玄武岩遇水軟化

① 岩土類型和性質

岩土體是地質災害的載體，地質災害一般都是通過岩土體的變形破壞而表現出來的，是地質災害成生的物質基礎。

受地殼運動的控制，「蘭—鄭—長」工程地段分布有不同年代、成因、物質成份和結構的岩土體，類型復雜多樣，工程地質性質各異，它們對地質災害的形成、分布和活動起著主導作用。岩土體分布出露的特點是：山區、丘陵以岩體為主，而高原、盆地、平原則以土體為主；管線經過地段絕大多數是土體。下面分別就岩體和土體討論其分布、類型、性質及對地質災害成生的制約。

（一）岩體

岩體在管線工程地段主要分布於甘肅、陝西段的關山—隴山，山西段的中條山、霍山和太原東山，河南段的大交口鎮—觀音堂、義馬—新安和大別山等地段，湖北、湖南段的大別山和江南丘陵地等地段，總長約300km，約占管線全長的10%。

參考國標《岩土工程勘察規范》（GB50021—2001）的規定，先將岩體按堅硬程度分大類，再由岩石的成因類型、岩性和工程性質，將本管道工程沿線的岩體劃分為4類7種（表4-1）。現作簡要討論。

1.堅硬岩類

按成因類型劃分為岩漿岩、變質岩和沉積岩3種亞岩類。

岩漿岩類管線地段分布於祁連山褶皺帶、秦嶺—大別山褶皺帶和揚子地台。分別有加里東期、華力西期、燕山期侵位的，其中祁連山褶皺帶三期皆有，岩性為花崗岩、石英閃長岩；秦嶺—大別山褶皺帶為燕山期花崗岩；揚子地台為加里東期和燕山期的花崗岩和花崗閃長岩。一般呈岩基和岩株狀產出，整體塊狀構造，緻密堅硬，物理力學性質均質，各向同性。應該說其工程性質優良，但在亞熱帶環境中化學風化強烈。地質災害一般不甚發育，以小型崩塌為主。

變質岩類在管線地段的祁連山褶皺帶、華北地台、秦嶺—大別山褶皺帶有分布。祁連山褶皺帶主要出露於關山—隴山地段，為中元古界隴山群和前震旦系，主要岩性為大理岩、黑雲母片麻岩、混合岩、結晶片岩。華北地台出露於山西支幹線的中條山、霍山、太原東山，為太古界涑水群和太岳山群，岩性為混合岩化的黑雲角閃斜長片麻岩、斜長角閃岩、大理岩、磁鐵石英岩、黑雲變粒岩、角閃變粒岩等，岩性復雜，風化較強。秦嶺—大別山褶皺帶出露於大悟一帶，為中上元古界紅安群含磷的變粒岩、大理岩和石英片岩夾片麻岩，抗風化能力較弱。由於受片麻理、片理及節理的影響，使岩體的工程地質性質呈明顯的各向異性和不均一性。地質災害不甚發育，一般以小型崩滑為主。

表4-1 岩體類型匯總表

沉積岩類在丘陵、山區分布較廣，在各大構造單元中皆有，其地質年代自中元古界至中生界早期幾乎皆有，岩性復雜多樣，主要有：中元古界熊耳群和汝陽群的安山玢岩、玄武岩、石英砂岩，新元古界洛峪群三教堂組的石英砂岩（以上均在河南境內）；上元古界長城系、震旦系的石英砂岩、白雲岩、硅質岩、冰磧礫岩等；下古生界寒武系、奧陶系的中厚、厚層碳酸鹽岩；上古生界泥盆系的砂岩和碳酸鹽岩，石炭、二疊系的中厚、厚層狀灰岩和中生界三疊系碳酸鹽岩等（上古生界及中生界皆為揚子地台）。按岩性大類可劃分為火山噴出沉積岩、碎屑岩和碳酸鹽岩三大類。它們的共同特點是，層理構造發育且較厚，抗風化能力較強，但碳酸鹽岩具溶蝕性，岩溶較發育，工程地質性質具各向異性。上述這幾類岩性分布地段地質災害一般不甚發育，有小型崩滑和岩溶塌陷（覆蓋型岩溶地段）等地質災害。

2.較硬岩

按成因類型可劃分為變質岩和沉積岩兩大亞類。

變質岩類分布於祁連山褶皺帶、秦嶺—大別山褶皺帶和揚子地台中，岩性主要是較軟弱片岩和千枚岩、板岩。在祁連山褶皺帶的管線地段，新元古界長城系變質細砂岩、千枚岩；秦嶺—大別山褶皺帶信陽群、商城群的雲母石英片岩、綠色片岩、絹雲石英片岩、淺變質凝灰質砂岩等：揚子地台中元古界冷家溪群和新元古界板溪群的板岩、千枚岩、變質凝灰岩、變質砂岩等。上述各類岩體的共同特點是：片理、千枚理、板理等結構面發育，地面風化較強烈，殘坡積層厚度往往較大。岩體具明顯的各向異性，力學強度相對較弱。崩塌、滑坡和泥石流等山地地質災害較發育。

