陕西省泾阳南塬崩塌、滑坡地质灾害及成因分析.pdf

第 2 4卷 第 4期 2 0 0 4年 8月 水土 保持 通 报 Bu l l e t i n o f So i l a n d W a t e r Co ns e r x r a t i o n VO 1 ． 2 4，NO ． 4 AU g ．，2 0 0 4 陕 西省 泾 阳南塬 崩塌 、 滑坡地质 灾 害及成 因分析 王 德耀 ，杜 忠 潮 ，张满 社。 1 ． 咸 阳师范 学 院 ，陕 西 咸 阳 7 1 2 0 0 0 ；2 ． 陕西 省地 矿 局 ，陕 西 咸 阳 7 1 2 0 0 0 摘 要 泾 阳南塬 崩塌 、 滑坡 带 是关 中地 区 黄 土台塬 地 质灾 害 的典 型代 表 。分 析 了该类 灾 害 的分 布规 律及 形 成过 程 ， 结 果表 明活 动构 造 、 地 震 、 地貌 、 地 层岩 土 、 河 流 侵蚀 是 该 区地 质 灾 害形 成 的基 础 ， 人类 过 度扰 动 及灌 溉 是其 形成 的诱 因 。提 出该 类 预防 总体 应 以避 让为 主 ， 局 部兼 以工程 治理 。 关键 词 泾 阳南塬 ；滑坡 ；崩塌 ；防 治对 策 文献 标识 码 A 文章 编 号 1 0 0 0 -- 2 8 8 X 2 0 0 4 O 4 一 O 0 3 4 一 O 4 中 图分 类号 P 6 4 2 ． 2 Ge o l o gi c a l Ha z a r d o f Cl i f f Col l a ps e，La nds l i de a nd The i r Oc c u r r e nc e i n S o u t h e r n J i n g y a n g Co u nt y o f S h a a n x i Pr o v i n c e W ANG De ya o ，DU Z h o n g c h a o ，ZHANG M a n s h e 。 1 ． Xi a n 3 一a n g Te a c h e r s ’ Co l l e g e，X i a n 3 ，a n g 7 1 2 0 0 0，Sh a a n xi Pr o z i m e，Ch i n a；2 ． Th e I n s t i t u t e Re g i o n a l Ge o l o gi a l＆． Mi n e r a l o f Sk a a n xi Pr o z ， i n c e ，Xi a n 3 一a n g 7 1 2 0 0 0．S k a a n x i Pr o z i n c e ，C hi n a Ab s t r a c t A c o n c l u s i o n i s d r a wn t h a t ，i n s o u t h e r n J i n g y a n g Co u n t y i n S h a a n x i Pr o v i n c e，a c t i v e c o n f o r ma t i o n s ，e a r t h q u a k e f a u l t s ，r o c k a n d s o i l l a y e r s a n d r i v e r e r o s i o n a r e t h e p r i ma r y c h a s e s o f g e o l o g i c a l h a z a r d s ． I n t e n s e h u ma n a c t i v i t i e s ，p a r t i c u l a r l y i r r i g a t i o n。