乐西高速沿线地质灾害发育分布规律研究

乐西高速沿线地质灾害发育分布规律研究

郭世杰,母剑桥

(四川高速公路建设开发集团有限公司，四川 成都 610000)

摘要：乐山至西昌高速公路位于四川省南部的乐山市、凉山州境内，是四川省高速公路网中连接成都平原经济区与攀西经济区联系的重要经济通道。本文在乐西高速沿线地质灾害调查工作的基础上，结合遥感技术，解译出崩塌、滑坡、泥石流和不稳定斜坡地质灾害246处，并研究了乐西高速沿线地质灾害的分布规律，分析得出地质构造，高程，坡度，坡向及人类活动是地质灾害的主要影响因素，最后根据分析结果对高速公路沿线区域进行了易发性分区，为高速公路的线路比选工作提供了重要依据。

关键词：地质灾害 遥感解译 分布规律 危险性分区

0引言

高速公路沿线经常受到崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害威胁，尤其是四川地区构造活动强烈，经常遭受地震的影响[1]。2008年汶川Ms8.0级地震造成大量公路被掩埋冲毁[2]，同时坡表遗留的大量松散物质成为潜在的滑坡和泥石流物源。2013年芦山Ms7.0级地震，2017年九寨Ms6.9级地震均不同程度的诱发了公路沿线的地质灾害，造成了大量的经济财产损失[2]。

乐山至西昌高速公路（乐西高速）位于我国西南部构造活跃区，路线长度277.60 km，穿越多条活动断裂带，沿线地形陡峻、气候多变、灾害频发，公路建设和后期运营都面临着严重的地质灾害威胁。

本文在乐西高速沿线地质灾害调查工作的基础上，结合遥感技术，对乐西高速沿线地质灾害进行分布规律研究，研究地质灾害的影响因素，并在此基础上进一步进行了危险性分区，为今后的公路安全和公路防灾救灾工作提供一定的参考。

1乐西高速概况

1.1 地理信息

乐西高速公路位于四川盆地西南部（图1），属盆地西南山地向横断山区的过渡区，区内地貌类型多样，主要以山地为主，丘陵、平坝地区较少。乐西高速公路沿线海拔最低约400m，最高约2300m，相对高差较大。区内地形陡峻，地层岩性及地质构造复杂，且沿线经过的马边县、雷波县、美姑县和昭觉县都是地质灾害的重灾区和易发区。

图1 乐西高速地理位置图

1.2 气象、水文

乐西高速沿线海拔高差较大，山区气候垂直差异明显且线路较长，故而沿线小气候多变，区域雨量充沛。乐西高速沿线及周边分布有昭觉和雷波气象站，多年气象资料观测表明，该区多年累计降水量在738.5~1179.3mm之间，降水量集中在6~9月（700mm左右），年平均相对湿度25.37%。

1.3 地质背景

乐西高速沿线基岩出露以二叠系玄武岩、灰绿色变玄武质凝灰岩、粉砂岩,三叠系砂岩、页岩,侏罗系泥岩、砂岩以及第四系地层为主。

工作区地质构造复杂，主构造线近南北向展布（见图2）。主要构造有北东向深大断裂峨边-金阳脆性逆冲断裂带和金口河美姑断裂，北西向汉源-甘洛大型脆性逆冲断裂带和小江大型脆性逆冲断裂带。

图2 乐西高速沿线构造纲要图

2公路沿线地质灾害发育分布规律及其影响因素

本文在充分收集已有成果资料基础上，利用高空间分辨率卫星遥感影像、航飞影像以及多时相存档Google影像资料，采取遥感数据与多源数据相结合的工作方法开展地质灾害解译工作，主要数据源由表1所示。

表1 遥感数据信息表

进行遥感影响解译前需对影像进行处理，主要包括反差扩展、假彩色合成、几何校正、数据融合、正射校正和图像镶嵌。利用多期多源遥感数据，通过目视解译识别出灾害点246个，其中崩塌95个，滑坡20个，不稳定斜坡76个，泥石流55个，其中43条泥石流有爆发历史，12条具有潜在风险。

