威远穹隆典型地貌区崩塌灾害发育规律.pdf

第 14 卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.14 No.8August，2023矿 产 勘 查MINERAL EXPLORATION威远穹隆典型地貌区崩塌灾害发育规律李健雄1，蒋发堂1，罗海东1，师晓文1，吴顺彬1，曹月红1，李明辉2（1.四川省第六地质大队，四川 泸州 646000；2.中国地质调查局成都地调中心，四川 成都 610082）摘 要 为了摸清穹隆区崩塌灾害发育规律，为威远县地质灾害风险管控提供科学依据，本文通过大量收集研究区地形、地貌、坡度、高度、岩性、构造、降雨、人类工程活动、切坡建房、历史灾害点、在册灾害点、治理工程点等地灾敏感数据，结合最新遥感资料进行解译分析，开展野外调查、典型点无人机调查和航测，在GIS平台进行室内综合研究，得出了威远穹隆区崩塌灾害发育规律。为地质灾害风险区划、监测、评价，管控等提供科学依据。为后期威远穹隆崩塌隐患点的稳定性评价、崩落路径、影响范围、易发性及易损性评价、风险区划、风险管控等提供了数据支撑，解决了“灾害容易在哪里发生”的问题，为威远县地质灾害风险评价及当地部署综合性、系统性地灾防治措施指明了方向。关键词 威远穹隆；崩塌灾害；发育规律；风险评价；风险管控中图分类号：TU94+2 文献标志码：A 文章编号：1674-7801（2023）08-1517-08Development regularity of collapse disaster in typical geomorphic area of Weiyuan DomeLI Jianxiong1，JIANG Fatang1，LUO Haidong1，SHI Xiaowen1，WU Shunbin1，CAO Yuehong1，LI Minghui2（1.The 6th Geological Brigade of Sichuan，Luzhou 646000，Sichuan，China；2.Chengdu Institute of Geology and Mineral Resources，Chengdu610082，Sichuan，China）Abstract:In order to find out the development law of the collapse disaster in the dome area and provide scientific basis for the risk control of geological disasters in Weiyuan County.This paper collects a large number of disaster-sensitive data such as terrain，landform，slope，height，lithology，structure，rainfall，human engineering activities，slope cutting construction，historical disaster sites，listed disaster sites，and treatment project sites in the study area，interprets and analyzes them in combination with the latest remote sensing data，carries out field investigation，UAV survey and aerial survey of typical sites，and conducts indoor comprehensive research on GIS doi：10.20008/j.kckc.202308019收稿日期 2021-12-10；修回日期 2022-04-25基金项目 本文受内江市威远县2020年地质灾害风险调查评价项目（2020031125）资助。第一作者简介 李健雄，男，1986年生，硕士，高级工程师，从事矿产勘查和水工环地质工作；E-mail：。通讯作者简介 蒋发堂，男，1985年生，硕士，高级工程师，从事水工环地质工作；E-mail：。