張家口市崇禮區地質災害與巖土體類型的關系

曾文瓊

（河北省地礦局第三地質大隊，河北 張家口 075000）

摘要：巖土體為地質災害的活動主體，是各類地質災害發生、發展的物質基礎。地質災害的孕育、發生和成災等，都是巖土體的不同活動形式的反映。巖土體結構及構造特征的差異，是引發各類地質災害的關鍵因素。在進行災害預測評價時，必須充分考慮不同巖土體與地質災害的關系。本文簡要分析了張家口市崇禮區地質災害發育程度與巖土體類型的對應關系。

關鍵詞：地質災害；巖土體類型；地質環境；張家口市崇禮區

張家口市崇禮區位于河北省西北部，地處內蒙古高原與華北平原過渡地帶，是一個典型的山區區。區內風化變質巖組、火成巖組、軟弱沉積巖組及殘坡積土廣泛分布，地質構造復雜，地形切割劇烈，斷裂褶皺發育，加之降雨較充沛，這些都是崇禮區地質災害發生的主要誘發因素，研究區巖土體類型對地質災害的發生具明顯的控制作用。

1、巖土體類型及特征

崇禮區境內出露地層的巖石類型多樣，根據巖石的物理力學性質及其完整性、堅硬程度、巖性等，可將其劃分為松散巖類、半堅硬巖類和堅硬巖類三個工程地質巖類。依據巖石物理力學性質、巖體結構、膠結程度等特征，可進一步劃分出7個工程地質巖組（表1）。

1.1、砂礫、卵石、碎石土、亞粘土為主的松散巖組（Ⅰ）

該巖組在全區均有不同程度的分布。主要分布于河谷、支溝及其兩側斜坡，為出露最為廣泛的一個巖組，其成因類型多樣，包括全新世沖洪積、坡洪積、洪積、風積、殘坡積等，尤以坡洪積最為發育。該巖組一般由碎塊石或碎塊石混粉粘粒組成，因其結構松散，物理力學強度低，遇水易軟化，在不利的地形條件或人工擾動下易形成滑坡、崩塌等。同時，因其規模一般較小，變形相對緩慢，常呈間歇性滑動，故多為泥石流的重要物源。

1.2、粘土、亞粘土松散巖組（Ⅱ）

該巖組主要分布在研究區大型溝谷西溝、正溝、東溝及清水河兩側緩坡地段，清三營鄉北東部及東南部潮白河流域支溝兩側緩坡及坡腳地段。巖性為黃土、次生黃土及黃土礫石層，一般厚度數十米。該組巖體多呈黃紅色或土黃色，密實，干～稍濕，具可塑性、濕陷性，常含鈣質姜結石，局部下伏或夾含土卵礫石層；人工切坡裸露陡立面的垂直節理和陡直的溝塹較為發育，裸露面多受風化作用，一般被雨水淋濾易產生土塊掉落。該巖組含水性與透水性極差，同時由于粘土、亞粘土遇水易飽水軟化，從而引發小型崩塌，為區內的土體崩塌強烈發育區。此區土體崩塌以緩變為主，小型崩塌比較常見，但其發生主要受降水等風化因素影響，較少有大型崩塌現象。同時，在溝谷內的該巖組也是泥石流的重要物源。

1.3、砂巖、粉砂巖夾頁巖半堅硬巖組（Ⅲ）

該巖組小面積出露于石嘴子鄉西部，巖性主要為白堊系下統土井子組礫巖、砂質粘土巖、砂巖。該組巖體表層節理裂隙十分發育，風化程度多為強風化～全風化，巖體多風化為碎片狀或粉末狀，強風化層厚度多大于3m。礫巖及砂巖抗風化能力較弱，易于崩解散化，利于降水入滲。砂質粘土巖含水性和透水性差，為相對隔水層，而砂巖含透水性較好，為雨季含水層。在緩坡陡坡區，該巖組上常覆蓋有殘坡積層，由于降水下滲緩慢，其上殘坡積土體易于飽水從而引發滑坡。

