紅古區斜坡類地質災害分布發育規律及孕災地質條件研究

樊小鵬，胥斌輝，王星天

（甘肅工程地質研究院，甘肅 蘭州 730000）

1 自然地理與區域地質環境概況

1.1 氣象水文

紅古區全年降水量介于198.6 mm～573.2 mm。一般在7～9月份較為集中。日最大降水量為103.4 mm，最大小時降水量為39.0 mm，10 min最大降水量為18.6 mm。年平均蒸發量為1 507.8 mm，如圖1所示。最大凍土深度80 cm。紅古全境屬黃河流域，其主要河流為自西向東徑流的湟水河及其一級支流大通河。

圖1 紅古區氣象要素圖

1.2 地形地貌

區內地貌分構造侵蝕低中山地貌和河谷階地地貌。構造侵蝕低中山地貌位于紅古區大通河及湟水河左岸，大部分區域呈黃土山梁狀展布，海拔介于1 600～2 440 m，溝谷相對高差100～300 m。河谷階地地貌分大通河河谷及湟水河河谷，大通河河谷發育有四級階地，Ⅰ、Ⅱ級階地分布較廣，是窯街主要建設區，最寬處約750 m，較為平坦，比降約25‰；Ⅲ、Ⅳ級階地大部分區域被后期流水切割梁峁狀，局部地方保存較好，最寬處約為480 m，比降約73‰，現狀是大部分區域人為改造為耕地。湟水河谷階地左岸發育Ⅰ～Ⅴ級階地，Ⅰ、Ⅱ級階地是紅古區發育最好的階地，地面平坦，比降約25‰，為紅古城區所在地；Ⅲ、Ⅳ級階地大部分區域被后期流水切割梁峁狀，海石灣鎮東側宗家臺和王家臺保持較完整，最寬處約為1 100 m，比降約35‰，現狀大部分區域人為改造為耕地。Ⅴ級階地因上部黃土層覆蓋特征不明顯。

1.3 地層巖性

紅古區出露的地層主要為震旦系、三疊系、侏羅系、白堊系及第四系地層，震旦系地層主要為榴石云母片巖、石英云母片巖等；三疊系地層主要分布在窯街，巖性主要為紫紅色砂巖；白堊系砂巖為紅古區境內大部分區域的地層基座，主要分布在湟水下游左岸及大通河左岸。第四系地層主要為覆蓋于各前第四系地層之上的沖洪積物及馬蘭黃土；殘坡積物、滑坡堆積物等零星分布于區內斜坡坡面及坡腳部位。區境西北側享堂峽一帶分布加里東期及元古代侵入巖，巖性為灰白色石英閃長巖。

1.4 地質構造及地震

紅古區在區域構造上處于祁呂賀山字型構造的兩翼與青藏歹字型構造體系和隴西旋卷構造的交接地帶，次級構造較復雜，斷裂及褶皺發育。處于天水—蘭州—河西走廊地震帶。平安鎮地震動峰值加速度為0.2 g，其余地區為0.15 g，地震動加速度反應譜特征周期為0.45 s，抗震設防烈度為Ⅶ度，所屬設計地震分組為第三組。削坡建房修路引起規模小，數量大。

2.1.2 滑坡

本區內滑坡按照物質組成劃分，土質滑坡24處，巖質滑坡1處；按照滑體厚度劃分，淺層滑坡23處，中、深層滑坡分別為1處；區內具22處小型滑坡，中、大型滑坡為捷路溝內3處滑坡，該段土層厚度大，地形高差較大，所以形成滑坡規模也大；區內除海石灣煤礦上工業廣場老滑坡外，均為新滑坡，且該滑坡經過兩次復活。

2 斜坡類地質災害發育特征及分布規律

2.1 斜坡類地質災害發育特征

紅古區共發育150處地質災害，如圖2所示，其中斜坡類地質災害（本文特指滑坡、崩塌）113處，如圖3所示，占區內地質災害總數的75%，這也與區內以階地為主的地貌和斜坡地形廣泛分布的實際一致［1］。113處斜坡災害中崩塌達到88處，在斜坡類地質災害中占比達78%，滑坡25處，在斜坡類地質災害中占比為22%。

圖2 紅古區斜坡類地質災害分布圖

圖3 紅古區地質災害類型及數量統計圖

2.1.1 崩塌

共確定崩塌地質災害88處，其中中型3處，小型85處。按照破壞方式劃分，主要為傾倒式崩塌，為50處，墜落式崩塌32處，滑移式崩塌6處，主要因紅古區地層多以黃土為主，崩塌多分布于土層中，而土體節理發育，尤其是馬蘭黃土垂直節理發育，土體易沿節理面剝落傾倒；按照規模分類主要以小型崩塌為主，因其多由

