地质构造与地质灾害的相关性分析—以怀柔地区为例

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1、防 灾 科 技 学 院毕业论 文题目地质构造与地质灾害的相关性分析-以怀柔地区为例学生#王杨阳学号105041211系 别地震科学系专 业资源勘查工程班级1050132开题时间2013年10月17日答辩时间2014年6月7日指导教师王学良职 称副研究员袁四化讲师29 / 31地质构造与地质灾害的相关性分析 以怀柔地区为例作 者：王杨阳 指导王学良、袁四化摘要：本文对怀柔地区近年来地质灾害的发生情况进行调查分析,统计出三种主要地质灾害崩塌、滑坡、泥石流的分布特征,利用GIS平台生成DEM数据,并结合研究区断裂构造等地质构造的空间分布,运用相关关系分析,进而获取两者在空间分布上的相关性.结果发现,

2、该地区的地质构造对地质灾害具有重要的控制作用,构造的发育情况也影响着灾害发生的概率.关键词：怀柔地区；地质灾害；岩性；断裂；构造Abstract:This paper investigates and analyses geological disasters in recent yearsin Huairou district, Beijing.This author gathers distribution of the three major geological disasters including collapse, landslides, debris flow, by the

3、use of GIS platform to generate DEM data, bined with spatial distribution of faults and other geologic structures in study area, using correlation analysis, and then get both in the spatial distribution of correlation. It proves that geological structures of the area play an important role in contro

4、lling geological disastersdevelopmental conditions , also affect the probability of geological disasters.Key word: Huairou district；Geological disasters；Lithological character；Fault；Geologicalstructure目录1引言.21.1 研究区概况.21.2 数据的调查收集.21.3 研究内容与意义.22地质环境条件.32.1 地形地貌32.2 水文气象.53. 地质构造与地震.63.1 地质构造.63.2 地

5、震.94. 地层岩性与水文地质特征.104.1 地层岩性分布特点.104.2 工程地质岩组.124.3 水文地质特征.135. 地质灾害与发育特征.145.1 地质灾害总体类型.145.2 具体地质灾害类型与发育特征.165.3 统计结果分析.226.地质灾害空间分布规律与影响因素分析.266.1地质灾害空间分布规律.266.2 影响因素分析.277.结论.33致谢.34参考文献.35附录1.361.引言1.1研究区概况怀柔区位于市北部,地理坐标: 北纬4041-4104,东经11617-11653.东邻怀柔区,南与顺义县相接,西南靠昌平县,西与延庆县、#省赤城县毗邻,北与#省丰宁县、滦平县交

6、界,县域面积2128.7平方千米,南北长90千米,东西最宽处37千米,最窄处11千米图 1-1.设9个镇、2个乡,总人口37.3万人截止20#. 图 1-1怀柔区地理位置图1.2 数据的调查收集笔者在20#7月8月对怀柔的宝山镇、汤河口镇、雁栖镇、怀北镇、琉璃庙镇、长哨营和喇叭沟门等一些地区的地质构造发育情况、地质灾害近年来的发生分布情况以与所威胁的人口财产情况进行详细地统计分类,并录入相关的地质信息收集系统.在日后利用地质灾害普查资料,并在地理信息系统和相关GIS软件的支持下,对该地区地质构造与地质灾害在空间上的相关性进行分析与研究2.1.3研究内容与意义地质灾害是指在自然或者人为因素的作用

7、下形成的,对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用现象.如滑坡、泥石流、岩溶地面塌陷、水土流失、土地沙漠化与沼泽化、土壤盐碱化,以与地震、火山、地热害等.城市的建设需要防止地质灾害的影响,人民的正常生活也需要避免受地质灾害的危害,因此我们应知道引起这些地质灾害的地质因素,以更好的预防潜在的地质灾害. 笔者在对该地区的调查中发现,在诸多地质因素中,似乎地质构造起着控制崩塌、滑坡、泥石流发生与分布的作用.为此,本文从地质灾害隐患点与断裂构造、新构造运动的相关性研究入手,深入探索突发性山地地质灾害的空间分布规律,以便为山地环境评价与区划、山地防灾规划提供科学依据.2.地质环境条件2.1 地形地貌

8、怀柔区地处燕山南麓,境内大部分地区为山区,平原仅占全县面积的11.3%,山区占88.7%,也是本次调查的研究范围.区内山峦起伏,海拔高度大部分在5001000米之间,地势北高南低,地貌类型包括中山区、低山区、丘陵区、盆地、河谷与沟谷图2-1. 中山区调查区地貌类型多样,包括中山、低山、丘陵和平原四个地貌单元.中山区主要分布在中部黑坨山一带,北部与#省交界的南猴顶一带,海拔高度在800米以上,最高峰为南猴顶,海拔高度为1696.9米.怀柔区中南部,海拔最高的黑坨山为1534米,东部县境的云蒙山为1543米.中山区面积约占怀柔区总面积的28.28%.这些中山地貌由中上元古界沉积岩、碳酸盐岩与燕山期

9、侵入岩所构成,山体多呈线状延伸的高山和耸立的孤峰,山势陡峻,地形坡度多在25以上,岩石较易风化剥落,地形切割强烈,常形成狭窄的V型沟谷,沟床平均纵坡较大,多在15以上.该区为泥石流的发生提供了良好的地形地貌等地质条件,是怀柔区泥石流最为发育的地区,该区所发生的泥石流流域占怀柔区总泥石流流域的52.25%.由于中山区山体陡峻、植被覆盖率较高、人类活动较弱,所以崩塌灾害和不稳定斜坡灾害相对较少. 低山区低山区广泛分布于整个怀柔区,海拔高度在300800米,其面积占整个怀柔区总面积的48.82%. 该区域的岩性由变质岩、碳酸盐岩、沉积岩、火山碎屑岩与燕山期侵入岩所组成,地貌总的特点是坡陡峰峻,地形起