沉積岩類分布於華北地台和揚子地台中，華北地台岩性主要是上古生界和中生界粘土岩、鋁土岩頁岩、泥質粉砂岩、含煤層；揚子地台主要是泥盆系粉細砂岩、粘土岩、頁岩、泥灰岩。它們層理發育、薄層狀為主，遇水易軟化、崩解，風化也較強烈。由上述岩體組成的丘陵山區，地質災害較發育，主要有崩塌、滑坡、泥石流和採煤引起的地面塌陷和地裂縫災害（在山西、河南境內較突出）。

3.軟弱岩

這大類岩體主要是沉積岩類，較廣泛分布於各大地構造單元中生代晚期和新生代陸相盆地中，地質年代為白堊系、古近系和新近系。由於固結壓密程度低，岩體孔隙率高，強度小，變形大。岩性主要是河湖相的砂礫岩、砂岩和泥岩，夾淡水泥灰岩，含石膏、芒硝。岩石一般干單軸抗壓強度小於30MPa，而新近系岩石成岩性更差，接近於土體，干單軸抗壓強度不足於5MPa，屬極軟岩。這類岩石遇水易軟化崩解，抗風化能力亦低。但這類岩體出露地段地形起伏小，地質災害不發育，主要有膨脹性岩體的輕度脹縮變形災害，還存在采空塌陷災害。

4.軟硬相間岩

這大類岩體主要也是沉積岩類，較廣泛分布於華北地台和揚子地台的古生界和中生界地層中，一般是兩種強度和剛性差異較大的岩性相互成層或間夾；古生界常見的是灰岩與頁岩互層，砂岩與泥頁岩互層，中生界常見的是砂岩與泥頁岩互層。在外力作用下會發生層間錯動和脫開，而在地下水等作用下更會泥化而形成泥化夾層，層面間強度降低而成為典型的軟弱結構面。所以這類地層組合可以稱之為「易滑地層組合」，較易產生滑坡。此外，軟硬相間岩層差異風化顯著，「上硬下軟」組合的條件下，軟岩易形成岩龕，崩塌也較普遍。

（二）土體

土體在管線地段廣泛分布，約佔全長的90%。按地質成因，可劃分為殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、淤積土和風積土等；按粒度成份，可劃分為碎石土、砂土、粉土和粘性土。對一些具有特殊成份和結構、工程性質也特殊的土，則可單獨劃分為特殊土，本管線工程的特殊土有黃土類土、膨脹土、鹽漬土和淤泥質土等。這里我們也參考國標《岩土工程勘察規范》（GB50021—2001）的規定，將土體劃分為碎石土、砂土、粉土、粘性土和特殊土5大類（表4-2）。以下分別就一般土和特殊土作簡要討論。

1.一般土體

一般土體包括各種成因類型的碎石土、砂類土、粉土和粘性土。

（1）碎石土：

碎石土指的是土中粒徑d＞2mm的顆粒質量超過總質量50%的土。根據規定，碎石土可再劃分為礫質土、卵（碎）石土和漂（塊）石土，它們的粒徑分別＞2mm、20mm或200mm的質量，超過總質量50%。一般沖積成因的碎石土分選性和滾圓度較好，位於河床和河流階地二元結構的下部，而其他成因的則較差。本工程各段情況是：甘肅段礫卵石佔45%～70%，粒徑一般 20～80mm，呈次圓—次稜角狀，一般分布於沖洪和平原表層之下。陝西段分布於渭河及其各支流以及山前洪積扇。河流沖積成因者在河漫灘和河床地段，在渭河幹流厚度可達20～40m，結構較均一；而洪積扇區則為大小混雜的砂卵石為主。山西段主要分布於汾河、龍鳳河和瀟河等山間河谷地段，以砂卵礫石為主，磨圓較好，級配良好。河南段主要分布在伊洛河、沙潁河等諸河流河谷區，以砂礫卵石為主。湖北—湖南段碎石土多分布於低山丘陵斜坡地帶，多為殘坡積成因，碎石成分隨母岩而變化。一般碎石土較疏鬆，孔隙比大，滲透性強，地基承載力高。

表4-2 土體類型匯總表

（2）砂類土：

砂類土指的是土中粒徑d＞2mm的顆粒質量不超過總質量的50%,d＞0.075mm的顆粒質量超過總質量50%的土；根據顆粒級配還可劃分為礫砂、粗砂、中砂、細砂和粉砂，一般是沖洪積成因的。此類土在本工程的情況是：甘肅段分布於洪積平原表層土之下，主要由粉細砂、中細砂組成，鬆散—中密狀態。陝西段分布於渭河及支流的漫灘、一級階地和古河道中，以中細砂和粉細砂為主，常含少量礫石，除河漫灘地段外，砂層均埋藏於細粒土之下，厚度不均一，多呈透鏡體狀，孔隙度大，滲透性強，中粗砂是良好的地基持力層，而飽水粉細砂則易產生震動液化。山西段分布於黃河、汾河及其較大支流的河床、河漫灘和階地，一般為砂礫石混合，厚度較大。也有在山前傾斜平原區前緣的洪積砂礫石，與細粒土組成多層結構。河南段分布除了與碎石土相同外，在沙潁河以南淮河平原各河流河漫灘和一級階地前緣地帶，表層之下為中細砂，稍密—中密狀態，厚度不穩定。砂類土一般級配較好，滲透性較強，一般是良好的地基持力層，但在地震烈度≥Ⅶ區需關注飽和粉細砂的震動液化問題。