1.4、角礫巖、凝灰質礫巖半堅硬巖組（Ⅳ）

該巖組主要分布于研究區西南部高家營鎮。巖性主要為侏羅系上統白旗組磚紅色凝灰質角礫巖及侏羅系上統大北溝組凝灰巖等，具粒狀、凝灰結構。新鮮巖層呈塊狀，半堅硬，但表層風化強烈，節理裂隙發育，多呈大小不等的塊狀或片狀體，部分地段風化為粉末狀砂土，強風化層厚度1～2m左右，局部地段受斷層影響強風化層厚度超過10m。由于該組巖體易受風化脫離母巖，當存在傾向臨空面等不利組合條件時易產生崩塌。并且被風化的松散堆積物為泥石流提供了固體物源，易發生泥石流。

1.5、中性火山巖堅硬巖組（Ⅴ）

該巖組主要出露研究區北部至東北部。巖性主要為侏羅系上統白旗組、大北溝組及張家口組灰白、紫紅色粗面安山巖、粗面巖等，具斑狀結構，厚度一般大于100m。新鮮巖層呈塊狀，質堅硬，表層風化強烈，節理裂隙發育，多呈大小不等的塊狀或片狀體，強風化層厚度0.5～1.5m左右，局部地段受斷層影響強風化層厚度超過5m。該巖組出露區由于巖體受不同程度的風化，產生的節理裂隙在不利結構面邊坡易發生崩塌，被切割為大小不等的塊石或碎石與砂土混合后在暴雨情況下易發生泥石流。

1.6、酸性、中性巖漿巖堅硬巖組（Ⅵ）

該巖組出露于研究區西北部、中北部、中南部。地層巖性主要為太古界侵入花崗巖體，天山期侵入花崗巖體，燕山期侵入正長巖、閃長巖、似斑狀花崗巖等。該組巖體呈結晶或粒狀結構，塊狀構造，新鮮巖石完整，節理裂隙不發育，力學強度高，屬堅硬巖類，巖體穩定性好。其風化層厚度一般10～35m，表層風化程度多為微風化至中風化，厚度一般小于2m。由于長期的風化剝蝕，自然狀態下山體較為渾圓，穩定性較好，但在斷層破碎帶及人工切坡區，該組巖體裂隙發育，由于裂隙發育，易產生崩塌。

1.7、變質巖堅硬巖組（Ⅶ）

該組巖體在崇禮區出露面積最廣，研究區中部及南部連續分布。巖性主要為中太古界崇禮群谷嘴子巖組變粒巖、片麻巖、石英巖、角閃巖及變質花崗巖和新太古界片麻巖及變粒巖。該組巖體呈結晶或粒狀結構，塊狀或片狀構造，節理裂隙較發育，巖體風化程度多為中等，多被切割成塊狀或片狀，局部表層受強風化巖體破碎，厚度一般小于1.5m。由于其受構造改造強，易產生崩塌。在中高山地帶，由于凍融、風化強烈，常見巖屑或巖屑堆積裙，為泥石流提供了固體物源，所以該區也易發生泥石流。

2、巖土體類型與地質災害的關系

地質災害與其它不同巖土體類型的關系，則因地質災害類型的不同其相關性亦不相同，由巖土體的物理、力學及水理性質及不同類型地質災害的發生機理所決定。

2.1、巖土體類型與崩塌

各巖組中崩塌的分布數量差異很大（圖1），崩塌主要分布于中性火山巖堅硬巖組（Ⅴ）、變質巖堅硬巖組（Ⅶ）中，其發育比例分別達31%、28%。

各巖組中單位面積崩塌的分布密度在以砂礫、卵石、碎石土、亞粘土為主的松散巖組（Ⅰ）、粘土、亞粘土松散巖組（Ⅱ）和酸性、中性巖漿巖堅硬巖組（Ⅵ）分別為每10km20.17處、0.14處、0.13處；在以角礫巖、凝灰質礫巖半堅硬巖組（Ⅳ）和變質巖堅硬巖組（Ⅶ）分別為每10km20.05處、0.09處；中性火山巖堅硬巖組（Ⅴ）中崩塌體的數量最多，每10km2的崩塌密度也最大，為0.25處。各巖組的崩塌密度反映了各巖土體物理力學性質的不同，以砂礫、卵石、碎石土、亞粘土為主的松散巖組（Ⅰ）、粘土、亞粘土松散巖組（Ⅱ）、中性火山巖堅硬巖組（Ⅴ）及酸性、中性巖漿巖堅硬巖組（Ⅵ）為區內的易崩巖組（圖2）。