2.2 斜坡類地質災害空間分布規律

2.2.1 空間分布規律

（1）沿河谷集中成帶分布：湟水河及其支流大通河和一些大型溝谷的兩岸，滑坡、崩塌均集中成帶出現。以大通河為例，其享堂峽東岸存在著一長達7 km的滑坡、崩塌帶，分布有滑坡、崩塌15處，在本區頗有代表型。

（2）在特定的地層中集中分布：本區滑坡主要發育在黃土、粉土地層中，其它地層中則數量相對較少。

（3）與人類工程活動有關：湟水河與大通河Ⅱ級階地是人類居住與活動的主要地區，Ⅲ、Ⅳ級階地邊緣的改造較為嚴重，大量的滑坡及崩塌發育于Ⅲ、Ⅳ級階地邊緣。

（4）沿一定的斜坡條件集中分布：溝谷的切割深度、斜坡的坡度和斜坡的結構特征是控制滑坡形成的基本條件。區內大通河兩岸山坡高差多在200 m以上，因而也是滑坡集中分布的地段。Ⅲ、Ⅳ級階地邊緣坡體地層由黃土+卵礫石層+基巖組成，高出Ⅱ級階地百米，坡體松散的物質與高陡的邊坡有利于滑坡、崩塌的形成。

2.2.2 地質災害時間分布規律

（1）年際規律性

滑坡、崩塌以失穩發生災害的頻次同樣有一定的規律性，如降雨多的年份年際變化等，降雨分配常常有年際變化，豐水年地質災害較多，貧水年較少。

（2）月際規律性

雨季長短稍有不同，但一般在7～9月份，亦是大多數斜坡類地質災害高發時段，進而說明滑坡與雨季集中降雨有密切關系［2-4］。

3 孕災地質條件研究

3.1 地形地貌

3.1.1 坡形

據調查統計分析，滑坡成群出現的地帶多分布于天然坡度較大的地區，溝谷多呈“V”型，相對切割深度大，斜坡高、陡，多臨空；從形態上看，斜坡中部多呈直線形，坡腳處又多無原生土體支撐，如圖4所示。穩定的斜坡多分布在開闊的“U”型溝谷兩側和丘陵斜坡上，其天然坡度一般小于30°，斜坡形態多呈直線形或凹形，有時這種斜坡即使高差和坡度較大，但由于坡體內無地下水活動，底部基巖完整且產狀近水平，也表現的較穩定。凸形的滑坡在區內較為少見，這種滑坡發育于溝岸坡，溝道較窄地方，受溝寬限制，其前緣下滑受到擠壓致使滑體呈隆起狀［5］。

圖4 地質災害點所在斜坡坡度統計柱狀圖

區內崩塌地質災害多位于大通河及湟水河Ⅲ、Ⅳ階地前緣，上部土體受風化作用致使坡體多呈凸形，且在基巖山區凸形坡體也多常見，直線型的坡體多見于湟水河的Ⅲ階地前緣。另外由于區內崩塌部分位于人為削坡建房、修路形成的陡坎處，因此崩塌災害也多發育在直線型斜坡中。

3.1.2 斜坡坡度

據調查區113處斜坡地質災害點，20°～60°的斜坡為滑坡發育主要區間，由于紅古區滑坡多發生于溝道溝岸，而區內溝岸較陡，所以其坡度多介于40°～50°，50°以上的滑坡多發生于階地前緣較為陡直的區域，如圖5所示。

圖5 地質災害點所在斜坡坡度統計柱狀圖

崩塌（潛崩）所在斜坡坡度集中分別在50°以上的斜坡，受新構造運動抬升控制地形，階地前緣較陡直的區域多發生崩塌地質災害，且階地前緣在60°～70°這個區間的斜坡較多，因此崩塌多發于于此。

3.1.3 斜坡高度

調查發現坡高與滑坡的發生也存在明顯的控制關系，滑坡多發育于60 m以內的斜坡，由于紅古區大多數滑坡為溝岸小滑坡，規模較小，所以斜坡高差相對較小。而在120 m以上則為發育在捷路溝的規模相對較大的滑坡，溝岸高差大。

崩塌的分布與高程有著密切的相關性，大多數崩塌發生于低于60 m高度的斜坡，這與區內斜坡高度息息相關，崩塌所在多為階地前緣，其所在斜坡高度多在100 m以內，而崩塌體多為中部的上更新統砂礫卵石層，分布位置位于斜坡中部一帶，其次因人為削坡高度大多較低，因此也是低于20 m的崩塌較為集中的原因，如圖6所示。

圖6 地質災害點所在斜坡高度分段統計柱狀圖

3.2 工程地質巖組

3.2.1 對滑坡的影響

紅古區大面積區域覆蓋黃土，共發育25處滑坡，其中24處為土質滑坡，該類滑坡發育于黃土層及殘坡積層中。

黃土中的各類孔隙、發育的垂直節理和落水洞使其結構的完整性遭到強烈破壞，且為水體入滲提供良好通道。黃土的崩解性很強，易被水流侵蝕切割，形成良好的臨空條件。因此，由黃土地層構成的斜坡，在地震、降水、河流侵蝕等不利外部因素的作用下，容易發生黃土滑坡［6-9］。

