山區峽谷地帶集中居民點場地選址中的環境工程地質影響因素探討

梁 宇，程金晶

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072)

0 前 言

近年來，山區峽谷地帶可利用建設用地明顯不足，地質意義上的工程建設適宜場址可選性降低，穩定區在環境、生態、交通、建材、資源、能源開發等綜合因素的影響下不一定是最好的場址，而區域動力地質作用活動地區能滿足工程抗震要求的相對穩定場址則可能是最佳選擇。因此，集中居民點選址不僅是地質的穩定問題，更涉及國土規劃、環境生態演變、災害防治、能源開發、公民權益等多種因素的系統優化，是綜合效益的最佳論證。

山區峽谷地帶地貌類型獨特，地域狹窄，地形起伏高差大且支離破碎；巖土體種類較多，成因復雜，特殊土分布較多且工程性狀差異較大；新構造活動頻繁，斷裂活動性強，地震烈度高；在時間、空間上氣象差異較大，極端氣候時間明顯增多，局地集中短時強降雨頻率增高；生態環境脆弱，地質災害頻發。這種特殊的自然地理條件和復雜的環境地質條件，導致在土地資源有限的山區選址時只能向山要地，進溝發展，甚至挺進洪泛區。前者導致了比較普遍的切坡，后者則擠占原有山洪泥石流的排泄溝道，造成被動抗災困境。因此，在山區峽谷地帶進行集中居民點場址選擇時，環境工程地質安全必須要放在首位。

1 區域構造穩定因素

在山區集中居民點選址時，區域構造穩定性研究是非常重要的基礎工作。區域地殼穩定性研究主要是在活動斷裂帶內尋找相對穩定地塊，以該地區的地質作用和地震作用為重點，研究活動構造帶及其活動性、區域穩定條件。區域地殼穩定性的分析評價邊界可以是以區域構造單元周邊的活動斷裂作為邊界，也可以是地層、巖性間的接觸邊界，包括假整合、不整合及巖漿巖侵入接觸面等。

區域構造穩定性評價必須落實到穩定性分區上，這樣才能為工程場址選擇所利用。區域構造穩定性分析評價方法有：主要指標分級評價法、分區評價法、區域穩定專家系統及風險度評價法以及多層次網格逐級分割評價法等。目前應用最廣的方法是分區評價法。

根據地震動峰值加速度、地震基本烈度、活斷層、地震與震級，區域構造穩定性分為穩定性好、較好、較差和差。有專家觀點認為，在區域構造穩定性差區就不能進行工程建設，但筆者認為，這種觀點是不準確的。在區域構造穩定性差區依然可以找到能夠滿足工程抗震要求的相對穩定地塊進行工程建設。早在上世紀60年代中期，我國地質學家李四光就提出了“在一些活動地帶中，也是有相對安全的地區，又叫‘安全島’”。“安全島”一詞，嚴格地說并非地質科學術語，它是指位于城市街道十字路口交通崗哨所在地。因為它的周圍車水馬龍，喧囂塵上，而崗哨所在地相對平靜穩定，因此被稱為“安全島”。從地質工程角度，在強震區或高烈度區的較完整地塊也出現低烈度異常區，如果不是由于建筑材料與結構因素的關系，而是地基巖體介質與結構因素的關系，則可以被認為是相對穩定的“安全島”。在這些“安全島”上是可以進行工程建設的，如在“5·12”汶川特大地震中，斷裂帶上保存完整的建筑或建筑群區有可能就是“安全島”。“安全島”的穩定是相對的，而活動則是絕對的，在活動地區可以尋找到相對穩定的地塊、巖塊進行工程建設[1]。如康定市和西昌市城市建設區地震烈度為Ⅸ度，雖然這些地段的區域構造穩定性差，但是城市依然建設在這些區域相對穩定的地塊上。

對集中居民點場址而言，區域構造穩定性是指建筑物場址所在地區一定范圍、一定地質歷史時期內，斷裂和地震的活動性。實際工作中，首先應從該區區域地質資料中了解有無大型活動性斷裂從場地通過；如果有，再進一步了解整條斷裂的活動特點，確定主干活動斷裂的結構面特征、力學屬性及其在地表的展布特征、連續性、分段性；然后針對穿越場地的活動斷裂段落進行地面調查，重點查明斷裂新活動的地貌表現、地層表現和地球物理表現；最后根據《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010，2016年版)的規定劃分出滿足工程抗震要求的最小避讓距離。

