辽宁桓仁地质灾害形成条件及影响因素分析

摘要：概述了桓仁地质灾害现状，对其隐患点的稳定性、危险性进行了初步评价，着重地分析了桓仁崩塌、滑坡、泥石流及地面塌陷等地质灾害的形成条件和影响因素，为该区今后开展地质灾害防治工作指明了方向。

关键词：辽宁桓仁　地质灾害　现状形　成条件　影响因素

桓仁位于辽宁东部长白山脉东南延续部分的山区。北与新宾县相连，西与本溪县接壤，南与宽甸县毗邻，东与吉林省集安和通化县交界，总面积约3547km2。地处北温带大陆性湿润季风气候区，年平均气温6.5℃，最高达37.2℃。年平均降水870.4mm，年平均暴雨日数2.4天，最多达6天。该区处于中朝准地台胶辽台隆太子河～浑江台陷的桓仁凸起之中北部，地质环境条件复杂，地质构造发育，沉积岩、岩浆岩及变质岩等三大岩类均有出露，岩石类型多样，岩性复杂多变。局部人类工程活动强烈。

1　地质灾害发育现状

1.1地质灾害发育现状

桓仁已经发生的突发性地质灾害点51个，其中，崩塌11处、滑坡8处、泥石流23处、地面塌陷9处。共造成2人死亡、2人受伤，直接经济损失277.2万元。在182处地质灾害调查点中，将其中的150个确定为地质灾害隐患点，其点分布特点为：崩塌、滑坡多位于公路沿线和采矿场等人类工程活动较强烈地段；泥石流在全区均有发育，但主要分布于东西部及南部中低山区：而地面塌陷则主要分布于二棚甸子铅锌矿和暖河子煤矿等采矿区。

1.2隐患点稳定性、危险性初步评价

区内150个地质灾害隐患点中，包括崩塌67个、滑坡17个、泥石流58个、地面塌陷8个。其分布情况见表1。从表中可以看出，崩塌隐患主要分布在桓仁镇、沙尖子镇和五里甸子镇；泥石流隐患主要位于沙尖子镇、五里甸子镇和八里甸子镇；而地面塌陷隐患位于木盂子镇和二棚甸子镇。就区内各类地质灾害隐患的总体分布来看，以沙尖子镇和五里甸子镇分布最多。

区内150个灾害隐患点中，稳定性差35个、较差115个；规模属大型5个、中型60个、小型85个；险情属特大级3个、重大级21个、较大级42个、一般级84个；直接威胁人口10918人，直接威胁财产11739.6万元，见表2、表3。

2　地质灾害形成条件及影响因素

2.1崩塌形成条件及影响因素

(1)地形地貌条件：陡峻地形是崩塌形成的前提，陡坡和陡崖为崩塌形成提供了势能和空间。桓仁地处中低山区，地形切割强烈，相对高差较大，坡度较陡，局部呈陡崖，局部区域切坡修路、建房、采矿等人类工程活动较为强烈，形成了大量陡坡和陡崖，为崩塌形成提供了有利条件。

据统计，11处已发生崩塌灾害中，地形坡度大于60°的有7个，35～60。之间的有4个，其微地貌均属陡崖或陡坡。而67处潜在崩塌隐患中，微地貌属陡崖的35个占52.2％、属陡坡的31个占46.3％、而属缓坡仅有1处占1.5％。

(2)岩石类型条件：岩石是崩塌灾害形成的主体，区内岩石类型多种多样。崩塌主要发生在坚硬、较坚硬的脆性岩组中，因为其易形成较陡的边坡，极少量位于较松散的粘土夹碎石之上，且多为人工切坡后形成的陡坡陡崖。11处已发生的崩塌中，岩性类型主要为花岗岩、花岗闪长岩、灰岩、火山岩及火山碎屑岩等岩组，仅I处为残坡积粘土夹碎石的土体。而67处崩塌隐患点出露的岩性也多属坚硬、较坚硬的脆性岩组，岩石类型主要为花岗岩、变质岩、灰岩、砂岩、火山岩等。