10、伏大,相对高差在300700米,沟谷狭窄,以V型谷最发育,沟床纵坡在815.本地貌区的人类活动强烈,如道路建设和城镇建设等； 植被覆盖率低,水土流失严重,是灌丛草地,人工造林的主要分布区.由于土层薄,自然环境破坏严重,植被生长受到很大限制,该地貌区也是泥石流的重要发育区3.由于人类活动频繁和崩塌有利的地质条件等,该地貌区的潜在崩塌灾害和不稳定斜坡最为严重,其面积占全区总崩塌和不稳定斜坡灾害面积的48.84%和68.33%. 丘陵区该地貌区主要分布在汤河、白河河谷两侧,长城以南至平原之间,海拔高度多在100-300米之间,其面积占整个怀柔区总面积的11.01%.该区域的岩性主要由剥蚀残丘组成,丘

11、陵山体浑圆,坡度较小,山坡坡度一般在515之间,地形相对高差小,一般不超过200米,沟谷切割深度小,沟床纵坡缓,平均小于5.此地貌区泥石流不发育,崩塌灾害和不稳定斜坡灾害一般发育. 怀柔平原区主要分布在中部和东南部,其面积占整个怀柔区总面积的11.89%.其中,中部主要分布在汤河和白河河谷两侧.东南部主要分布在山前平原区.该地貌区土层较厚,地势开阔,水利条件较好,是重要的旱粮作物、秋淡季蔬菜和鲜果产地等.此地貌区的地质灾害不发育.除直接与地质灾害发育特征相关外,地形地势、海拔高度还影响制约降雨的形成和分布,进而影响泥石流和崩塌的产生1.黑坨山、云蒙山海拔高度均达1500米以上,呈北东方向排列,

12、夏季盛行东南风,恰与山脉总体走向正交,气流云团在山前受阴,因而形成局部大暴雨.据华北暴雨研究,地形爬坡对降水的增幅作用,燕山大地形增幅20%,小地形增幅达260%.图2-1 怀柔区地形地貌图2.2 水文气象本区地处燕山南麓,纬度适中,四季分明,属暖温带大陆性季风气候区,冬夏长、春秋短.冬季受西伯利亚冷空气控制,盛行西北风,寒冷干燥少雪,夏季受海洋性气团影响,多吹偏南风,暖热湿润,春季干旱多风,秋季天高气爽.年平均气温612.一月平均气温-512,七月平均气温1925,全年日照总时数27482878小时,无霜期140200天.本区年降水量较多,在470850mm之间,是年均降水量的高值区,由于受

13、地形高差、山脉走向与气候风向的影响,造成区域降水分布的明显差异,云蒙山-黑坨山一线以南的八道河-椴树岭一带为市的多雨中心,年平均降雨量在850mm以上,而且出现暴雨频率较高,长哨营以北为少雨区,年均降雨量小于500mm.年内降雨分布不均,多集中在汛期6-8月份,占年降水量的7176%,图2-2、表2-2表2-2 怀柔区多年平均降雨统计表 单位mm名称多年平均汛期平均名称年平均汛期平均怀柔667、3501、2枣树林783、0563、95汤河口490、4343、9八道河808、0638、04沙峪510、25琉璃庙384、47图2-2怀柔区多年平均降雨曲线上述降雨背景与降雨特点对区内泥石流的形成暴发

14、起着极为重要的作用,地形地貌条件确定之后,降雨就成为泥石流的激发因素,它决定了泥石流暴发时间、范围、规模与其类型.境内多河富水,水资源较充足.发育有潮白河、白河、怀河等17条4级以上河流.大部属潮白河水系.潮白河由怀柔区流经县境东南,入顺义县境,经宝山寺、汤河口,在琉璃庙乡青石岭出境,注入密云水库；其支流有汤河、天河、流璃河和菜食河等.南部山区大部分为怀河流域；怀九河、怀沙河向东南流入怀柔水库,雁栖河、沙河、红螺寺牤牛河和庙城牤牛河在水库下游汇入怀河,向南于顺义县史家口流入潮白河.南端桥梓镇一带,还有白浪河、茶坞河、牤牛河等向南流入顺义县境,属北运河水系.3.地质构造与地震3.1 地质构造 主

15、要断裂构造研究区位于燕山台褶带之承德迭隆断与密云怀柔中隆断交汇部位,包括花盆四海迭陷褶东部,密云迭穹断西部、三岔口丰宁中穹断的南部与八达岭中穹断的少部分.由于所处大地构造位置的特殊性,区内褶皱断裂构造十分发育,褶皱以线性或规模较大的宽缓褶皱为主.断裂构造以近东西向、北东向与北北东向为主,由于东部、北部穹断的不断隆起,西部迭陷的相对下陷,以与岩浆岩的大规模侵入造成区内构造特征的进一步复杂化.本区域内断裂构造发育,主要集中在中部、中北部地区,规模较大,均以破碎带、摩棱岩带,挤压片理带和动力变质带的形式出现.它们不仅控制了地层和侵入岩的分布,更重要的是造成了岩石的极度破碎,为地质灾害的形成和发展提供

16、了丰富的物质来源.1、长哨营-古北口断裂带：东西向展布,横穿怀柔区北部山区,由多条断裂挤压动力变质带组成,展布宽度可达78千米,并发育有近南北向、北东、北西向次级断裂,以破碎带形式出现,沿断裂带均有中生代酸性、中基性岩浆侵入.致使岩石更加破碎,产生大量固体碎屑物质.2、青石岭断裂：由南至北呈近南北向展布于云蒙山岩体西部,以构造岩浆活动带、断裂破碎带和结晶基底深埋突变带形式为特征.断裂带宽数百米,最宽的后山铺、枣树林一带可达1千米.其活动时期较早并具多期活动的特点.受该断裂带强烈作用,附近地形切割强烈,山高谷深,同时山体岩石遭受严重破坏,崩塌极为发育,致使沟谷内积累了大量崩落物,松散固体物质极为

