陜西延安地區(qū)黃土滑坡特征及其活躍性分期

劉朋飛，李 濱，陳志新

(1.長安大學地質(zhì)工程與測繪學院，陜西西安 710054;2.中國地質(zhì)科學院地質(zhì)力學所，北京 100081)

1 延安地區(qū)滑坡地質(zhì)災害現(xiàn)狀及特點

延安地區(qū)位于陜北黃土高原中部，黃土堆積厚度較大，黃土結(jié)構(gòu)疏松，水土流失嚴重，溝壑縱橫，地形破碎，人類工程活動強烈，滑坡、崩塌等地質(zhì)災害頻發(fā)［1-4］。本文以延安市地質(zhì)災害詳細調(diào)查為依托，結(jié)合前人研究成果，從分析滑坡分布規(guī)律，以期為黃土高原地區(qū)災害研究提供參考，為進一步減災防災提供建議。

結(jié)合延川、延長、富縣、甘泉、志丹、子長、寶塔、吳起八縣地質(zhì)災害調(diào)查成果，從滑坡物質(zhì)組成、滑體厚度、誘發(fā)原因、運動形式及滑坡規(guī)模等五個方面對延安地區(qū)滑坡的特點進行分析。

1.1 滑坡的物質(zhì)組成

延安地區(qū)為黃土所覆蓋，基巖出露較深，地層平緩，滑坡基本為黃土滑坡，極少出現(xiàn)巖質(zhì)滑坡。

1.2 滑體厚度

滑坡發(fā)育以中層和淺層為主，深層滑坡較少，幾乎未見超深層滑坡(圖1)。

圖1 延安不同縣區(qū)滑坡滑體厚度Fig.1 Thickness of the landslide in Yanan different countie

1.3 誘發(fā)原因

誘發(fā)原因分為工程滑坡和自然滑坡兩個方面(圖2)，滑坡誘發(fā)原因以自然滑坡居多，工程活動占小部分，隨著經(jīng)濟建設(shè)的不斷加強，基礎(chǔ)建設(shè)不斷增加，開挖、卸載等對坡體產(chǎn)生應力路徑改變，會對邊坡失穩(wěn)造成不利的影響，工程活動所占比例會不斷增加。

圖2 延安不同縣區(qū)滑坡誘發(fā)因素Fig.2 The factors of inducing landslide in Yanan different countie

1.4 滑坡規(guī)模

滑坡規(guī)模以中小型為主，占據(jù)60% ～90%，大型所占比例為10% ～40%，特大型極少存在(圖3)。

1.5 運動形式

黃土滑坡運動形式分為牽引式和推移式兩種類型。牽引式滑坡以中小規(guī)模為主，推移式滑坡規(guī)模較大，以大、中型為主。對調(diào)查成果進行統(tǒng)計，調(diào)查范圍內(nèi)牽引式滑坡占據(jù)90%以上，而推移式較少。

圖3 延安不同縣區(qū)滑坡規(guī)模Fig.3 The scale of landslide in Yanan different countie

2 延安滑坡控滑面類型

黃土滑坡根據(jù)坡體結(jié)構(gòu)類型可以分為黃土層內(nèi)滑坡、黃土-基巖滑坡、黃土古土壤滑坡和黃土-紅粘土四類。在調(diào)查過程中，將黃土古土壤滑坡和黃土層內(nèi)滑坡合并為一類。在三種控滑面滑坡中，各占一定的比例(表1)，黃土(紅粘土)與基巖接觸面滑坡所占比例最大，黃土層內(nèi)滑坡次之，黃土與紅色粘土接觸面滑坡最小。

表1 延安地區(qū)不同控滑面統(tǒng)計表(部分)Table 1 The statistical chart of different accused sliding surface in Yanan area

2.1 黃土層內(nèi)滑坡

黃土有其特殊的沉積環(huán)境，具有巖性較均一，結(jié)構(gòu)疏松，垂直節(jié)理發(fā)育等特點，土體隨含水量的增大而強度急劇減小。斜坡坡體在自重作用下向臨空方向產(chǎn)生蠕動，坡體強度逐漸減低，當抗壓強度小于剪切應力時逐漸發(fā)生變形，坡面逐漸形成拉張裂縫，為降雨入滲等創(chuàng)造了條件，降雨入滲使坡體含水量增大，同時由于節(jié)理的作用，導致蠕動變形加劇最終導致滑坡的發(fā)生［5］。該類滑坡滑動面近似于圓弧形，滑面比較平直光滑，后壁一般較陡，坡度在60°左右。

2.2 黃土－古土壤層型滑坡及古土壤控滑面

黃土斜坡的穩(wěn)定性與黃土中發(fā)育的傾斜古土壤有關(guān)。古土壤層是夾雜在黃土層中的一種粘性土壤，成因與黃土相似，也為風成。從粘化類型、粘土膠膜、顆粒定向排列和方解石類型上看，古土壤層為后形成。而古土壤層粘粒含量高，結(jié)構(gòu)致密，為不透水層。成為黃土地層中的相對隔水層，當黃土與古土壤接觸面易形成飽水帶，特別是古土壤層向臨空面傾斜時，更易形成滑坡［6］。黃土紅粘土結(jié)構(gòu)與黃土古土壤層相近。

