浅析滇东北地区常见地质灾害的形成机制及成灾害模式

浅析滇东北地区常见地质灾害的形成机制及成灾害模式

郎学君    李刚  

云南省有色地质局勘测设计院

摘要：滇东北地处中国西南边陲，地质结构复杂，地貌多样，地质灾害多发。本文以宣威市1:5万地质灾害精细化调查项目为依托，对滇东北地区常见地质灾害的形成机理和致灾模式进行分析，旨在为该区域防灾减灾工作提供理论依据。

关键词：滇东北地区；地质灾害；形成机制；成灾模式

前言：滇东北地区属低纬高原山地地貌，地质构造活动频繁，受气候、地形、地层岩性等多种因素影响，产生地质灾害的类型较多，对人民生命财产造成了极大威胁。基于此，从地质构造、地貌特征和气候因素等方面对滇东北地区滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等地质灾害的成因机理进行研究，并探讨其致灾模式，具有重要意义。

1工程概述

宣威市地处云南省东北部，隶属曲靖市，2022年批次1:5万地质灾害精细化调查区共涉及1：5万地形图24幅（见图1），境内地形以深切中山和低中山为主，地形坡度一般为25~55°，出露地层主要为厚层状硬质岩夹中厚层状软质岩组为主，区内构造发育，城镇和村庄分布广泛，人口稠密，该地区的人类工程活动主要是修建公路、水电开发、矿山开采、切坡建房、陡坡地种植等，其强度较大，灾害较密集，危险性较高。

图1：调查区1：5万地形图接图表

2滇东北地区常见地质灾害及其形成机制

2.1滑坡形成机理

调查区以小规模滑坡为主，其滑动形式多为第四系堆积层（残积、残破积、坡积层）沿剪应力集中面发生的滑动，滑动面多为沿着基覆界面、软弱层面滑动的折线形滑动面，或土体内部松散结构部位的圆弧形滑动面。松散固态滑坡多见于高空隙区，因其厚度大，易产生偏压，且受降水影响，岩土体的物理特性劣化，易沿剪切应力集中区域滑移失稳[1]。地形地貌、切坡或荷载是调查区大部分地区滑坡的主要成因。基覆接触面蠕滑滑坡是研究区内最易发生的一种滑坡形式，其边缘斜坡陡，边坡高，后缘受荷，在雨水的渗透影响下，其自身重量增大，抗剪强度降低，且下部基岩多为隔水层（泥岩、页岩），不利于地下水的渗入，往往沿着基岩表面渗透，导致表土与基岩间形成薄弱滑移带，上部土体开始发生蠕变，并逐渐形成滑坡。

2.2崩塌形成机理

崩塌运动形态是崩塌形成机理的综合反映，研究区内崩塌活动以滑移型、倾倒型和坠落型为主，其中滑移型、坠落型是主要类型。

①滑移型崩塌：该区二叠系、三叠纪、侏罗纪、白垩纪砂泥岩等地层中发育有大量的陡坎带，崩塌区的微观形态主要是悬崖峭壁，岩石风化强度大，风化裂缝发育，在风化裂缝、节理裂隙和卸荷裂隙等共同影响下，基岩（危岩）发生滑移，从母岩中分离而出，从而导致崩塌。宣威市共发育3处滑移式崩塌，约占全市崩塌总数的21.43％。

②坠落型崩塌：崩塌型危岩是指底面临空，上部与后部母岩尚未完全脱离，悬挂于坡面上的危岩体。在危岩底面差异风化的作用下，产生向空中悬吊的凹坑。崩塌型危岩一般是指边坡在施工期间，由陡崖体沿岩层的卸荷和反弹而产生的，其后缘处则是一个陡峭的张拉结构面。该岩体底面突出，两端被结构面切削，张拉构造面在重力影响下继续延伸，最终形成危岩。岩体在受风、重力等因素影响后，控制构造面在岩桥附近不断地扩大、扩大，并使其更加集中于此；如果岩桥的抗拉强度超过其极限值，则张裂将快速扩展，将岩桥切断，使危岩脱离母岩，整体突然向下坠落，形成崩塌。

2.3地面塌陷形成机理分析

宣威市地面塌陷以采空塌陷为主，地下煤矿开采是导致地面塌陷的主要原因。宣威市煤矿区多为浅埋多层薄煤层，开采方式主要为壁式采煤法及房柱式采煤法。壁式采煤后，采空区顶板受自身重量及上覆岩土层的压力影响，发生了向下弯曲与移动。当顶板岩层内部的拉张应力超过岩层抗拉强度时，将造成顶板破断、垮塌和冒落，从而引起上覆岩土层的下落和运动。随着开采空间的增大，岩层移动范围也不断扩大，从而在地表形成塌陷。在缓倾岩层中，上覆变形岩体大体分为3个分带，即冒落带、裂隙带和弯曲变形带，三带边界通常不显著，或不能一起发生，见图2。

