銅陵市地質災害特征及發育規律

汪 璐

（安徽省地質礦產勘查局321地質隊）

銅陵市地處安徽沿江丘陵平原地區，區內地質構造復雜，碳酸鹽巖廣泛發育，地質災害頻發，嚴重威脅了人民群眾的生命財產安全，影響了正常生產生活。如1996年銅山銅礦滑坡，直接導致選廠損毀，損失達300余萬元；1992—1996年銅陵軍分區庫房滑坡，滑坡土方達1.8×104m3；1999年汛期，市建成區產生滑坡18處，造成4家礦山停采，20余棟房屋毀壞［1］。2016年，銅陵五峰山山前緣出現小幅隆起和局部裂縫，嚴重威脅到山腳下五峰村［2］，1955年小街地區巖溶塌陷，至2017年，先后有31處被列為巖溶塌陷地質災害點［3］。本研究以銅陵市1∶5萬地質災害調查成果為基礎，闡明該區域地質災害發育類型、地質災害特征及地質災害分布規律，對于指導區內地質災害防控具有十分重要的意義。

1 地質環境背景因

1.1 地形地貌

銅陵市屬沿江丘陵平原區，總體地勢東南高、西北低，地形復雜多樣，平原、丘陵、山地兼有。平原主要分布在長江及其支流兩岸，地形平坦開闊，標高10～20 m；受構造控制，低山丘陵整體呈NE向展布，主要分布于大通—銅官山、天門一帶，地形起伏大，一般為100～500 m，最高點為天門山576.6 m。地貌類型主要分為平原、丘陵兩個大類，平原、淺丘狀平原、低丘、高丘4個亞類，微地貌類型主要有沖溝、坳谷、崗地等。

1.2 地層巖性

根據沉積建造特征，區域地層可劃分為9個構造層（表1），區域地層的基本特征為志留系—中三疊統下部東馬鞍山組以海相沉積為主，中三疊統上部月山組—古近系以陸相碎屑巖夾火山巖為主。

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1.3 地質構造

銅陵地區構造復雜，由一系列NE走向“S”狀、相間序列排列的開闊式復向斜和緊閉式背斜組成，自西向東分別為金口嶺向斜、銅官山背斜、大通—順安復向斜、永春橋背斜—舒家店背斜、新屋里向斜、戴公山背斜。背斜較為狹窄而緊閉，向斜較寬闊，軸向北東，軸面呈“S”狀彎曲，樞紐略有起伏，總體向NE向傾伏，傾伏角為5°～15°，受NW向斷裂影響導致NE端相對“左型”位移且依次迭落，背斜核部出露地層逐漸變新。

蓋層斷裂構造十分發育（圖1），主要為NE、NW向斷裂，具有多期性、繼承性的特點，NE向斷層以逆沖斷層為主，規模較大，位于背向斜兩翼，與背向斜走向一致，NW向斷層以正斷層為主，橫切背斜與向斜構造，使地層沿走向錯斷不連續。上述斷層形成先后順序為NE向斷層（走向斷層）與褶皺同期形成，時代早，NW向斷層時代晚［4］。

（1）NE向斷裂構造。與褶皺軸向一致，走向45°～55°。主要由一系列斷續分布的斷層組成，常發育在褶皺的翼部，總體表現為壓剪性斷裂帶，具有逆斷層性質，為印支期及印支期后形成。

（2）NW向斷裂構造。斷裂走向320°左右，以逆沖平移斷裂和擠壓破碎帶為主，常切穿早期褶皺構造和斷裂構造，具有多期不同性質活動特點，但主要表現為左行走滑正斷層特點，多為印支后期和更晚時期形成。

（3）SN向斷裂構造。一般呈近SN向或NNE向延伸，數量少但規模較大，常對早期構造形成較大的破壞。

（4）NNE向斷裂構造。表現為壓剪性斷裂性質，規模一般不大，斷續分布，走向20°～30°，一般陡傾，斷裂變形強烈，發育碎裂巖，局部見糜棱巖，主要形成燕山期。

（5）NNW向斷裂構造。斷裂走向350°左右，以平移斷裂和擠壓破碎帶為主，常切穿早期褶皺構造和斷裂構造，具有多期不同性質活動特點，但主要表現為左行走滑正斷層特點，多為印支后期和更晚時期形成。

2 地質災害類型及特征

銅陵市地質災害較發育，類型為巖溶塌陷、采空塌陷、滑坡崩塌。銅陵市現存地質災害24處。以滑坡地質災害為主，計13處，占總數的54%，次為巖溶塌陷，計8處，占總數的34%；其余尚有采空塌陷2處，占總數的8%；崩塌1處，占災害總數的4%（表2）。

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2.1 滑坡

據調查，銅陵市現存13處滑坡，規模以小型為主，僅有1處為中型。按照滑坡體巖土類型劃分，巖質滑坡2處、土質滑坡3處、碎石土滑坡8處，土質滑坡和巖質滑坡所占比例分別為84.62%和15.38%，以土質滑坡為主。按照運動形式劃分，牽引式滑坡占10處，推移式滑坡占3處，所占比例分別為76.92%和23.08%。

