李 远
（山西省地质勘查局二一二地质队，山西 长治 046000）
沁源县地处山西省东南部，境内地势起伏，人类工程活动主要集中在堆积河谷及黄土丘陵区，区内中西部地区为煤矿主采区，是崩塌、滑坡地质灾害的高发地区。沁源县地质灾害孕灾因子与地形地貌、工程地质岩组、斜坡结构、水文条件、人类工程活动等息息相关。本文根据沁源县孕灾因子，总结出沁源县地质灾害成灾模式，为未来沁源县地质灾害风险管控和治理打下良好基础。
2.1 地貌与地质灾害
沁源县地貌分区主要包括：中山区、低中山区、梁峁状黄土丘陵及堆积河谷区，各类地质灾害在其发育数量如下所述（图1）：
图1 沁源县地貌与地质灾害统计柱状图
（1）中山区：该区面积1085.5km2,占全区面积的42.6%，总体发育灾害数量22处，灾害占比26.8%，灾点密度0.020处/km2，灾点密度远小于沁源县总体灾点密度，总体来讲该区灾害较不易发。
（2）低中山区：该区总体包括剥蚀侵蚀低中山区和溶蚀侵蚀低中山区两个二级单元，面积1239.1km2，占全区面积的48.6%。总体发育灾害数量41处，灾害占比50.0%，灾点密度0.033处/km2，灾点密度大于沁源县总体灾点密度，总体来讲该区灾害较易发。
（3）梁峁状黄土丘陵：该区小范围分布于县境北部、中南部部分山区的山前地带，面积97.2km2，占全县总面积3.8%。北部王和—王陶一带由上更新统坡积黄土组成，南部山前丘陵为中更新统洪积物组成。冲沟较发育，起伏较小，在整体黄土梁状高地上,有较明显的峁和鞍地。总体发育灾害数量11处，灾害占比13.4%，灾点密度0.113处/km2，灾点密度远远大于沁源县总体灾点密度，总体来讲该区灾害极易发。
（4）堆积河谷：该区主要位于沁河、龙凤河、仁义河、静仁河河谷地带,面积127.1km2，占全县总面积5.0%。多为“U”型河谷，河谷由全新统冲积砂土、砂砾石与基岩山区风化碎石组成。总体发育灾害数量8处，灾害占比9.8%，灾点密度0.063处/km2，灾点密度远远大于沁源县总体灾点密度，总体来讲该区灾害极易发。
2.2 工程地质岩组与地质灾害
通过统计调查数据可知，沁源县崩塌、滑坡共计76处，主要发育在以下5类工程地质岩组中：
（1）软弱层状碳酸盐岩岩组：广泛分布于县境西部山区，面积171.54km2，占全县总面积6.73%。岩性为奥陶系上马家沟组泥灰岩、角砾状白云质泥灰岩夹灰岩，整体较软弱，遇水后抗剪强度降低，为溶蚀山区的不稳定岩组。该区崩塌、滑坡地质灾害发育总数为7处、占崩塌、滑坡总数的9.2%，灾点密度0.041处/km2，其中崩塌6处、滑坡1处。
（2）软弱—坚硬层状碎屑岩岩组：广泛分布于县境东部、南部山区，面积1241.63km2，占全县总面积48.7%。三叠系刘家沟组、二马营组细粒砂岩、粉砂岩与紫红色泥岩组成，砂岩强度高，抗风化能力强；
泥岩易风化，遇水易软化，易成为该岩组不稳定因素。该区崩塌、滑坡地质灾害发育总数为22处、占崩塌、滑坡总数的28.9%，灾点密度0.018处/km2，其中崩塌19处、滑坡3处。
（3）软硬相间层状砂页岩岩组：南北向展布于县境中部，面积414.48km2，占全县总面积16.25%。为一套二叠系砂岩、砂质页岩、页岩互层。砂岩强度高，抗风化能力强；
页岩风化剥蚀严重、呈碎裂状，遇水易软化，影响该岩组稳定性，工程地质性质较差。该区崩塌、滑坡地质灾害发育总数为22处、占崩塌、滑坡总数的28.9%，灾点密度0.053处/km2，其中崩塌15处、滑坡7处。