2.2、巖土體類型與滑坡

區內僅有1處滑坡，滑坡類型為土質。該點因修建公路切坡且無任何防護工程，致使基巖上伏殘坡積松散物無任何支擋條件下形成。在降雨情況下，風化后的殘坡積物夾雜坡洪積粉粘粒，遇水易飽和軟化。因此，在以砂礫、卵石、碎石土、亞粘土為主的松散巖組（Ⅰ）中，當下伏山體基巖斜坡被人為切坡或地質構造形成不利結構面后，該巖組為易滑巖組。

2.3、巖土體類型與泥石流

巖土體主要通過給泥石流提供物源而影響泥石流的發育。對區內泥石流的物源研究表明，泥石流的物源主要分布于砂礫、卵石、碎石土、亞粘土為主的松散巖組（Ⅰ）和粘土、亞粘土松散巖組（Ⅱ）分布區（圖3），比例共為64%，主要與各巖土體類型的出露面積有關。

各巖土體類型的泥石流的密度（圖4）表明，每10km2的巖土體中，為泥石流提供物源的能力差異很大。以砂礫、卵石、碎石土、亞粘土為主的松散巖組（Ⅰ）和粘土、亞粘土松散巖組（Ⅱ）供給能力最強，其每10km2的面積有1.56條的主要物源與之有關；角礫巖、凝灰質礫巖半堅硬巖組（Ⅳ）和中性火山巖堅硬巖組（Ⅴ）每10km2的面積中有0.27條和0.25條泥石流的主要物源與之有關，該兩個巖組為泥石流提供物源的能力中等。酸性、中性巖漿巖堅硬巖組（Ⅵ）和變質巖堅硬巖組（Ⅶ）每10km2的面積中有0.13條和0.11條泥石流的主要物源與之有關，該兩個巖組為泥石流提供物源的能力最弱。

2.4、巖土體類型與地面塌陷

區內地面塌陷2處由礦山地下開采引發，1處為70年代開挖戰備地道引發。2處由礦山地下開采引發的地面塌陷分布于中性火山巖堅硬巖組（Ⅴ）和酸性、中性巖漿巖堅硬巖組（Ⅵ）中，該類地面塌陷的形成原因為采空區基巖頂板厚度較小，兩組巖體表層受風化產生不同程度的節理裂隙，使巖體物理力學強度下降，加之坑道內生產活動強度較大，不規范作業，無地柱開采，開采空間大，坑內地壓發生變化，以冒頂型塌陷為主，塌陷深度較大，最初發生塌陷深度均小于10m，后期經礦山逐步治理未進一步發展。1處由開挖戰備地道引發的地面塌陷處于粘土、亞粘土松散巖組（Ⅱ）中，開挖地下空間及上部地層均為風坡積粉質粘土，其覆蓋厚度較小，力學強度低，且上部有居民房屋加載，經年久降雨等因素影響逐漸塌陷。

3、巖土體類型及可能產生的地質環境問題

通過對區內各巖土體類型與地質災害分布關系研究，結合各巖土體類型的物理力學性質及水理性質分析，區內各巖土體類型可能產生的地質環境問題及與地質災害的關系如表2。

4、結論

（1）張家口市崇禮區的巖土類型可分為3個工程地質巖類和7個工程地質巖組。

（2）各工程地質巖組可能產生的地質環境問題以崩塌、泥石流為主，松散巖類中最易發生地質災害。

（3）半堅硬巖類可能產生的地質環境問題以滑坡、崩塌及泥石流為主，地面塌陷不發育。

（4）區內堅硬巖類易發崩塌及泥石流，受不合理人類工程活動較易發地面塌陷，產生其它地質環境問題的可能性較小。

參考文獻

[1]王志賢，等.河北省崇禮縣1：50000地質災害詳細調查報告[R].河北地礦建設工程集團張家口公司，2013.

[2]河北省地礦局第三地質大隊，張家口市國土資源局，張家口地質礦產[M]，地質出版社，2013.