根據《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010，2016年版)的規定，斷裂對工程的影響主要是指地震時老斷裂重新錯動直通地表，在地面產生位錯；對建在位錯帶上的建筑，其破壞是不宜用工程措施加以避免的，這些地段為危險地段，應予避開。當滿足以下情況之一，活動斷裂對場地安全影響不大，可不考慮活動斷裂對工程的影響。

(1)活動斷裂時間下限方面只考慮1.0萬年(全新世)以來活動過的斷裂，在此地質時期以前的活動斷裂可不予考慮；

(2)在地震烈度小于Ⅷ度的地區，可不考慮斷裂對工程錯動的影響；

(3)在抗震設防烈度為Ⅷ度或Ⅸ度地區，隱伏斷裂的土層覆蓋層厚度大于60 m和90 m時，也可忽略斷裂錯動對地面建筑的影響；

(4)在Ⅷ度和Ⅸ度地區修建抗震設防類別為乙類和丙類建筑時，按照國家規范規定的最小避讓距離范圍以外的區域。

考慮山區居民建造的實際情況，確實需要在避讓范圍內建造房屋時，僅限于建造分散的、不超過三層的丙類和丁類建筑，同時應按提高一度采取抗震措施，并提高基礎和上部結構的整體性，且不得跨越斷層。

石棉縣田灣鄉位于磨西斷裂西側，磨西斷裂北起康定中谷，向南東經雅家埂、磨西、灣東、什月河壩、田灣、新民、安順場、擦羅于公益海附近消失。該斷裂帶呈舒緩波狀，全長約100 km，屬鮮水河斷裂帶南東段延伸的一部分，其產狀為N10°～30°W/SW∠70°～75°，斷裂帶寬約30～120 m，最寬達200 m。斷裂西盤為泥盆系、二疊系、三疊系地層，東盤為晉寧～澄江期花崗巖和閃長巖。主斷帶多由構造透鏡體、千糜巖、糜棱巖、斷層泥等組成，片理發育，斷面光滑，多具擦痕。該斷裂為一區域左旋走滑活動性斷裂，其斷裂活動性表現為由北向南逐漸減弱的趨勢。規劃田灣鄉愛國集鎮新址便位于磨西斷裂之上盤(西盤)，斷層帶距離場地最近距離約0.3 km，滿足了在Ⅷ度地震條件下的最小避讓距離。該場地區雖然為區域構造穩定性較差區，但采用合理避讓后仍滿足了工程抗震要求，可規劃布置建筑物。

2 不同地貌條件下場址的影響因素

在山區河谷地貌環境下，山嶺與河谷多相間排列是常見的地貌景觀，地表起伏大，坡地占比高，沖溝發育是其獨有的地貌特點。山嶺與河谷的寬窄以及山坡的形態對集中居民點選址都有極大的影響。地貌是各種地質營力作用的結果。不同的地貌給自然界帶來不同的美景，也孕育著不同的地質災害和不良地質作用。我們在不同的地貌上進行選址，既要進行可利用性分析，又要進行各類危險因素分析，為優選場址提供地質依據。一般情況下，在高山峽谷地帶中的寬緩山梁、河谷小盆地、河流階地、山坡上面積較大的臺地以及沖洪積扇形地等具有平臺的地貌類型(見圖1)，是相對有利于集中安置點建設的地貌部位，在集中安置點選址中應予優先考慮[2]。以下對各類地貌條件下環境地質影響因素進行分析，提出各類地貌條件下的優選場址。

2.1 寬緩山梁

寬緩山梁類場地地貌上兩側為斜坡，山梁部分往往也有一定的坡度，選擇該類地貌作為集中居民點場址需要研究山梁下兩側邊坡的穩定性，以及來源于山梁下的兩側山坡有無崩塌、滑坡等地質災害隱患和沖溝向山梁溯源侵蝕不良地質作用。山頂平坦開闊，兩側山坡形態規整、坡面完整，沖溝稀疏、溝道寬淺、溝床基巖裸露、溯源侵蝕不強烈的山梁是比較理想的集中居民點建設場地；山頂相對狹窄，兩側山坡形態雜亂，活動性沖溝發育、溝道深窄、溝床物質松軟、溯源侵蝕活動強烈的山梁，通常不宜作為集中居民點建設場地。