(3)地质构造条件：地质构造的发育程度决定了岩体的完整性和自身强度。区内北东、北北东、北西及东西向构造均较发育，节理裂隙密集，岩石较为破碎。大多数崩塌灾害点，发育有两组或三组结构面，在具有临空面的基础上，因重力作用易形成卸荷裂隙而发生崩塌。

(4)气象因素：气象因素对崩塌的影响主要表现在气温变化和大气降水两个方面。该区地处北方，四季分明，冬季昼夜温差高达30℃以上。季节和昼夜的气温变化，使斜坡体岩石的物理风化进程加快，造成岩石节理裂隙和裂缝加宽延伸，破坏了岩体的完整性，易于卸荷裂隙的形成，促进崩塌的发生。降水是崩塌发生的最主要诱发因素之一，11处崩塌灾害均发生在5～9月份的雨季，尤其是久雨、大雨及暴雨之后，因雨水沿节理裂隙渗入坡体内，增大了动水张力和静水压力，增加了岩体的自身重量，使岩石的抗剪强度降低，进而导致崩塌。

2.2滑坡形成条件及影响因素

滑坡的发生受一定的内外因素所控制，内因是滑坡形成的必要条件，外因是滑坡形成的诱因。

(1)地形地貌条件：区内滑坡主要发生在中低山区较陡斜坡的中下部，其相对高差较大。已发生的8处滑坡中，微地貌均为陡坡，坡度在25～450之间。17处潜在隐患所处的微地貌也均属陡坡，坡度在25～60°。由于桓仁地处中低山及低山丘陵区，山势陡峻、地形切割强烈，相对高差较大，25。以上的陡坡分布广泛，为滑坡的形成、发生和发展提供了有利的地形地貌条件。

(2)岩土体类型条件：岩土体的性质是滑坡形成的物质基础，不同的岩土体可形成不同类型的滑坡。区内滑坡均属土质，滑坡体均为第四系残坡积土体。斜坡体的结构类型对区内滑坡的形成起着重要的决定性作用。

(3)人类工程活动：人类工程活动对滑坡的形成具有重要的影响作用，表现在修路、建房、矿山开采切坡及过度垦植、破坏植被等方面。由于人为切坡，改变了原有坡形，形成高角度边坡，具备了临空条件，破坏了斜坡体的结构，降低了岩土体的内聚力，进而形成滑坡。

(4)大气降水：降雨是滑坡形成的最主要、最直接的诱发因素。已发生的8处滑坡灾害均发生于夏季的降雨后期，且有6处在7～8月份。本区降水充沛、强度大、时间较为集中。由于大气降雨，使大量雨水渗入土体，并逐渐饱和，自重增大，加之下伏基岩的透水性差，成为相对的隔水层，松散堆积物与基岩接触面处形成滞水带，使饱和土体与下伏基岩的抗剪强度降低，在重力作用下，饱和的松散堆积物沿土体与基岩接触面向下部移动而导致滑坡。

2.3泥石流形成条件及影响因素

(1)地形地貌条件：地形地貌是泥石流形成的重要必备条件之一。桓仁位于辽东山区，地貌以中低山为主，属侵蚀、剥蚀构造地貌，地形切割强烈，相对高差较大，山势陡峻，沟谷发育，呈“V”字型，且沟深谷长，多呈漏斗状或树枝状，坡度多在25～45"之间，沟床纵坡降大，为泥石流的形成和发生提供了良好的环境条件。

区内89条泥石流沟谷的形态，在剖面上多呈“V”字型，平面上多为漏斗状或树枝状；汇水面积多为0.2～5Km2，有54条占60.7％，其次为5～10Km2，有22条占24.7％；而沟床纵坡多为6～12°，有46条占51.7％；山坡坡度在25～40°，属陡坡地貌，这些条件均有利于泥石流的形成。

(2)松散碎屑物源条件：丰富的松散土石碎屑固体物质是

形成泥石流的主体。本区地质构造复杂、褶皱断裂较为发育，属新构造运动上升区。易于风化的软硬相间岩层、花岗岩及混合花岗岩等分布广泛，受地质构造作用，岩石较为破碎。在长期的风化剥蚀作用下，表层覆盖了较厚的松散土石碎屑物，且局部地段还人为堆积了丰富的松散土体，为泥石流的形成提供了丰富的物质来源。