17、丰富.3、崎峰茶-琉璃庙断裂：位于怀柔区中部,于琉璃河流域穿过,为本区北东向一般断裂的代表,其北东端与青石岭断裂相接,该断裂经历了多期活动.有较复杂的相对运动和变形过程,破碎带宽50200米,岩石破碎为角砾岩.派生了一系列次级北东向与北西向小型断裂,造成附近地形切割强烈,山体破碎,不良地质现象发育. 断裂构造区的岩体结构 怀柔区的主要断裂构造大多分布在中部的琉璃庙地区和北部的长哨营地区.在琉璃庙地区,主要包括两个时期的断裂体系详见附录1,其一为印支期形成的走向北北西,倾向南西的剥离断层；其二为燕山晚期形成的走向北北东,倾向北西的逆冲断层和正断层等.其中,第2个断裂体系更为发育.这两个时期的断裂

18、构造体系对琉璃庙地区的岩体结构发育具有明显的控制作用.这主要体现在：1控制岩体结构面的形成与发育特征.对琉璃庙镇地区的208条结构面进行测量和统计, 得到了3组主要结构面.结合该地区两组构造体系的产状特征详见附录1可以看出：第1组结构面32/304和第2组结构面88/243为构造裂隙,分别伴生于北北东和北北西两组构造体系；第3组结构面为卸荷裂隙,主要由于该地区近南北向公路建设的扰动作用卸荷而成.这三组结构面的广泛发育使得该地区的岩体切割严重,为崩塌的产生提供了丰富的物源条件；2控制岩体结构面的组合特征.构造体系的不同切割,造就了上述3组岩体结构面的多种组合,由此也控制了该地区105处崩塌的多种

19、破坏模式.图3-1 怀柔区琉璃庙镇断裂与岩体结构分布特征在长哨营地区,主要包括两个时期的断裂体系,其一为印支期形成的走向近东西,倾向北的逆断层；其二为燕山晚期形成的走向近东西、倾向南,走向北北东,倾向西的逆冲断层和正断层等.其中,第2个断裂体系更为发育详见附录1,且该时期的断裂构造体系对该地区的岩体结构发育具有重要的控制作用.例如,对长哨营地区的65条结构面进行了测量和统计, 得到了3组主要结构面.结合该地区两组构造体系的产状特征可以看出：第1组结构面67/270和第3组结构面48/174为构造裂隙,分别伴生于北北东和近东西向构造体系；第3组结构面为卸荷裂隙.两期构造作用使得三组结构面存在这多

20、种不同组合,从而控制着该地区32处崩塌的多种破坏模式. 图3-2怀柔区长哨营镇断裂与岩体结构分布特征3.2 地震 地区历史强震京津唐张地区,自西晋以来,共发生5级以上地震60余次.计5级水平的20次,5-5.2级20次,5.75-6级6次6.25-6.5级6次,6.75-7级4次,7.5级以上的1次.平均10年发生一次,频率虽不高但破坏极大.仅就市行政区划所属范围来说,已经发生过大至8级的各级别的强震,这些地震距市中心区距离仅几十公里4.表3-1 与周边地区历史强震一览表时间纬度经度地点震级M烈度I0273.440.3116.0居庸关一带51/4739.5116.3固安63/491076.12

21、39.9116.45640.4115.7怀柔61/2839.8116.8通县南67-839.9116.7通县61/2840.0117.0三河、平谷810-1140.4115.5沙城63/4940.0116.2西部61/28怀柔区地震据历史记载,怀柔区曾于1337年9月8日发生过6、5级地震,烈度8度,具体地点不详.自此之后至今600余年间未再发生过灾害性强震.据市地震会战资料显示,怀柔区历史上仅发生过33、9级地震6次,其余均为小于3级地震.绝大部分地震震中分布在北台上水库黑坨山一带的狭长地带,且大致以黑坨山附近为中心.按地区地震烈度区划图划分,怀柔区平原区位于地震烈度度区内,山区与平原交界的

22、山前倾斜丘陵地带位于地震烈度度区内,北部山区位于地震烈度度区内.4.地层岩性与水文地质特征4.1 地层岩性分布特点怀柔区的地层岩性由多时期形成：在太古代,由火山作用,形成了奥长花岗岩和英云闪长岩等,目前主要在琉璃庙崎峰茶一带出露；由变质作用形成了花岗闪长质片麻岩、韧性构造片岩和变粒岩等图4-1,主要在琉璃庙中部,长哨营局部等地出露. 在元古代长城系Ch-蓟县系,由沉积作用形成了含硅质条带粉晶白云岩、灰岩、页岩和石英砂岩等,主要在在琉璃庙镇杨树下-雁栖镇八道河-渤海镇庄户-渤海镇兴隆城周边,以与桥梓镇峪口-雁栖镇雁栖湖附近出露图4-2.古生界分布在四道河汤河口牤牛沟大地一带图4-3,呈弧形展布,

23、由一套以碎屑岩为主,碳酸盐岩与粘土岩次之的岩石所组成,岩性组合为长石石英砂岩、石英砂岩、砂岩、页岩、白云岩、白云质灰岩等,岩石呈层状,质地坚硬、节理裂隙发育,多形成陡峭、直立的高山景观,在外力作用下极易发生垮塌现象.图4-1太古代岩性分布区 图4-2 元古代岩性分布区在古生代,由变质作用形成了变质橄榄辉长岩、变质二长辉长岩等,主要在长哨营北部局部,喇叭沟门东南部和宝#北部局部出露.在中生代侏罗系J-白垩系K,由火山作用形成了二长花岗岩、正长花岗岩、闪长岩和安山岩等图4-4,主要在云蒙山地区、怀柔北部大片、渤海镇和九渡河镇北部地区广泛分布；由火山灰沉积形成了凝灰岩、含火山集块火山角砾岩等,主要在

24、怀柔中西部和东北部出露；由沉积作用形成了凝灰质砂岩和砂砾岩等,主要在汤河口中东部和长哨营西南部出露.图4-3 古生代岩性分布区 图4-4 中生代岩性分布区在新生代,主要由第四纪沉积作用,形成了砂砾石、亚粘土和砂砾土堆积等.图4-5 新生代岩性分布区4.2 工程地质岩组区内主要岩土体类型有六类,包括:坚硬块状岩浆岩类、坚硬层状碳酸盐岩类、坚硬块状变质岩类、坚硬-较坚硬层状碎屑岩类、坚硬-较坚硬层状碳酸盐岩与碎屑岩互层类、卵砾石类土等.其中前三种类型占全区面积的60%以上,分布在北部与中下部地区,是地质灾害最发育的地区.表4-2 怀柔区岩土体类型表岩土体类型主要岩石类型工程力学特征分布地区坚硬块状