寬緩山梁類場地兩側邊坡坡度往往驟然變陡，坡沿一帶由緩向陡過渡帶較窄，兩側邊坡可能成為易發生邊坡失穩的敏感部位，坡沿或坡肩加載以及在自然內外動力地質作用影響下[3]，山坡存在崩塌、滑移的隱患。從坡沿往中部穩定性和工程建設適宜性逐漸變好，在集中居民點規劃建設和發展過程中，房屋和重要設施應避讓坡沿，盡可能布置在山梁或臺地的中部。在坡沿地帶可留出防災緩沖區，必要時還應對山坡采取支護措施。

圖1 山區河谷地貌特征示意

2.2 河谷寬谷

河谷寬谷地貌多發育在山區中河流交匯或河谷中相對開闊地段，橫剖面寬闊，并向某一方向傾斜。一般谷底有河漫灘，谷坡上有階地(多級)，且多發育在地殼穩定區或巖性較軟的地區。河谷寬谷穩定性主要受寬谷上部山坡穩定性和穿越盆谷河流特征的制約。地質災害來源于寬谷上部山坡的崩塌、滑坡、泥石流以及寬谷內河流的洪水、泥石流和塌岸。選址中應重點調查寬谷上部山坡有無發生崩塌、滑坡、泥石流的隱患；寬谷中河流岸坡是否穩定，河流在歷史上有無洪水及最高洪水位；泥石流危害史及其影響范圍；上游河谷岸坡是否存在巨大崩塌、滑坡體及其堵斷河道、發生潰壩型泥石流的可能性。若不存在上述問題，或者雖然存在上述問題，但其影響范圍僅限于局部地段寬谷，較適宜選作集中居民點的建設場地；反之，則適宜性變差甚至不適宜。

選擇寬谷作為集中居民點場址時，集中居民點的重要建構筑物和設施要避開沖溝溝口和溝道。多數情況下，寬谷內都有沖溝穿越，山區的絕大多數溝谷都有發生泥石流的可能。因此，在集中居民點規劃建設和發展過程中，房屋和重要設施不能占據泄水溝道，也不宜離溝岸、溝口過近，且在規劃建設中應保護溝域生態環境，在溝道兩側營造防護林地，必要時，還應在穿越場址區的溝谷兩岸修筑堤防。

2.3 河流階地

河流階地大多呈條帶狀分布于河流兩側，寬度一般為數十米或百余米，沿河流兩側延伸幾百米甚至數千米。階地地表開闊平坦，靠近河流，用水方便，而且山區階地平原雖然表層多覆蓋有一層厚度不等的松散沉積物，但一般情況下，下伏基巖埋深較淺，地基的承載力可以滿足一般工業和民用建筑的要求。因此，山區河流階地是集中居民點比較理想的建設場地。

集中居民點可以呈長方形或順著河流的蜿蜒形態呈彎曲的帶狀布局，在河流階地上規劃建設集中居民點最重要的因素是階地面離開河流水面的高度。河流階地形成的時代不同，其階面離河流水面的高度亦不同。集中居民點場址位于庫邊，選址時還需要考慮水庫蓄水后的浸沒和塌岸影響。

季節性河流的河床和河漫灘是自然的流水行洪區，不可作為集中居民點場地，避免將場址選擇在河漫灘上后遭受洪水威脅風險。山區河床比較狹窄，河漫灘等面積比較小，建設場址應避開河床、河漫灘，若浸占河漫灘阻塞河道使洪峰過水斷面變小，泄洪能力降低，必將導致洪水給集中居民點帶來危害。

2.4 山坡臺地

臺地指的是沿河谷兩岸呈帶狀分布的階梯狀地貌。按成因分為構造剝蝕臺地、河流階地、古滑坡臺地、古洪積扇臺地等。

選址過程中勘測人員應調查分析山坡臺地的穩定性，調查有無影響臺地穩定的結構面存在，研究易滑結構面與邊坡的關系，注意順向邊坡順層滑動的風險[4]。當一組易滑結構面與山坡同向傾斜，且易滑結構面傾角小于山坡坡角時，山坡就可能沿著易滑結構面發生滑坡；當易滑結構面與山坡傾向相反或斜交，或者易滑結構面與山坡同向傾斜，但其傾角大于山坡坡角時，山坡就不易發生滑坡。

另外，選址時勘測人員還應調查上下邊坡的穩定性，了解農業灌溉、水池浸濕和漏水以及廢水排放誘發滑坡的可能性；坡沿或坡肩加載、坡腳開挖以及在自然內外動力地質作用影響下，山坡存在發生垮塌、滑移的隱患，分析臺地建設中開挖坡腳或上部堆載造成邊坡失穩的可能性；調查上下方山坡是否存在崩塌、滑坡、泥石流隱患。當不存在隱患或隱患影響范圍較小時，通過規劃和工程措施將易于避讓或防治的山坡臺地作為集中居民點場址選擇。