3.2.2 對崩塌的影響

第四系馬蘭黃土及上更新統粉土——砂卵石雙層土體為區內崩塌發育的主要工程地質巖組，由于黃土有著較好的直立性，往往形成較陡的斜坡，特別是在河流轉向的坡岸、各種線路工程的人工邊坡上多見黃土崩塌形成。

白堊系砂巖在構造活動影響下多形成高、陡的階地基座，砂巖膠結程度低，風化程度強，新構造運動、地震及風化作用易形成裂隙，在降雨和地震等誘發條件下容易發生崩塌。

3.3 斜坡結構與地質災害

3.3.1 土巖——雙層結構斜坡體與地質災害的關系

此類巖土體結構的地質災害主要為崩塌地質災害，一般上覆中上更新統沖積物及全新統殘坡積物等，下部為巖石地層，如圖7所示。這種結構的斜坡對于降雨、地震、人類工程活動的敏感性遠大于其他結構類型的斜坡，上部土層為透水層，下部基巖為相對隔水層，水體下滲對于接觸帶土體的物理性質改變較大，這種原因也是導致滑坡地質災害發生的重要因素［10］。

圖7 斜坡結構與地質災害發育相關性圖

3.3.2 巖體單層結構斜坡體與地質災害的關系

本次調查共有8處崩塌地質災點屬于巖體單層結構，主要是人為的削坡建房、修建公路等造成，坡體一般是由區內分布的變質巖、巖漿巖組成，因為其跟人類工程活動的相關性最大，所以災害并沒有與特定的巖體有密切的相關性，而是更多的與引發因素相關。

3.3.3 土體單層結構斜坡體與崩塌災害的關系

紅古區黃土丘陵區中上更新統黃土及沖積物廣布，土體厚度不等，大通河及湟水河的高階地分布有粉土——砂卵石雙層的土體，而這種結構的斜坡在紅古區分布遠大于其他結構類型的斜坡，因此這類災害的數量也較多分布，因為崩塌體所在區域大多位于上部粉土——砂礫卵石層中，因此控制崩塌地質災害的主要巖土體為該層。

3.4 人類工程活動與地質災害

3.4.1 削坡修路引發地質災害

交通行業的發展一方面帶動了紅古區經濟發展，但另一方面因削坡修路帶來諸多高、陡邊坡問題，早期筑路切坡削方，多形成土質、巖質邊坡，且大多數受條件限制未進行治理，導致紅古區存在大量公路邊坡，且多引發地質災害［11-13］。

3.4.2 炸山采石，堆積體引發地質災害

紅古區享堂峽段因早期采礦形成多出露采邊坡，廢渣堆積于斜坡坡面在降雨、地震等條件下形成多出滑坡、崩塌地質災害，且多次造成人員傷亡。

3.5 降雨與地質災害

根據對區內降雨資料及實地調查結果分析，紅古區斜坡類地質災害（滑坡、崩塌）多集中在7、8、9月，與紅古區降雨特征呈高度正相關。據紅古區統計資料顯示，極端降水年都曾引發大量滑坡、崩塌災害。

在紅古區表層廣泛分布有疏松黃土及早期滑坡堆積物，其滲透性較強，易軟化，下部多為不透水的堅硬—半堅硬基巖。在干燥的內陸氣候條件下逐漸塑造而成的高陡斜坡，遇長期降雨過程，降雨沿黃土節理下滲，上部地層易被軟化，土體抗剪強度降低，特別是在堆積層—基巖接觸面形成軟塑、流塑狀軟化帶，從而增大斜坡失穩可能性，繼而發生滑坡。

4 結論

紅古區113處斜坡類地質災害主要以滑坡、崩塌為主，其中崩塌88處，在斜坡類地質災害中占比達78%；滑坡25處，在斜坡類地質災害中占比為22%。

（1）紅古區斜坡類地質災害沿大通河及湟水河河谷受地形地貌控制呈帶狀分布，發育地層主要由黃土-卵礫石層-基巖組成。災害發生頻次與降雨呈正相關，且人類工程活動強烈地帶多發地質災害，災害類型以小型為主。

（3）紅古區地質災害孕災地質條件主要包括：①地形地貌②巖土體（工程地質巖組、易滑易崩地層、巖體結構、軟弱層、風化程度等）③斜坡結構④人類工程活動⑤降雨這幾個方面，而區內豐富的集中的降水、多發的地震及愈趨頻繁的人類工程活動則為地質災害發生的誘發因素，通過改變孕災地質條件影響地質災害。