引用格式 李健雄，蒋发堂，罗海东，师晓文，吴顺彬，曹月红，李明辉.2023.威远穹隆典型地貌区崩塌灾害发育规律 J.矿产勘查，14（8）：1517-1524.Li Jianxiong，Jiang Fatang，Luo Haidong，Shi Xiaowen，Wu Shunbin，Cao Yuehong，Li Minghui.2023.Development regularity of collapse disaster in typical geomorphic area of Weiyuan Dome J.Mineral Exploration，14（8）：1517-1524.15172023 年矿产勘查platform.The development law of collapse disaster in Weiyuan dome area is obtained.It provides scientific basis for geological disaster risk regionalization，monitoring，evaluation and control.It provides data support for the stability evaluation，collapse path，impact range，susceptibility and vulnerability evaluation，risk zoning，risk management and control of Weiyuan Vault collapse hidden points in the later period，solves the problem of where disasters are likely to occur，and points out the direction for geological disaster risk assessment and local deployment of comprehensive and systematic disaster prevention and control measures in Weiyuan County.Keywords:Weiyuan Dome；collapse disaster；collapse development law；risk assessment；risk control0引言相对于滑坡、泥石流、地面塌陷等其他地质灾害类型，四川省威远县崩塌灾害发育较多，崩塌隐患点（含危岩）占威远县省库在册地质灾害隐患点总数的61%。截止2021年3月30日，威远县在册崩塌隐患点共有121个，其中，穹隆地貌区113个，占比 93.38%。主要分布于威远县中部、北部穹隆地貌低山区（朱利辉等，2021a，2021b）。穹隆地貌区构造及岩体结构的控制较为明显，低山区地形坡度较大，有利于崩塌形成的临空条件，并且这一带也为地质构造集中发育带，岩体结构较破碎，节理裂隙发育，岩质高陡边坡多发育两组“X”形的垂直节理面或裂隙面，大部分岩体切割成柱状、塔状、楔状等不规则形状，而砂泥岩互层及软弱相间地层为崩塌形成提供了有利条件。因此，本区崩塌隐患点发育特征呈现区域性。由于本区崩塌隐患点分散、隐蔽性强、活动性难于鉴定，不可预见性强，危害性大，因此，对本区崩塌隐患点进行专项研究就显得极为重要和紧迫（王志等，2020；邓念东等，2022；刘玉国等，2022；苏士星和何飞，2022；薛永安等，2022；张文居等，2022）。1主要研究方法和技术路线本文研究技术路线如图1，收集的资料主要包括：区内前人研究的基础地质成果、历年地灾勘查设计和督导排查成果、省地灾数据库资料、降雨数据、历年国民经济社会数据、区域水文地质、工程地质、环境地质等资料。首先对收集的资料进行系统分析，并进行隐患点的遥感解译，然后进行野外调查，同时，利用无人机对隐患点进行航拍，对典型崩塌发育区进行现场数据采集、分析和调查，确定调查区内崩塌灾害的发育特征、影响因素，进而分析其发育规律。2地质背景威远穹隆是全球规模罕见的穹隆地貌区，主要指威远县县城以北低山、深丘地区，主要包括山王、黄荆沟、新场、观英滩、连界、越溪、碗厂、小河、镇西8 个场镇地区，面积 738.9 km2，占县域总面积的57.3%。