煙臺市地質災害發育現狀及影響因素分析

袁芳,楊艷，張生海，殷燾

(1.山東省第三地質礦產勘查院，山東 煙臺 264000；2.煙臺市園林管理處，山東 煙臺 264000)

0 引言

煙臺市地處山東半島東部，地質災害較發育，20世紀七八十年代，多處發生泥石流災害，造成了經濟損失及人員傷亡。近年來，隨著經濟的發展，人類活動不斷加強，對地質體的穩定性造成一定程度的破壞，地質災害呈加劇的趨勢，特別是礦產資源的開發，遺留了大量的高陡邊坡和地下采空區，形成了崩塌和采空塌陷隱患。

煙臺市地質災害調查始于2001—2008年間開展的山東省山丘區“縣(市、區)地質災害調查與區劃(1∶10萬)”工作，煙臺市共提交了8個市(區)的“1∶10萬地質災害調查與區劃報告”；2011年開展了山丘區大比例尺(1∶5萬)《縣(市、區)地質災害調查與區劃》專項工作，煙臺市共提交了10個市(區)的1∶5萬地質災害調查報告，查明了各市(區)的地質災害分布現狀；2016年山東省國土資源廳組織開展各市地質災害排查工作，通過該次排查，查明了煙臺市各類地質災害發育現狀及影響因素，為后期地質災害防治工作提供了依據。

1 地質環境背景條件

1.1 氣象水文

煙臺市屬暖溫帶季風型大陸性氣候，四季分明，年平均氣溫12.5℃，年平均降水量632.7mm，年最大降水量為988.5mm(1998年)，年最小降水量為341.0mm(1999年)，累年最大一日降水量為208.0mm，年平均蒸發量1745.7mm。煙臺市海岸線長達909km，南北靠近渤海、黃海，境內河流屬半島邊緣水系，以半島山脊為分水嶺，南北分流，源短流急，大部分獨流入海。流域面積較大的河流有辛安河、大沽夾河、黃水河、界河、王河、五龍河和大沽河；全市興建水庫1097座，總庫容172669萬m3，大型水庫有福山區門樓水庫、龍口市王屋水庫、萊陽市沐浴水庫。

1.2 地形地貌

煙臺市地形總趨勢是中部高，南北低，北部地勢較陡，南部地勢較平緩，地形比較復雜。其中低山占地面積36.62%、丘陵占39.7%，低山區主要位于煙臺市域中部，主要由大澤山、艾山、羅山、牙山、昆崳山等構成，山體多由花崗巖組成，地勢陡峻，海拔在500m以上，最高峰為昆崳山泰礴頂，海拔922.8m，丘陵區分布于低山周圍及其延伸部分，海拔100～300m，溝谷內沖洪積物發育。在山東省地貌分區屬魯東低山丘陵區，按成因劃分為構造侵蝕低山丘陵區、構造剝蝕丘陵亞區、剝蝕堆積山間平原和堆積山間平原—濱海平原。

1.3 地層

煙臺市地層屬華北地層大區，主要出露元古代、中生代和新生代第四紀地層，其巖石類型、巖性組合、厚度及分布范圍等各不相同，其中元古代地層分布較廣，為一套角閃巖相—綠片巖相變質的海相沉積巖；中生代地層為一套陸相沉積碎屑巖和火山巖；新生代第四紀地層則分布于山間谷地和沿海平原。時代最老的地層為中太古代唐家莊巖群和新太古代膠東巖群，大多呈包體狀零星分布，為一套經受了麻粒巖相—低角閃巖相變質的海相火山巖—碎屑巖沉積巖。

煙臺市巖漿巖非常發育，尤其是花崗巖質巖石廣泛分布，以元古代、中生代時期侵入巖為主，分布廣，面積大，多以巖基狀產出，巖性主要為角閃石巖、二長花崗巖、花崗閃長巖、閃長巖、偉晶花崗巖等。