選擇山坡臺地作為集中居民點場址時，臺地的邊緣山坡坡度若驟然變陡，則可能是易發生山坡失穩的敏感部位，在集中居民點規劃建設和發展過程中，房屋和重要設施應避讓坡腳坡沿，盡可能布置在臺地的中部，留足安全空間以作防災緩沖區，必要時還應對山坡采取支護措施。

2.5 沖洪積扇形地

沖洪積扇形地分布于沖溝出口的山麓帶，呈扇形展布，地勢開闊，坡度和緩，扇形坡度只有幾度，向上到扇頂坡度稍陡，一般為十幾度。沖洪積扇形地具備作為集中居民點場址的條件，但是潛在風險較大，選址一定要慎之又慎。

沖洪積扇形地往往都有沖溝發育，這些沖溝多為泥石流溝，勘測人員應了解修路、采礦隨意堆棄渣土等誘發泥石流的可能性。如果沖洪積扇選址不當，則隨時都有遭受洪水和泥石流危害的可能性，因此在選址時一定要進行詳細的調查，查明扇形地的類型、發育階段、歷史上曾經發生過的災情、可能發生災害的幾率及可能發生災害的區域和影響范圍。無危害區可作為集中居民點場址；輕危害區經治理后也可作為集中居民點用地；嚴重危害區不應作為集中居民點場址。一般情況下，上漲型和上沖下淤型沖洪積扇為地貌過程活躍期，不宜作為集中居民點場址；下切型和平衡型洪積扇處于地貌過程相對穩定段，避開沖積危險區，可作為集中居民點場址。

3 地質災害的影響與利用

山區土地資源匱乏，平地稀缺，因此，古滑坡平臺、泥石流堆積扇形地以及作為山地主體的坡地往往選作集中居民點場址。在這些地段進行選址建設，必須考慮地質環境的復雜性、地質災害防治以及工程建設誘發次生災害的治理難度，如果忽略對地質災害、不良地質作用的全面調查、正確認識及有效治理，必然給人們的生命和財產帶來極大的威脅和損失。多次慘痛教訓告訴我們，由于對山區滑坡、崩塌、泥石流認識不到位或重視度不夠，處于滑坡體或滑坡影響區、崩塌危巖體下方，以及泥石流活躍期在泥石流堆積扇上或沖積排泄區上的居民點多次遭受泥石流危害，損失慘重。2017年6月24日，四川省阿壩州茂縣疊溪鎮新磨村突發山體高位垮塌，造成河道堵塞2 km，100余人被掩埋。2019年8月20日，汶川縣境內連續普降暴雨，百年不遇的特大山洪泥石流瞬間暴發，造成16人遇難、22人失聯，直接經濟損失超過36億元。

3.1 地質災害對場地的影響

滑坡、崩塌不僅破壞滑坡體表面的建筑物，而且還會破壞滑坡體鄰近地區地基基礎及建筑物的穩定和變形，直接威脅滑坡體前端的建筑物及人民的生命財產安全[5]。在選址中遇到滑坡、崩塌地質災害時，應對滑坡、崩塌進行全面的調查和研究，避開高位滑坡、崩塌影響區，保護附近已有滑坡體的穩定，合理利用滑坡區土地資源。沖洪積扇是歷史泥石流活動的見證，從長遠來看，山區的絕大多數溝谷今后都有發生泥石流的可能。因此，選址時應充分調查分析泥石流特征、流域特征、流域面積、固體物質一次沖出量、流量、堆積區面積和危害嚴重程度，場址應避開泥石流溝谷，利用危害輕微的泥石流堆積區作為建設場址時應避開的溝口。

古滑坡平臺為山坡上局部平坦的地面，因古滑坡平臺處于相對穩定時期，可以作為集中居民點選址，但有復活的危險。選擇古滑坡平臺作為建設場址時，應查明其穩定程度，防止本來處于穩定狀態的山坡或處于平衡狀態的古滑坡，由于加載、開挖山坡、生產生活用水大量入滲等人類活動，破壞了原來山坡的穩定或古滑坡的平衡，形成新的滑坡或古滑坡復活。