25、岩浆岩类花岗岩、闪长岩、花岗正长岩中粗粒结构,致密坚硬、孔隙很少,透水性较弱,抗性较强碾子-喇叭沟门以北地区、渤海镇-八道河-云蒙山一带、凤坨梁以东、黄花城一带以与大华山周围地区.坚硬层状碳酸盐类灰岩、白云岩、白云质灰岩岩石致密坚硬,强度较高,稳定性很少.但受溶蚀后,岩体连续性和整体性被破坏,岩体强度降低,透水性增加.黑坨山、吹风坨、九渡河-红螺山一带坚硬块状层状变质岩类片麻岩、麻粒岩、石英片岩、混合岩岩石坚硬,强度高,抗水能力也较强.但在接触变质岩体中,断裂发育的接触带附近岩体抗风化能力降低.动力变质岩体的破裂岩强度低、透水性强,易风化.七道河-喇叭沟门一带、崎峰茶-琉璃庙一带.坚硬较坚硬层

26、状碎屑岩类砾岩、角砾岩、砂岩颗粒较细,力学强度高.结构面发育的岩体或加油粘土类岩层,岩体力学强度和稳定性较差宝山寺-汤河口-长哨营一带、七道河以东地区、凤坨梁西南地区以与怀柔水库西北一带.坚硬较坚硬层状碳酸盐岩与碎屑岩互层灰岩、白云岩、页岩、砂岩、粉砂岩碎屑碳酸盐岩粘土岩互层,纵向相变大,软硬相间,性质迥异,岩体强度不一,稳定性较差西石门-汤河口南-八道河一带卵砾石类土卵石、砾石、砂山区河谷卵砾类土,颗粒粗大,分选性差山区河谷与山前地区4.3 水文地质特征 地下水类型 本区以山区为主,占全区总面积的88.7,是由沉积岩类、岩浆岩类构成的中山、低山地形,大部分岩体与构造体系裸露于地表,可直接接受

27、大气降水的补给图4-6.岩石的断裂、节理、层理和裂隙等,是地下水的贮存场所和运移通道8.不同的岩性、裂隙的发育条件和发育程度,富水性也不一样.主要分四个含水岩组. 碳酸盐岩类和夹有碎屑岩的碳酸盐岩类含水岩组,这类含水岩组主要是指灰岩、白云岩、板状灰岩、硅质灰岩夹砂岩、页岩.裂隙、溶隙、溶洞发育,是主要含水岩层. 碎屑岩类含水岩组,主要是指砂页岩、砾岩、砂砾岩、泥岩等.裂隙、节理均不甚发育,往往是缺水地区. 岩浆岩类含水岩组,主要指花岗岩、闪长岩类岩石.岩石表层风化裂隙发育,含水量不大. 变质岩类含水岩组,岩石抗风化能力强,成层性较好,裂隙较发育,含水量较好. 地下水的补给、径流、排泄条件区内最

28、主要的地下水类型为基岩裂隙水,分岩溶裂隙水和裂隙孔隙水两类. 岩溶裂隙水：存在于寒武系与中上元古界的碳酸盐岩中.中上元古界分布面积较广.岩性主要是燧石条带白云岩,可溶性并不好,但性脆裂隙发育,地下水主要存在于裂隙中.寒武系灰岩质地不纯,溶蚀作用较差,很少有大泉出露. 裂隙孔隙水：包括碎屑岩裂隙孔隙水和岩浆岩裂隙孔隙水.碎屑岩裂隙孔隙水赋存在侏罗系下统后城组、髫髻组与白垩系东岭台组岩层中,岩性以凝灰质砂岩粉砂岩、砂质页岩为主.地下水存在于裂隙发育的砂岩中,水量比较丰富,多为层间水,具有承压性,在有利部位可自流.由于受页岩阻水,泉出露较多,沟谷中往往汇成小溪,终年不断. 岩浆岩裂隙孔隙水主要赋存在

29、喷出岩含水岩组中.岩性为侏罗系玄武岩、安山岩、火山集块岩.岩性坚硬,裂隙不发育,储水条件差. 区内地下水的补、径、排受地形地貌、大气降水、地层岩性与地质构造的影响.补给方式主要来自于大气降水入渗与土地灌溉回渗补给.径流特征为低山区向邻近沟谷径流,丘陵区向平原区径流.总体径流方向是由北西向南东.排泄方式包括自然蒸发、向地表与平原区的侧向径流和人为开采.图4-6 市水文地质图5.地质灾害与发育特征5.1地质灾害总体类型 灾害总体类型在划分地质灾害类型时,以引起灾害或具有潜在危害的崩塌、泥石流和不稳定斜坡等野外实地调查资料为依据,不考虑未引起灾害或不具潜在危害的滑坡、地质环境点.依据中国地质调查局滑

30、坡崩塌泥石流灾害详细调查规范1:50000,结合调查区实际情况,划分出调查区地质灾害主要类型有：崩塌、滑坡、泥石流、不稳定斜坡、地面塌陷5类.怀柔区境内类型主要为泥石流,其它类型包括崩塌,滑坡,和不稳定斜坡等14.野外实地调查地质环境点840个,确认地质灾害与隐患点688个,其中崩塌415处,泥石流205处,不稳定斜坡63处,滑坡5处,地面沉降0处.分别占地质灾害点总数的60.3%、29.8%、9.2%、0.7%和0.0%图5-1,表5-1,以下对怀柔区各类的主要地质灾害类型进行详细的论述.表5-1 地质灾害统计表灾害类型数量个百分比%崩塌41560.3泥石流20529.8不稳定斜坡639.2