據調查，滑坡平面形態主要為舌形、半圓形及不規則形，其中半圓形3處、舌形6處、不規則形4處，各占地質災害隱患點的23%、46%、31%?；缕拭嫘螒B主要呈凸型、凹型、直線型及復合型，其中凸型有4處，凹型有4處、直線型各有4處、復合型1處，各占地質災害隱患點總數的31%、31%、31%、7%（表3）。

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2.2 巖溶塌陷

據調查，現存8處巖溶塌陷，其中小型規模5處、中型規模3處。塌陷坑平面形態具有圓形、橢圓形、長條形、不規則形等。剖面形態具有壇狀、圓柱狀、漏斗狀、碟狀等，以壇狀和圓柱狀為主。塌陷坑直徑和深度多小于5 m。直徑小于5 m的塌陷占總數的73.7%，深度小于5 m的塌陷占總數的87.1%，直徑和深度大于10 m的較為少見（表4）。

注：d為塌陷直徑，h為塌陷深度。

2.3 采空塌陷

據調查，現存的2處采空塌陷地質災害隱患點規模均為中型。銅陵地區礦山一般為金屬礦山，采用井下開采方式，相較于煤礦井下巷道，采空區規模不大。因此，銅陵地區采空塌陷較少表現為大規模的地面沉陷，多表現為塌陷坑、地裂縫和地面沉陷。

（1）塌陷坑。以井下采空區為中心形成塌陷坑，多呈圓筒狀、長條狀，深數米至數十米。

（2）地裂縫。地下采動引起的地表拉伸變形，一般長10～30 m，寬0.02～0.3 m，與塌陷坑或地面沉陷伴生出現，一般與采空區邊界外側呈環狀分布，較少出現在采空區正上方。

3 地質災害發育規律

3.1 滑坡發育規律

（1）坡度坡向。銅陵市滑坡地質災害點主要分布于原始坡度10°～20°，但根據實際調查，大部分滑坡坡度處于50°～90°，多是由于人工切坡形成。地質災害在各個方向均有發育，沒有明顯的指向性，由于建房切坡引發的滑坡、崩塌一般分布在山坡向陽面的坡腳處，這是因為居民住房一般位于陽坡以便擁有良好的采光性。道路切坡則沒有明顯的方向性。

（2）地形地貌。主要分布于銅陵市中南部丘陵區，地形起伏變化大，地質構造（褶皺、斷層）發育強烈，巖體風化破碎程度高，銅陵市北部為沿江沖積平原區，地形平坦，雖然人類工程活動（建房、修路）強烈，但基本無切坡現象，因此滑坡崩塌地質災害較少。

（3）構造與工程地質巖組?；碌刭|災害多分布在背斜近軸部位置，褶皺構造在水平應力作用下，背斜隆起至軸面近直立，多伴隨形成一系列張性裂隙，巖石破碎嚴重，對地質災害的控制作用較為明顯。銅陵市土質滑坡多位于第四系殘坡積層、少數為人工填土層（礦山排土場），成分多為含礫黏土、碎石土或黏土夾碎石，結構較松散，物理力學性質較差，遇水易軟化。銅陵市巖質滑坡與工程地質巖組關系密切，主要表現為：①較堅硬—軟弱厚層狀砂礫巖、礫巖（N2a+K）和較堅硬—軟弱薄層狀硅質頁巖、砂質頁巖（P2d、P2l、P1g1）；②發育泥質、碳質軟弱夾層的粉砂巖、粉砂質頁巖及薄層狀含泥質石灰巖（D3w2、T1y、T1h）；③極易風化的塊狀閃長巖、花崗閃長巖等巖組構成滑坡體。

（4）時域分布。根據對銅陵市歷史上滑坡崩塌地質災害的統計分析發現，該區域滑坡崩塌地質災害主要發生在大水年份，并且多發生在汛期，尤其是5—8月份。

3.2 巖溶塌陷發育規律

3.2.1 分布規律

巖溶塌陷地質災害分布于巖溶充水礦山周邊的山間沖溝、坳谷且隱伏溶溝、溶槽等巖溶現象發育的負地形中。這是因為巖溶充水礦山附近地下水活動（礦山抽排水）相對更強烈、負地形中地表水易于匯集，同時發育的溶溝、溶槽等溶蝕現象使地表水與地下水之間聯系更為緊密［5］。區域巖溶塌陷主要分布于下伏基巖為棲霞組、南陵湖組地層的淺覆蓋型巖溶區以及褶皺核部或近核部部位。主要原因為核部地層破碎、地下水活動強烈，造成塌陷密集分布；沿斷裂破碎帶呈帶狀分布，尤其是張性或張扭性斷裂帶兩側塌陷分布密集；塌陷均為上覆土層破壞陷落的土層塌陷，尚未發現基巖塌陷。