2.1 公路沿线地质灾害发育概况

乐西高速区域内地质灾害点的分布总体沿主要河流及公路条带状集中分布，可分为两个集中分布区，分别为马边河和美姑河流域，总体上形成北、南部多而中部少的空间分布特征。

滑坡、泥石流、不稳定斜坡多分布于主干河流及其一、二级支流的谷坡地带，在马边河沿岸地质灾害尤为发育。受马边河、高卓营河、美姑河、昭觉河及其支流的下切作用和公路修建（马美路及乡镇交通要道）的影响，沿河（路）线两岸斜坡地带共发育地质灾害139处，占乐西高速沿线地质灾害总数的56.5%。其中区内马边河中下游及高卓营河流域发育灾害点23处，美姑河流域发育灾害点95处，昭觉河流域发育灾害点21处，这些区域为乐西高速沿线地质灾害分布最为集中的区域之一。

2.2 高程影响

高程影响植被和气候的垂直分带特征及人类活动范围，这些因素相互作用为地质灾害的发生创造了条件。通过提取工作区每个地质灾害点对应的高程值，并以500m为缓冲区统计地质灾害点个数，得到各高程区间的地灾分布情况。

表2 地质灾害发育与高程关系统计表

统计结果表明，灾害点主要集中分布在海拔1500~2000m之间，共有69处，占总数的28.05%，灾害类型以泥石流和崩塌为主；其次为2000~2500m高程区间，共有地灾点61处，占总数的24.80%，崩塌和不稳定斜坡居多 1500~2500m高程范围与研究区峡谷陡变段基本相当，该段坡度较陡，岩石卸荷作用强烈，易发生地质灾害，这种规律也在汶川地区[5]；在<1000m的海拔范围，人类工程活动干扰性较大，共有46处地质灾害点，近一半数量为不稳定斜坡；在海拔1000~1500m范围内，地质灾害点相对减少，共有26处，占总数的10.57%；在>2500~3000m之间，共有地灾点39处，地质灾害类型变少，只有崩塌和不稳定斜坡；在海拔>3000m时，地质灾害分布较为稀少，类型单一，共有5处地灾点，大多为崩塌。

2.3 坡度影响

坡度是影响斜坡稳定的重要因素。据统计，大于60°的陡崖易形成崩塌灾害；30-60°斜坡多发生滑坡和不稳定斜坡；小于30°的斜坡发生灾害的几率较低。基于数字高程模型（DEM）提取、生成了乐西高速沿线坡度图，然后以10°为坡度区间统计了全区地质灾害点在地形坡度上的分布情况。

表3 地质灾害点坡度区间统计表

统计结果表明，乐西高速沿线地质灾害集中发生在20~30°的坡度区间，该区间共分布地灾点87处，占总数的35.37%，该坡度范围内岩体较为破碎且具有较好的临空面，地灾类型以崩塌和不稳定斜坡为主。其次是10~20°的坡度范围，共有地灾点78处，此坡度范围的坡面岩质和土质共存，易碎性较大，引发的不稳定斜坡居多。在0～10°范围内，泥石流分布密集且存在泥石流隐患，该区域坡度较小，松散土层分布和人类工程活动较多，为泥石流的形成提供了充足的条件。在30~40°范围内，共有地质灾害38处，泥石流数量减少，主要地灾类型为崩塌。坡度大于40°的地段，因为坡度较大，不利于松散物质的堆积，不易形成地灾所需的物质源，所以地灾类型单一且分布较少，共有地质灾害3处。

2.4 坡向影响

坡向也是影响地质灾害发育的主要因素之一。乐西高速公路沿线风化情况严重，这也是导致崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害频发的原因之一。基于数字高程模型（DEM）提取、生成了乐西高速沿线坡向图，以正北方向为0°，划分了八个坡向区间，得到各坡向区间地质灾害点数量分布。