31、滑坡50.7地面沉降00.0合计688100图5-1 调查区内灾害类型饼状图 地质灾害总体发育特征本区各类地质灾害发育特征主要表现为：1. 种类多、数量大、密度高,规模以小型为主,部分为中型或大型；2. 滑坡规模较小,以土质滑坡为主,危害一般；3. 崩塌规模相对较小、以拉裂式、滑移式与倾倒式为主,危害性一般；4. 泥石流主要为中小型泥石流,危害性较大；5. 不稳定斜坡坡度跨度较大,坡型以平直型为主,潜在危害一般；6. 本区地质灾害诱发因素清楚、宏观前兆相对明显,可预测性较强,采取适当措施可以进行防治. 地质灾害总体危害程度特征怀柔区地质灾害主要以危害村镇、居民点、农田、公路、输电线路为主,根据

32、地质灾害种类不同、发育部位的不同其危害程度也存在较大差别.依据本次地质灾害调查结果统计分析可得出,怀柔区地质灾害比较发育,截止到20#12月,共发育地质灾害隐患点688个,其中有绝大多数点使人民生命财产直接受到威胁.据本次详细调查结果分析,怀柔区突发性地质灾害分布在11个乡镇与矿山水库、道路、山区、景区等范围内.其中,琉璃庙镇、雁栖镇、宝山镇三镇地质灾害分布最多,总计358处,占总数的52.0%；且琉璃庙镇各类型地质灾害数量最多,主要以崩塌和泥石流为主,共计181处.据本次怀柔区地质灾害详细调查结果分析,各种类型地质灾害威胁人数约3488人,计1057余户,威胁财产3亿余元.5.2 具体地质灾

33、害类型与发育特征崩塌的主要类型据本次怀柔区地质调查统计结果,共调查415处崩塌,崩塌类型主要为岩质崩塌,分布广泛,对沿线各级公路危害较大；土质崩塌数量很少,且影响范围有限.1、按崩塌物质组成划分按崩塌的物质组成可划分为土质崩塌和岩质崩塌两类.本次调查的415处崩塌中,土质崩塌8处,岩质崩塌407处,以岩质崩塌为主.2、按崩塌规模划分根据规范,按崩塌的规模可划分为小型崩塌、中型崩塌、大型崩塌、特大型崩塌等四类.本次调查的415处崩塌中,小型崩塌405处,中型崩塌10处,大型崩塌0处,以小型崩塌为主.表5-2 怀柔区崩塌类型统计结果表崩塌分类依据项目崩塌类型与数量物质组成崩塌类型土质崩塌岩质崩塌崩

34、塌数量处8407百分比%1.998.1崩塌规模崩塌类型小型崩塌中型崩塌大型崩塌巨型崩塌崩塌数量处40510百分比%97.62.4形成机理崩塌类型倾倒式崩塌滑移式崩塌拉裂式崩塌错断式崩塌崩塌数量处411702022百分比%9.94148.70.43、按崩塌形成机理划分根据规范,按崩塌的形成机理可划分为倾倒式崩塌、滑移式崩塌、鼓胀式崩塌、拉裂式崩塌、错断式崩塌等五类.本次调查的415处崩塌中,倾倒式崩塌41处,滑移式崩塌170处,拉裂式崩塌202处、错断式崩塌2处、鼓胀式崩塌0处图5-2. 图5-2 不同机理崩塌所占的比例 崩塌发育特征1形态与规模特征本次调查的415处崩塌中,岩质崩塌占98.1%

35、.岩质崩塌一般发育在地形坡度在30-90的坡面上,崩塌下落的大量石块、碎屑物在陡坡坡面或较开阔的地带形成倒石堆；土质滑坡崩塌体多为松散土质,坠落破碎,堆积体不易保存.2边界特征崩塌的后部往往具有垂直裂缝,一般由23组岩体裂隙交叉切割贯通,由于崩塌体不易于保存,除发生的崩塌处,其崩塌体大都被全部或部分清除.发生崩塌的陡坡原始坡度主要介于7090当陡坎坡度40时则难以发生崩塌灾害.表5-3 怀柔区崩塌原始坡度统计结果表坡度范围4040-5050-6060-7070-8080-90总计崩塌数量处912193575254415百分比%2.22.94.68.418.163.8100图5-3 崩塌数量与原

36、始斜坡坡度关系 岩体结构控制特征怀柔区崩塌灾害危岩体一般受23组结构面切割而成.这些结构面主要包括原生的构造裂隙/层理和次生的卸荷裂隙等. 由于这些结构面产生机理/发育特征/产状组合等的差异性,导致了不同区域崩塌发生规模/频次/破坏机理/类型的差异性.为了对崩塌发育特征和机理在区域上的差异性进行分析,分别对不同区域易发崩塌的岩体结构特征进行了统计分析.1宝山镇崩塌岩体结构与破坏模式对宝山寺镇地区的132条结构面进行测量和统计, 得到了4组主要结构面. 这四组结构面的不同组合控制着该地区63处崩塌的破坏模式,其中33处将发生滑移式破坏,27处将发生拉裂式破坏,3处将发生倾倒式破坏.图5-4 宝山

37、镇岩体结构面赤平极射投影极点图2长哨营镇崩塌岩体结构与破坏模式对长哨营镇地区的65条结构面进行测量和统计, 得到了3组主要结构面. 这四组结构面的不同组合控制着该地区32处崩塌的破坏模式,其中18处将发生滑移式破坏,14处将发生拉裂式破坏.图5-5长哨营镇岩体结构面赤平极射投影极点图3渤海镇崩塌岩体结构与破坏模式对渤海镇地区的56条结构面进行测量和统计, 得到了2组主要结构面. 这四组结构面的不同组合控制着该地区29处崩塌的破坏模式,其中4处将发生滑移式破坏,18处将发生拉裂式破坏,7处将发生倾倒式破坏.图,5-6 渤海镇岩体结构面赤平极射投影极点图4怀北镇崩塌岩体结构与破坏模式对怀北镇地区的