（3）粉土和粘性土：

粉土和粘性土也可稱之為「細粒土」，前者是土中粒徑d＞0.075mm的顆粒質量不超過總質量的50%，且塑性指數Ⅰ_P≤10的土；而後者則Ⅰ_P＞10的土。這兩類土大量廣泛分布於鄭州—長沙段洪沖積平原和丘陵地段。具各種成因類型。一般洪沖積成因的土體較密實，孔隙比小，含水量相對較少，透水性弱，強度高，地基承載力高。而丘陵地帶的殘坡積成因者往往與碎石土混雜，土體孔隙性大，透水性相對較強，在久雨或強降雨時，易產生坡積層崩滑。

2.特殊土

（1）黃土類土：

黃土類土是第四紀時期特殊的大陸鬆散沉積物，它在世界各地分布廣而性質特殊。這類土在我國主要分布於西北、華北和東北地區，面積達60萬km²以上，以北緯34°～45°之間最為發育，這些地區位於我國西北沙漠區的外圍東部地區，具有大陸性乾旱少雨氣候的特點。黃土類土從早更新世（Q₁）開始堆積，經歷了整個第四紀，直至現今還未結束。按地層時代及其基本特徵，黃土類土可分為3類：老黃土、新黃土和新近堆積黃土（表4-3）。老黃土是Q₁、Q₂時期堆積的，分別稱「午城黃土」和「離石黃土」，一般無濕陷性；新黃土一般是Q₃時期堆積的，稱「馬蘭黃土」，也有Q₄早期的，具濕陷性，分布面積最廣（約佔60%）；新近堆積黃土一般是Q₄晚期堆積的，濕陷性不一。各地黃土類土總厚度不一，陝甘黃土高原地區最厚，可達100～200m，河谷地區一般只有數米至30m左右，且主要是新黃土。黃土類土的成因一直是爭論的熱點問題，但普遍的看法是，風積成因是主要的，也有沖積、洪積、坡積、冰水堆積等成因類型。顆粒成份以粉粒為主，富含碳酸鈣，具大孔性，垂直節理發育，具濕陷性等特徵者，稱 「典型黃土」，而有些特徵不明顯者則稱「黃土狀土」。下面討論一下本管線工程黃土類土的特性。

本管線工程的黃土類土分布於蘭州—鄭州段（含山西支幹線）。不同地段黃土類土的粒度成份和結構有所不同，所以其物理力學指標和工程地質性質也有明顯差異。下面我們以Q₃典型的濕陷性黃土為代表作分析。

首先是黃土的顆粒組成，將蘭州、西安、太原、洛陽四地作比較（表4-4）。可以看出它們的差異，總趨勢是：由西北往東南砂粒和粉粒含量愈來愈小，而粘粒含量則愈來愈大，而粉粒所佔比例最大是一致的。所以有人將西部黃土稱之為「砂黃土」，而東部為「粘黃土」。 黃土的顆粒組成對其濕陷性有一定影響，即砂粒含量愈多，濕陷性愈強，而粘性愈多則濕陷性愈弱。

表4-3 不同年代黃土的特徵

表4-4 濕陷性黃土的顆粒組成單位：%

各地濕陷性黃土的基本物理力學性質指標列於表4-5中。

由西往東的總趨勢是：土體的密度和天然含水率愈來愈大，液限和塑性指數也愈來愈大，孔隙比愈來愈小；而三項力學性質指標變化規律則不明顯。而且可看出，隴西和隴東地區指標相近似，關中地區與汾河流域也比較接近，而豫西地區與前面的4個地區則又有明顯差異。上述規律很重要，因為它與黃土的濕陷性相關的，即自西往東濕陷性逐漸變弱。

管線地段濕陷性黃土的濕陷系數（δ_s），經大量統計後匯總於表4-6中。從表中可看出，濕陷系數隴西地區最大，隴東地區次之，關中地區汾河流域再次之，而豫西則最小；而且高階地的濕陷系數要大於低階地。按有關規定，δ_s＞0.015時，該黃土為濕陷性土；δ_s為0.015～0.03時濕陷性輕微，δ_s為0.03～0.07時濕陷性中等；δ_s＞0.07時，濕陷性強烈。所以說，隴西和隴東地區黃土具中等—強烈濕陷性，關中地區和汾河流域黃土具中等濕陷性，而豫西地區黃土為輕微—中等濕陷性。

表4-5 各地濕陷性黃土基本物理力學性質指標

表4-6各地黃土濕陷系數（δ_s）統計表

濕陷性對黃土地區地質災害的成生和活動關系密切，地基的濕陷變形破壞本身就是黃土地區特殊的地質災害。此外由於黃土結構疏鬆，以及大孔性和垂直節理發育，潛蝕地質災害也很普遍。由於黃土的濕陷和潛蝕特性，還可誘發崩塌、滑坡和泥石流災害。

