陕西商南金丝峡地质公园崩塌地质灾害机理与防治研究

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摘要 分析了陕西商南金丝峡地质公园崩塌地质灾害的形成机理，并有针对性地提出了防治措施。该地质公园崩塌地质灾害的形成主要与地形地貌、岩性条件、地质构造、气象因素、河流冲蚀以及人类活动等因素密切相关；其崩塌灾害主要为倾倒式崩塌和滑移式崩塌两大类型，分别主要分布于该地质公园的中部及南部；提出危岩加固、旅游线路设计避让、建设监测系统及危险期闭园等对策。

关键词 地质公园；崩塌；地质灾害；防治措施；金丝峡

中图分类号 S429 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2016）05-008-03

Abstract The formation mechanism of collapse geological disaster in Shaanxi Shangnan Jinsixia Geopark was analyzed， corresponding prevention measures were put forward. The results showed that collapse of the Geopark is closely related with topography， lithology condition， geological structure and meteorological condition， river erosion and human activities； the collapse mainly includes dump and slip type， distributing in central and south part of the Geopark； several prevention measures are proposed， such as consolidating， avoiding of tourism routes design， establishing monitoring system and dangerous period closed.

Key words Geopark； Collapse； Geological disaster； Prevention measures； Jinsixia

陕西商南金丝峡国家地质公园（以下简称公园）以岩溶峡谷地貌、十三级瀑布、岩溶洞穴三大类地质遗迹旅游资源为特色，赋存有丰富的反映华北地块与扬子地块构造运动、古海洋扩张与拼接、古沉积环境、地壳抬升造山信息地质遗迹，是研究秦岭造山带发展、演化历史演化史的重要基地。公园于2009年8月被国土资源部批准为我国第五批国家级地质公园。

公园以峡谷地貌为特点，地处亚热带向暖温带的过渡气候带，强降雨集中，所以公园所在区域属于地质灾害频发区，并对公园建设、旅游开展以及游客的生命财产形成重大威胁，其中，崩塌地质灾害是造成危害的主要地质灾害类型。2010年7月23日崩石体堵塞河床，公园旅游线路被毁，2013年7月24日崩石击中3名游客，造成1人死亡、2人重伤，因此，崩塌地质灾害成为公园旅游发展亟待解决的问题。鉴于此，笔者研究了该公园崩塌地质灾害的形成机理及其空间分布规律，并提出有效的防护对策，以期为公园崩塌地质灾害防治提供借鉴。

1 公园地质地貌背景

公园位于南秦岭构造带，其北以竹林关—青山断裂带为界与中秦岭构造带相邻，南以扬子北缘襄樊—城口断裂为界与扬子板块相接。公园主要由震旦纪白云岩地层、寒武纪泥灰岩地层及奥陶纪白云质灰岩地层组成，地层产状主体为倾向北东、高角度倾角，北西西—南东东向展布。

公园沟谷在空间形成隘谷—嶂谷—峡谷（狭义）的展布规律[1]。公园隘谷地质遗迹出露于中奥陶纪吊床沟组含燧石团块白云岩地层中，北起于金狮洞，经月牙峡，南到锁龙瀑布，在月牙峡一带隘谷景观垂向上显示出明显的以齿状耦合特点，长度约2.2 km，其南为以十三级瀑布群地质遗迹为主的丹江源景区。隘谷地质遗迹景观两侧崖壁陡立，沟谷狭窄、深切割，谷坡坡度为75～85°，谷坡崖壁切割深度为130.0～180.0 m，谷底宽度为0.8～1.6 m，谷高与谷宽比为85～105。公园嶂谷地质遗迹景观分布横跨白龙峡景区和黑龙峡景区，北端起于白龙湖峡谷，南至金狮洞，长度约3.2 km。嶂谷景观主要出露于中寒武纪岳家坪组千枚岩、粉砂岩，石瓮子组白云质灰岩及白龙洞组含燧石白云岩地层，嶂谷谷坡高度为120.0～150.0 m，谷底宽度为3.0～8.0 m，谷坡坡度为60～75°，谷高与谷宽比为25～45。公园狭义峡谷地质景观主体出露于震旦纪灯影组白云岩和早寒武纪水沟口组泥灰岩地层之中，谷底河床砾石堆积较多，局部有漫滩相堆积，谷肩圆缓，峡谷整体呈较陡倾的深切“V”型沟谷形态。谷坡坡度为55～65°，沟谷切割较深，为 100.0～140.0 m，沟谷谷底宽度一般为5.0～10.0 m，谷高与谷宽比为15～35。