（4）粘性土单层土体：分布于丘陵区及边山地带，面积102.02km2，占全县总面积4%。包括上新近系、中更新统粘土、亚粘土与上更新统亚砂土两部分，其中前者为较密实的粘土、亚粘土夹钙质结合，多出露于丘陵区沟谷，胀缩性较小，工程地质性质较好。后者为上更新统坡积物，质地均一，结构疏散，垂直节理发育，一般具有Ⅱ级非自重湿陷性，遇水强度显著降低，工程地质性质较差。该区崩塌地质灾害发育总数为2处、占崩塌、滑坡总数的2.6%，灾点密度0.020处/km2。
（5）砂土、粘性土、砂砾石多层土体：主要分布于浊漳河等河流的河床、河漫滩及I级阶地，面积131.71km2，占全县总面积5.17%。主要岩性为砾石层、砂类土层及粉土层，厚度10～30m。整体较松散，级配良好，透水性强，工程地质性质较差。该区崩塌、滑坡地质灾害发育总数为23处、占崩塌、滑坡总数的30.3%，灾点密度0.175处/km2，其中崩塌16处、滑坡7处。
2.3 斜坡结构与地质灾害
区内出露斜坡岩土体结构主要包括以下几种类型：黄土型、黄土＋基岩接触面型、基岩型。
（1）黄土型：此类斜坡坡脚至坡顶均为第四系黄土构成，主要分布在县境内沁河南段。该类型斜坡活动程度从黄土本身来讲，主要与黄土的工程地质性质密切相关，一方面黄土质地松散，工程地质特性差，抗拉强度低，极易在临空面附近形成卸荷裂隙，有利于滑坡体与母体分离。另一方面黄土遇水时强度急剧降低，有利于形成滑动面，可沿谷底坡脚剪出。根据统计该类地层发生崩塌共18处，滑坡2处，与其岩土体特性有一致性。
（2）黄土+基岩接触面型：此类型斜坡上部为黄土，下部为基岩，主要由黄土+砂泥岩互层、黄土+砂岩，多发育与王和镇、中峪乡一带，下伏基岩是大多滑坡发生的正向影响因素：一是岩土在工程地质性质上具显著差别，基岩力学强度大，抗滑能力强，活动性低，多成为滑坡剪出口的下伏稳定地层；
二是基岩的隔水性能相对较好，地下水容易在基岩面上相对富集，易饱水，造成基岩之上黄土力学强度下降，转变为滑带。
（3）基岩型：此类型斜坡基本全部由基岩组成，主要类型有以下2种：一是由石灰岩、白云质灰岩、白云岩组成，出露于西北部碳酸盐岩山区。碳酸盐岩呈厚层块状，坚硬，抗风化，抗侵蚀能力强；
但普遍存在溶蚀形成的空腔及软弱的泥灰岩，由于长时间的降水入渗以及差异风化，导致该类地区普遍出现高耸独立的危岩，受降雨等外动力因素影响，导致坡体易失稳产生崩塌。二是由岩性为砂岩、细砂岩、粉砂岩夹煤层，并与泥岩、砂质泥岩互层，主要分布于沁源县大面积分布的剥蚀侵蚀低中山区中，该类地层易风化，强度较低，由于有泥岩等软弱岩层大量存在，使得整个岩体抗剪强度降低，在雨水入渗后，易沿着软弱泥岩层面向下滑动，形成滑坡。并且砂岩与泥岩的差异风化，也容易导致下部泥岩率先风化剥蚀，上部砂岩悬空，形成崩塌。
2.4 人类活动
沁源县人类活动主要包括房屋开发、道路开发、煤矿采矿等。这些工程活动也是沁源县内地质灾害发生的主要原因。
3.1 崩塌成灾模式
沁源县崩塌地质灾害共计58处，受到地貌形态、工程地质岩组、斜坡结构及人类活动等多种因素的综合影响，很大程度决定了崩塌成灾模式。现将其成灾模式分析如下：
（1）倾倒式：该类崩塌共计19处，多发生于上软下硬的岩土体组合中，在崩塌体失稳时，以坡脚的某一点为转点，发生转动性倾倒。其特点是坡顶普遍存在垂直节理、柱状节理，上覆岩土体未悬空。沁源县发育的19处倾倒式崩塌有8处发育在T+P砂泥岩中，7处发育在第四系黄土中，有4处发育在奥陶系石灰岩中。T+P砂泥岩易风化，内部节理裂隙发育；
而Q3黄土结构较为松散、水敏性高，易湿陷，易风化。坡体高度大多超过20m，这都为土体倾倒变形提供有利条件.