2.3 黃土－基巖接觸面滑坡及基巖控滑面

該類滑坡坡體結(jié)構(gòu)為上部黃土下部基巖組成，基巖的出現(xiàn)，是滑坡發(fā)生重要的因素，一方面為地層突變，基巖強度比黃土大的多，穩(wěn)定性提高，另一方面基巖為不透水層，造成地下水容易在基巖面上富集，使基巖面上黃土含水率增加，強度減小，而容易形成滑帶，大多數(shù)此類滑坡沿接觸帶剪出。

3 氣候變遷與地質(zhì)滑坡相關(guān)性分析

黃土開始沉積已有320萬年歷史，在其沉積過程中，受構(gòu)造運動和氣候干濕循環(huán)的影響，黃土滑坡在時間上分布具有集中性的特點。根據(jù)前人研究成果和野外地質(zhì)調(diào)查分析，將滑坡分為三個時期:古滑坡三個活躍期(表2)。在滑坡分布中，老滑坡居多，占60%以上。

表2 延安地區(qū)滑坡年代分布圖Table 2 The profile of landslide age at Yanan area

3.1 古滑坡()

古滑坡有兩個集中發(fā)育階段，為晚更新世早期和全新世早期。賈蓉芬等對耀縣剖面進行孢粉研究后，將全新世植被演化分為五個階段，其特征是干、濕草原交替。晚更新世早期(0.073×10 aB.P.～0.05×10 aB.P.)［7］，池沼較為發(fā)育。由于本帶出現(xiàn)闊葉樹為主的喬木植物，且具有亞熱帶樹種鐵杉、化香等作物出現(xiàn)，表明當時水熱條件較好，氣候溫暖濕潤［8］。在濕熱氣候下，水力侵蝕作用強烈，有利于黃土邊坡破壞，在晚更新世早期滑坡發(fā)育，為古滑坡發(fā)育的一個活躍期。此類滑坡經(jīng)過長期演化，外部特征已不明顯，古滑坡舌延伸到三級階地沖積物之中。一般被馬蘭黃土覆蓋，利用14C測定古滑坡堆積體年齡為25～37.5Ka。該類滑坡好，目前大部分為人類居住地和田地。

蔡茂堂、魏明建［9］對黃土高原地區(qū)選取不同地貌樣本進行試驗分析表明全新世環(huán)境氣候變化分為早、中、晚、三個階段，早期比現(xiàn)代冷，中期較現(xiàn)代暖，而晚期與現(xiàn)代類似。

全新世早期氣候相對濕潤，降雨較多，水力作用強烈，形成了普遍分布的二級階地，斜坡兩岸變陡。邊坡破壞較強烈，進入滑坡第二個活躍期?；碌耐獠啃螒B(tài)較明顯，古滑坡厚壁具有沖溝發(fā)育，滑舌夾于二級階地的砂礫卵石層之上。可以確定古滑坡的形成時代與該地區(qū)二級階地形成的時代基本一致。通過對14C測定確定古滑坡的形成年代為5～8Ka。

3.2 老滑坡()

李秉成、孫建中［10］對藍田、富平研究發(fā)現(xiàn)，地層剖面禾本科含量較高，表明此階段該地區(qū)濕度比較大，為氣候較濕潤區(qū)。剖面中出現(xiàn)栗、黃連木等亞熱帶屬種，指示這一階段氣候較溫暖濕潤，判斷此時大的氣候背景條件應為濕潤的疏林草原。

濕潤氣候增加了水的動力與侵蝕，為滑坡發(fā)育提供了條件。滑坡大范圍發(fā)育，進入了第三個滑坡活躍期，為老滑坡活躍期。該類滑坡形成時代較晚，保存較完整，目前廣泛看到的滑坡多為此時期滑坡，大多數(shù)分布在一、二階地和河漫灘上。部分重大滑坡已有簡單的文字記載，為研究提供了重要價值。

3.3 新滑坡()

新滑坡在時代上主要指近百年來發(fā)生的滑坡，特別是新中國成立60多年來，歷史雖然極為短暫，該時期滑坡發(fā)生的影響發(fā)生質(zhì)的變化。由于人口的增加和生產(chǎn)力的發(fā)展，山區(qū)開始大規(guī)模的建設(shè)，人類活動已經(jīng)成為一種強大的特殊地質(zhì)力，不合理的開挖、加載等，改變坡體應力，促使滑坡的發(fā)生。在造成災害的同時，也開始了滑坡的研究，我國滑坡的研究開始于此時期，對滑坡的機理及防治開始系統(tǒng)的研究，取得了一系列的研究成果。

4 結(jié)論

(1)本文分析了延安地區(qū)整體地質(zhì)災害特征，從滑坡物質(zhì)組成、滑體厚度、誘發(fā)原因、運動形式及滑坡規(guī)模五個方面分析了延安地區(qū)滑坡特征。

(2)從地層沉積和環(huán)境變遷關(guān)系方面分析了控滑面的類型，特點及破壞模式。

(3)根據(jù)植被環(huán)境，推測黃土沉積過程經(jīng)歷三個大的相對濕潤期，其滑坡存在與濕潤期對應的活躍期。

(4)該地區(qū)的滑坡分布特征，提出因地制宜的防治對策，為區(qū)域減災防災提供服務(wù)。

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