1.4 構造

煙臺市處于華北板塊和秦嶺-大別山-蘇魯造山帶2個Ⅰ級構造單元，區內構造主要有褶皺構造、韌性剪切帶和斷裂構造。其中斷裂構造以脆性斷裂為主，分布廣泛，NE向和NNE向斷裂最為發育，大多控制著金屬、非金屬礦床以及溫泉、地震活動。

1.5 人類工程活動

近年來，煙臺市經濟發展迅速，人類工程活動日益增強，主要表現在3個方面：一是礦產資源開采，目前煙臺市礦山總數為1488個，其中持證礦山和在建礦山301個，主要分布于萊州市、龍口市、招遠市、蓬萊市、海陽市、棲霞市、萊陽市、牟平區、萊山區、福山區，關閉和廢棄礦山共計1187個，除長島縣，其余12縣(市、區)均有分布，開采礦種主要以金礦、鐵礦、滑石礦及建筑石材礦為主，地下開采形成了大量地下采空區，造成了采空塌陷和地裂縫隱患，露天開采形成的不穩定邊坡面存在大量危巖體未清理，存在崩塌隱患；二是基礎工程建設，特別是公路建設存在大量切坡工程，部分地段未進行必要的工程治理，遺留的公路邊坡容易發生滑坡、崩塌等地質災害；三是地下水開采，目前煙臺已建有多處地下水源地，特別工農業用水及礦山排水導致地下水水位下降，在巖溶發育區造成巖溶塌陷地質災害。

2 地質災害現狀及發育特征

2.1 地質災害發育現狀

煙臺市共發育地質災害隱患點471處，崩塌隱患點322處，占地質災害總數的68%，泥石流69處，占地質災害總數的15%，滑坡隱患點5處，占地質災害總數的1%，采空塌陷67處，占地質災害總數的14%，巖溶塌陷8處，占地質災害總數的2%(圖1)。按地質災害規模劃分，煙臺市471處地質災害及隱患點規模以小型為主，共計431處，中型38處，大型2處(表1)。

圖1 煙臺市各類地質災害隱患點數量及所占比例

規模崩塌滑坡泥石流采空塌陷巖溶塌陷合計巨型特大型大型22中型11123338小型311444648431累計322569678471

煙臺市471處地質災害及隱患點中，其中棲霞市、牟平區、萊州市和蓬萊市數量最多，分別占地質災害總數的16%,14%,11%和10%;萊陽市、長島縣和芝罘區次之，福山區數量最少，僅占地質災害總數的2%。從分布密度上看，長島縣地質災害分布密度最大，每百平方千米高達67.86處，其次是芝罘區和萊山區，密度最小的縣市為海陽市和福山區，每百平方千米不足2處。

2.2 崩塌發育特征

煙臺市崩塌主要為巖質崩塌，根據其成因不同又分為自然巖質崩塌和人工巖質崩塌兩類。自然巖質崩塌主要為山體頂部或山坡處硬質巖石，在漫長的地質歷史過程因受各期次構造活動影響，節理裂隙發育，特別是一些垂直或順層節理發育的山體，在風化、重力、暴雨、地震等各種內、外力作用下極易開裂、墜落，但因遠離居民區，一般危害較小；人工巖質崩塌主要是由于采石或修路等工程活動，不合理地開挖山體，形成臨空面過大的邊坡，甚至出現上凸下凹的坡形，坡體卸荷裂隙發育，巖石破碎，在暴雨、重力、振動等作用下易墜落產生崩塌。

煙臺市共計崩塌隱患點322處，在各縣市區均有分布，其中萊陽市、牟平區分布最廣，其次為萊州市、長島縣、芝罘區和萊山區，福山區最少，僅4處(圖2)。

圖2 各縣市區崩塌分布圖

2.3 泥石流發育特征

急促的水流、充分的松散固體物質是形成泥石流的必要條件[1-2]，煙臺市泥石流地質災害共計69處，主要類型為溝谷型和坡面型泥石流。其中溝谷型泥石流占77%。多集中分布在棲霞市、牟平區、蓬萊市等山區暴雨量大的山間溝谷內，地面標高一般300～500m，其發生具多期次性，物質來源主要為崩滑巖體和山坡田間壘石，泥石流類型主要為水石流。

