■刘海涛 陈云芳 郭建华 孟欣磊

（河北省保定地质工程勘查院河北保定071051）

胭脂河上游地区地质灾害发育特征浅析

■刘海涛 陈云芳 郭建华 孟欣磊

（河北省保定地质工程勘查院河北保定071051）

本文以云花溪谷旅游项目地质灾害危险性评估工作为基础，通过对该区域开展野外调查和对已有资料的综合研究分析，尝试对该地区的地质灾害发育特征、分布规律、成因机理、孕灾条件和关联影响因素等进行初步分析和总结，对在该区域内开展矿产资源开采、旅游资源开发、交通建设、基础设施建设等增加地质环境压力，破坏生态环境平衡的人类经济活动建设提出预警，提醒大家在区域建设规划过程中，要充分重视地质灾害发育特征和分布规律的研究。

地质灾害发育特征成因机理

胭脂河上游地区属于阜平县西南部的太行山深山区，是阜平县的重点扶贫区，区位地理条件特殊，经济基础薄弱，这里拥有天然的生态旅游资源，诸如天生桥、云花溪谷等，从行政区划上基本上与阜平县下庄乡范围大致相当，该区在阜平县地质灾害分布与易发区划分上属于山区崩塌、滑坡、泥石流高易发区，据相关资料显示，从1963年到1996年，该地区泥石流、滑坡常发，累计造成直接经济损失约1055.4万元。

1　孕灾背景条件概述

1.1自然地理条件

该地区地处构造侵蚀剥蚀中低山区，总体地势为西部高东部低，最大高差达1940 m，属峡谷山地地貌，峡谷两侧沟谷发育，多呈“V”型谷，切割深度较大，河床比降大。谷坡坡角25°～55°，局部近直立，植被覆盖率约47%。地方小气候特征明显，属太行山脊迎风面多雨中心，年降水量达1100mm，多年平均年最大24h降雨量值201mm，全年主导风向为西北风，年平均风速2.1m/s，标准冻结深度0.8m。胭脂河属大清河水系南支沙河水系，全长60.7km，流域面积372.9km2，最大洪峰流量为1914m3/s，上游河谷具有源短流急、流水暴涨暴落特性。

1.2地层构造条件

区内出露岩石地层主要为新太古代阜平期王家湾岩组、宋家口岩组，坊里片麻岩岩组和菜树庄片麻岩组，岩性主要以混合岩化黑云斜长片麻岩为主，以及少量的吕梁期花岗岩、伟晶岩、辉绿岩等脉岩。松散岩类地层主要为残坡积碎石层和冲洪积亚砂土层和卵砾石层。区内表部地质构造以燕山期断裂构造为主，多为由碎粉岩、碎裂岩组成的正断层，所切割的地层为新近纪以前地层，第四纪晚更新世以来活动迹象不明显。根据中华人民共和国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），本区设计基本地震加速度值为0.05g，抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第二组，区域地壳基本稳定。

1.3水工环条件

区内基岩多为坚硬类岩石，工程地质条件较好，近地表地段岩石风化程度较高，部分破碎带和伟晶岩脉绿帘石化和高岭土化明显，松散岩土体类土层厚薄不均，空间分布不稳定，工程地质性质差异较大。地下水类型可划分为松散岩类孔隙水，风化壳裂隙水和基岩（构造）裂隙水。以大气降水和地下水侧向径流补给为主，排泄方式为人工开采和侧向径流，水文地质条件良好。区内破坏和影响环境的人类工程活动主要为农业开垦耕作，新农村建设、交通建设、旅游开发和矿业活动等，其中尤以超贫磁铁矿的泛滥群采最为严重。

2　灾害的发育种类及特征

从时间上来看，该区域在20世纪60年代曾大量发生过地质灾害，时间多集中在雨季，其他时间也有零星发生。从变形破坏方式和诱发成因来看，主要是暴雨诱发导致，具有突发性特征，其破坏性较大。从形成机理上分析，评估区地处太行山腹地，为变质岩系为主的区域，坡麓堆积成分较多，地形坡度较陡，相对高差较大，山坡陡峻，沟谷发育，局部植被覆盖率较高，部分岩层易风化，局部风化层较厚，片麻理发育，风化卸荷裂隙发育，块裂程度较高，局部有软弱夹层和构造作用较强烈，这些地质条件具备了崩塌、滑坡、泥石流灾害发育的基本特征。