（2）膨脹土：

具有明顯遇水膨脹和失水收縮的土稱膨脹土。這類土在我國主要分布在南方山前丘陵、壠崗和二、三級階地上，大多數是晚更新世及以前的殘坡積、沖洪積和湖積物。從外表看，膨脹土一般呈紅、黃、褐、灰白等不同顏色，具斑狀結構，常含有鐵錳質或鈣質結核。土體常有網狀開裂，有臘狀光澤的擠壓面，類似劈理。土層表面常出現各種縱橫交錯的裂隙或龜裂現象，這與失水土體強烈收縮有關。膨脹土的脹縮特性，主要是土中含有較多的粘粒，一般粘粒含量高達35%以上，而且這些粘粒大部分為親水性很強的蒙脫石和伊利石等粘土礦物，膨脹收縮能力較強。天然狀態下，膨脹土一般緻密堅硬，天然含水率較小，所以土體常處於硬塑或堅硬狀態，壓縮性較低，強度較高；但在浸水膨脹後，強度明顯降低，壓縮性增大。膨脹土的這種脹縮特性，對工程建設會帶來危害。按我國有關規定，凡自由膨脹率δ^ef大於40%者，即可定名為膨脹土，40%≤δ^ef＜65%為弱膨脹土，65%≤f＜90%為中等膨脹土，δ^ef≥90%為強膨脹土。

本管線工程的膨脹土主要分布於湖北境內的黃陂縣周港、應城支線和五里橋—賀勝橋—橫溝橋一帶：在河南境內的平頂山、周口西、郾城—駐馬店的沙汝河平原和確山—信陽北的低山丘陵也有零星分布。

湖北境內的膨脹土主要分布於高程30～45m的壠崗和崗間坳溝地帶，自然地形坡度平緩。土體時代為更新世，顏色呈棕黃、褐黃、棕紅色，土體平均自由膨脹率：周港一帶下更新統82%（最大99%），應城支線中更新統62%（最大109%），五里橋—賀勝橋一橫溝橋一帶上更新統44%（最大72%）。土體脹縮性危害主要導致當地居民低層建築牆體拉裂破壞，斜坡和水渠邊坡坍滑。

河南境內的膨脹土分布於淮河平原邊緣的平頂山東和確山—信陽北的低山丘陵，以及沙汝河平原之間的周口和郾城—駐馬店地段。土體時代為中、晚更新世，顏色呈棕黃、灰綠、棕紅色，乾燥時呈硬塑狀態，裂隙發育，含鐵錳質和鈣質結核，平均自由膨脹率43.5%。平頂山以膨脹破壞為主，而信陽多以收縮破壞為主，多發生在乾旱季節。

（3）鹽漬土：

土中易溶鹽含量大於0.5%的土稱為鹽漬土。由於它發育於地表土層中，與道路、低層建築等有關，主要是土的腐蝕作用以及鹽脹和溶陷作用對工程建設的危害。鹽漬土按地理分布可分為濱海鹽漬土、沖積平原鹽漬土和內陸鹽漬土等類型。我國鹽漬土主要分布在北方諸省區。鹽漬土的形成及其所含鹽的成分和數量與當地的地形地貌、氣候條件、地下水的埋藏深度和礦化度、土壤性質和人類活動有關；它的厚度並不大，一般分布於地表以下1.5～4m范圍內，且由地面至深部含鹽量逐漸減少。鹽漬土的形成一般是由於地下水埋深過淺（甚至出露地面），蒸發強烈而鹽分在地表的聚積所致。

鹽漬土的性質與所含鹽分和含鹽量有關。土中的鹽類主要是氯鹽、硫酸鹽和碳酸鹽三類，因此鹽漬土也相應地劃分為氯鹽漬土、硫酸鹽漬土和碳酸鹽漬土（表4-7）。鹽漬土中所含鹽分及其數量對土的工程地質性質影響很大。由於土成分的改變，影響了土的結構，從而影響了塑性、透水性、膨脹性、壓縮性、擊實性等性質。

表4-7 鹽漬土的分類

本管線工程的鹽漬土主要分布於甘肅段通渭以西、陝西段華縣—華陰地段和山西段的永濟市東北伍姓湖區（K48～K54）及清徐張花營村—榆次西榮（K451～K464）地段。

甘肅段通渭以西地段河谷平原一級階地潛水位埋深很淺，經測定，土壤中平均含鹽量3.4%，最大可達8%～15%，屬硫酸—氯型中—超鹽漬土。

陝西段華縣—華陰地段的鹽漬土是由於黃河三門峽水庫淤積和回水，引起潛水位壅高，使渭河南岸赤水河至方山河一級階地中部成為浸沒區，而導致土壤鹽漬化。但近年來當地大量開采地下水，潛水位埋深增大，鹽漬化已幾近消失。

