江西省永新县地质灾害孕灾环境分析

2023-11-05聂智强孔梁钰

钻探工程 2023年5期

聂智强，崔杰，孔梁钰

（江西省地质局第十地质大队，江西鹰潭 335001）

0 引言

永新县位于江西省西部边境，处罗霄山脉中段东翼，隶属于吉安市，是著名的“三湾改编”所在地。全区地貌以山地、丘陵为主，地质环境条件复杂、脆弱，属江西省地质灾害高易发区之一，自1980 年代以来已发生地质灾害370 处，现有地质灾害隐患618处，地质灾害防治形势严峻。地质灾害具有突发性、阶段性和复活性等特点［1］，是制约当地经济和社会发展的重要因素之一。

自1990 年代以来，区内陆续开展了1∶100 万、1∶50 万、1∶10 万和1∶5 万等不同精度的区域地质灾害调查，初步查明了区内地质环境条件、地质灾害类型及其分布特征，为地方地质灾害防治工作奠定了良好的基础。随着“隐患点+风险区”双控管理制度的试点推行和全面推广［2］，面对地质灾害防治工作新形势，不少专家学者开展了区域地质灾害孕灾环境及孕灾因子的分析研究［3-7］，分析了不同地区地质灾害发育与各类孕灾环境及因子的相关性，但对于地质灾害孕灾条件的主控因素和系统影响研究及精细化风险评价还显不足。

本文以永新县地质环境条件为基础，通过对已发生的370 处地质灾害的综合研究，总结地质灾害的发育规律，分析地质灾害孕灾环境，确定与地质灾害发育相关的孕灾因子及其影响，划分地质灾害孕灾环境分区，为地质灾害精细化调查风险评价提供技术支撑，为地质灾害精准防控提供科学依据。

1 研究区地质环境背景

1.1 地形地貌

永新县位于罗霄山脉中段的东侧，地貌以山地、丘陵为主，地势南北高，中部低，从南北两侧向中部倾斜。山地海拔500～1300 m，面积1074 km2，主要分布在边缘地带；丘陵海拔150～500 m，面积800 km2，主要分布于山地前缘；平原面积312 km2，主要分布于禾水两岸及较大支流河谷两旁的开阔地。根据研究区的地貌成因类型和形态特征，划分为构造侵蚀中山、构造侵蚀低山、剥蚀构造高丘、剥蚀堆积低丘、侵蚀堆积平原和侵蚀溶蚀地貌六个地貌单元。

1.2 地层岩性

区内地层大面积出露，约占县域总面积的98.5%，自古生代以来地层出露较齐全，出露有寒武系、奥陶系、泥盆系、石炭系、二叠系及第四系地层。区内岩浆岩不甚发育，仅在县区中南部一带有小面积分布，面积约33.31 km2，占县区总面积的1.5%，其岩浆活动期次主要为加里东期和印支期。

岩体工程地质类型按两级进行分类，第一级按岩体成因进行建造划分，即区内岩体成因类型可划分为岩浆岩建造、沉积岩建造和变质岩建造，其中沉积岩建造根据岩性可分为碎屑岩建造和碳酸盐岩建造；第二级为按岩体岩性，岩石强度及岩体结构类型进行工程地质岩组划分；区内岩体共分为8 类工程地质岩组。土体工程地质类型分为一般粘性土、砂砾石土两类，根据土体的岩性组合特征，共分为4 类土体岩组。

1.3 地质构造

研究区位于南华褶皱带之罗霄-雩山褶皱带中段的永（新）—吉（安）坳陷，经历了多期构造活动，褶皱构造和断裂构造发育，地质构造复杂。褶皱构造主要受加里东运动、印支运动影响，形成了一系列北北东向—近南北向紧密线形复式褶皱及晚古生代盖层隆起形成的开阔褶皱。断裂构造按构造形迹方向主要为NE 向断层和NW 向断层，沿断裂带往往派生次级断裂和节理、裂隙发育。