斜坡类地形，当坡面较陡，岩石块裂程度较高，下覆基岩为不透水层埋藏较浅，前期降雨充分，上覆松散体饱水后，由于土体中C、φ值的降低和有压地下水的作用，易发崩塌、滑坡等地质灾害。片麻岩地区的沟谷地形，岩层风化层厚，崩坡积物源丰富，沟谷发育，多短沟，纵坡降大，多雨季节，泥石流较易发生。选取本区域中部从口上村至三岔口路段进行灾害现状调查，据不完全统计显示，在2.5km长的路段内共发育有2处泥石流沟，6处崩塌，4处滑坡地质灾害，崩塌现象在沟谷两侧的高陡地段随处可见，同时还存在潜在滑坡10余处，潜在泥石流沟13条。这些地质灾害一般规模相对较小，但分布较广，具有群发多发的特点，这些灾害的发生，除了坡体结构形态、岩性组成等内在条件以外，降水、地震、根劈、自然营力和人类工程活动是灾害发生的外在诱发因素，其中尤以降水和人类工程活动最为重要。

3　灾害发育的成因机理分析

3.1崩塌

该区域属山地峡谷地貌，沟谷两岸普遍陡崖高耸，岩体裂隙发育，局部较破碎，物理风化作用严重，卸荷强烈，稳定性比较差，在有陡崖分布的地方，常有崩塌、落石发生。区内的崩塌地质灾害发育两种类型，一类是滚石，另一类以危岩和危岩带的形式发育。

3.1.1滚石

发育于相对较缓的斜坡地带，为强风化坡面上的残坡积岩块，以孤石的形式沿梁脊或坡面散布。强风化的岩层或残坡积的碎块石土，受雨水冲刷等外力作用，使岩块逐渐发育成孤石，经受长期风化侵蚀和坡面径流掏蚀，逐渐失稳沿坡面滚落形成坡面滚石灾害。单块粒径规模大小不一。一般临空高度较小，发育规模也较小，形成的危害不大，区内的发育程度一般。

3.1.2危岩

在区内陡坎地段异常发育，随处可见，以孤立岩块、破碎危岩带和伞岩等形式发育于陡坡之上，受峡谷地貌影响，该区域内谷岸岸坡较陡，临空面较大，岩石片理发育，贯通裂隙发育、风化卸荷作用强烈，多发育三组以上结构面，构成相对不利的结构组合关系，形成块体或楔体，岩块间位移开裂变形，后缘拉张变形成缝，这些变形缝隙多数无充填，在重力等外力作用下沿片麻理等软弱面滑移坠落，残存岩体形成伞岩，崩落岩体于坡脚形成崩积堆。尚未崩落的危岩在坡面以孤立的岩块发育，在坡肩或坡面陡崖处成条带状分布形成危岩带。具有此种结构的岩体，在不受破坏的条件下，通常是稳定的，一旦处于悬空或临空状态时极易失稳。

经调查统计分析，本区的崩塌灾害主要受片麻理面和裂隙面两种结构面控制，受峡谷地形控制，区内临空面多为朝向沟谷的陡倾坡面，坡面坡度多在70°以上，区内片麻理产状一般为256° ～283°∠20°～30°，裂隙面相对较发育，贯通性也较强，均为85°左右的高角度裂隙，以近南北、东西、北西、北北东走向者居多。受上述构造裂隙影响，区内崩塌灾害的变形破坏模式主要以滑移和坠落这两种形式体现。这一类型的崩塌灾害在区内广泛发育，灾害体规模相较于滚石灾害要大很多，有的崩塌主体崩落岩块10m×6m× 4m，最大岩块20m×15m×6m，剩余的为30～50cm粒径块石，单体规模相对较大。区内岩体虽为古老的变质岩系，但因其经历了多期的构造作用，岩体遭受构造破坏明显，岩石开裂，结构面发育，风化卸荷作用强烈，致使岩体稳定性差，崩塌灾害非常发育。