2 崩塌类型与空间展布

崩塌是地质灾害主要类型之一，一般发生在坚硬岩地区高陡边坡，其形成过程是由于河流切割或人工开挖形成的高陡边坡，由于卸荷作用，应力重新分布后在边坡卸荷区内形成张拉和裂缝，并与其他裂隙和结构面组合，逐步贯通形成危岩体，在地震或爆破震动、降水等外力触发作用下，导致危岩体突然脱离母体，翻滚、坠落下来，散堆于坡脚。

2.1 崩塌的类型

崩塌现象的产生都有一个孕育和发展的过程，按崩塌发展模式将崩塌划分为倾倒式崩塌、滑移式崩塌、鼓胀式崩塌、拉裂式崩塌、错断式崩塌[2]。金丝峡国家地质公园地层岩性主要为岩溶性强的碳酸盐岩，在地质构造和流水侵烛等外力作用下，崖壁破碎，加之修路对岩坡植被破坏严重，在强降雨影响下，引发滑坡、泥石流。因此，根据野外实地调查，公园崩塌类型主要为倾倒式崩塌和滑移式崩塌2种类型（图1）。

2.1.1 倾倒式崩塌。

倾倒式崩塌主要特征是崩塌石在重力作用下，临空面陡立，快速掉落，滑动过程缺乏，甚至没有滑动痕迹。岩体基座的差异风化和裂隙的切割使危岩体局部悬空，危岩体底界临空条件好，在变形破坏时，危岩体的顶部首先脱离母体，然后沿基座支点转动，从而发生倾倒式破坏。倾倒式崩塌多发生在石灰岩的峡谷、直立岸坡、悬崖等地质环境，尤其是节理构造地带。金丝峡地质公园属于峡谷地貌，岩性表现在石灰岩及其他直立岩层，加上重力、静水压力和动水压力的作用，造成倾倒式崩塌的形成。

2.1.2 滑移式崩塌。

滑移式崩塌的主要特征是崩塌体内存在潜在有高倾角的滑动面，在重力作用下，崩塌石快速坠落而形成，崩塌石块度较小，有一定的磨圆特征。滑移式崩塌多发生在有一定倾斜度的陡坡，岩性表现为软硬相间的岩层，公园峡谷陡峭，但中南部地层层面、断层斜面等面理构造发育，形成潜在滑动面，其滑移面受剪切力的作用，加之失稳的主要因素是重力以及静水和动水的作用，形成滑移式崩塌灾害。

2.2 崩塌的空间展布

公园的倾倒式崩塌和滑移式崩塌主要分布于公园园区的中南部（图1）。倾倒式崩塌分布于公园中部白龙峡一带，岩性以震旦纪灯影组地层白云岩为主，崩石呈棱角状、四方体，块度大，直径为1.0～1.5 m，最大崩石的直径为2.7 m，单体崩塌石体量为8 m3 。金丝峡景区大门北150.0 m处有1处崩塌，崩塌石岩性为硅质白云岩，岩层产状：20°∠75°，岩石裂隙发育；上覆残坡积层，厚度为0.5～2.0 m，基岩强风化层厚度大于10.0 m。坡体上植被较发育，杂草、灌木丛生。崩塌面为岩石节理面，长度为12.0 m，上窄下宽，宽度为5.0～8.0 m，崩向130°，崩塌体积为70 m3。

滑移式崩塌主要出露于公园南部，岩性以寒武纪、奥陶纪石灰岩、泥质灰岩、泥砂质板岩等为主，岩层产状：46°∠58°，岩石裂隙发育，上覆残坡积碎石土，厚度为0.8～3.5 m。坡体上植被较发育，杂草、灌木丛生。崩塌面呈三角形，为岩石节理面，长度为6.0 m，宽度为8.0 m，崩向285°，崩塌体积约30 m3。