a l s o c o n t r i b u t e t o i t ．Af t e r a n a l y z i n g t h e d i s t r i b u t i o n a n d f o r ma t i o n p r o c e s s e s o f c l i f f c o l l a p s e a n d l a n d s l i d e，wh i c h a r e t y p i c a l g e o l o g i c a l h a z a r d p h e n o me n a i n t h e l o e s s i a l h i g h l a n d s i n Gu a n z h o n g a r e a o f S h a a n x i P r o v i n c e ，p r e v e n t i o n me a s u r e s a n d p r e d i c t i o n s me t h o d s a r e p u t f o r wa r d ． Ke y wo r d sS o u t h e r n J i n g y a n g Co u n t y o f S h a a n x i Pr o v i n c e；l a n d s l i d e ；c l i f f c o l l a p s e ；t h e s t r a t e g i e s o f p r e v e n t i o n a nd c o nt r o l 泾 阳南 塬位 于 陕西 省 泾 阳县 泾 河 以南 ， 横 跨 太 平 、 蒋刘 、 高 庄 3个 乡镇 ， 东西 长 约 2 7 ． 1 k m， 属 渭河 盆地渭北黄土 台塬亚 区的一 部分0 j 。塬 面开 阔 ， 地 势 西北 高 ， 东南低 ， 塬边直 接以陡崖 、 陡坎形式与泾河河 床 、 河漫滩相接 ， 塬边 高差大 ， 是 渭河宝鸡峡灌 区的一 部 分 ， 农业发 达 ， 素有关 中“ 白菜 心” 之称 。 但在南塬 的 东北部边 缘地带 ， 崩塌 、 滑坡 十分发育 ， 是 陕西省典型 的地 质灾害分布区之一 。 自 1 9 7 6年 以来 ， 泾 阳南塬先 后 发生 大小滑坡 4 O余次 ， 其 中大 型滑坡 7次 ， 崩塌数 次 ， 累计土 石方 量 达 1 ． 6 O1 0 m 以上 ， 造 成 2 9人 死亡 ， 2 7人重 伤 ， 毁 坏农 田 1 ． 4 O 1 0 h m。 ， 房屋 1 O O 余 间． 窑孔 近 2 0 0孔 ， 大小牲 畜 1 O O头 ， 直 接经济损失 约 3 ． O 0 1 0 元 多～ 。由于该 带人 类工程 活动密 集 、 频繁 ， 崩塌 、 滑坡 隐患较多 ， 严重阻碍 了当地 经济 的发 展 ， 对人 民群众 的生 命财 产构成 了严重威胁 。研究其 形成 、 发展 、 演化及其防治对策有 一定的现实意义 。 1 崩塌 、 滑坡带概况 南 塬崩 塌 、 滑坡 带沿南 塬 与泾河 河床 、 河 漫滩所 形成的 陡崖 坎 分 布 图 1 ， 在崩 塌 、 滑 坡带 东 端高 庄 一带 ， 塬 面高 差相 对较 小 ， 一 般 不超过 4 0 m， 多 以 小型浅层崩塌 、 滑坡 为主 ， 中部蒋刘一太平 之间 ， 塬面 高差大 ， 多 以大 中型滑坡 为主 ， 太 平西端 陈员一带 ， 塬 面高差大 ， 坡度 陡 ， 多 以崩塌 为破 坏形式 。 