38、73条结构面进行测量和统计, 得到了4组主要结构面. 这四组结构面的不同组合控制着该地区39处崩塌的破坏模式,其中1处将发生错断式破坏,20处将发生滑移式破坏, 5处将发生拉裂式破坏,13处将发生倾倒式破坏.图5-7 怀北镇岩体结构面赤平极射投影极点图5九渡河镇崩塌岩体结构与破坏模式对九渡河镇地区的73条结构面进行测量和统计, 得到了4组主要结构面. 这4组结构面的不同组合控制着该地区37处崩塌的破坏模式,其中10处将发生滑移式破坏, 25处将发生拉裂式破坏,2处将发生倾倒式破坏.图5-8 九渡河镇岩体结构面赤平极射投影极点图6喇叭沟门镇崩塌岩体结构与破坏模式 对喇叭沟门镇地区的47条结构面进

39、行测量和统计, 得到了4组主要结构面. 这4组结构面的不同组合控制着该地区20处崩塌的破坏模式,其中11处将发生滑移式破坏, 8处将发生拉裂式破坏,1处将发生倾倒式破坏.图5-9 喇叭沟门镇岩体结构面赤平极射投影极点图7琉璃庙镇崩塌岩体结构与破坏模式 对琉璃庙镇地区的208条结构面进行测量和统计, 得到了4组主要结构面. 这4组结构面的不同组合控制着该地区105处崩塌的破坏模式,其中44处将发生滑移式破坏, 52处将发生拉裂式破坏,9处将发生倾倒式破坏.图5-10 琉璃庙镇岩体结构面赤平极射投影极点图8汤河口镇崩塌岩体结构与破坏模式 对琉璃庙镇地区的64条结构面进行测量和统计, 得到了3组主要

40、结构面. 这4组结构面的不同组合控制着该地区30处崩塌的破坏模式,其中14处将发生滑移式破坏, 13处将发生拉裂式破坏,3处将发生倾倒式破坏.图5-11 琉璃庙镇岩体结构面赤平极射投影极点图9雁栖镇崩塌岩体结构与破坏模式 对琉璃庙镇地区的105条结构面进行测量和统计, 得到了3组主要结构面. 这3组结构面的不同组合控制着该地区55处崩塌的破坏模式,其中1处将发生错断式破坏, 15处将发生滑移式破坏, 36处将发生拉裂式破坏,3处将发生倾倒式破坏.图5-12 雁栖镇岩体结构面赤平极射投影极点图5.3 统计结果分析1群发性本区发生的地质灾害与降水关系密切,在岩土、斜坡等条件具备的情况下,降水是地质

41、灾害形成的主要诱发因素.当降雨量和降雨强度达到泥石流发生的阈值后,同地区的多条泥石流沟将同时发生泥石流,造成泥石流灾害.例如,1969年8月,怀柔区琉璃庙镇孙胡沟的6条泥石流沟,在降雨诱发作用下同时发生泥石流;损毁房屋,农田甚多,致死31人,牲畜数十头.另外,怀柔区怀北镇椴树岭村,琉璃庙镇的得田沟村,九渡河镇的杏树台村和渤海镇的三岔村的泥石流等都具有明显的群发性特征. 2区域分布的差异性由于区域地质条件和诱发因素量值分布的差异性,怀柔区泥石流灾害的发生具有明显的区域差异性. 怀柔区的泥石流灾害主要主要围绕黑坨山、云蒙山等高大山体沟谷分布,并沿山脉走向展布,海拔高度大部分在300900米和500

42、1200米之间,如分布在云蒙山-黑坨山两侧的沙河流域/琉璃河流域和雁栖河等流域. 表5-4 怀柔区泥石流活动情况调查表时间主要发生地带与沟谷资料来源1867年沙河流域：峪道沟、枣树林西沟、黍子峪沟资料收集1900年沙河流域：峪道沟、干河峪至太平厂一带1909年琉璃河西沟门一带1929年汤河流域北甸子南沟1939年琉璃河流域：大根沟、白土沟、北沟、二道沟、北岔沟怀沙河流域：关外沟、塔窑沟白#岸：骚达沟、中心社南沟1959年沙河流域：冷水峪南西沟、三岔西沟、北沟雁栖河流域：石板沟遥感解译1969年雁栖河流域：交界#沟等沙河流域：自河防口-黄土梁一线约16条支沟沟谷资料收集遥感解译1972年琉璃河流

43、域：孙胡沟、老丁香沟、头道子沟、二道子沟、大乱石沟等怀沙河流域：黄龙背沟、白枣峪、西后峪1989年沙河流域：东刺沟、毡帽沟、大云蒙涧1991年白#岸：柯太沟汤河流域：西石门沟3、泥石流形态与规模特征 本次调查的205处泥石流中,除6处为坡面泥石流外,其余199处均为沟谷型泥石流.沟谷型泥石流均发育有形成区、流通区和堆积区；坡面泥石流则基本上没有流通区.沟谷型泥石流形成区地势较高,坡度较缓,一般3050,发育多条小冲沟呈树枝状分布,沟床纵坡较大一般1030.流通区一般为V型谷,两侧斜坡坡度较大,一般40,沟床纵坡坡度一般510.堆积区主要位于沟口附近,其形态往往呈扇形,因而沟口泥石流堆积物一般又

44、称其为堆积扇.本区泥石流规模相对较小,以小型为主 .泥石流沟谷的平面边界特征：总体上呈哑铃形或亚葫芦状,表现为形成区和堆积区范围较大而宽缓,流通区则范围小且狭窄.表5-5怀柔泥石流规模统计结果表泥石流规模类型小型泥石流中型泥石流大型泥石流巨型泥石流总计泥石流数量处1653730205百分比%80.518.01.50100.04、堆积物特征与补给来源本区泥石流堆积物颗粒粗大,级配相差悬殊.中小型泥石流沟物质分选性较差,砾石一般呈次棱状,磨圆度相对较差,但个别物质来源中混杂了河床相物质,则显现出较好的磨圆度.大型泥石流沟物质分选性较好,砾石一般呈次圆状,磨圆度相对较好.砾石成分主要为花岗岩、砂砾岩