山西段永濟伍姓湖區地勢低窪（比周邊低5～8m），表層土由粉質粘土和粉土組成，潛水位埋深0～3m，土中含鹽量1.06%～1.18%，類型為硫酸—氯型，屬中鹽漬土。清除張花營村—榆次西地段地勢較周邊略低，表層土為粉土，潛水位埋深0.2～3m，土中含鹽量0.44%～1.12%，類型為氯—硫酸鹽型，屬弱—中鹽漬土。硫酸鹽結晶膨脹以及腐蝕作用，對管道將有一定危害。

（4）淤泥質土：

淤泥質土是指在水流緩慢甚或靜水環境中沉積，有微生物參與作用的條件下，含較多有機質，而疏鬆軟弱的粘性土，它是近代在濱海、湖泊、沼澤、河彎、廢河道等地區沉積的未經固結的一種特殊土。從外觀看，這類土常呈灰、灰藍、灰綠和灰黑等顏色，污染手指並有臭味。土中含有大量親水性強的粘土礦物（蒙脫石和伊利石佔多數），有機質含量較多（一般含量 5%～15%），天然孔隙比大於1，天然含水率大於液限。其結構形式常為蜂窩狀或棉絮狀，疏鬆多孔，壓縮性很強，地基承載力很低。我國淤泥質土的地理分布基本上可分為兩大類：一類是沿海沉積的，另一類是內陸和山區湖沼盆地沉積的。前者分布穩定而厚度大，後者常零星分布且厚度小。

本管線工程的淤泥質土主要分布於湖北—湖南段。管道經過長江等13條大中型河流的沖湖積平原低窪地段，有較大范圍的淤泥質軟土分布，有機質含量大於1.5%，岩性為淤泥、淤泥質粘土和淤泥質粉土，呈軟塑—流塑狀，天然含水率多大於35%，最高達133%，孔隙比1～2.02，最高達3.12，壓縮系數一般大於0.5MPa^-1，最高可達3.68MPa^-1，凝聚力一般9.8～29.4k Pa，內摩擦角6°～15°，地基承載力，天然狀態下一般為25～55k Pa，常導致建築物過量沉降和不均勻沉降。很顯然，這類土體對管溝開挖影響較大，常導致溝坡坍塌擠出而不易成形。此外，對場站地基穩定性也有影響。

② 全國泥石流易發程度分區

4.4.1 泥石流易發程度劃分的判別特徵

我國泥石流的分布，大體上以大興安嶺—燕山山脈—太行山山脈—巫山山脈—雪峰山山脈一線為界。該線以東，即我國地貌的低山、丘陵和平原區，泥石流分布零星（僅遼東南山地較密集）。該線以西，即我國地貌第一、第二級階梯，包括廣闊的高原、深切割的極高山、高山和中山區，是泥石流最發育最集中的地區，泥石流溝群常呈帶狀或片狀分布。其中成片的集中在青藏高原東南緣山地、四川盆地周邊，以及隴東—陝南、晉西、冀北等以黃土高原東緣為主的地區。

泥石流分布的格局，與滑坡、崩塌的分布格局一樣，明顯地受到地質構造、地層岩性、地形地貌、水文氣象等自然因素的控制，人類工程活動的影響在許多時候、在局部地區也可以起到主導作用。

（1）地質構造對泥石流災害的控製作用

由於滑坡、崩塌災害與泥石流災害在山地多有密切聯系，其地質構造對滑坡、崩塌災害易發程度的控製作用，與地質構造對泥石流災害易發程度的控製作用基本一致。大型、特大型泥石流集中分布區與區域地質構造以及斷裂構造的關系，都與滑坡、崩塌基本一致。不再贅述。

（2）地形地貌對泥石流災害的控製作用

由於滑坡、崩塌災害與泥石流災害在山地多有密切聯系，與地貌格局對滑坡、崩塌災害易發程度的控製作用基本一樣，大型—特大型泥石流，多集中分布於我國地勢第一、第二級階梯的過渡地帶與第二、第三級階梯的過渡地帶。山勢陡峻，河谷深切，多級夷平面及河流高階地十分發育的地貌特徵，也為大型—特大型泥石流的產生奠定了基礎。其具體特徵可參見前述滑坡、崩塌災害受地貌格局影響的有關論述。

（3）地層岩性對泥石流災害的控製作用

易於產生崩塌、滑坡的地層岩性也同樣易於產生泥石流。

由第四紀殘坡積粘土、亞粘土等構成的地層易於造成中小型泥石流的集中分布。這些第四紀鬆散堆積物及軟岩，力學強度指標低，遇水軟化，極易產生崩塌和滑坡，進而導致泥石流或泥流。前古生代至中生代片岩、千枚岩、頁岩、炭質頁岩和煤層、鹽岩、石膏等軟岩出露區，由上部堅硬的石英岩、灰岩、砂岩、礫岩及玄武岩、花崗岩等和下部軟岩組合的地層出露區，也是大中型泥石流集中分布的地區。這些岩性有利於泥石流的發育，與它們有利於發育滑坡、崩塌的機理相同。