3.2滑坡（不稳定斜坡）

通过对区内的野外调查分析，根据地层结构分布，变形破坏模式等的不同，该区域内的滑坡大致可分为三种类型。

3.2.1典型滑坡

这类滑坡主要分布在有残坡积层发育的斜坡地带，从空间上来讲主要是位于海拔较低的近沟底的山坡地带，第四系松散碎石土直接覆盖在有一定风化程度的片麻岩地层上，覆盖层物质大小混杂，浅表部结构松散，深部结构较紧密，下部不透水层埋藏较浅，降水入渗条件较好，在基覆界面接触带上形成一层颗粒极细的”软弱接触层”。这两种在软硬程度、密实程度以及其他物理性能均相差较大的岩土间的不整合接触面就构成了具有实际控制意义的弱面，加之该面倾角较大，所以一旦临空，又有降水浸透其上的松散岩土体，导致碎石土软化成塑性状态，使其抗剪强度指标大大降低，从而产生沿此弱面的滑移变形破坏，形成滑坡。受上部松散岩体结构影响，这类滑坡前期仅限于前缘部位变形，常常呈以梳状排列的多个小滑面联动的方式发生，具有群发多发的特性。当前缘变形破坏后，造成周边和后缘的临空卸荷，进而逐次诱发，灾害的发生经历一个从小到大的扩展过程，滑坡的破坏呈牵引扩展式发展，具有上小下大，横向拉张裂隙发育的特征，但在坡面规模较大，具备一定物源条件的地段，也会形成大面积整体变形破坏，危害程度也相应加大，该类型的滑坡属于浅层堆积体的牵引式滑坡。

3.2.2岩质滑坡

岩体内部存在软弱层面，受侵蚀弱化，浅表部岩体结构较松散或发生块裂，在强降雨作用下，沿软弱层面滑动，后缘产生拉张裂缝，形成滑移破坏。这类滑坡主要分布在基岩陡坎临空发育地段，岩层受多期构造作用，岩石呈块状～散体状结构，风化程度强～中等，岩体结构面发育，一般均在3组以上，裂隙贯通性较强，当岩体边坡角较大时，易形成滑坡，该类型的滑坡变形破坏主要是受岩体内部的软弱结构面控制。

通过综合研究发现，构成这类软弱结构面的主要为岩层内部发育的相关构造面，一般包括原生结构面和次生结构面这两种，通过野外调查发现构成弱层的原生结构面主要有片麻理和层理，但这两种结构面在滑坡的形成中，一般具有辅助结构面的性质，不具有实际弱面的意义，但有种特殊的现象就是在局部的一些片麻岩地层中，云母矿物的含量相对较大，当这些云母密集分布，成定向片麻理发育时，受风化差异影响，极易形成岩层内部的软弱结构层面，依此面形成滑动破坏变形，此种类型滑坡分布范围不大，规模相对较小，不具有普遍意义；

构成弱面存在的次生结构面主要有风化构造面和卸荷裂隙，风化构造面有两种形式存在，一是面状产出的风化壳和呈线状产出的风化带，该地区片麻岩地层风化壳厚度较大，最大厚度达十几米以上，近地表地带风化程度很高，甚至达到全风化状态，风化壳地层岩层强度降低，结构松散，裂隙发育，受地形和裂隙产出特征的控制，岩层内部发育锯齿状贯通裂隙，受风化影响，岩石结构强度降低，在降雨入渗润滑降低强度，静水压力、上浮力等综合影响下，沿锯齿状贯通裂隙产生滑移或剪切破坏，形成贯通弱面，进而产生滑坡。呈线状产出的风化带主要有小断层和伟晶岩岩脉，这一类的弱层受其风化程度和发育规模控制，断层一般由宽窄不一的破碎带组成，伟晶岩脉也是沿裂隙充填发育，这些脉体虽使部分破碎岩石得以愈合，但大部分仍呈碎裂状，断裂不仅使岩体产生了肢解，同时也为物理风化提供了通道和空间，从而在岩体中形成线状产出的风化带，以使原有的弱面性质更为明显，这些特殊结构在近地表地段风化强度很重，多呈现绿帘石化和高岭土化，尤其是在强风化带范围内发育最为广泛，这些广泛存在的弱面，一旦具备滑坡形成条件，就会演变成滑带，形成滑坡。再有就是卸荷裂隙，本地区广泛发育的卸荷裂隙主要参与岩质滑坡的形成和规模的控制，一般不具有主控结构面的意义，这里不再赘述。