45、、砂岩与变质岩.据野外调查,本区泥石流堆积物中最大砾径可达5m.泥石流固体物质主要来自沟床和坡面,由于不同沟谷泥石流形成上的差别,沟床与坡面自身物质的贮存方式、储备方量与组成成份等方面有较大差别,其参与补给泥石流的方式与规模是不相同的.主要补给方式有以下两种：a沟床补给：以水力侵蚀与以触发形式形成的泥石流其物质主要来自沟床,即以沟床物质补给为主,其补给量一般较大.调查表明,在本县内沟床补给是泥石流的主要物质来源,可占泥石流总补给量的80%以上,沟床物质多以阶地、滩地、坝地等形式存在.其物质组成主要有：古泥石流堆积物、冲积-冲洪积与洪积物、崩积物、坍塌堆积物与流失土壤,沟道坝阶块石与壤土. b坡

46、面补给：坡面泥石流和以坡面侵蚀为主形成的沟谷泥石流其物质来源于坡面.补给形式主要是崩塌,坍滑或坡面泥石流,均发生在25以上的坡面.坡面物质主要是基岩块石、残坡积的碎石土,亚砂土等.本区境内泥石流物质来源中坡面补给量仅占总补给量的5-20%.5、运动特征泥石流的速度快,危害性大.本区泥石流主要为水石流和泥石流.其相应的运动特征如下：a 以沟源崩、滑塌触发沟床物质活动而形成的水石流：此类泥石流是坡面侵蚀与水力侵蚀复合作用带动沟床物质形成的泥石流.其运动过程为：首先在沟源陡坡出现崩滑体,堆堵在狭窄的沟床内构成雍坝,拉蓄了上游水体,随着水量增加,水位不断加高,由碎块石组成的雍坝发生溃决,强烈冲击并带动

47、已被雨水侵蚀的沟床物质活动,形成泥石流；而另一些滑塌体则是借助陡峻的地形,在洪水的裹携、翻滚、移动下,如同滚雪球愈滚愈多,从而形成泥石流.泥石流穿过流通区到达沟口后,由于地形相对开阔平坦,流动的碎屑物质向四周发散流动、能量减小,逐渐堆积,形成了扇形堆积物.堆积物总体上具有沟口砾石粒径较大,而堆积扇边缘则砾石粒径较小的特点.此类泥石流在本区以至北山地区最为普遍,约占泥石流总数的7080%.b 以水力强烈侵蚀沟床形成的泥石流：这类泥石流的形成主要是地表水流在沟谷的中上游地段不断侵润冲蚀着沟床物质或沟内坝阶地,随着冲蚀强度的加大,在某些薄弱地段出现了固体物质或坝阶石块的松动、铲刮并与水流搅拌,混合而

48、形成泥石流,此种方式形成的泥石流在本县内数量很少,且规模不大.c 以坡面侵蚀为主形成的泥石流：此类泥石流的形成过程是坡面土层受雨水侵润击打,颗粒之间与土层与下伏基岩之间的凝聚力与摩擦力减小,下滑力超过抗滑力,土体失稳并沿斜坡发生下滑.下滑过程中,一部分由于土体与水体混合,对坡面做强烈侵蚀下切,形成坡面泥石流,一部分则发生重力侵蚀成为崩滑体汇入沟谷.当地农民将此类坡面泥石流或滑塌体称为水鼓或龙扒掌.此类泥石流多发生在水土流失严重,植被破坏强烈以与山坡坡度大,坡面松散固体物贮备较多与降雨强度大的坡面或地区.且以中、小规模为主.6、泥石流发育状况与活动现状怀柔区山区泥石流十分发育,泥石流面积约占山区

49、总面积的17、61%,远高于地区的9.9%,仅次于与其相邻的怀柔区.根据本次调查统计,全县共发育有泥石流与潜在泥石流205条,在地区所占比例均较高.由于受地形、地貌、构造、降雨与人为等因素的影响,本县泥石流主要发育在雁栖镇八道河、琉璃庙乡崎峰茶、怀北镇、渤海镇与九渡河镇的部分地区.另外,在喇叭沟门乡、汤河口镇、宝山寺乡等地区也有分布.据现有资料显示,本县泥石流发育可追溯到上个世纪.且近代活动十分活跃,18671998年市发生灾害性泥石流27次,其中包括怀柔区的有11次,自1949年以来,市泥石流灾害严重的年份有：1950、1969、1976、1989和1991年,其中除1950年和1976年外

50、,其余4个年份均包括有怀柔区表5-6.表5-6 怀柔区各乡镇泥石流沟统计表乡镇泥石流沟条乡镇泥石流沟条雁栖镇13琉璃庙74怀北镇28长哨营19九渡河14桥梓镇1渤海镇33喇叭沟门5汤河口9宝山镇7怀柔镇26.地质灾害分布规律与影响因素分析6.1地质灾害空间分布规律 总体分布规律1崩塌、不稳定斜坡灾害总体上呈北东向北北向北西向带状展布怀柔区广泛发育崩塌和不稳定斜坡灾害,其空间分布明显受到断裂构造、地形地貌和人类工程活动的控制.例如,北东向的断裂构造对崩塌的空间分布具有明显的控制作用.怀柔区主干道呈现了南北、北东和北西向展布的总体特征.同时,这些主干道又多是沿着沙河、汤河、白河、琉璃河等流域谷地而

51、建.由于上述因素的综合作用,使得怀柔区的崩塌灾害总体上呈现了南北向北东向北西向带状展布的特征.2泥石流、滑坡灾害总体上中南部面状分布,北部零散分布的特征怀柔区泥石流灾害严重,滑坡灾害较少.其空间分布明显受到地形地貌和降雨因素的明细控制.从地形上来看,怀柔区中南部和北部边界区地形较高,南部和中北部地形较低.高地形条件为泥石流的形成提供了良好的水流和物源汇聚条件.从多年平均降雨来看,怀柔区的降雨主要集中在中南部地区.这为泥石流的发生提供了必须的水流来源条件.因此,在地形和降雨等因素的综合控制下,怀柔区的泥石流和滑坡灾害主要在中南部分布,在北部也有零散分布. 典型区域崩塌、泥石流分布规律怀柔区中南部