滑坡体形 态一般都 比较典 型 ， 大多保 持了较 明显 的 围椅 状 ， 陡崖后 壁 、 台阶以及 垄状前 缘 等特殊 的微 地貌 景 观 ， 已滑 过 的 多呈 微 凹状 态 ， 坡 度不 等 ， 多为 4 5 。 ～7 O 。 ， 滑坡 体黄 土层结 构疏松 ， 垂 直节理 发育 ， 粘 结力 小 ， 透 水性 强 ， 遇水 易 软 化 ， 普 遍 夹数 层 古 土壤 层 ， 干时黏 结力 强 ， 较 密 实 ， 抗 剪 力强 度较 高， 遇 水浸 润后粘结力 急剧下降 ，成软 塑甚至成 流塑状 ， 抗剪力 下 降 ， 构 成不同地段滑坡 的滑动软弱 面。滑坡多发生 收稿 日期 2 0 0 4 0 1 ． 2 0 修 回 日期 2 0 0 4 0 3 2 7 资助 项 目 陕西 省教育 厅科 研基 金资助 项 E t 0 3 J K1 0 2 作者简 介 王德耀 1 9 6 { 一 ． 男 汉 族 ． 陕西 白水县 人 ． 讲 师 ． 主要 从事 地 质学 与第 四纪 地质 的教学 与研 究 。电 话 0 9 1 0 3 3 2 4 5 0 2 E- ma i l wd y 8 3 1 1 26 ． c o m 。 维普资讯 第 4期 王 德耀 等 陕 西省 泾 阳南 塬 崩塌 、 滑坡 地 质灾 害及 成 因分 析 3 5 于农 田灌溉及 雨后 ， 尤 其是 大旱 之年 强灌 溉后 ， 多产 生 滑动或蠕 动 。 易成 灾 。 对 当地 的人畜 、 公 路 、 建筑 等 造成 巨大的损 失或威胁 。 总体上该 区域滑坡具有较 为 明显 的蠕滑 变形迹 象 ， 多沿 塬边 出现 拉张 裂缝 。 呈 带 状断续延展 。 塬边附近地 面和古土壤层 向泾河河谷 方 向倾斜 。另外南塬 滑坡 带灾害发 生频次较高 ， 滑坡滑 动速度快 ， 能量大 ， 破坏 力强 ， 在 老滑坡 区内多系黄土 滑坡 的复活及原地 后壁多次再 滑 ， 保 留有多级滑坡 台 阶地 貌 。 新 滑坡后壁依然 高达 3 0 ～5 0 m。如蒋刘滑坡 在短 短 的 7 ～8 a中 ， 在 原地就 滑动 了 3次 ， 这些 地段 中古 土壤层特别发 育 。 崩塌 和滑坡 间隔 出现或 二者相互过渡 。 崩塌发 育 之处地形 陡峻 ， 崩塌 面直立 、 微凹 。 崩塌 和滑坡二者统 计 特征见 表 1 ， 2 。 表 l 泾 阳 南塬 典型 滑坡 统计 图 l 泾 阳南 塬地 区构 造 示意 图 滑坡 位置 坡高 ／坡 度 ／ 规 模 m 。 长 ／ m 宽 ／ m厚 ／ m体积 ／ m。 注 ①威 胁住 户 2 8户 ； ② 房屋 1 1 2间 ， 威 胁耕 地 3 ． 3 3 h m ， 银 杏 园 4 ． 6 7 h m。 ；②威 胁耕 地 3 5 ． 0 7 h m 。 表 2泾 阳南塬 典 型崩 塌统 计 表 注 威胁 高庄 中学 ， 住户 1户 ， 房屋 3间 ； ② 威胁住 户 8户 ， 房 屋 3 2间 ； 威胁 果 园耕地 。 2 崩塌、 滑坡的成因分析 2 ． 1 新构造运动与地 形地貌因素 渭河地堑 沉陷区 内黄土 台塬 泾 阳南塬属 其 中之 一 下伏地 层分别 为新生 代沉积 层 或前第 三纪 基岩 。 陕西省第一水文地质 队认 为 ， 关 中相对隆起 区发 育黄 土台塬 ， 凹陷区则形 成洪积扇 。根 据陕西省 区域地 质 志划 分 ， 泾河南 塬 属咸 阳一礼 泉 凸起 图 1 ， 其 东 以 泾河断裂 F 和 固市 凹陷 相接 。 南 以渭河 断裂 F 和西安凹陷 、 周至凹陷相接 ， 以北 以礼 泉 一 党 木断裂 F。 和北 部 乾县 断坡 相 隔 ， 泾 阳南 塬 相对 于周 围是 属 于上升隆起 。