1.4 岩溶特征

区内出露的碳酸盐岩类地层主要是二叠系、石炭系、泥盆系灰岩、白云质灰岩及白垩系灰质砾岩。出露总面积250.77 km2，约占县域总面积的11.4%，其中覆盖型可溶岩面积191.75 km2，约占县域总面积的8.7%。县域内岩溶形态以溶蚀洼地、暗河、溶洞、溶蚀裂隙为主，线岩溶率3.6%～15%。岩溶发育呈条带状分布，其强度受岩层组合关系、地形地貌的控制较明显，区内石炭系、二叠系灰岩质地较纯，岩溶较发育。

1.5 水文地质

根据含水岩组的岩性组合、地下水赋存条件和水力特征，全区地下水划分为松散岩类孔隙水、红层碎屑岩类层间水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水、基岩裂隙水四大类。

松散岩类孔隙水赋存于第四系松散堆积物的孔隙中，含水层主要为全新统、中更新统冲积层；红层碎屑岩类层间水分布于红层盆地，含水岩组为白垩纪晚世红色碎屑岩，富水性弱；碳酸盐岩类裂隙溶洞水赋存于二叠系马平组、石炭系黄龙组、梓门桥组、杨家源组等碳酸盐岩中，富水性中等-强；基岩裂隙水赋存于变质岩、一般碎屑岩和加里东期岩浆岩中，富水性较弱。

2 地质灾害发育特征

2.1 地质灾害主要类型、规模

永新县地质灾害类型有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷，以滑坡为主，次为地面塌陷及崩塌。截止2022 年4 月，永新县共发生地质灾害370 处，从类型上分析地质灾害点最多的为滑坡242 处，占总数的65.41%，其次为地面塌陷114 处，占总数的30.81%，崩塌及泥石流相对较少，分别为8 处、6 处，见表1。

表1 永新县地质灾害汇总Table 1 Summary of geological disasters in Yongxin County

根据滑坡、崩塌、泥石流、岩溶塌陷规模级别划分标准，永新县地质灾害规模等级小型369 处、中型1 处。其中滑坡、崩塌、岩溶塌陷规模级别均为小型；泥石流规模级别为中型1 处、小型5 处。县内滑坡点体积一般为50～10000 m3，最大44800 m3；崩塌点体积一般为50～3625 m3；泥石流体积为150～40000 m3；岩溶塌陷分布面积为0.13～3000 m2。

2.2 滑坡发育特征

滑坡是永新县分布最广、危害最大的地质灾害类型。根据滑体物质、形成原因、滑体厚度等可分为各种滑坡类型［8］，见表2。

表2 永新县滑坡类型统计Table 2 Type statistics of landslides in Yongxin County

统计分析242 处滑坡，区内滑坡平面形态以半圆形为主，其次为舌形、不规则形及矩形；滑坡剖面形态大都是凹形、阶梯型、凸形、直线型；滑面坡度以20～55°发育最多；滑坡表面微地貌形态多样，以陡崖、陡坡为主；滑坡表部多见裂缝、错动、树木歪斜等现象。

2.3 崩塌发育特征

永新县崩塌分布较少，共有8 处。根据崩塌物质、形成机理、稳定性、诱发因素可划分各种崩塌类型，见表3。

表3 永新县崩塌类型统计Table 3 Type statistics of collapses in Yongxin County

区内崩塌主要发育于低山地貌区，其次为中山地貌区3 处，平原地貌区1 处；崩塌微地貌为陡坡（25°～60°）的有4 处，为陡崖（≥60°）的有4 处。崩塌分布明显受地形地貌与人类工程活动影响.