52、在地质上发育有云蒙山-黑坨山山脉.该山脉控制区也成为怀柔区地质灾害发育的最典型区域.位于该区域延的天池峡谷-云蒙山公路、硫辛路、延琉路、范崎路等均大范围的发育有崩塌群发的危险路段,由此使得这几条公路成为怀柔区受崩塌灾害威胁最严重的的道路.另外,穿过该区域的G111和其它县乡道等也受到严重的崩塌灾害威胁.受暖湿气流和山体的阻挡作用,云蒙山-黑坨山南侧降雨丰富,形成了怀柔区的主要降雨区.该区域具有沙河流域,琉璃河流域和雁栖河等流域.由于地形和降雨等因素的综合作用,使得该地区的泥石流极为发育.如琉璃河流域在1972年发生过严重的泥石流灾害,致死50余人；沙河流域在1969年约16条泥石流沟发生了泥石

53、流等.从整个区域上来看,该地区的泥石流呈面状分布；具体到各流域来看,各泥石流多沿流域或主河呈带状分布.a b图6-1 地质灾害空间分布特征：a 崩塌和不稳定斜坡；b 泥石流和滑坡6.2影响因素分析 地貌地貌与地质灾害的相关性分析为了对全区地形条件和地质灾害的相关关系进行分析,首先基于矢量化的全区1:1万地形图,利用GIS生成了DEM数据,随后提取了全区坡度分布和坡向分布数据11.考虑到高度值高差与地质灾害也有一定的相关性,借助GIS平台,利用DEM数据计算得到了怀柔区地形起伏度分布图.地形起伏度是指一定搜索范围内高程最高值和最低值的差值.地形起伏度越大显示该范围内地形高差越悬殊.其次,考虑到怀

54、柔区地质灾害主要为崩塌和泥石流灾害,基于现场调查和1：1万地形图,生成了全区崩塌和泥石流的面积分布图7；最后,借助GIS平台的空间分析等功能,分析了不同量值范围内地质灾害的发生面密度9.从图6-2、图6-3可以看出,随着坡度的增大,崩塌和泥石流的面密度均增大.这显示了崩塌和泥石流与坡度因素具有较大的相关性,随着坡度的增大,崩塌和泥石流发生的可能性均增大.对所调查的泥石流统计表明,82%的泥石流发生在坡度32的区域,15%发生在25-32的范围,3%发生在15-25的范围.对所调查的崩塌统计表明,82%的泥石流发生在坡度大于70的区域.然而,其与坡向的相关性较小,尤其是泥石流,各坡向的泥石流发育

55、密度几乎一致,也就是说坡向对泥石流的发生几乎没有影响图6-3、图6-4.地形起伏度与崩塌和泥石流灾害也具有一定的相关性,随着地形起伏度的增大,崩塌和泥石流的面密度增大,也即发生的可能性增大.地形相对高差越大,泥石流的动能就越大,流速也快,冲击力与破坏力极强.此外,山体的坡型、沟谷形态和发育程度、沟床纵坡大小和曲直状况都直接影响泥石流的形成和运动.例如,泥石流多集中分布在末级和二级沟谷或沟谷上游狭谷段的中小沟谷内,主沟纵坡中大于12的有40%,6-12的占49%,3-6的占11%,流域面积多在0.52.5平方千米之间. 图6-2 坡度与崩塌和泥石流的相关关系图6-3 坡向与崩塌和泥石流的相关关系

56、图6-4地形起伏度与崩塌和泥石流的相关关系 地层岩性分布特点不同强度特征的地层岩性与地质灾害的发生具有一定的相关性.如硬脆性岩石更利于发生崩塌,土质斜坡和软岩等较易发生滑坡等.为了对地层岩性与全区地质灾害的相关性进行分析,首先基于不同岩性特征,对全区地层岩性进行了归类处理表6-1,共分为8类岩性图6-5；然后,借助GIS平台的空间分析等功能,分析了不同岩性区域内地质灾害的发生的面密度和点密度特征10.表6-1 怀柔区岩性分类表级别号12345678岩性太古代、中生代花岗岩/侵入岩中生代凝灰岩/火山角砾岩中生代砾岩/砂岩元古代页岩/粘土岩元古代白云岩/灰岩太古代板岩/片麻岩古生代辉长岩第四纪堆积

57、土、砂砾石等面积比40.3%12.6%4.1%1.4%12.1%8.5%3.9%17.3%图6-5 怀柔地质灾害与岩性叠加图从图6-5可以看出,崩塌和泥石流与类型1、2、5和6四类岩性的相关性较大.其中崩塌与白云岩/灰岩最相关.这与白云岩和灰岩的硬脆性容易发生崩塌有关.泥石流与花岗岩和闪长岩最相关.这与现场调查发现怀柔区泥石流主要以水石流为主的现象相呼应.不稳定斜坡与岩性的相关性不明显图6-6.怀柔区的6个滑坡体均属于坡体风化岩土层.从上述分析可见,太古代的板岩和片麻岩,元古代的白云岩和灰岩与现今崩塌灾害的分布具有密切相关性.元古代的白云岩和灰岩,中生代的花岗岩和闪长岩等与现今泥石流灾害的分布

58、具有密切相关性.图6-6 岩性与怀柔地质灾害相关关系 断裂构造与地质灾害的相关关系分析通过上述分析可以看出：断裂构造对怀柔区的地质灾害,尤其是崩塌灾害具有重要的控制作用.断裂越发育断裂线密度越高的地区,崩塌灾害发生的可能性越大.为了对构造断裂与全区地质灾害的相关性进行分析,首先基于全区断裂分布图,生成了全区断裂线密度分布图；其次,考虑到怀柔区地质灾害主要为崩塌和泥石流灾害,基于现场调查和1：1万地形图,生成了全区崩塌和泥石流的面积分布图5；最后,借助GIS平台的空间分析等功能,分析了不同量值范围内地质灾害的发生面密度.图6-7 怀柔地质灾害与断裂密度分布图叠加从图6-6可以看出,随着断裂线密度的增大,崩塌的面密度增大,也即相应级别内崩塌发生的可能性增大. 然而,