表4 地质灾害发育与坡向关系统计表

图6 地质灾害坡向统计图

统计结果表明，乐西高速沿线正东坡向和正西坡向的地质灾害较为发育，共占总数的34.55%。崩塌主要发育在坡向为东南和正西的斜坡上，其中东南坡向地质灾害数量和面积最大；滑坡主要分布于正西和东北两个方向，岩体风化情况严重松散破碎，导致滑坡较为发育。不稳定斜坡、泥石流及隐患主要发育于正东方向。

2.5 地层岩性影响

地层岩性是决定地质灾害发生的重要物质条件，地质灾害的形成和分布与地层岩性联系紧密。乐西高速沿线及两侧出露地层较多，岩石类型多样，大部分地段以沉积岩类为主。根据工作区各地层的物理力学性质及其坚硬程度，将出露地层划分以下四类。

1、松散岩类：零星分布于乐西高速及两侧的山间盆地、河谷阶地区、支沟及其两侧斜坡，分布广但面积较小。一般由松散砂土层和砂砾石层组成，结构松散，在不利的地形条件或人工扰动下易形成滑坡、不稳定斜坡，部分为泥石流的重要物源。

2、软弱岩类：主要分布在马边向斜两翼及东部地区；岩性以泥岩为主夹砂岩、页岩，岩体结构以夹层状为主，为本区的易滑岩组，与滑坡和不稳定斜坡关系最为密切。

3、半坚硬岩类：广泛分布于雷波县、美姑县和昭觉县范围内，主要由二叠系和三叠系组成，以砂岩为主，夹泥岩、页岩、灰岩等，为本区的崩滑岩组。

4、坚硬岩类：在全区呈条带状环形出露，主要分布在雷波县、美姑县南部和昭觉县北部；岩性以灰岩、玄武岩为主。

图7 岩性分类与地质灾害统计关系图

调查结果表明，区内地质灾害与页岩夹砂岩、灰岩等半坚硬岩类关系最为密切，次为泥岩、泥岩夹砂岩为主的软弱岩类和松散砂土层；总体上呈现半坚硬岩类和软弱岩类两类岩组集中发育地质灾害的特征。

1、区内泥石流主要发育在软弱和半坚硬岩组中，泥石流的主要物源岩性以砂岩、碎屑岩等相对破碎的岩类为主，强度较低。主要分布在美姑河、马边河两大水系及其支流两岸，尤以美姑河两岸相对较为集中，对农田、村庄、公路等有较大威胁。

2、区内滑坡主要发生在半坚硬岩组中，滑体岩性以砂岩夹泥岩、页岩居多，结构相对致密但质地较软，一般位于斜坡高处，易产生滑动。滑坡特征明显，易于识别，主要分布于相对坡度较大的区域，以中美姑河两岸地区居多。

3、区内不稳定斜坡主要发生在二叠系和三叠系地层中，与玄武岩、碎屑岩、灰岩和砂岩等坚硬岩类和半坚硬岩类关系密切，岩石致密坚硬，岩体强度高，但在断层破碎带或人工切坡区，由于裂隙发育，易产生不稳定斜坡，其表层土体易产生崩滑。主要分布在公路、河流及沟谷两侧。

4、区内崩塌主要发生在三叠系地层中，岩性以灰岩和砂岩为主，其岩体质脆、坚硬致密，抗压强度高，同时受构造影响，垂直层面节理裂隙较发育。

2.6 地质灾害与断裂构造的关系

遥感解译地质灾害的空间分布表明，滑坡、泥石流、不稳定斜坡、崩塌密集分布区多与活动断裂带关系密切，具有沿主要构造带集中分布的特征（见图8）。乐西高速A3-A2段北东向横穿大凉山断裂带南段、金口河-美姑断裂带南段和峨边-金阳断裂带和马边-盐津断裂带，A1段略与马边-盐津断裂带同向。在地质构造发育的地方，岩体破碎，结构面发育，通常情况下是地质灾害容易发生的地区。