礦山開采活動強度高的萊州市、招遠市等山區，礦山開采形成的尾礦、毛石等固體廢棄物堆積規模較大，在遇到臺風暴雨或持續的局部暴雨容易引發坡面型泥石流。據統計，煙臺市69處泥石流災害中，其中15處為坡面型泥石流，占總數的23%，該類泥石流所處地勢較低，地面標高一般<300m，其中穩定性差的堆積體是泥石流的主要物質來源。

2.4 采空塌陷發育特征

目前煙臺市各類礦山開采造成的采空塌陷(無責任主體)共67處，以突發性為主，為礦產資源地下開采后形成采空區而造成，主要分布在萊州市的優游山—粉子山、萊州市東北部金礦開采區、招遠市的蠶莊地區、玲瓏礦田區、棲霞市廟后滑石礦區、蓬萊市東南部金礦開采區、牟平區的金牛山礦區等地。塌陷的表現形式一般為塌陷坑，多是由距離地表較淺的廢棄巷道、采空區的頂板突然垮塌造成的[3-4]，采空塌陷發生前在周圍常伴有傾向塌陷坑的平行、環狀裂縫或沿陷坑長軸方向的地裂縫。目前地面塌陷造成的直接經濟損失較少，但是潛在的經濟損失非常巨大。

2.5 巖溶塌陷發育特征

煙臺市巖溶塌陷主要分布在棲霞市中橋灰巖分布區和牟平區大窯鎮李家莊大理巖分布區。中橋地區巖溶塌陷最早發生于2014年，于2016年7月—2017年集中發生，共計7處，最大塌陷面積80m2，形狀為圓形或橢圓形，最大可視深度約3.5m，屬于小型塌陷；李家莊巖溶塌陷發生于2017年，位于李家莊村西的果園內，塌陷坑面積約140m2，形狀為橢圓形。在空間上，巖溶塌陷除受控于可溶巖和上覆松散物的分布，還與地形條件和斷裂構造的發育關系密切，中橋地區和李家莊巖溶塌陷均發生在斷裂構造發育、地形比較平坦的地區，這些地區一般利于地表水的匯集和地下水的補給，并且溶洞發育，在地下水變化較大及強降雨條件下，加速地面塌陷的發生[5-7]。

2.6 滑坡發育特征

煙臺市共計5處滑坡隱患點，萊山區1處，其余4處集中分布于長島縣，均為巖質滑坡。長島縣滑坡地段地勢比較高，坡度陡，主要巖性為石英巖、板巖、千枚狀板巖互層，巖體破碎，且存在人工開挖坡腳。在強降雨及地震等條件下，發生滑坡地質災害。煙臺市滑坡災害規模均為小型，運動形式以推移式為主。

3 地質災害影響因素分析

3.1 地形地貌與地質災害

據統計，煙臺市471處地質災害隱患點中，在構造剝蝕丘陵區分布334處，構造侵蝕低山丘陵區分布123處，分別占總數的71%和26%，其他幾種地貌類型僅占3%(表2)。

表2 各地貌類型地質災害隱患點分布(處)

由此可以看出，煙臺市中部的低山丘陵區為泥石流的多發地帶，該區溝谷內物源豐富，地形陡峻，匯水面積大，為泥石流的發育提供了較好的物源和水動力條件；煙臺市崩塌隱患點均為巖質崩塌，主要分布在丘陵區和低山丘陵區，且微地貌都是直線陡坡[8-9]，邊坡形態為直線，且陡立，坡腳大多接近90°，坡面垂直，危巖體一般分布于坡面上部，有的坡面上凸下凹，在強降雨、振動、重力等作用下危巖體易墜落產生崩塌；采空塌陷雖然主要分布在丘陵區，但主要還是受控于礦產資源分布范圍及開采方式。