3.2.3土质滑坡

此类滑坡灾害，主要分布于阶地地貌发育的松散岩类陡坎地带，受堆载加荷，雨水浸泡等影响，造成局部失稳滑坍，形成破坏。这类滑坡的发育规模主要受地层岩性和厚度控制，根据发育的部位不同也划分为两种形式，一种是滑坡，主要发育于阶地上部的亚砂土地层中，该地层局部厚度较大，存在较大的临空高度，在降雨等外在诱因作用下，沿坡肩一定距离处在土体内部形成贯通破坏面，产生圆弧形滑动变形破坏；此种破坏在堆积厚度较大的二级阶地上较为发育。还有一种破坏就是在由松散岩体构成的阶地或陡坎处，这些地层上部由亚砂土，砾砂组成，下部为卵石层地层，具备典型的二元结构，坡体的整体稳定性较好，但受堆载加荷和临空卸荷作用，在应力相对集中的散体的卵石层中可能产生溃屈变形，造成坡肩滑溜变形，主要以不稳定斜坡的形式存在。这两种形式的变形破坏一般规模相对较小，第一种类型发育相对较少，第二种类型则具有点片状多发的特点。

3.3泥石流

3.3.1泥石流发育背景

该区域内沟谷发育，除胭脂河、南沟、北沟、阎王鼻子沟、锯齿沟、木福沟常年流水外，其余各沟均为干沟，形态多呈葫芦形或长囊形，后缘陡直，常有崩塌，区内沟谷主要以4～5km左右的支沟和1km以下的短沟组成，沟底纵坡降较大，拒不完全统计，多数介于130‰～650‰之间，平均坡降多大于300‰，沟内岩层风化程度高，在雨季常有微型泥石流发生；

本区泥石流沟谷的固体物质来源较广，主要有以下几个方面，一是沟岸的崩塌、滑坡；二是早期沟床及次级支沟所储存的冲洪积物搬运；三是强烈的坡面冲刷剥蚀；四是矿山开采的乱弃废渣，由于区内超频磁铁矿的过度开发，致使本区域内生态环境破坏非常严重，几乎每条沟内都有修路、采矿、弃渣，沟内的干选尾矿堆积如山，严重的堵塞沟谷，在该区域中部地区，平均每1km2就有一处渣堆，最大一处废渣堆的水平投影占地面积约为0.26km2，丰富的固体物源构成了泥石流形成的必备条件。

本区地处下庄迎风坡暴雨中心，年最大降雨量1100mm，多年平均最大24h降雨量值201mm，降雨主要集中在七、八月份。地形上大坡降的沟道为水流汇集和搬运产生了强大的动能，提供了松散物质起动的基础动力。长时间的降雨有利于松散堆积物充分饱和而降低其内摩擦角，从而降低了使其起动的动能要求，极其有利于形成泥石流灾害。

3.3.2沟谷泥石流

实地调查显示，区域内近岸小河沟一般以粘性泥石流为主，沟口多冲洪积扇堆积，区内相对较大的沟谷多以水石流为主，谷底多见大块巨石，可见其携带能力极强，根据现场调查，区内崩塌、滑坡、泥石流及坡面水土流失现象较为严重；属崩、滑、流地质灾害高易发区，第四系松散堆积物源丰富。由于近些年雨水相对较少，河水搬运能力减弱，部分河段沉积较厚层的砂石，局部淤积厚达4～5m。再加上近几年当地矿山（以超贫磁铁矿为主）开采和工程开挖后不合理弃渣，使得大量尾矿砂堆积于支沟及次级支沟内，在雨季特别是暴雨季节，存在严重的泥石流隐患，不仅给胭脂河带来大量泥沙，也会冲毁淤埋农田，阻塞交通，给当地经济建设带来较大威胁。

资料显示，历史上评估区内发生的泥石流多为支沟发育的小型泥石流。具有突发，群发，速度快，破坏性大等特点。具有丰富物源的高山峡谷地貌，一旦遭遇强降雨，形成泥石流灾害的可能性极大，笔者调查该区域中部13条天然沟谷，对其泥石流易发程度进行数量化评分，易发程度数量化分值在87～110分之间，可见该区域内沟谷泥石流灾害隐患相当发育。

3.3.3坡面泥石流

调查区内岸坡坡度一般较陡，多在25°以上，上覆地层为松疏的碎石土或亚砂土，下部地层为透水性能极差或不透水的混合岩化黑云斜长片麻岩。两者的接触关系为角度不整合，上部地层具有良好的透水性，且遇水容易软化而形成塑性流体，在地形坡度较陡，上部土层呈现临空状态时，一旦达到饱水条件，会形成泥流沿坡倾泻而下，滑体结构完全改变，在堆积区内形成一个较长距离的冲淤堆积，将滑坡转化形成坡面泥石流灾害。调查区内口上村南坡的灾害就具有坡面泥石流的典型特征。