该区沟谷内松散物厚度多为1～5m，沟谷流域松散物平均厚度多在0.2～1.5m之间。在89条泥石流沟谷中，松散物平均厚度大于lm的有32条占36％：在0.5～1m之间的有23条占25.8％，小于0.5米的有34条占38.2％。

(3)大气降水：水既是泥石流的重要组成成分，又是泥石流搬运介质和激发条件。大气降雨是桓仁泥石流灾害形成的最直接的诱发因素和搬运动力条件。

本区地处辽东山区暴雨中心，雨量充沛，多年平均降水量870.4mm，年最大降水量1332.6mm，全年总降水日数平均为112天，夏季的平均降水日数为45天，年平均暴雨日数为2.4天，最多年份达6天。以往资料显示，区内十日最大降雨量348.4mm，三日最大降雨量284.4mm，一日最大降雨量195.5mm，小时最大降雨量55.6mm。已发生的23处泥石流灾害，均发生在久雨、大雨或暴雨之后。

由此可见，该区不仅雨量充沛，分布集中，多发于汛期的7～8月份，而且降水强度大，特别是短时间内的强降雨时有发生，为泥石流灾害的发生创造了有利的条件。

(4)人类工程活动：人为因素对泥石流形成的影响主要表现在两个方面。其一，采矿活动中形成的大量松散物堆放不合理，以及废弃的尾矿存放于沟谷中，为泥石流的形成提供了丰富的物源。如木盂子镇暖河子煤矿西干沟矿区，把大量的采煤废渣直接随意堆积于西干沟沟谷内。其二，人为对植被的破坏方面。该区植被较好，覆盖率较高，在一定程度上遏制了泥石流的发生。但局部地段因土地复垦和乱砍滥伐，植被遭受了不同程度的破坏，覆盖率降低。已发生的23处泥石流灾害均位于植被较差的区段，如沙尖子镇影壁山村东山坡面泥石流即是由于斜坡地带复垦，无植被覆盖，在强降雨条件下，形成坡面泥石流。

2.4岩溶塌陷形成条件

(1)岩溶洞隙发育特征：本区碳酸盐岩分布广泛，层位主要是晚古生代寒武系和奥陶系石灰岩及中上元古代辽河群大石桥组大理岩。在区域上，二者的岩溶化程度中等。但在二棚甸子镇松兰一西岔社区范围内，岩溶洞隙较为发育，为岩溶塌陷的产生奠定了基础。

据二棚甸子铅锌矿区钻孔资料显示，在松兰矿区深部主要为寒武系石灰岩，断裂构造发育，56％的钻孔见有岩溶现象，岩溶率大于4％。

(2)松散盖层分布情况：区内产生岩溶塌陷的寒武系灰岩表层，均覆盖有不同厚度的松散盖层，为残坡积、坡洪积亚粘土夹碎石，厚度变化较大。在西岔和西双岭东山岩溶塌陷点，由于其位于山坡处，覆盖土层较薄，仅0.5-1m，而在松兰岩溶塌陷区，因其主要分布于沟谷内，所以其松散堆积土层较厚，多为0.5-2m，局部可达5以上。

(3)岩溶地下水变化特征：境内石灰岩分布区的地下水类型主要为岩溶洞穴水、岩溶裂隙水，其次为构造裂隙水和松散层孔隙水。地下水的补给来源主要为大气降水，局部沟谷地段可通过地表迳流入渗补给，其补给方式以垂直入渗为特征。在丰水季节地下水得到充分的补给，使地下水位明显上升。地下水的排泄，因其所处的地形地貌条件的差异而各有不同。在黑沟村西双岭东山，由于其位于半山坡之上，位置相对较高，地下水排泄以垂向和侧向渗透为主。而在二棚甸子镇松兰～西岔社区，由于其属于矿区，地下水的排泄方式主要为矿坑排水。

(4)矿坑排水对水文地质条件的影响：松兰～西岔属于桓仁铜锌矿区，地下采矿活动较为强烈，抽排地下水量较大。据矿坑排水资料显示，目前矿坑丰水期的排水量为6000m3／d，平枯水季节的排水量为2200m3／d，其排水深度达600-700m。随着矿床开采深度的加大，排水量和排水深度必将随之逐年增加。已有资料记载，在松兰涧边，70年代施工的ZK318勘探孔，曾出现过压力达21米的水头，但至1989年时已无力自喷，目前已不见地下水位。因此，矿坑疏干排水已完全改变了本矿区自然条件下的水文地质环境条件，形成入渗外排的人工水文地质模式。