2.4 泥石流发育特征

区内共有泥石流地质灾害点6 处，占灾害点总数的1.62%。其水动力类型均为暴雨型泥石流，无明显形成区，泥石流物质来源主要为沟岸崩滑的土及软岩、风化节理发育的硬岩；流通区相对较长呈弯曲状，沟槽横断面多呈“V”型，两侧山坡坡度25°～40°，主沟纵坡45‰～158‰，流域面积0.1～0.16 km2。

2.5 地面塌陷发育特征

地面塌陷是永新县分布点数及危害性仅次于滑坡的地质灾害类型，区内共分布地面塌陷114 处，占地质灾害总数的30.81%，其类型主要是岩溶型塌陷。

地面塌陷区地貌类型大都为侵蚀堆积平原，其次为剥蚀堆积丘陵，少量位于高丘陵和低山；形成岩溶塌陷诱因主要是由于降雨和地下水位的变化导致，其平面形态主要为圆形，其次呈不规则、方形、矩形。

3 孕灾环境分析

3.1 地形地貌

地形地貌是地质灾害孕灾环境的主控因子之一。崩塌滑坡主要发育于低山、丘陵地形等山区人口相对密度集中区或工程建设活动较多的区域；泥石流发生的势能条件与泥石流流域地形地貌关系密切［9］，主要发育于山体陡峭、矿业活动强度较大的中山区，岩溶塌陷灾害的发育与地形地貌关系不密切，主要与地层岩性及岩土体类型有关。

全县发育地质灾害370 处，灾点密度0.17 处/km2。其中平原地貌区发育地质灾害点95 处，灾点密度为0.0435 处/km2；低山地貌区发育地质灾害点82 处，灾点密度为0.0376 处/km2；高丘陵地貌区发育地质灾害点81 处，灾点密度为0.0371 处/km2；低丘陵地貌区发育地质灾害点57 处，灾点密度为0.0261 处/km2；中山地貌区发育地质灾害点32 处，灾点密度为0.015 处/km2，见表4。

表4 地形地貌与地质灾害Table 4 Topography with geological disasters

区内崩塌、滑坡多发生于原始地形坡度8～50°的斜坡上，在＜8°的斜坡地带由于地形平缓、原始坡高较低、土层不易滑动，崩滑地质灾害较少，在原始地形坡度＞50°地带，基本位于深山中，受人类工程活动影响很小，基本处于自然稳定状态。泥石流多发生于原始地形坡度20～45°的中低山区，该类地形汇水面积广、沟谷纵坡大，利于泥石流的发育。

3.2 工程地质岩组

地层岩性是地质灾害发生、发展的重要内因和物质基础［10］。以地层岩性及其特征归类的工程地质岩组是崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷等地质灾害孕灾环境的主控因子之一。根据区内地质灾害与工程地质岩组叠加空间分布分析，计算各工程地质岩组中地质灾害点密度（见表5），用以分析工程地质岩组对地质灾害的影响。

表5 工程地质岩组与地质灾害Table 5 Engineering geological rock groups with geological disasters

分析结果表明，地质灾害发育受工程地质岩组影响明显，其中一般碳酸盐岩类具有最大的地质灾害点密度，碎屑岩类具有最小的密度；从地质灾害种类来看，地面塌陷在第四系冲洪积层中密度最大，滑坡在坚硬的中厚—厚层状中等—强岩溶化灰岩、白云岩岩组中密度最大；岩体结构上，致密坚硬、结构完整的岩土体中地质灾害发育较少，松散软弱、结构破碎的岩土体中发育较多。

3.3 斜坡结构

斜坡结构类型影响着崩塌、滑坡地质灾害的活动性。根据调查统计，区内土质斜坡地质灾害点有112 处，岩质斜坡地质灾害点有138 处，见表6。其中，以粘性土类斜坡最多，其次为顺向坡、横向坡、逆向坡、碎石类斜坡及斜向坡，其他类型斜坡较少。特殊结构斜坡中指结晶岩类斜坡，结晶岩无层理，斜坡结构类型比较特殊，也是区域地灾调查技术要求及系统中的一种划分方式。

