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武乡县地质灾害主控因素及发育规律浅析

所属栏目:农业环境科学论文 发布日期:2021-02-02 09:56 热度:

   摘要:武乡县地质灾害发育规律受地质环境条件控制,从武乡县地质环境主控因素入手,探讨武乡县地质灾害发育规律与其主控因素的关系,最终得出武乡县地质灾害空间向及时间向发育规律。总结出的规律为未来武乡县灾害防控体系建设奠定了较为坚实的基础。

武乡县地质灾害主控因素及发育规律浅析

  关键词:武乡县;地质灾害;主控因素;发育规律

  1概述

  武乡县地处山西省东南部,长治市北缘。由于近年来开采地下矿产资源,大住房建设、公路开发等人类活动加剧,兼之武乡县地质环境条件的特殊性,诱发了大量地质灾害。地质灾害对武乡县人民群众及其财产造成极为严重的威胁,因此研究武乡县地质灾害主控因素及发育规律具有十分重要的意义。本文根据武乡县地质环境条件,详细剖析了武乡县地质灾害主控因素与其发育规律的关系。

  2地质环境主控因素

  2.1气象及河流

  武乡县属暖温带大陆性气候,四季变化明显,冬季寒冷少雪,春季干燥多风,夏季炎热多雨,秋季湿温和凉爽。由于地形复杂,加之地理相对高差和自然诸多因素影响,本县各地气温差因海拔高低不同而异。最热的监漳滩,年平均气温约9.4℃;最冷的华儿垴(黄岩垴),年平均气温只有3℃上下。全县多年年平均气温9.4℃。武乡县多年平均降水量为496.2mm,全县年最大降水量为826.1mm(2003年);年最小降水量为290mm(2002年),月最大降水量为264.5mm(1993年8月),日最大降水量为150.6mm(1989年8月16日)。武乡县境内主要河流有浊漳河北源干流及其一级支流涅河、蟠洪河、贾豁河,以及次一级支流马牧河、高寨寺河;另外还有云簇河一级支流石盘河一级汾河支流昌源河等。按其流域主要为海河、黄河两大水系。区内最大的水库为关河水库。境内河流常年有水,水力资源丰富。

  2.2地形与地貌

  武乡县地跨太行、太岳两山,太行山脉由东北向西南蜿蜒,太岳山脉从西北向西南延伸。地势呈东西高、中间低的马鞍形。县境东部的大部分地区海拔在1400m以上,最高峰花儿垴(黄岩垴)海拔2008m;西部地区海拔在1300m左右,最高峰子金山海拔1809m;北部和南部的大部分山岭海拔在1000~1300m之间;中部和浊漳河主要支流沿岸的地势较平缓。最低处监漳至西川一带海拔900m左右。按形态及成因类型可将武乡县地貌类型划分为5个大区。其中中山区面积415.12km2,占总面积的25.69%;低中山区面积301.67km2,占总面积的18.67%;黄土丘陵面积819.75km2,占总面积的50.73%;堆积河谷面积79.18km2,占总面积的4.9%;台地面积29.62km2,占总面积的1.83%。

  2.3地层岩性与构造

  武乡县地跨沁水向斜两翼,东翼自东向西,由老至新出露地层为寒武系、奥陶系碳酸盐岩。至墨镫乡、洪水镇、蟠龙镇一带,石炭系中统太原组和二叠系下统山西组含煤岩系出露,再往西为二叠系上统、三叠系碎屑岩,新生界松散层沉积广泛覆盖,基岩零星分布于深切的河谷与山间盆地中。向斜西翼至太岳山区主要出露三叠系中统二马营组,上统铜川组。武乡县地跨太行、太岳两山,位于沁水向斜两翼,地质构造复杂。沁水向斜轴部位于武乡县丰州镇以西,轴向为NNE向,两翼地层倾角为10°~25°,相伴发育一组与主构造线一致的波状压密褶皱,地层倾角在5°~10°之间。断裂分布于县境NW的分水岭至二郎堂正断层组成对出现,形成地堑或地垒。