（2）坠落式：该类崩塌共计25处，常见于坡度较陡的斜坡，崩塌岩土体下部缺少支撑，往往呈现出悬空状态，发育崩塌原始坡高大多高于15m；
崩塌的斜坡基本均有植被覆盖，并且以灌木及草地居多。野外调查发现。坠落式崩塌发生较为迅速，不容易预报。
（3）滑移式：该类崩塌共计14处，其所处斜坡被竖直节理或裂缝切割后，被切割的土体沿着古土壤、砂岩等相对硬质基底坡下滑动，这种崩塌通常被称为滑移式崩塌。沁源县3处滑移式黄土崩塌主要发生在（Q3）粉土层，该类崩塌底部有较硬的粉质粘土，中部夹有软弱的钙质结合层。11处滑移式岩质崩塌主要由三叠系刘家沟组及二叠系下石盒子组砂岩夹泥岩组成，泥岩易在降水作用下泥化，并且抗风化能力较差。当边坡开挖时，或者雨水下渗时，由于后缘产生卸荷作用，一般会沿着竖向节理面发育卸荷裂隙，上覆厚层粉土和砂岩易沿着钙质结合层或向下滑落，形成滑移式崩塌。这里崩塌的主要诱发因素是降雨，在崩塌发生前，均有不同程度的降雨，但崩塌与降雨之间通常存在着时间差，由降雨引发的崩塌滞后性。该类崩塌变形破坏时会有一个较为长的拉张—破裂时间，较倾倒式与坠落式时间较长，较易于防治。
3.2 滑坡成灾模式
沁源县滑坡地质灾害及隐患共计18处，现将其成灾模式分析如下：
（1）黄土—基岩接触面滑坡：该类滑坡滑体主要由粉土或粉质粘土组成，滑床由泥岩、砂岩等硬质基底组成。这类滑坡的成灾模式一般为滑移—压制—拉裂型。其成灾模式为由于坡脚开挖致坡脚产生应力集中，斜坡向临空方向变形，坡顶产生拉张裂缝。这些裂缝的形成以及人类活动对坡表土壤的扰动耕植为雨水入渗提供了良好的通道。当雨水入渗到泥岩顶部时，由于泥岩透水性差，雨水富集形成饱水带，软化上部黄土层。此时，该层土体处于压剪应力状态，构成潜在的滑动带。这类滑坡主滑面倾角较缓，但滑面较长，滑动时具有滑速低、滑动距小的特点，较易防治。
（2）粉土—粉质粘土滑坡：该类滑坡的滑动体主要由Q3粉土组成，滑床主要由Q2粉质粘土组成。其成灾模式为前缘开挖致后缘拉裂破坏，同时因坡顶拉张裂缝的卸压作用，加强了坡脚的挤压作用。坡表马兰黄土节理裂隙较为发育，具有良好的导水性，为地表水下渗提供了有利通道。而雨水入渗深度有限，渗透到透水性差的粉质粘土，使得Q2黄土顶部形成饱水带。这一接触面位土体易侵水软化，处于压剪应力状态，构成潜在的滑动带。此类滑坡产生速度较慢，较易防治。
（3）砂岩—泥岩软弱结构面滑坡：该类滑坡多为顺向型滑坡，坡体岩性主要由砂岩夹软弱泥岩为主，此类滑坡的成灾模式通常发生在各类顺层边坡中，由于开挖坡角大于岩层倾角的缓倾角和中等倾角，岩体层面被截断形成临空面，之后斜坡岩体在自重应力的作用下沿软弱层面向临空面方向蠕动滑移，使滑移体逐渐拉裂解体。当滑移面向临空面方向倾角大于上覆岩体在该岩层面的综合抗滑阻力内摩擦角时，则该面一经截断临空后，坡岩体随即产生蠕滑变形，后缘拉裂面一旦出现即迅速滑落。
可以看出，沁源县崩塌、滑坡的成灾模式，与孕灾因子息息相关，通过分析，得到沁源县崩塌、滑坡主要受地形地貌、工程地质岩组、斜坡结构及人类工程活动等控制，其崩塌成灾模式主要是倾倒式、坠落式与滑移式，滑坡成灾模式主要是黄土—基岩接触面滑坡、粉土—粉质粘土滑坡以及砂岩—泥岩软弱结构面滑坡。不同的成灾模式的变形速度也有所不同，因此可采用不同的风险管控措施进行防治。
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