2.5采空塌陷形成条件及影响因素

(1)采空区的分布：地下采空区的存在是采空塌陷形成的基础条件。区内二棚甸子铅锌矿区和暖河子煤矿区分布有广泛的地下采空区。二棚甸子铅锌矿区分布有两个采空区。一是松兰～西岔坑区段，采空区呈北西向的近长方形展布，长约2000m，宽200--800m，面积约1Km2：二是东部向阳坑区段，采空区亦呈北西向近长方形展布，长约600m，宽200-300m，面积约0.15Km2。两个采空区在纵向上的分布深度也较大，最大埋深可达700m，且正在向深部发展；暖河子煤矿区的采空区分布于金坑～煤洞沟～半截沟～西干沟一带，呈近东西向带状展布，东西长3000m、南北宽200-500m，面积约1.2Km2，深度在0～250m之间。

(2)地层岩性地质构造条件：二棚甸子铅锌矿是我省有色矿区之一，属矽卡岩型多金属矿床。矿体产于闪长岩与寒武系石灰岩接触带处，形态非常复杂，大小不一，呈不规则脉状、扁豆状和襄状产出，膨胀、收缩、分枝、复合现象明显，矿化蚀变强烈，成矿深度较大，最大埋深在700M以上。该区褶皱断裂构造发育，并具有多期次活动的特点。东西向基底构造控制了古生代地层的展布，起着导岩控岩作用，北西向构造使寒武系碳酸盐地层形成北西向的短轴背向斜褶皱构造，而北东向构造在区内活动最为频繁强烈，具有继承性和叠加性，形迹复杂，以断裂构造为主，并多被酸碱性岩脉所充填，产状为：倾向北西，倾角60-80°，性质为压扭性。因此，区内岩石较为破碎，断层、节理、裂隙发育，破坏了岩石的完整性，对地下水的运移极为有利。

(3)人类工程活动：人类工程活动对采空塌陷的影响，主要表现在违反采矿要求、乱采滥挖和重复开采等方面。尤其是在二棚甸子铅锌矿区表现的更为明显。二棚甸子铅锌矿开采历史悠久，于1950年恢复生产，早期均按采掘技术规范要求，留有隔离层和保安矿柱，但自从80年代划归为地方政府管理后，几十家个体、集体小矿于上部进行乱采滥挖，严重破坏了原有的隔离层和保安矿柱。该矿70年代以前主要是开采铅锌矿，70年代末开展斑岩型铜矿研究，82年发现了自然银矿体，99年又发现辉钼矿，使矿区内遭受到多次重复开采，对采空区的围岩稳定性具有一定破坏作用。该矿属矽卡岩型多金属矿床，矿于岩体与石灰岩的接触带上，形态不稳定，埋深较大，围岩以石灰岩为主，其开采方法为溜矿法，废矿渣堆于地表。而暖河子煤矿区主要是以似层状、层状煤为开采对象，顶板岩石主要为砂岩、粉砂岩，其顶板管理方法为自由冒落式。因此，采空区顶部覆岩在长期的重力及各种因素影响和作用下，必将遭到不同程度的破坏，在垂直剖面上形成冒落带、断裂带和整体移动带，并逐步向上部延伸发展，最终波及地表，形成采空塌陷。

3　结语

桓仁位于辽宁东部山区，地貌类型以侵蚀、剥蚀中低山为主，地形起伏变化大，相对高差千余米，山高坡陡，沟谷发育。区内出露的地层岩石多样，岩性差异大。地质构造较复杂，为地质灾害的形成与发生提供了基础条件。主要地质灾害类型有崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷及岩溶塌陷等，其形成条件和影响因素众多。本区降水充沛、集中、强度大，构成了地质灾害发生的最直接的诱发因素之一，同时，人为工程活动因素，也是地质灾害形成和发生的重要影响因素。为此，应针对本区地质灾害形成条件和影响因素的特点，系统地开展地质灾害研究和防治工作。