  2.4地下水与植被

  区内地下水按不同岩性特征所赋存的地下水类型及富水程度,可划分为三种类型:松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水、碳酸岩盐类岩溶水。地下水补给、径流、排泄条件主要受气候、地形地貌、构造、岩性特征等因素的制约。总体上,基岩山区和丘陵区是地下水补给、径流区,而河谷区是地下水的排泄区。按植被覆盖度,武乡县可以分为5个区,其中低覆盖度区面积171.1km2,占全县总面积的10.6%;较低覆盖度区面积388.7km2,占全县总面积的24.1%;中覆盖度区面积483.6km2,占全县总面积的30.0%;较高覆盖度区面积424.7km2,占全县总面积的26.4%;高覆盖度区面积141.9km2,占全县总面积的8.8%

  2.5人类活动

  武乡县人类活动主要包括房屋开发、道路开发、煤矿采矿等。这些工程活动也是武乡县内地质灾害发生的主要原因。

  3地质灾害发育规律

  3.1地质灾害空间向发育规律

  武乡县地质灾害发育规律严格受地质环境主控因素的制约,地质灾害在空间上有较为明显的发育规律特征。具体表现如下。3.1.1沿道路沿线及煤矿矿区呈条带状分布(1)崩塌及潜在崩塌沿道路沿线呈条带状分布。据2015年详细调查资料显示,崩塌及潜在崩塌具有线性分布特点,由于武乡县道路开发多沿河流两岸及其一级阶地,故主要集中在沿浊漳河北源及其一级支流蟠洪河、涅河河谷两岸道路开发切坡形成的高陡边坡处。(2)地面塌陷沿煤矿矿区呈条带状分布。受地质构造及岩性控制,武乡县境内煤矿主要分布在东部地区,由于沁水向斜轴部位于武乡县丰州镇以西,轴向为NNE向,两翼地层倾角为10°~25°,至韩北乡—墨镫乡一线出露二叠系下统山西组及石炭系上统太原组煤系地层,致使煤矿呈现条带状分布特征,由于煤矿采空导致地面塌陷及其伴生地裂缝,故而地面塌陷在空间上呈现条带状分布特征3.1.2地形地貌控制地质灾害发育武乡县地貌也是其地质灾害发育的主控因素,尤其是崩塌、潜在崩塌的发育强度由河流谷地—低山丘陵区—中山区逐渐变小,具体地貌与地质灾害关系见图1。在武乡县河流谷地区,地形较为开阔,地势平坦,但是黄土陡坡即高且陡,并且该类地区人口较多,人口密度大,人类活动较强烈,故灾害密度大。在武乡县低山丘陵区,黄土覆盖较厚,地层风化剥蚀情况严重,植被发育较差,地形切割强烈,水土流失严重,各类小型沟谷发育,黄土崩塌及岩质崩塌较易发。在武乡县西北部、东部的中山区,出露基岩多为硬质岩,地层风化程度较低,村庄分散,人口较少,人口密度低,人类活动较弱,故灾害密度较低,仅沿208国道发育几处因道路开挖斜坡引发的岩质崩塌。而地面塌陷则因采空影响较大,由于煤矿多分布在武乡县东部剥蚀侵蚀低中山区及梁状黄土丘陵区,故此类地貌分区中地面塌陷及其伴生裂缝发育较多。3.1.3地层岩性也是灾害发育的主控因素之一区内土质崩塌的坡体岩性以第四系上、中更新统黄土为主。黄土颗粒成份以粉粒为主,天然状态下土力学指标良好,但由于其湿陷性的表现,当降水入渗后,极易产生变形破坏,形成陷穴、落水洞等,这也为雨水入渗提供了快速通道,最终导致崩塌的发生。新黄土虽然为较均匀地结构,但总体结构松散,裂隙孔隙多,极易导致风化崩解。而老黄土虽然是黄土梁峁的主要组成,粘粒含量高于新黄土,但老黄土竖向裂缝、构造裂缝、滑塌裂缝以及风化裂缝普遍发育,形成了典型的柱状体块裂结构和楔形体块裂结构,也是产生掉块现象的主要原因。因此黄土崩塌是区内最为普遍的灾害种类。区内岩质崩塌的坡体岩性主要为三叠系、二叠系软弱层状碎屑岩、软硬相间碎屑岩及坚硬层状碎屑岩,该地区植被覆盖率较低,人口较多,并且受人类活动尤其是道路开发的因素影响明显,在开挖边坡等因素影响下,岩体极易沿节理面扩张,形成危岩体,最终导致崩塌地质灾害的发生。此外武乡县东部采煤区地层主要出露二叠系下统山西组(P1s)、石炭系上统太原组(C3t),岩性主要是灰白、灰黑色砂岩、粉砂岩、泥岩、石灰岩及煤层。泥岩和砂岩、灰岩的工程地质物性差异较大。该地层内主要开采2-3号煤、8-9号煤、15号煤,煤层采空后上覆岩体在自重和附加重力作用下易发生弯曲变形,出现采空塌陷采空裂缝等地质灾害。