崩塌 、 滑坡带地处 地壳隆起与下 降的 交 汇处 所 形成 的陡 峻斜 坡 部位 。 即泾 河 断裂 及 其 附 近 。从 而可 以看 出泾 阳南塬 崩塌 、 滑坡带受地貌 和断 裂 的控 制 。 根 据深部 地 质构 造_ 3 一 ， 南塬 基底 倾 向和 崩塌 、 滑 坡面倾 向一致 ， 均 向 S E倾 斜 。通过 图 1可 以看 出南 塬 东部被 3条 活动性断裂所分 割 ， 且 3条断裂均为正 断层 ， 活 动量为 0 ． 4 ～0 ． 8 mr n ／ a 。 礼 咸 凸隆 与周边 凹 陷差 异性升 降运 动持续 进行 。区 内历史地 震 活动频 繁 ， 据记 载从公元前 1 1 7 7年至公 元 1 6 0 7年近 3 0 0 0 a 间 ， 共发 生 M 4级的地震 1 8次 ， 公元 1 6 0 7年 以后 至今未发生 4级 的地震 。 按 国家地震裂度 区划 ， 该 区地震裂度为 Ⅶ度 。地震地质研究 资料表 明 ， 地震 震 中多沿断裂带分 布 ， 体现 了构造控震 的作用 。当然 不 例外 ， 泾河断裂带也是地 震活动 的主要场所 。 据现代地壳 应力场数据模拟 计算 。 西安一 咸 阳地 区最 大 主应力量 值 一般在 4 ． 5 ～5 ． 0 MP a ， 最 大 主应 力相对集 中区有泾河断裂 与党木断裂 的交 汇部位 ， 渭 河北 岸断裂 与泾 河断 裂交 汇部 位 ， 形 成 应力异 常 区。 另在南塬周 围应变 能密度量值 一般都在 3 5 0 ～4 5 0 J ／ 维普资讯 水 土保 持通 报 第 2 4卷 m。 。应变异 常区 和应变能 密集 分布与地 震 活动密 切 相关 。 地 震频繁发生是诱 发地质灾 害的重要 因素 。 2 ． 2 地 层岩性 因素 泾 阳南 塬是 由巨厚层状 新 生代 中上更 新世 风 积 黄土组成 ， 以粉砂质 黏土为主 ， 具 湿陷性 ， 垂直节理 发 育 ， 夹 5 ～7层 古土 壤层 ， 所 夹古 土壤层 为红 色 ， 团粒 结构 明显 ， 干燥状态下 硬度较高 ， 抗 剪强度大 ， 遇水后 迅速软化 泥化 ， 其抗 剪强 度大 大降低 ， 多形成 天 然 的 软弱滑动面 。黄 土状 粉砂质黏 土和古 土壤相 间排列 ， 黄土层本 身较松 散 。 垂直 节理 发育 ， 渗 透性 强而 古土 壤 层相对隔水或弱透 水 ， 上部 降水垂直渗入沿 古土壤 层 润滑 ， 使其饱 和度增加 ， 迅速软化泥 化 。 大大 降低 了 接触 面 的抗 剪性 和 黏 聚力 ， 加 之 土层 和 斜坡 倾 向一 致 ， 从而加 速了斜坡 的破坏而 产生崩塌 、 滑动变形 。 2 ． 3 水 文因素 泾河 流 向基 本是沿 泾 河断 裂 自 NW 向 S E方 向 流动 ， 自张家 山基岩 山地 流 出进 入黄 土 台塬后 ， 在地 球 偏转 力的作用下 向南发 生 了强烈 的侧 向侵蚀 作用 ， 不断 冲刷 、 掏挖 泾 阳南 塬 根基部 位 ， 使上 部黄 土形成 临空 。 在重力作 用下易产生崩塌 、 滑坡 。 大 气 降水 、 农 田灌 溉 使地表 水大 量进 入斜坡 ， 使 潜 水面升高 ， 从 而增 大 了静 、 动水压力 ， 对斜坡起 到浮 托 作用 ， 降低 了斜坡 的抗剪 滑 强度 ； 另一 方 面 由于 水位 的升 高在斜坡又形成较 大的水力坡度 ， 增加 了水 对 斜坡 的侧 压 ， 从 而使 斜坡 失稳 ， 因此 在水 位变 化 时 极容易发 生滑坡 。 