（1）穹隆形态。威远穹隆位于川中台拱中部，为南北短东西长的不对称椭圆形背斜，背斜轴线呈北东北东东走向，略呈“S”形，横贯县境西北部。构造特征为北缓南陡，东开阔，西窄紧（单莉莉和覃建雄，2010；喻颐和李忠权，2013）。（2）形成原因。燕山早期，四川盆地西缘古龙门山及北缘大巴山十分活跃，不断向盆地内逆冲推覆，压弯下伏板片于山前形成了与山系平行的坳陷，沉积厚度较大，如，沙溪庙组厚度在龙门山前进1500 m，而大巴山前进3000 m。山系活动产生的向盆地内的挤压应力对威远地区的影响十分明显（徐炳高，1997；喻颐和李忠权，2013）。沙溪庙早期威远隆起明显为北东与北西向构造复合而成，说明该区受到了来自古龙门山北西向南东、大巴山北东向南西此起彼伏挤压应力作用，使构造发生反转，导致了威远隆起的形成（单莉莉和覃建雄，2010）。（3）地貌特征。由于穹隆区出露地层为三叠系和侏罗系砂页岩及灰岩，抗蚀能力差异大，构成不同形状的低山地貌形态（单莉莉和覃建雄，2010）。穹隆区内山岭纵横，沟谷深切，其中，威远河左岸以图1研究技术路线图1518第 14 卷 第 8 期李健雄等：威远穹隆典型地貌区崩塌灾害发育规律象鼻岭、风垭口最为著名。威远河右岸与新场河之间的连绵群山以芦高山、古佛顶最为出众。威远穹隆区内幽深峡谷众多，其中，最为著名的穹隆第一大峡谷为“兴长葫峡谷”（兴隆场长沙湖葫芦口湖）。（4）崩塌灾害特点。历史上整个威远县域崩塌灾害比较发育，根据本次资料收集和地面调查，共有418个崩塌隐患点（含销号点297个），省地灾库现有崩塌隐患点121个，其中，穹隆地貌区崩塌隐患点 有 113 个，占 比 最 大，占 在 册 崩 塌 隐 患 点 的93.3%，发生的频率也最高。3威远穹隆崩塌灾害分布发育规律地形地貌、地层岩性、地质构造、气象水文、人类工程活动等因素是影响研究区地质灾害发育的主要因素（徐志文，2006；黄显彬等，2007；何超红等，2015）。3.1崩塌与微地貌的关系（1）穹隆区发育3种典型地貌，分别是：穹隆核部溶蚀槽，穹隆北翼峡谷，穹隆南翼单面山，从遥感影像看，多数形成陡壁、方山、峡谷、深沟，单面山等类型的微地貌，根据现场调查和资料分析，这些地貌发生崩塌灾害的频率最高。（2）穹隆核部溶蚀槽：以新场为中心，出露地层为三叠系嘉陵江组、雷口坡组碳酸盐岩地层，经淋溶侵蚀，发育成溶蚀槽谷。据统计，溶蚀槽发育6个崩塌隐患点。（3）穹隆北翼峡谷：分布在越溪镇及新场北部、山王镇北部，出露地层为须家河组厚层状砂岩、页岩，经流水渗透切割，发育成方山、台地、深沟峡谷地貌。据统计，威远河谷发育25个崩塌隐患点、越溪河谷发育9个崩塌隐患点，达木河谷发育5个崩塌隐患点。（4）穹隆南翼单面山：分布在山王镇南部和镇西镇，出露侏罗系软硬相间岩层，经外力作用形成北窄南宽的叠瓦式单面山地貌。据统计，单面山发育29个崩塌隐患点（表1，图3）。3.2崩塌与斜坡坡度、高度的组合关系崩塌灾害的形成受其地形地貌的控制，两者之图2威远穹隆地貌MEM矢量形态15192023 年矿产勘查间是紧密相连的。研究区崩塌灾害地貌单元包括斜坡坡度、斜坡失稳高度、坡向等。崩塌灾害的产生往往需要具特定的地形地貌条件，而斜坡坡度和斜坡失稳高度是影响研究区崩塌灾害分布规律和发育的主要因素之一。（1）斜坡坡度。据野外调查，崩塌灾害和斜坡坡度大小之间有着密切的关系，其是崩塌稳定性的重要影响因素之一，斜坡内部应力分布和斜坡坡度有着直接的关系。随着斜坡坡度的增加，坡面附近的张力带范围扩大、张力增强，稳定性也随之变差。通过对穹隆地区崩塌灾害的野外调查，崩塌多发育于地形较陡的斜坡处，赋存位置边坡坡度多为40以上。经统计分析可知（图4），以不同斜坡坡度区间崩塌隐患点发育数量而言，6080的坡度发育崩塌隐患点最多，共计53个，坡度8090的坡度发育崩塌隐患点23个，4060的坡度发育崩塌隐患点21个。即大于40的坡度发育崩塌隐患点84个，占比86%。（2）斜坡失稳高度分析。随着斜坡坡高的不断增加，斜坡体内各处的应力水平均呈线性増长。将每个崩塌隐患点斜坡高度等分为 10段，从坡脚为“0算起，坡顶为“1”。通过威远穹隆地区崩塌隐患点的调查可知，崩塌隐患点发生在0.51.0斜坡坡段内的灾害点数量占总数的85%。因此，崩塌隐患点多发育于斜坡的中部到上部区段。