3 机理分析

公园的崩塌形成受控于许多因素的相互作用，经过实地野外考察，认为公园崩塌的形成受主导作用和诱发因素的共同作用。其中，主导因素包括地形地貌、岩性条件、构造运动；诱发因素包括气象因素、河流切割作用以及人类活动对崩塌形成的影响。

3.1 主导因素

3.1.1 地形地貌。

公园位于汉江水系的丹江支流之南，秦岭山系新开岭支脉之北，地质构造独特，地形地貌起伏较大，总体为南高北低，岭谷相间，以中山丘陵为主，多具深沟峡谷。崩塌多产生在陡峻的斜坡地段，一般坡度大于55°、高度大于30.0 m，坡面多不平整，上陡下缓。景区内白龙峡、黑龙峡、青龙峡三峡峡谷总长达21.0 km，纵深超过10.0 km，构成峡谷、水潭、溶洞等[3]。地形的复杂性诱导地质灾害发生。

3.1.2 岩性条件。

岩石的岩性和地层分布的差异是崩塌形成的重要基础和前提，金丝峡地区出露有耀岭河群、震旦系、寒武系、奥陶系等地层和零星的第四系。岩性以绿片岩、白云岩、结晶灰岩、板岩、千枚岩、石英片岩、大理岩、变质砂岩为主[1]。经野外考察，以北西—南东向仙人湖片理化构造带、青龙峡断层为界，公园具有明显的岩石地层南、中、北三分格局特征，同时显示出崩塌地质灾害发育程度与类型的差异。

公园北部是崩塌地质灾害不发育区，该地段以非可溶性岩石地层组成为主，出露地层主要涉及耀岭河群基性火山变质岩，岩性主要为绿片岩。峡谷类型以沟谷为主，该地段沟谷以相对宽缓的“V”型为特征，谷坡圆滑、倾角较小，一般小于30°。

公园中部主要发育倾倒式崩塌，野外可见于青龙峡景区马刨泉、滴水桥、观音三圣等地质遗迹3处（图1）。该地段主要为震旦系白云岩地层分布区，岩层中厚层，岩性以粉晶状白云岩、硅质条纹状白云岩为主。该地段以障谷峡谷地貌地质遗迹景观为特征，谷坡崖壁高耸陡倾，谷坡坡度为65～78°，河谷宽度为1.5～3.2 m。

公园南部主要发育滑移式崩塌，野外可见于黑龙峡景区九龙壁、月牙峡、碧玉池及丹鱼湖地质遗迹4处（图1）。该地段为寒武纪、奥陶纪可溶性碳酸盐岩岩层分布区，岩石类型以白云岩、石灰岩、板岩、千枚岩等为主。该地段以隘谷峡谷地质遗迹景观为主，地层为薄层状构造峡谷谷坡总体陡立、平直，谷肩转折明显、谷坡倾角增大，峡谷宽度减小，谷坡坡度为75～85°，河谷宽度为0.5～1.6 m。

3.1.3 地质构造。

地质构造因子为公园崩塌地质灾害的形成提供了前提和可能，岩石地层在地质应力作用下破碎、断裂并发生位移，岩石地层不连续，形成断层构造。节理构造则是岩石地层在地质应力作用下发生破裂，产生破裂面，但并不发生岩层位移，岩石地层保持连续的地质现象。节理裂隙发育的岩体风化作用更强，长期受日温差、年温差、冻融及流水作用影响，使岩体进一步破碎，特别是潜在不稳定岩体与母岩间的陡直破裂面不断扩大贯通，同时还新生风化卸荷裂隙[4]。经过野外实地考察，金丝峡地质构造主要表现为断层构造和节理构造。公园断层构造主要有NE-SW向和NW-SE向2组，呈“X”型空间特征。公园主要节理构造发育，有走向为10°-195°、345°-165°及70°-250°的3组节理构造，节理面平直，产状陡立，在平面上呈棋盘式格子状，类型属于剪切节理。断层构造与节理构造这2种构造面为崩塌发生提供了可能。

3.2 诱发因素

公园崩塌地质灾害发生的诱发因素主要包括降雨、径流侵蚀及人为活动三大因素。

3.2.1 降雨因素。

公园属亚热带气候，气候暖湿，暖流气流的流动速度较低，冷却降雨，使公园的年降雨量比同纬度地区偏高，年平均降雨量高出60～180 mm，降雨量的增大为公园峡谷地质景观的形成提供了充沛的降雨条件，在长期溶蚀作用下，碳酸盐岩地层中形成了溶洞、溶隙的强烈发育带，溶蚀加强，诱导崩塌的发生。