3.2 巖土體類型與地質災害

據統計，煙臺市322處崩塌隱患點，層狀變質巖中發育最多，占崩塌隱患點總數的50%，該類巖石節理裂隙發育，風化破碎強烈，在山前地帶，由于開挖坡腳建房、修路易形成崩塌隱患；其次為塊狀侵入巖巖體，巖性多為花崗質、二長花崗巖等，早期露天采礦形成的高陡邊坡，坡面遺留大量的塊狀危巖體，造成崩塌地質災害隱患；其他巖土體類型中發育的崩塌地質災害隱患較少。因此，不考慮礦山開采因素，煙臺市最有利于崩塌形成的巖組是堅硬—較堅硬的層狀變質巖組，在裂隙發育地段，在外力作用下，易形成崩塌[10-12]。

煙臺市滑坡地質災害主要分布在長島縣，滑坡發育區巖性多為石英巖、板巖、千枚狀板巖互層，在人工開挖坡腳、強降雨等條件下，發生滑坡地質災害。

巖石風化程度決定了溝谷型泥石流物源條件，巖石風化強烈地區，物源豐富，在強降雨條件下，易形成泥石流災害。

地面塌陷除了受采礦活動的影響，還與采空區上覆巖層強度、層厚等有關，其決定了地表塌陷發生時間及其發育規模。上覆巖層強度高、分層厚度大的硬質巖層，冒落塌陷過程所需時間長，甚至地表長期不變形；分層厚度薄的較軟弱巖層，產生地面塌陷速度較快，且規模相對較大。而可溶巖的發育是巖溶塌陷形成的必要條件之一。

3.3 地質構造與地質災害

區域地質構造對地質災害的形成發育有著明顯的影響作用[13-14]。一是控制地貌的形成發育，在構造運動上升區形成低山地貌，山勢險峻，溝谷深切，臨空面發育，易于發生崩塌、滑坡和泥石流災害；二是改變了巖土體的結構、物理性質和力學強度，尤其在褶皺軸部、轉折端、斷裂帶及其兩側，風化層厚，巖石破碎，裂隙發育，易發生崩塌和滑坡災害。

從區內地質災害分布情況來看，區內地面塌陷多分布在金礦帶上，金礦分布與斷裂構造關系密切，所以，區內地質構造與地面塌陷的發育關系較為密切。

3.4 降水與地質災害

地下水對區內的地質災害具有誘發和促進作用，主要表現在3個方面：①促進巖土體的風化：降水進入地下，沿著巖石裂隙滲入，可降低巖體之間的凝聚力，促進巖石風化速度，使巖土體向更加松散的方向發展，導致巖土體的完整性產生破壞；②增加巖土體的重量：降水滲入地下巖土層，沿裂隙運移充填空間，在強降雨、長時間降雨情況下，巖土體極易達到飽和狀態，增加巖土體本身的重量和不穩定的重力，破壞原來的平衡狀態，在不穩定的條件下，使巖土體為達到新的平衡和穩定產生位移；③對巖土體的失穩具有潤滑作用：降水滲入地下巖土層，會使各種構造面強度降低，凝聚力減少，為不穩定巖土體的崩落和滑動提供條件。

3.5 人類工程活動與地質災害

目前，國內對人類工程活動引發地質災害的問題開展了大量的研究，周平根[15]分析了人類各類工程活動在不同的地質條件下誘發地質災害的現象，張咸恭[16]論述了人類活動誘發地質災害的特點。據統計，煙臺市由人類工程活動引發的地質災害占總數的80%，其中以礦山開采所占比例最大，由表3可以看出，不同的人類工程活動，引發的地質災害類型不同。

表3 人類工程活動與地質災害或隱患點關系

3.5.1 礦產資源開發與各類地質災害

煙臺市礦產資源豐富，不同類型礦山開采造成的地質災害類型差別較大[17]，花崗巖、大理巖、石灰巖等非金屬礦產以露天開采為主，多形成高陡邊坡，引發的地質災害類型以崩塌為主，主要特點是分布較廣、數量多，煙臺市除芝罘區和長島縣，均分布有露天采礦形成的崩塌隱患點。但此類礦山開采造成崩塌災害發生率低，并且影響面積和死亡人數較小。