3.3崩塌与岩性组合的关系崩塌隐患点发育与岩性组合关系紧密，岩性组合的差异也影响着崩塌隐患点分布位置。根据收图3威远穹隆区崩塌隐患点分布图表1威远穹隆微地貌崩塌灾害发育数量微地貌分类穹隆核部溶蚀槽穹隆北翼峡谷穹隆南翼单面山崩塌隐患点数量/个63929占比/%3.590.26.3图4穹隆地区崩塌隐患点在各坡度的分布关系1520第 14 卷 第 8 期李健雄等：威远穹隆典型地貌区崩塌灾害发育规律集资料和野外核查，把穹隆区分为3种工程地质岩组，具体如下：（1）软弱的层状砂泥岩工程地质岩组。主要分布于县域东南侏罗系红层地区，由软弱的中厚层状泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩构成，浸水软化膨胀，失水收缩干裂，露头呈风化碎屑剥落，砂泥岩软硬相间，泥岩抗风化能力弱，砂岩抗压强度较大，抗风化能力较强，差异风化作用显著。当砂岩与泥岩、粉砂质泥岩呈夹层组合时，在具有临空面及不利结构组合的情况下，易沿软弱层发生滑坡、崩滑等地质灾害。（2）软硬相间层状、块状砂岩工程地质岩组。主要分布于县域西北部地区的山王镇、观英滩镇、镇西镇、连界镇、小河镇等地区，由薄厚层状砂岩、粉砂岩、页岩、黏土岩及含煤层组成，岩石软硬相间，由页岩、砂岩构成的高陡斜坡及陡崖，在裂隙切割作用下，易弯曲-拉烈崩塌。（3）较坚硬的层状、块状砂岩工程地质岩组。主要分布于县域北部的新场镇、越溪镇等地，由较坚硬的中厚巨厚层状钙质、铁质、硅质砂岩构成，湿抗压强度一般在3060 MPa，裂隙稀疏但延伸长度较大，间距13 m，陡坡、陡崖段下部有软弱的泥岩、页岩夹层时，卸荷裂隙较发育，易在重力和地下水作用下产生崩塌。抗风化性能强。未风化和微风化岩石湿抗压强度大。据调查和统计（图5），威远穹隆区崩塌发育受岩性组合影响很大：发育于软弱岩组的崩塌数量有4个，占穹隆区在册崩塌数量的3.5%。发育于软硬相间岩组的崩塌数量有102个，占穹隆区在册崩塌数量的90.2%。发育于较坚硬岩组的崩塌数量有7个，占穹隆区在册崩塌数量的6.3%。（表2）表2崩塌灾害与岩体类型的关系类型岩体工程地质岩组分类软弱层状砂泥岩工程地质岩组软硬相间层状、块状砂岩工程地质岩组较坚硬层状、块状砂岩工程地质岩组主要地区主要分布于穹隆西部、北部边沿覆盖穹隆区的大部分面积主要分布于穹隆中部新场镇主要地层J3sn、J2s、J2X、J1-2zl、J1ZT3xj、J2xsT1j、T2l崩塌灾害点数量/个41027占比/%3.590.26.3图5威远县穹隆地貌区不同工程地质岩组崩塌点分布情况15212023 年矿产勘查3.4崩塌与构造的关系威远穹隆形似一口“倒扣的锅”位于川中台隆的核心部位。穹隆两翼及核部地层产状均较缓，510为主，核部与两翼间过渡地带相对较陡，在1218之间。穹隆区巨厚层砂岩中通常发育两组近相互垂直的陡倾构造节理，这两组节理延伸性和切层性均较好，倾角通常75到近直立。这两组陡倾节理及其基础上发展起来的裂隙是导致陡崖岩体解体的重要原因，往往将坡体切割成板状岩体、柱状岩体，受水流作用，岩体切割后逐渐形成峡谷、溪沟、水库等，威远穹隆的断裂和断层为压扭性逆断层，主要分布在两翼、轴部和西端，是形成本区域危岩崩塌的最直接和最主要的控制因素（马秋红，2011）。本区域裂隙的性质、间距、贯通情况、充填情况等因素对危岩崩塌块体的规模和稳定性影响很大。本区域地质构造对危岩崩塌的控制作用还体现在区域构造的分布决定了地貌形态的分布及不同地段出露地层岩性的差异，从而影响危岩的发育（罗雁，2018）。危岩崩塌灾害的形成与威远县境内威远穹隆背斜关系密切，穹隆背斜危岩崩塌数量占全县90%以上。具体表现为：核部灾害点发育密集，成带状沿断裂、峡谷分布，向两翼危岩发育程度和规模都明显减弱。穹隆区内主要发育的南北向延伸断层有：牛颈垇断层、罗泉断层、飞蛾寺断层、童家沟断层。穹隆区内主要发育的东西向延伸断层有：荣威断层。穹隆区南部发育多组南北向平行裂隙。调查和统计结果显示，与断层构造相关的崩塌灾害点共计 53 个，占穹隆区崩塌数量的 47%。其中，北部南北走向断层发育崩塌灾害20个，北部东西走向断层发育崩塌灾害28个，南部南北走向平行裂隙发育崩塌灾害5个。