另 外大量的地下水 在短期 内灌涌斜 坡 ， 进入 土体颗粒 孔 隙之 中 ， 不 仅加大 了单 位岩 土 的 重量 ， 而且加大 了孔 隙水压力 ， 破坏 了土体强度 ， 改变 原 有土体 的颗粒 结构 和化学成 分 ， 降低 粒 间黏结 力 ， 增 加润滑力 。 促 使不 同结构软 化变 弱 ， 减小 了滑动 面 带 的抗剪 强度而发生滑坡 。 在 1 9 7 6年宝鸡 峡 引渭进 泾 阳南塬灌 溉之 前 ， 塬 边地下 水埋深较 大 ， 地 下水位一般低 于泾河 河床 1 ～ 8 m 左 右 ， 与河 漫滩 的地下水位基本一 致l 4 ] 表 3 。 多 年 观察资料 表 明 。 地 下水位 变化 幅度 不大 ， 一般 保持 在 2 m左 右 。 塬边 斜坡因未受到地 下水的影响而处 于 相 对稳 定状 ， 滑坡很 少发生 。1 9 7 6年 以后 ， 泾 阳南塬 开始大量 引用渭河之水进行农 田灌 溉 ， 而 且是采用大 水 漫灌 ， 这样大 大增加 了地 下水 的补给 量 ， 改变 了塬 边地下水 的水文条件 。表 4是对南 塬 6 3 k m 有效灌 区的地 下水均衡估算 的结 果 。从表 4可知 ， 泾 阳南塬 地 下水 的大气降雨年平 均补给量为 1 ． 8 9 1 0 m ， 而 区内的地 下水年均排泄 量为 2 ． 2 1 1 0 m。 其 中排 人 泾河 1 ． 1 2 1 0 m。 ， 人 工开采量 为 1 ． 0 9 1 0 m。 ， 大 气降雨 补给量远远小 于排泄量 。显而 易见 ， 该地 区地 下 水 单 靠 大气 降雨 补 给 ， 亏损 较 大 约 亏 缺 3 ． 0 0 1 0 j m。 。 引水灌溉 以后 ， 灌溉 水年均补给量 为 2 ． 6 8 1 0 m。 。 这样 ， 不仅满足 了亏损 ， 而且每年约有 2 ． 3 6 1 0 m。的水量储存 在黄土层 中 ， 这些 水就成 为地 下水 逐年抬 升的来源 。年均 上升率为 1 ． 3 7 m／ a ， 抬 升幅度 为 1 3 ～3 7 m 表 3 ， 使地 下水位 普遍高 出泾河河 床约 4 ～3 0m， 塬边 坡脚处 的泉水点增多 ， 排水量增大 。 由 于黄 土和古 土壤 的抗 剪强 度指 标 随含 水量 的增 加而 降低 图 2 ， 3 ， 因此 ， 塬 边 地 下水 溢 出位 置 的升 高 降 低 了坡 土体 的抗 剪 强度 ， 还 增大 了边坡 的静水 压力 ， 导 致塬边斜坡失 稳 。 1 9 7 6年 以来 ， 塬边 斜坡发生滑坡 4 0余 起 ， 总土方量 达 1 ． 6 0 1 0 m。 ， 造 成的人 员伤亡 和经 济损 失均很严 重 。 。 2 一 ＼ 、 e 1 誊1 水 ％ 图 2泾 阳南塬 黄 土抗 剪 强度 与含 水量 的 关 系 0一 ● 量 8 6 _ 4 2 0 含水晕 ％ 1 E ● 一 图 3泾 阳南 塬 古土壤 抗 剪 强度 与 含水 量的 关 系 2 ． 4 人类活动 因素 由于塬边 及其周 围人 口密度较大 。 农业开垦历史 悠久 ， 人类活 动十分 频繁 。 当地群众往往 就地取材 ， 开 挖坡 体或坡 脚 ， 挖窑 而居 ， 建 设住 宅 ， 有 的为 了方 便 ， 选择 沟道 出 口缓 坡场 地建 房 ， 形成 居住 分散 ， 灾 害遍 布 的局面 。 特 别是住宅选址 的位置是关 系到灾 害轻重 的关键因素 ， 如坡体坡脚 多受崩塌 、 滑坡 的威胁 。 维普资讯 第 4期 王 德 耀 等 陕西 省 泾 阳南塬 崩 塌 、 滑 坡地 质 灾 害及 成 因分 析 3 7 表 4 泾 阳南塬 6 3k m 有 效灌 区地 下 水 均衡估 算 补 给量 排 泄量 类 型 数 量／ 1 0 m。 