煤礦、鐵礦、金礦、螢石礦和滑石礦的開采主要以地下開采為主，地下開采形成了大量地下采空區，造成了采空塌陷和地裂縫隱患[18]，并且開采過程中產生的機械振動和爆破等增大了采空塌陷和地裂縫災害的可能性。另外，礦山開采形成的大量廢石、尾砂直接傾倒溝谷、山坡，既破壞生態環境，又為汛期泥石流的發生提供物源，如萊山區萊山街道冶頭村西北的沖溝內堆積的廢石，為早期鐵礦開采所致，堆積量達幾十萬立方米，成為泥石流災害隱患。

3.5.2 鐵路、公路建設與崩塌災害

鐵路、公路建設形成的邊坡高度一般在10～40m，個別地段坡度近90°，臨空面大，局部甚至出現上凸下凹的坡形，開山修路破壞了巖體的自然結構，個別地段開挖時爆破也使坡面產生大量裂隙，巖體卸荷裂隙發育，與層理面等其他結構面將巖體切割成大小、形狀不一的巖塊，個別地段風化較重，巖石破碎，在暴雨、重力、振動、凍融等作用下易墜落產生崩塌。調查顯示，在修筑不同等級的公路時，由于建設規模、資金等條件的不同，高等級公路在建設過程中形成的邊坡大部分都采取了相應的防護措施，而低等級的公路邊坡均缺乏必要的護坡措施，為地質災害的發生、發展埋下隱患。

3.5.3 工程建設與崩塌、滑坡災害

隨著城市建設的不斷發展，煙臺市普遍存在著開挖坡腳、占地建筑現象，切坡形成了大量的高陡邊坡，嚴重破壞了斜坡的原始穩定性，造成崩塌、滑坡隱患，這種類型的崩塌、滑坡隱患在芝罘區、萊山區和長島縣較為常見。如芝罘區芝罘街道東旺山南和東山街道煙臺雙語實驗學校東側的崩塌隱患點，皆為工程建設時人工切坡形成，長島縣北城村東北滑坡隱患點為人工開挖坡腳形成。

3.5.4 地下水超量開采與巖溶塌陷

2016年7月，棲霞市中橋、泗水等村相繼發生巖溶塌陷，之后2017年7月繼續塌陷，并且牟平區大窯鎮李家莊村也發生巖溶塌陷，調查表明，兩地區的巖溶塌陷均與地下水超量開采導致地下水位變化有關。根據《山東省煙臺市城市應急供水水源地調查研究報告》，中橋地區正常允許開采量為2.5萬m3/d，目前現狀開采量(不計當地民用和小工業作坊取水量)為3.26萬m3/d(均為周圍水泥廠、自來水廠等廠區用水)，已超正常允許開采量的23%；而牟平區李家莊由于近年枯水期干旱，村民大量抽取地下水灌溉農田，導致地下水水位變幅增大。

超量開采地下水，地下水的流動使巖溶洞穴和裂隙中的土顆粒被帶走，長期作用下，基巖表層形成空洞。而此時水位變化較大的情況下，加劇了上部松散蓋層結構的破壞[19-20]。在強降雨條件下，上覆松散層飽和重力突然增加，導致上覆土體在短時間內發生塌落。中橋地區巖溶塌陷均為降雨時段或雨后發生。

4 結語

煙臺市地質災害類型主要包括崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷和巖溶塌陷，其中地面塌陷主要發生于牟平區、棲霞市、蓬萊市、招遠市、龍口市和萊州市境內的礦山采空區；泥石流則主要發生于棲霞市、牟平區、蓬萊市等礦山活動強度低的山區，以及礦山活動強度高的萊州市、招遠市等尾礦、毛石等固廢堆積的山區，崩塌在13個縣市區均有分布。

誘發地質災害的因素是復雜的，而人類工程活動作為重要因素之一，為各類地質災害的發生埋下了隱患，當有強降雨、地震等自然因素的共同作用，人類工程活動埋下的隱患容易集中顯現。因此，在進行工程活動的同時也應對其引發的地質災害問題加以重視，以減少和預防其帶來的次生地質災害。

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