4　灾害发育的关联性分析

本区域崩塌地质灾害主要发育于坡体的中上部位置，山体古老的变质岩系经过多期构造作用的破坏，岩体多呈碎块状结构，风化程度较重，胭脂河深切狭谷区，岸坡陡峻，沟谷切割强烈，在岸坡形成的过程中岸坡岩体均有一定程度的卸荷作用，在构造、卸荷、岩体风化的共同作用下，岸坡岩体结构松弛、完整性变差，卸荷作用强烈，稳定性较差，这是崩塌灾害较为发育的主要原因，崩塌主要与岩体呈碎块状结构、风化程度较强以及临空面较大有关；

这些松散的强风化碎块状结构的片麻岩经风化搬运剥蚀堆积于坡体中下部，形成一定厚度的残坡积松散岩层，与下面的中风化块状岩体呈不整合接触，当坡脚稳定性受到影响时，极易发生滑坡地质灾害。再有就是河床两侧间断发育的阶地，是本地区人类经济活动的主要场所，除了遭受雨季陡涨陡落的洪水侵蚀外，人类工程活动的切坡开挖，堆载建设等都会引发边坡土体应力结构的变化，因此也容易触发不稳定斜坡灾害的发生，因此滑坡的产生与本区岩土体结构、岩石呈碎块状结构、风化较强、临空面规模较大以及人类工程活动强度等因素有关。本区域滑坡地质灾害主要发育于坡体的中下部位置。

区内残坡积物源丰富，强风化片麻岩受风化剥蚀搬运作用强烈，水土流失严重，致使沟底内的第四系松散堆积物极其发育，广泛发育的崩塌和滑坡也为泥石流灾害提供了一定规模的可启动物源，尤其是超频磁铁矿开采形成的干选弃渣，更是为泥石流灾害的形成提供了丰富的可启动物源资源。天然的沟道条件，丰富的可启动物质资源，一旦遇到了足够的降水，就会形成泥石流地质灾害。因此泥石流灾害发生除了地形的客观因素外，主要与大气降水强度和人类工程活动强度等因素有关。泥石流发生的可能性以及其规模大小是由前期降雨量所决定。而人类工程活动所形成的影响是构成本区域泥石流灾害的最重要影响因素，也是泥石流灾害三个控制因素中唯一一个可以人为改变和控制的因素。

由此可见本区域内的三种灾害之间存在着一定的相互关联性。泥石流灾害发生，势必形成冲沟对沟底产生一定的搬运剥蚀，就会影响岸坡的稳定程度，从而触发滑坡形成新的后缘临空面，进而诱发崩塌灾害的发生。这三种地质灾害的形成和发育都和降水强度和人类工程活动强度密切相关，上个世纪五六十年代，本区域内地质灾害高度发育，与当时生态环境恶化密切相关，当时人为的不合理乱砍滥伐和荒山开垦以及过度放牧，使山区自然植被几乎被破坏殆尽，生态环境严重恶化，由此引发地质灾害频发。

5　结语

该地区地处太行山北段腹地深山区，区位地理条件特殊，为深入贯彻习总书记考察阜平时的重要讲话精神，全面落实扶贫攻坚战略部署，该区域也纳入了扶贫攻坚规划，定位为充分依托云花溪谷景区，深入挖掘旅游资源潜力，全力打造集生态旅游、乡村旅游、休闲度假于一体的知名旅游区。该区内森林覆盖率47%，基础设施落后，生态环境较为敏感，一旦开展大规模的基础设施建设，势必打破该地区生态环境的自然平衡，因此开展相关区域的灾害发育研究，有利于为本地区地质灾害风险预测、防范和治理提供现实指导意义，特别是在山区生态旅游建设规划过程中，要充分重视地质灾害发育特征和分布规律研究，将经济建设发展过程中可能造成的风险隐患降低到最小程度。也可以为同类地区开发建设开展地质灾害防治提供一定的借鉴价值。

［1］张继文，太行山区阜长公路越岭段地质灾害发育特征及成因分析《内蒙古公路与运输》2011年第3期

P694［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-168-2