（4）暴雨久雨天氣及冰雪消融對泥石流災害的控製作用

大氣降水既是泥石流活動的激發因素，又是泥石流的組成部分。因此泥石流多出現在豐水的年月，特別是多發生在大暴雨的年月。我國是世界上著名的季風氣候區，降水豐富，但地域、季節分布不均，變化很大，為泥石流活動提供了基本條件。因此可以認為，季風氣候影響和控制著我國泥石流分布的格局。我國東部、東南部受太平洋季風影響；而西南隅受印度洋西南季風影響。我國降水量的分布，總趨勢是由東南向西北逐漸減少，局部性暴雨多集中在西部山地。如1981年，四川、陝西和遼寧廣大山區的泥石流活動，即是由這樣的天氣過程引起的。在我國西部發育現代冰川的山區，尤其具有海洋性氣候的山區，發育海洋性冰川，由於冰川進退而形成冰川泥石流和冰湖潰決泥石流。

（5）人類不合理的工程活動與泥石流

人類不合理的工程活動與泥石流的發育與分布有密切關系。長期以來，隨著我國山區經濟的發展和人口增長，人們在山區的經濟活動日益增多，過度索取自然資源，破壞山地生態平衡，惡化山地自然環境，促進了泥石流發育。但人為因素引起的泥石流多呈點狀分布。

綜上所述，我國獨特的地質、地貌、水文、氣象條件，是山地泥石流發育與分布的主要控制因素，人類工程活動僅在局部地區、某些情況下起主導作用。本次泥石流災害易發程度的劃分，應以主要控制因素的有關指標為判別特徵（表4.4）。

表4.4 泥石流易發程度劃分的判別特徵

4.4.2 泥石流易發程度分區及各區的特徵簡述

根據上述泥石流易發程度劃分的判別特徵，對全國泥石流易發程度進行分區，其結果如圖4.2及表4.5所示。

表4.5 泥石流易發程度分區一覽表

續表

圖4.2 全國泥石流易發程度圖

（3）浙江中低山泥石流中易發區（M3）

包括浙西北、浙中中低山區。

地貌以中低山為主，山高坡陡，地形地貌復雜。年平均降水量在1800～2200mm之間。火山碎屑岩系及花崗岩類等廣泛分布。

滑坡、崩塌發育，泥石流規模以中小型為主，泥石流分布密度約2.24條/100km²。

（4）黃土高原泥石流中易發區（M4）

包括山西西部，陝北和隴中地區。

本區的黃土梁、峁及塬的邊緣地區溝谷極為密集，山腳崩塌、滑坡十分發育，為泥流形成准備了地形條件和豐富的固體物質來源，本區降水多集中於7～9月，多以暴雨形式出現易形成泥石流。

本區坡面泥石流和溝谷泥石流均發育，且分布較廣，活動較頻繁。泥石流分布密度約1.9條/100km²。

（5）祁連山和黃河上游泥石流中易發區（M5）

包括湟水河谷及其支流河谷地帶和黃河上游。

祁連山東北坡及河西走廊一帶的山地，岩性以變質岩、火成岩為主，黃土分布也較普遍，斷裂密集，暴雨型和冰川型泥石流均較發育。泥石流分布密度約1.6條/100km²。

（6）秦巴山地泥石流中易發區（M6）

陝南地區。該地區的地貌自漢江沿岸向兩側依次為丘陵、低山、中山。秦嶺中部為高山區，屬強烈上升的褶斷山地。地層岩性以變質岩和岩漿岩為主，並普遍有小面積黃土分布，斷裂發育，年降雨量為800～1200mm。

滑坡、崩塌發育。泥石流分布密度約3.43條/100km²。

（7）巫山-大婁山泥石流中易發區（M7）

本區跨重慶、鄂西、黔西的嶺谷山地，以中低山為主，地形切割較強，地層以中生代紅色碎屑岩岩層或碳酸鹽岩與碎屑岩相間分布為主，年降雨量在1000～1400mm之間。

該地區滑坡、崩塌發育。泥石流37處，泥石流分布密度約1.16條/100km²。

（8）天山山麓泥石流中易發區（M8）

包括新疆伊犁谷地、吐哈地區、南疆、大河流域和西昆侖山及其重要交通沿線。

新構造運動使天山上升強烈，斷裂發育，變質岩和岩漿岩分布廣泛，第四紀堆積物豐富，山麓地帶還有黃土分布。冰川雪被面積較大。暖季暴雨較多。

滑坡、崩塌發育，有大中型泥石流32處。

（9）藏東南高山峽谷泥石流中易發區（M9）

包括藏東「三江」的中下游流域和桑日以東的雅魯藏布江流域及南部喜馬拉雅山區。

該地區暴雨型和冰川型泥石流均較發育。以坡面泥石流為主，高頻、活動性強。

4.4.2.3 泥石流低易發區

（1）東部山地泥石流低易發區（L1）

包括長白山、魯中山地、大別山區、江南—沿海低山丘陵區。

地勢上位於我國地勢的第三級階梯。主要為新華夏系、緯向構造體系，中低山丘陵，有暴雨久雨天氣。

（2）中部山地盆地泥石流低易發區（L2）

包括大小興安嶺、汾渭谷地、四川盆地東部、桂西地區。

該地區位於我國地勢的第二級階梯與第三級階梯的過渡地帶。主要為新華夏系、緯向構造體系，中低山丘陵，有暴雨久雨天氣。

（3）西部高原山地泥石流低易發區（L3）

包括青藏高原、阿爾泰山地區。

該地區位於我國地勢的第一級階梯和第二級階梯的過渡地帶。青藏高原屬中-新生代強烈隆起區，平均海拔在3000m以上，氣候寒冷。活動斷裂發育較廣，大多數分布在主要山脈的山前地帶或沿一些江河展布。活動斷裂活動強烈，一般水平位移速率多在6mm/a以上，有的大於10mm/a，地震活動頻度高、強度大，其活動程度僅次於台灣地區。