图2：采空塌陷三带发育示意图

对于房柱式采煤后，采空区上方覆盖层和开采过程中产生的煤柱周边会出现松动。原有应力均衡状态被打破，在覆岩自重的影响下，覆岩所受的压力会随采空区的扩展而增大，直至超出其所能承受的极限，导致顶板崩塌并最终造成冒落区的形成[2]。采空区坍塌后，由于支撑能力不足，导致上方岩石发生沉降、下弯、断裂，从而形成断裂区，这也是宣威市崩塌灾害的最大特点之一，地表开裂和局部坍塌凹坑。随着采煤工作面规模的持续增加，地表损伤进入累积变形失效期，地表坍塌规模逐渐扩大，出现沉降凹陷，局部出现小型塌方，最后在地表发生沉降。

3滇东北地区常见地质灾害成灾模式

3.1滑坡灾害的成灾模式

据统计研究表明，滇东北地区滑坡主要有4种成灾模式，即：土体沿基覆界面蠕滑推移掩埋成灾模式、顺层滑动牵引拉动成灾模式、风化剥蚀界面滑动冲击掩埋成灾模式、浅层节理裂隙面滑动挤压成灾模式四种类型，其中比较有代表性的两种成灾模式特征如下：

土体沿基覆界面蠕滑推移掩埋成灾占全市滑坡至灾总数的70%以上，切坡建房及修路为该类滑坡的主要因素，降雨入渗是该类滑坡的主要诱发因素。当土体下滑力超过抗滑力时将导致斜坡失稳破坏，滑体直接推移或掩埋下游村庄、道路等，一般所造成的危害程度较大，危险性大。该类滑坡成灾模式图见3。

图3：宣威市土体沿基覆界面蠕滑推移掩埋成灾模式图

顺层滑动牵引拉动成灾模式主要发生在区内薄-中层状泥质灰岩P1L泥岩，石英砂岩与页岩不等厚互层，夹煤线地层中。滑坡的缓慢变形和位移，使斜坡坡顶房屋、道路开裂、变形、错移、倾倒，耕地、公路路面开裂下沉、移动、至损毁，坡脚建筑冲毁，给人民生命财产造成损失，该类型滑坡成灾模式见图4。

图4: 宣威市顺层滑坡成灾模式图

3.2崩塌成灾模式

研究区崩塌致灾方式大致可分为滑移冲击型及坠落(倾倒)打砸型两种成灾模式。

①滑动－撞击致灾模型。在滑坡灾害中，滑坡主要对滑坡下方的道路、居民点等进行冲积性毁坏，如果规模大，会导致大量经济损失和人员伤亡，其致灾机制是滑动式坍塌，大部分承灾体靠近危岩，致灾是以冲积和掩埋等方式对承灾体进行致灾，是全市崩塌致灾中最大的一种[3]。

②坠落撞击式。该致灾形式为倾倒、坠落式崩塌致灾，其危害主要为局部倾倒、剥落或滚动等，会对路面构成破坏，多集中在碳酸盐岩区悬崖峭壁上，局部或沿公路建坡建置形成的近立边坡，危岩体多以剥层脱落形式出现，常以砸、撞击等形式破坏路面，危及行车和行人的安全。

3.3地面塌陷成灾模式

宣威市煤矿多为浅埋多层薄煤层，以壁式采煤为主。经地表调查发现，采空区上部地表多未表现出完整的塌陷盆地特征，多以变形裂缝为主，形成一定范围的地表变形影响区。其至灾形式常表现为塌陷区内变形裂缝导致房屋开裂，区内地下水疏干导致引用水枯竭等，地面沉陷成灾模式见图5。

图5：宣威市采空塌陷成灾机理（模式）示意图

结束语：总之，通过本次分析，对滇东北地区常见地质灾害的成因机理和成灾模式有了更深刻地认识，能够为该区防灾减灾工作提供理论支撑。希望当地相关部门能够加强区域地质环境监测与预警预报工作，提高防灾减灾能力，保障人民生命财产安全。

参考文献

[1]张宏鑫,刘怀庆,余绍文,等.防城港地区地质灾害发育特征及成因机制探讨[J].华南地质与矿产,2020(1):46-54.

[2]铁永波,阮崇飞,杨顺,等.云南省贡山县“5·25”暴雨诱发地质灾害的特征与形成机制[J].水土保持通报,2021(2):10-1524

[3]刘中楠,高银梅,黄勇炜,等.湖南省新宁县斜坡地质灾害形成机理与成因模式[J].科技创新导报,2022(30):21-27