在崩塌、滑坡、落石潛在威脅的溝谷或高陡坡前沿地區規劃建設場地，勘測人員需要調查并劃分區內不穩定的邊坡地段，預測不穩定邊坡地段的影響范圍和影響程度，并研究造成邊坡不穩定的原因和發展特點；調查該地區以往發生崩塌、滑坡、落石的規模背景、時間和破壞情況；在深切溝谷地區，研究是否存在由于環境工程地質條件惡化使上游有關地段邊坡失穩而摧毀場區，或嚴重影響場區安全的可能性；在溝谷地區或坡前地帶，除了要評價天然邊坡的穩定性外，還需要重視研究大開大挖地段人工邊坡的穩定性。

泥石流堆積扇地形坡度小，地勢開闊，可選擇作為集中居民點場址，但需要注意泥石流的潛在風險。當溝谷兩側山坡大于40°，巖體破碎，表層碎石土、砂土等松散固體物質豐富，且溝谷縱向坡度又大時，勘測人員應調查研究有無泥石流破壞的可能性；預測暴雨強度，一次性最大降雨量，判斷其有無發育泥石流的可能性；了解當地水利發展規劃，調查目前和將來上游有無修建對場地穩定性有威脅的大中型水庫的計劃，下游有無因水庫回水或特大暴雨洪水引起大型崩塌、滑坡的可能性，以及可能造成今后岸坡再造或水文地質條件的改變對場地工程建設的不良影響。泥石流的不同部位對場址造成的災害過程也是不同的，泥石流溝下游易受到泥石流堆積過程及因泥石流體淤積河床而造成的水淹場址的作用和影響；泥石流溝中游則容易受泥石流運動過程中對場地建筑物機械沖擊破壞作用；由于地表坡度較大，泥石流溝上游屬于泥石流的形成區，因此受泥石流物源補給劇烈、災害地貌過程變化強烈、地基和邊坡穩定性影響嚴重。

3.2 地質災害的綜合利用

從地質環境科學利用來看，山洪溝或季節性沖溝的溝床、河流的河漫灘是自然地流水行洪區；崩塌、滑坡體穩定性差，危害性大。為了防止居民點建設過程中在上述地段遭受或誘發地質災害，應主動避開地質災害敏感地段，筆者認為，在土地資源越來越少的情況下，對地質災害采取單純的避讓不一定是最科學的選址方法，可以在山區的古滑坡體、古洪積扇等場地采取合理工程措施后進行利用。猴子巖水電站格宗移民安置點就是一個典型的“防災興利”綜合利用的成功案例。

格宗安置點位于大渡河右岸，大渡河蜿蜒曲折，圍繞江口溝泥石流堆積扇從由北向南方向轉向西北，在格宗古滑坡體前緣又轉回到近南北方向。河谷由此變得開闊，常年流水河面寬約85～100 m，河底高程為1 820～1 823 m；左岸河漫灘寬約200 m，漫灘高程在1 833 m附近。場地區50年超越概率10%的地震動峰值加速度為0.15 g，地震動反應譜特征周期為0.45 s，相應地震基本烈度為Ⅶ度，第二組。根據現場調查，場地及其周邊存在崩塌、古滑坡、泥石流、傾倒變形體，子格里堆積體不穩定斜坡等地質災害體，該區域屬于工程建設不適宜區。經規劃設計后，在該段采用對大渡河截彎取直后，將原河道回填墊高作為集中居民點場地。該方案充分利用了格宗古滑坡體相對整體穩定的特點，回填墊高場地對古滑坡體前緣進行了壓腳，增加了古滑坡體的穩定性；避開了江口溝泥石流200年泛濫影響范圍及傾倒變形體影響范圍；對鄰近場地后坡潛在不穩定斜坡進行了有效工程治理。本工程是在山區有限的土地資源條件下，通過治理和避讓綜合措施合理利用地質災害的成功案例。

4 結 論

山區峽谷地帶土地資源有限、交通不便、水源有限、災害頻繁。集中安置點選址主要從區域構造、地貌特征和地質災害三個方面進行綜合分析，優選出相對穩定地塊進行工程建設。從區域構造穩定角度，采用“安全島”理論在區域構造穩定性差區尋找相對穩定地塊作為“安全島”進行工程建設；針對不同地貌特征的場地，充分考慮其可能遭受的環境工程地質因素的影響，對各類地貌特征場地進行比選，優選出相對穩定地塊進行工程建設。選址過程中，既要重視地質災害的危害，又要分析論證，采用合理的工程措施，治理出相對穩定地塊以進行工程建設。