表6 斜坡结构与地质灾害Table 6 Slope structure with geological disasters

3.4 地质构造

研究区位于南华褶皱带之罗霄-雩山褶皱带中段的永（新）-吉（安）坳陷，经历多期构造活动，区内发育一系列NE 和NW 向断裂构造及地质结构面。通过对区内断裂构造与地质灾害点的相关性统计分析，发现断裂构造沿线两侧200 m 范围内灾害有63个，占灾点总数的17.0%，500 m 以内达到145 个，占总数的22.2%。说明区内构造活动对地质灾害的发生有一定的影响作用（表7）。

表7 地质构造与地质灾害Table 7 Geological structure with geological disasters

对区内250 个崩塌和滑坡点调查的控滑结构面统计分析表明，区内崩塌控滑结构面主要为节理裂隙面；滑坡控滑主要为层内错动带和基覆界面。因此，地质结构面对区内滑坡、崩塌的控制非常明显。

3.5 降雨

通过对区内有时间记载的350 处地质灾害发生时间与降雨时间的对比分析，绝大多数地质灾害发生在汛期（4-7 月份），汛期多年月均降雨量多在200 mm 以上，即崩滑流和地面塌陷在汛期（4-7 月份）共发生259 处，占总数74%。多年月均降雨量与崩滑流和地面塌陷灾害发生具有较好的一致性，其中6 月份崩滑流和地面塌陷灾害点峰值明显，见图1。因此，降雨是诱发地质灾害的关键要素。

图1 降雨与地质灾害Fig.1 Rainfall versus geological disasters

3.6 人类工程活动

日趋频繁的人类工程活动对地质灾害的诱发作用越来越明显，主要表现在：依山建房切坡和傍山公路切坡，多未采取防护措施或防护欠合理；沿坡麓及坡脚开挖引水渠道，未采取防渗措施等。区内因人工切坡等工程活动已诱发崩塌、滑坡的地质灾害247 处，其中滑坡240 处、崩塌7 处。

修路切坡及开采矿石等活动产生的大量废石废土，为诱发泥石流提供了的物质来源；人工抽取地下水和工程建设过程中振动及加载是区内岩溶塌陷的主要诱因。

3.7 孕灾环境分区

通过区域地质环境条件背景分析、地质灾害发育规律和孕灾环境研究，永新县地质灾害受地形地貌、工程地质岩组、斜坡结构、地质构造、降雨和人类工程活动的共同控制和影响，诱发因素主要为降雨、切坡［11］。地质灾害的形成发育具有明显的分带性。

本次工作将工程地质岩组和地形地貌作为主控因素，按照其与地质灾害发育程度相关性进行分类分级叠加，其他因子作为次要因素进行分区划分，并兼顾区域的连续性、完整性以及突发地质灾害分布情况，以孕灾地质条件为基础，利用ArcGis 的平面分析、统计功能，结合工程地质类比，将永新县划分为3 个大孕灾环境分区及19 个亚区，见图2。

图2 永新县孕灾环境分区Fig.2 Disaster-breeding environment zoning in Yongxin County

孕灾环境复杂区分为5 个亚区，编号A1～A5，分布面积783.57 km2，占全县面积的35.93%，分布灾害点91 处，灾害点密度0.12 点/km2，灾害类型以滑坡为主，次为崩塌等；较复杂区分为9 个区块，编号B1～B9，分布面积1264.07 km2，占全县面积的57.96%，分布灾害点243 处，灾害点密度0.19 点/km2，各类灾害均有分布，以滑坡、地面塌陷为主；简单区分为5 个区块，编号C1～C5，分布面积133.41 km2，占全县面积的6.12%，分布灾害点36 处，灾害点密度0.27 点/km2，灾害类型以地面塌陷为主，次为滑坡等。

通过对永新县地质灾害孕灾地质条件调查与分区，总结区内地质灾害发育分布规律，分析地质灾害孕灾因子和成灾模式，为后续地质灾害易发性、危险性评价及风险区划、防治区划及科学防灾减灾提供数据支撑。