  3.2地质灾害时间向发育规律

  在时间向上,地质灾害的发育也呈现较为集中的表现。包括:①集中发育于工程活动强烈时期;②在一个年度周期内,崩塌在降水集中时段较为易发;③地面塌陷则在煤矿开采较强烈时期易发。3.2.1集中发育于工程活动强烈时期武乡县地质灾害主要包括崩塌、潜在崩塌及地面塌陷,它们大都是受人类活动这一主控因素的影响,表现集中发育于工程活动强烈时期。其中崩塌、潜在崩塌主要由于不合理的人类活动破坏了原有稳定的坡体,特别是坡脚的开挖,导致原有坡体应力发生变化,最终坡体稳定性降低发生崩塌;地面塌陷则由于煤矿开采形成采空区,破坏了原有岩体的应力平衡,在采空区上部形成了塌陷,因此在煤矿开采较强烈的一段时间内,地面塌陷发生的可能性较大。3.2.2在降水集中时段较为易发崩塌地质灾害与降水成正相关性。在单位时间内,降水量大的时段崩塌较为易发。其表现为:在年降水总体数量大的年度较为易发;在一年中的降水集中时段较为易发;在日降水强度大的时段较为易发。在强降水时期内灾害发生和降水基本同步,连阴雨季节灾害发生一般在降水结束后发生。黄土具有极强的水敏性。黄土边坡在饱和状态下,上部松散层快速崩解,下部粘土体积膨胀、力学强度快速降低,致使坡体变形产生崩塌。根据2015年详调成果,武乡县内发生崩塌、滑坡等地质灾害的时间均发生在雨季。区内地面塌陷也受降水因素的影响,一般来讲,春季村民耕作前,会将塌陷坑及裂缝进行补封填埋,但当连续降水时,地表汇流水入渗,耕作前填埋用的土层会被地表汇流冲入下伏采空区内,最终显现出塌陷及其伴生裂缝,且水入渗后,会降低采空区顶部岩体的摩擦力,导致未断裂弯曲的岩层可能会继续变形,进而整体断开,加剧地面塌陷发展。

  4结论

  可以看出,武乡县地质灾害的发生,与地质环境主控因素密不可分,通过分析,得到武乡县地质灾害空间分布上沿道路沿线及煤矿矿区呈条带状分布、地形地貌控制灾害发育、地层岩性控制灾害发育等三个规律,在时间向上表现为集中发育于工程活动强烈时期、在降水集中时段较为易发等两个规律。这些规律都为未来武乡县灾害防控体系建设奠定了较为坚实的基础。

  参考文献:

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  《武乡县地质灾害主控因素及发育规律浅析》来源:《西部探矿工程》,作者:李远

文章标题:武乡县地质灾害主控因素及发育规律浅析

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