③ 我國山區岩土體基本特徵

我國山區各時代地層均有分布，岩石類型齊全，沉積岩、岩漿岩、變質岩一應俱全，各種成因類型土及特殊土也均有分布。岩土體是各類地質災害形成的物質基礎，也是油氣管道重要載體。也是環境地質的重要方面。岩體、土體基本特徵分述如下。

1.4.1岩體的基本特徵

岩體根據建造類型、結構特徵和強度特徵分為如下類型（參見我國主要岩土體類型圖）。

1.4.1.1岩漿岩建造

1）堅硬塊狀各類侵入岩岩組

該岩組主要岩石有花崗岩、閃長岩、花崗閃長岩、輝長岩、橄欖岩等等。岩石本身工程地質性質極好，干抗壓強度一般在10×10⁴kPa以上，最高可達26×10⁴kPa左右，軟化系數一般在0.8以上。

2）堅硬層狀中酸性噴出岩岩組

該岩組以中生代中酸性火山噴出岩為主，主要為火山熔岩，火山碎屑岩。分布主要有3個地帶：一為大興安嶺—燕山帶；二為東北的東部山區至山東一帶；三為東南沿海一帶。

該岩組岩石岩性堅硬、干抗壓強度一般在（12～22）×10⁴kPa之間，軟化系數一般在0.8以上，個別在0.8以下，從岩體結構上看，一般為層狀或塊狀。

3）堅硬具氣孔狀的塊狀基性噴出岩岩組

主要包括上二疊紀的峨眉山玄武岩和新生代的各期玄武岩。峨眉山玄武岩廣泛分布在四川的西部，貴州的西部及雲南的東部地區，厚度可達幾米到1700餘米。

新生代玄武岩分布有內蒙到遼西一帶的漢諾壩玄武岩；雲南騰沖、潞西一帶中新世杏仁狀安山玄武岩；東北地區、東南沿海地區和廣東雷瓊一帶，新近紀末沿斷裂帶溢出的玄武岩。在吉林的白頭山地區分布著中心噴發式玄武岩，通稱高位玄武岩，覆蓋了整個長白山區。在海南北部、雷州半島、河北的黃驊及山東的無棣，分布著晚新近紀至全新世的玄武岩。第四紀以來，在台灣的北部和澎湖列島區，分布有上新世到更新世的玄武岩；在河北的井陘雪花山、蔚縣、山西東部的平定、昔陽一帶，河南的伊山、山東的臨朐、山旺、昌樂一帶都見有早、中更新世的玄武岩。在全新世時期內，吉林的白頭山地區，又發生了第二次玄武岩噴發，稱低位玄武岩。東北德都地區從更新世以來，發生過多次鹼性玄武岩的噴發，直到近代的1719～1721年間的一次噴發，才形成了五大連池。有釣魚島及其附近也分布有第四紀玄武岩。

該組玄武岩岩性堅硬，有的具氣孔構造，干抗壓強度一般在120～180MPa，軟化系數一般在0.8～0.9之間。

4）軟硬相間的層狀火山碎屑岩岩組

該岩組岩石主要為中生代火山碎屑岩，力學強度差異很大，常常形成軟硬相間結構。主要分布在東北山地、燕山山地、東南沿海以及四川峨邊、石棉、米易、元謀、攀枝花和金川一帶。其干抗壓強度有的在3×10⁴kPa以下，有的在（3～8）×10⁴kPa之間，有的在8×10⁴kPa以上，最高達（12～18）×10⁴kPa，軟化系數變化范圍也較大，在0.6～0.8之間。

1.4.1.2碎屑岩建造

1）以堅硬層狀碎屑岩為主的岩組

該岩組包括各地質時代的碎屑岩，是分布最廣泛的一個岩組。包括礫岩、砂岩、頁岩等。岩性較硬，干抗壓強度一般在（8～18）×10⁴kPa之間，甚至更高，軟化系數為0.8～0.9。本岩組特點：岩性比較復雜，大多數岩石強度高，岩組層理發育，有的還夾有薄層軟弱層，特別是有的軟弱夾層遇水易軟化，致使岩組穩定性受到影響。但在大多數情況下本岩組工程地質條件較好。

2）以較堅硬層狀碎屑岩為主的岩組

該岩組主要包括中、新生代陸相紅色地層，岩性主要為礫岩、砂岩、粘土岩、泥灰岩等，主要分布在南方中新生代紅色盆地中。

該岩組岩石強度主要決定於膠結物的成分及其賦予狀態。其膠結物成分主要為泥質和鈣質，干抗壓強度一般在（3～8）×10⁴kPa之間，個別在10×10⁴kPa以上。岩石軟化系數較低，一般在0.6～0.7之間。本岩組中岩石強度較低，遇水易軟化，而且易於風化。