占百 分 数／ 类 型 数量 ／ 1 0 m 占百分 数 ／ 大气 - T Y ． 1 8 8 ． 7 3 4 1 ． O 0 向泾河 排 出 1 1 1 ． 8 0 5 0 ． O 0 灌 溉 量 譬 1。9．． 3 。6 ．．。0 K - m 鍪 ； 。0．． 。0 ； 3 ．． 。0 合计4 5 7 ． 1 3 合计 2 2 0 ． 8 0 注 根据 成 阳市 水利勘 察设 计 队． 泾 阳南塬 水文 地质 调查 报告 ． 1 9 8 6 ； 储 存量 2 ． 3 6 l 0 m。 人 们在坡脚 处开辟 农 田和开 挖坡 体修 建公路 等 工程 建 筑活 动 ， 也 是导致 崩塌 、 滑 坡灾 害频 频发 生 的影响 因素之一 。在泾河南岸 ， 塬脚处 的农 民常常平 整老滑 坡舌 、 鼓丘进 行农 田耕作或栽种 经济林 。在南 塬斜坡 地带 修筑公路 ， 大量 开挖坡体 。 和破坏坡 脚稳定性 ， 形 成 人工边坡 危土 体 ， 又不 进行 护坡处 理 ， 加之 爆破 手 段 的使用 ， 破 坏了坡体 的稳定性 。 常常 导致 崩塌 、 滑坡 灾 害的发 生 。 3 南塬滑坡的防治对策 南塬崩 塌 、 滑坡 地质 灾害 是 由于地 质构造 、 岩 性 结构 、 新构造 运动 、 地震 、 地貌 、 泾河 的侧 向侵蚀 、 大气 降水、 引渭灌 溉及 人类的工程活 动等诸多 因素 的综 合 作用下 形成 的 ， 具有 典 型的 区域性 特征 ， 后 2个 因素 是该 区地 质灾害形成最重 要的外部诱发 条件 ， 具 有可 控制性 ， 其余 因素是 形成 灾 害的 内因 ， 若 无 外 因的诱 导 ， 一 般可 以形成相 对稳 定 的斜坡 ， 具有 难 以抗拒 的 特性 。所以在灾 害的防治 中， 主要是人 为诱发 因素的 控制 。 由于治 理 成本 的关 系 ， 灾 害 防 治总 体 以避 让 为 主 ， 尤 其是大型崩塌 、 滑坡 ， 其 次改变大 水漫 灌的 传统 灌 溉方法 ， 采用科学 的喷灌 、 滴 灌方式 ， 引水渠道要用 水泥衬砌 ， 以防渗漏 ， 导致地下 水位上升 。 在塬边要修 筑 排水渠 道 ， 引多余 的地 表 水从 崩塌 、 滑坡 的两 侧流 出 ， 防止灌 入崩塌 、 滑坡顶部地 裂缝之 中， 在滑坡体表 面要 保障有完整 的排 水系统 。 在塬边 的上和下部开 辟 出 1 0 ～2 0 I “I 1宽的防护 林 带 ， 坚决 杜绝 人类 的耕 种 、 建筑工程 活动 ， 以防塬边斜坡 的稳定性遭受破 坏 ， 另 1 , x ,-j - 崩塌 、 滑坡壁 的后缘 所形成的一组 近乎 平行的 张裂隙要进行填堵 。 对 中小型滑坡可根据 滑坡 的性质 分别进 行治理 ， 如因过度切坡 所致 ， 则以减挡为 主 ； 如 为牵 引式滑坡 ， 必须对整个 边坡 进行综合 治理 。如为 崩塌性 或推动式滑坡 ， 以清 方减 重为 主。 [ 参 考 文 献 ] [ 1 ] 陕西地质矿产局． 陕西省区域地质志E M] ．北京 地 质 出版社 ， 1 9 8 9 ． 5 4 6 5 5 6 ． [ 2 ] 熊 润 清 ， 等． 西 安 地 区 区 域地 壳 稳 定 性 评 价 [ J ] ． 陕西 地 质 ， 1 9 9 2 ， 1 0 1 2 1 6 ． E 3 ] 雷祥义． 关中黄土塬区人类水利工程活动诱发的地质灾 害 问题 E J ] ． 陕 西地 质 。 1 9 9 7 。 1 5 1 6 6 7 1 ． [ 4 ] 严饮尚． 地貌学E M] ． 北京 高等教育 出版社。 1 9 9 6 ． 3 7 5】． 维普资讯