3.2.2 径流冲蚀作用。

降雨渗流导致斜坡岩土体重度增加、岩土软化、滑带岩土强度降低、裂缝注水水楔作用，从而发生失重崩塌[3，5]。公园内地势起伏、山形陡峭、岭谷相间，降水停蓄能力较低，降水形成漫流汇集便会侵蚀沟谷，沟谷径流在地壳抬升过程中以断层面或节理面为先导，因其裂隙发育、渗透性好，加之径流水含有CO2，水循环快速，侧向溶蚀性侵蚀强烈，近河床的低位岩石侵蚀，形成临空现象，其上部岩体易于崩塌。

3.2.3 人类活动。

人类活动是灾害发生的重要因素。公园是旅游风景区，在景区建设过程中，修筑观光道路、服务设施等，对峡谷的微地貌形态、植被环境有一定的影响，使公园地段的抵抗崩塌地质灾害能力降低[6]。公园黑龙峡景区西侧为石燕寨景区，修筑宽约1.8 m的观光道路，由于对岩石原始结构及植被的破坏，使其成为崩塌地质灾害的易发区。

4 崩塌地质灾害防治

防治崩塌地质灾害的主要措施包括工程措施和生态措施[7-8]。针对公园崩塌形成机理可采取以下几种防治措施。

4.1 加固危岩体

在比较集中的危岩区，设计挂网来加固已经形成的危岩体，防止卸荷裂隙的产生和卸荷裂隙区的扩展。对于比较完整的悬挑危岩体，可采用支撑的方法加固，以保持危岩体的稳定性。

4.2 安全避让

对于直接加固困难或加固成本高的高陡危岩边坡，可采用合理规划旅游线路的方法避让崩塌危害易发生区，将公园旅游道路、休息服务设施布置在远离崩塌灾害之处。

4.3 加强施工管理

不能科学合理安排施工时间，或者受运输费用限制，将石渣、碎石长年累月堆积在沟谷、坡面，给崩塌、泥石流的发生提供了丰富的物源，导致地质灾害随园区建设的进行而日趋增多。因此，严格按照设计施工、及时实施防护工程是工程建设安全、正常运营、发挥效益的关键。水体一直是造成灾害的关键因素，所以排水、疏导尤为重要，应在景区可能发生崩塌灾害的地带做好地上和地下水的疏导、排泄工作，防止大量积水造成道路、坡体损毁，发生崩塌灾害。

4.4 加强监测系统建设

公园管理部门可成立专门的地质灾害预警机构进行专业监测、排査，制定灾害避险的相关预案，在崩塌灾害发生的危险区采取闭园、紧急疏散人流等措施以保障游客的生命财产安全。

5 结论

（1）金丝峡地质公园是崩塌地质灾害的易发区，根据其形成机理和特征，认为金丝峡地质公园崩塌主要为倾倒式崩塌和滑移式崩塌两大类型。

（2）通过地质调查发现金丝峡崩塌地质灾害的成因主要与岩石地层类型、地形地貌、断层节理构造、流水侵蚀等主导因素及降雨条件、人文活动等诱发因素密切相关。

（3）提出加固危岩体、安全避让、加强施工管理、监测系统建设以及应急措施预案等崩塌地质灾害针对性防治对策，在保护地质遗迹资源的前提下，降低游客生命财产的损失，促进金丝峡景区旅游活动的可持续发展。

参考文献

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[3]李成，焦孝齐，全强虎.国家地质公园地质灾害成因及预警机制研究：以金丝峡地质公园7.24特大洪灾为例[J].西北大学学报（自然科学版），2012，42（5）：843-848.

[4]吕艳.陕西翠华山山崩地质遗迹特征、成因及景观价值[J].地球学报，2015（3）：220-228.

[5]刘传正.中国崩塌滑坡泥石流灾害成因类型[J].地质论评，2014，60（4）：858-868.

[6]杨望暾，郭威，张阳，等.陕西商南金丝峡地质公园地质遗迹特征及地质意义[J].山地学报，2013，31（2）：243-249.

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