图6崩塌点分布位置与构造分布图表3崩塌点与构造关系统计位置类型数量北部（南北向）牛颈垇断层1罗泉断层3飞蛾寺断层9童家沟断层7中部（东西向）荣-威断层28南部（南北向）平行裂隙51522第 14 卷 第 8 期李健雄等：威远穹隆典型地貌区崩塌灾害发育规律3.5崩塌与降雨的关系四川山区由暴雨触发的崩塌数量多、密度大、爆发时段集中，可能形成重大灾害（李明华，1992）。威远穹隆地区属亚热带湿润季风气候，总体特点是：温暖潮湿、雨量充沛，降水多集中在59月，7月份降水最多。据现场访问调查得知，山顶降雨量一般较山脚大，且每逢大雨过后，都会有部分危岩体崩塌掉落，民间俗称“大雨大垮，小雨小垮”。通过对穹隆研究区气象、水文资料和崩塌灾害的相关性分析可知：在坡高和坡度等外界条件均具备的条件下，持续降雨或暴雨是崩塌灾害形成的最直接因素。每年的夏季是崩塌失稳的多发季节，崩塌发生的频率和降雨量的大小及降雨持续时间呈正相关。根据对穹隆研究区近5年崩塌灾害发生时间的统计。从图7可以看出，崩塌灾害发生最集中的月份是510月，其中7月和8月是崩塌灾害发生高峰期，这和区域内的降雨集中时间基本一致。3.6崩塌与人类工程活动的关系人类工程活动是引发崩塌、滑坡等地质灾害的重要因素，日益受到学者们的关注（齐信等，2012；王瑛等，2017；王伟等，2021）。（1）交通建设活动。随着县域内公路、铁路等交通的不断修建，人类工程活动日益增强，对山体斜坡的破坏加快加剧。拓展地基、路基的开挖斜坡、爆破岩石等，改变坡体自然结构，松动岩石，增大坡高或坡度，破坏斜坡自身平衡，导致斜坡失稳，诱发滑坡、崩塌（危岩）、潜在不稳定斜坡等地质灾害。资中威远公路、山王踏水桥公路，黄荆沟严陵公路建设引起了不同程度的地质灾害的发生。交通沿线不合理的人工切坡，往往导致新的地质灾害发生。截止2019年，威远县境内公路（包含国道、省道、县道、高速路）里程4816.2 km，其中，与公路距离在30 m以内的崩塌数量占比34.21%。（2）切坡建房活动。威远县人口稠密，平均574人/km2，由于人口的增加及经济条件的改善，新建或改建的房屋较多，切坡建房现象普遍，其不合理的切坡建房，造成斜坡应力改变或集中，导致了部分崩塌灾害的发生。本次农村切坡建房点调查共计320个，确定无地灾隐患的点277个，可能存在地灾隐患的点43个，确定存在崩塌隐患的点13个，占比30.2%。（3）采矿活动。威远穹隆区内煤矿和非煤矿山众多，穹隆区内收集到的采矿权89个，在采矿过程中，放炮时的巨大震动，大量矿山废渣的沿坡顺沟堆放，矿区岩层的采空掏蚀，破坏了植被，打破了土石环境的平衡条件，造成地质环境逐渐恶化，诱发了滑坡、崩塌、地面塌陷等地质灾害。经过统计，穹隆区矿区面积合计76.43 km，矿区范围内在册崩塌隐患点19个，矿区范围内已销号崩塌隐患点34个，每平方公里崩塌隐患点密度0.69。矿区内所有崩塌隐患点数量（53个）占威远穹隆区所有崩塌隐患点数量（113个）的46.9%。4结论（1）对威远穹隆展开野外调查和室内综合研究，分析了威远穹隆崩塌隐患点的成因机制、发展趋势及危害性，为后期崩塌灾害易发性因子优择和敏感性分析提供了基础数据。（2）指明了威远穹隆崩塌灾害的时空分布规律，为后期威远穹隆崩塌隐患点的稳定性评价、崩落路径、影响范围、易发性及易损性评价、风险区划、风险管控等提供了科学依据。参考文献邓念东，石辉，崔阳阳.2022.基于ArcGIS的府谷县地质灾害与影响因素耦合分析 J.矿产勘查，13（4）：507-516.何超红，谭孝成，黄成智 2015.威远县地质灾害发育规律及成因分析 J 防灾科技学院学报，17（1）：7-10黄显彬，雷文明，罗永忠.2007.威远县地质灾害生成特点与防治措施 J 自然灾害学报，16（2）：76-81李明华.1992.四川盆地降雨滑坡崩塌灾害研究报告 J.地球科学进展，7（5）：79-80刘玉国，李欢，郑涵，谭富诚.2022.中国活动构造与地震及地质灾图7不同时段崩塌灾害发生次数与月平均降雨量对比图15232023 年矿产勘查害的关系研究进展及展望 J.自然灾害学报，31（1）：1-14.罗雁2018.荣县危岩崩塌发育的控制诱发因素及易发分区 J 四川地质学报，（3）：27马秋红2011.秦巴山区地层岩性与地质构造对地质灾害发育的控制作用分析 D 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