3.2.2 影響因素

通過對銅陵地區塌陷發育深度及覆蓋層厚度的統計分析，覆蓋層厚度與巖溶塌陷發育數量呈負相關關系，土層厚度越大，土洞頂板埋深越大，土洞發育進展越緩慢，能經受地下水潛蝕的過程越長，越難以塌陷；反之，上覆土層厚度越薄，土洞頂板埋深越小，土洞發育進展就越快，越容易產生塌陷。

根據調查，巖溶發育程度越高，塌陷密度越大；反之，則小。在具體位置上，體現為巖溶發育強烈的區段是塌陷主要分布區，如小街、新橋、朝山、白家山地區下伏基巖為灰巖，基巖面起伏大，溶溝、溶槽、溶蝕裂隙發育，巖溶塌陷分布密度大。

背向斜軸部、斷裂帶及伴生裂隙、巖體接觸帶等地質構造將地層切割呈網狀，形成地下水滲流運移的良好通道，為碳酸鹽巖沿網狀裂隙溶蝕創造了良好環境，為塌陷的形成提供了有利條件。

3.3 采空塌陷發育規律

區域采空塌陷發育規律可描述為：①采空塌陷多發生在礦區及周邊500 m以內范圍內；②采空塌陷主要為淺層塌陷，塌陷深度一般小于30 m，極少數塌陷深度大于30 m；③單個塌陷具有突發性，多發生在礦山大爆破時，滯后時間短；④從整體上看，銅陵市采空塌陷多集中發生在20世紀90年代至21世紀初采礦活動集中期；⑤采空塌陷多分布在礦層埋深淺、厚度大、傾角陡、采空面積大且未及時充填處。

4 典型滑坡地質災害點分析

4.1 滑坡特征

本研究針對五峰山巖質滑坡案例進行分析。該處滑坡位于銅陵市義安區五峰村，滑坡體寬約300 m、長約320 m，面積約80 000 m2，滑帶埋深最深達40 m，預測體積約30×104m3?；氯惨妶D2，平面形態為舌形、剖面形態為復合型，為巖質、推移式滑坡，滑帶土巖性為全—強風化泥質粉砂巖夾粉砂質泥巖，滑床為中風化石英砂巖?；驴梢娒黠@的滑坡后壁和滑坡側壁、坡體存在拉張裂縫、滑坡體前緣陡坎處存在小型崩塌且前緣道路處存在鼓脹等現象。

4.2 地質環境條件

滑坡區地貌屬低山丘陵地貌類型，處于五峰山北側，周邊1 km海拔55～394.3 m，自然坡度10°～35°、前緣局部45°～60°；滑坡體坡面產狀330°∠10°～30°、巖層產狀320°～55°∠35～42°（前緣局部存在倒轉現象），為順層坡；節理面產狀分別為235°∠46°和115°∠71°，形成“X”形共軛節理，結構面張開度為1～3 mm，部分大于3 mm，延伸長，泥質充填或半充填，結合差；滑坡周邊主要人類工程活動為礦業開采活動，現滑坡前緣存在多處采礦遺留陡坎、巷道口；滑坡體巖性為殘坡積層松散碎石土層和五通組上段全—強風化石英砂巖、石英粉砂巖夾多層泥質軟弱層，最厚處達40 m，透水性極強。

4.3 成因分析

滑坡上部土體結構松散、透水性強，下部為全—強風化粉砂巖夾泥質夾層、遇水易軟化，物理力學性質差。根據滑坡體變形特征并結合滑坡體地質環境條件，認為五峰山滑坡變形機制或變形破壞模式是一個受控于坡體層間軟弱層夾層“滑移—彎曲—剪斷”模式或“滑移—剪斷”模式。

滑坡后緣存在下錯陡坎（滑坡后壁、側壁），表明后部已產生滑動；前緣產生隆起（道路鼓脹），較原始地形高出數米，表明前緣受擠壓，前緣陡坎處巖層產狀與巖層整體產狀不一致。上述現象均與上述分析的變形破壞模式相吻合。

5 結論

（1）銅陵市地質災害類型以滑坡為主，其次為巖溶塌陷、采空塌陷、崩塌，各類地質災害占比分別為54%、34%、8%、4%，地質災害規模多為小—中型?；碌刭|災害以牽引式土質滑坡為主，從分布規律上看，多分布在銅陵中南部低山丘陵區，與人類工程活動關系最為密切，5—8月份汛期為滑坡高發期。巖溶塌陷多形成于礦山周邊，與礦山疏干排水關系密切，多發育棲霞組、南陵湖組碳酸鹽巖及褶皺和斷裂構造部位。采空塌陷發育于井采金屬礦山周邊，尤其是早期采礦活動產生的采空塌陷多發。

（2）通過對銅陵市地質災害發育特征與發育規律的綜合研究，認為今后在生產中進行切坡作業時，應進行支護結構設計，避免由人工切坡引發的滑坡、崩塌地質災害；礦山應做好開采設計，防止采空塌陷造成重大安全隱患，并采取相應的工程措施，如進行外圍注漿降低礦山與外圍水文單元的聯系等，預防巖溶塌陷的發生。