，加大了斜坡内的剪切下滑力，降低土体的抗剪强度，同时造成地下潜水位升高，静、动水压力增大，造成斜坡整体发生变形。

调查统计表明，崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害发生数量和规模与降水呈正相关，尤其与暴雨、连阴雨关系密切。据不完全统计分析：境内46.7%的滑坡、崩塌、泥石流、地裂缝等都因受6-10月份暴雨、连续降雨而产生地质灾害(图3)。

地表水：河流、水库等地表流水主要表现在对河谷两侧斜坡岩土体的长期侧蚀和对坡脚的长期浸泡，增大了斜坡临空面，降低岩土体抗剪强度，从而诱发滑坡、崩塌地质灾害。

地下水：区内具有弱透水的黄土层，地下水沿其节理裂隙运移渗透，使弱透水层软化、泥化，加之地表水入渗，易引起边坡失稳。

4.5 地震具有破坏性和产生灾害的作用

地震对地质灾害的影响不仅表现在它本身就是一种破坏性极强的地质灾害，而且还可以诱发滑坡、崩塌、地裂缝等灾害。本县属华北地震区汾渭地堑系地震带，地震活动强度大，频率高，现代地震活跃。地裂缝发生时间与小震活动基本同步(也有滞后现象)，呈现出比较明显的周期性。将该县1958年以来确认发生的74次地裂事件综合于图4中，发现57年来共有9次地裂缝集中发生期，分别在l976、1987、1988、1995、1998、1999、2000、2001、2008各年。同时，将该县1958年以来小地震活动作统计，发现小震活动也存在阶段性起伏，其高潮分别在1971、1976、1982、1983、1984、1987、1995各年，与该县地裂缝活动高潮期基本同步。地震与地裂缝相伴而生者并不少见。1998年1月5日，永乐店发生4.8级地震，烈度6度，伴随着地震，地裂缝频繁发生，且沿构造断裂带延展方向呈带状分布。

图4 泾阳县地裂缝直方图

4.6 人类工程活动是主导因素

该县人类工程活动主要表现在城镇建设、公路建设、矿石开采、农田灌溉等几个方面。通过调查，境内由人为因素主导引发的地质灾害，或与人为因素有关的地质灾害达14处，具体情况见表3。

5 结语

表3 地质灾害与人类工程活动关系统计表

(1)该县发育滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、地裂缝五种地质灾害，规模以小型为主。

(2)地质灾害从时间上而言，滑坡和崩塌在现代人类活动强烈时期和降雨季节相对集中；地质构造、新构造运动与地震在时间上影响地裂缝的发育。

(3)地质灾害从空间上看，在县境的北部、南部较多且集中，并为人类工程活动强烈的区域；在中部少且零星分布。同时，地质灾害主要集中镇镇、安吴镇、兴隆镇、桥底镇、太平镇、高庄镇6个乡镇。

(4)该县地质灾害的分布受地形地貌、地质构造、地层和岩土体结构、大气降雨、地表水和地下水、地震、人类工程活动等因素的影响和控制，进而灾害类型和分布存在显著的地域性。