图8 遥感解译地质灾害点与断裂带空间位置图

解译结果表明，地质灾害点集中在金口河-美姑断裂和汉源-甘洛大型脆性逆冲断裂带附近，地质灾害的发育同断裂带空间分布基本一致，区内地质构造线呈南北向展布，地质灾害主要分布在断裂带两侧1000m范围内，沿两条断裂带条带状集中分布的地质灾害点共104处（据统计金口河-美姑断裂带解译灾害点68处，汉源-甘洛大型脆性逆冲断裂带解译灾害点36处），占乐西高速沿线地质灾害总数的42.3%。由此可见，断裂构造特别是活动构造对乐西高沿线地质灾害的形成和发育具有重要影响。

2.7 地质灾害与植被覆盖的关系

植被盖度对地质灾害的发育有间接或直接的关系。一般情况下植被根系对斜坡稳定性能起到一定的稳固作用，但是根系的根劈作用在岩质斜坡中较为显著，可能又不利于斜坡稳定；另一方面，植被盖度对于降雨冲刷有较好的控制作用，有利于斜坡稳定，尤其是在土质斜坡中，植被盖度影响较为明显。乐西高速沿线解译地质灾害大部分分布在植被稀少及基岩裸露区，植被覆盖密集及中等覆盖区灾害发生较少。遥感解译地质灾害点的分布在植被覆盖密集区8处，占3.3%，植被覆盖中等区49处，占19.92%，植被覆盖稀少区126处，占50.81%，植被裸露区63处，占25.97%。统计结果表明，植被覆盖或植被发育程度与地质灾害发生具有密切关系，植被覆盖程度较好地区发生地质灾害的可能性相对较小。

3地质灾害分区评价

通过对乐西高速公路沿线地质环境背景、地质灾害类型与特征、形成条件、发育分布规律等进行研究，对乐西高速地质灾害的易发性进行分区评价，为乐西高速线路规划、施工以及防灾减灾提供依据。

根据不同灾害类型的易发程度判别模式，选取高程、坡度、坡向、地层岩性、断裂构造距离、植被覆盖6个因子，对乐西高速沿线各地质环境分区进行各灾种地质灾害易发程度评判，将地质灾害易发性区划共分为高易发区、中易发区、低易发区。具体划分及分布情况详见图9。

图9 乐西地质灾害易发分区图

由上图可知，马边县中部及南部、雷波县北部、昭觉县中部及东北部由于地形相对高差大，坡度陡峭，岩性结构变化较大，稳定性较差，为地质灾害高易发区。马边县中南部、雷波县西北部、美姑县北部地质条件较好，相对稳定，为地质灾害中易发区，其余研究区为低易发区。

4结语

本文通过对乐西高速沿线地质灾害的发育分布及危险性分区进行研究，得到以下主要结论：

1、通过实地调查和高空间分辨率卫星遥感影像解译，共获得研究区地质灾害点246处，总体沿主要河流及公路条带状集中分布，可分为马边河和美姑河流域两个集中分布区，总体上形成北、南部多而中部少的空间分布特征。

2、分别对地质灾害发育的高程、坡度、坡向、地层岩性、断裂构造和植被覆盖这7个特征进行分析，得到地质灾害集中分布在高程1500~2500m范围内，这一高程范围与研究区峡谷陡变段高程基本相当，同时地质灾害主要发育在20°~40°坡度中，具体与微地貌、岩体结构、岩土体力学参数密切相关，且东西向地质灾害发育要多于其他坡向，以砂岩为主，夹泥岩、页岩、灰岩的半坚硬岩组发育程度最高，断裂构造与植被也对地质灾害发育分布具有一定的影响。

3、通过对乐西高速地质灾害的易发性和危险性进行分区评价，认为马边县中部及南部，雷波县北部，昭觉县中部及东北部为高易发区，马边县中南部、雷波县西北部、美姑县北部为中易发区。

参考文献：

[1] 唐荣昌, 韩渭宾. 1993. 四川活动断裂与地震[M]. 北京:地震出版社.

[2] 程强. 2011. 汶川强震区公路沿线地震崩滑灾害发育规律研究［J］. 岩石力学与工程学报， 30(9): 1747-1760．

作者简介：郭世杰（1980.11-），男，汉族，内蒙古化德，高级工程师，硕士研究生，从事高速公路建设营运管理工作。