3）以軟弱層狀碎屑岩為主的岩組

本組包括中、新生代陸相碎屑岩，岩性主要為粘土岩、頁岩、砂岩及礫岩。分布不甚廣泛，主要見於中、新生代盆地中，岩石強度較低，一般抗壓強度為（1～3）×10⁴kPa，軟化系數一般為0.3～0.4。主要為泥質膠結。因此，遇水極易軟化，而且易於風化。

4）碎屑岩夾碳酸鹽岩岩組

該組包括各地質時代的碎屑岩夾碳酸鹽岩岩組，主要分布在四川、雲南、貴州、新疆、青海、湖北、湖南、甘肅等省（區），其他地方也有零星分布。碳酸鹽岩岩層所佔比例一般在30%以下。該組的砂岩干抗壓強度一般為（1.6～8）×10⁴kPa，軟化系數變化很大，為0.14～0.93。由於岩石的岩性和組合關系不同，因而工程地質特徵變化亦大，盡管從總體上來說該岩組屬於碎屑岩類，但碳酸鹽岩夾層也不能忽略。

1.4.1.3碳酸鹽岩建造

1）以堅硬層狀碳酸鹽岩為主的岩組

該岩組包括各地質時代的各類碳酸鹽岩，主要分布在我國的廣東、廣西、貴州、雲南、湖南、四川、遼寧、河北、山西等省（區）。其餘地方分布較分散，連續性差。岩石類型主要為石灰岩和白雲岩。岩性緻密堅硬，厚層狀至薄層狀。本岩組特點是岩溶發育，且其分布地區的岩溶現象和岩溶地貌也十分發育。在岩溶現象發育地區工程地質條件比較復雜。岩石本身強度高，一般在（8～15）×10⁴kPa之間，軟化系數一般為0.5～0.6。本岩組除岩溶發育外，往往夾有軟弱層面和軟弱夾層，影響岩體穩定。

2）碳酸鹽岩夾碎屑岩岩組

該組包括各地質時代的碳酸鹽岩夾碎屑岩，主要分布在廣西、雲南、貴州、廣東、四川、湖南等地，另外遼寧、河北、甘肅、新疆分布亦較多。其餘地方雖有零星分布，但連續性差。該組碳酸鹽岩岩層所佔比例一般為50%～70%，雲南較高為70%～90%。該組灰岩和白雲岩的干抗壓強度一般都大於10×10⁴kPa，軟化系數為0.7～0.9。岩石中因常常含有泥質或其他雜質，成分不很純凈，加上夾有非碳酸鹽岩，所以岩溶發育程度一般屬於中等。溶隙、溶洞規模一般很小，比較均一；其工程地質特徵大體同純灰岩、白雲岩相似，只是在程度上有所差異。

1.4.1.4變質岩建造

1）堅硬塊狀變質岩岩組

本岩組岩石主要為各時代深變質混合岩，片麻岩等。主要在遼東山地、山東半島、燕山、太行山、五台山、秦嶺等地廣泛分布。岩體呈塊狀結構，干抗壓強度一般在（13～21）×10⁴kPa之間。軟化系數一般為0.8～0.9。

山區油氣管道地質災害防治研究

2）以堅硬軟弱相間的片狀、板狀變質岩為主的岩組

本組主要包括各地質時代變質的片岩、板岩、千枚岩。分布比較廣泛。岩體主要為片狀結構、板狀結構、千枚狀結構。岩石強度差異較大，干抗壓強度低者為（2～5）×10⁴kPa，高者達15×10⁴kPa以上。軟化系數一般為0.5～0.7。

1.4.2土體的工程地質特徵

1.4.2.1粗粒土

1）礫質土

礫質土分布比較廣，主要分布在各大盆地邊緣的山前洪積扇、大型河床、冰川前緣地帶，如在松遼平原山前地帶、松花江河床、華北平原山前地帶以及青藏高原都有礫質土分布。從成因上看，其主要為洪積、沖洪積和冰水沉積物。

2）砂質土

我國砂質土主要分布在塔里木盆地、准噶爾盆地、柴達木盆地、內蒙古高原、松遼盆地等沙漠區和松花江、黃河、長江等大河流的階地上，以及黃淮海平原等地。

成因主要為風成、沖積、沖洪積以及少量海相沉積。

我國沙漠區砂質土多形成各種類型砂丘，特別是流動沙丘，對工程危害較大。

各種地下水位以下的淺層砂質土，易形成砂土液化，是工程上應引起注意的問題。

1.4.2.2細粒土

粘性土主要分布在我國東部各大平原和盆地，沿海地帶以及各大河流階地，大湖的周邊。其成因主要為沖積、沖洪積、湖積、海積及冰川沉積類型。

粘性土工程地質性質較好，由於成因條件和埋藏條件不同，各地粘性土工程地質性質也各異，因此出現的工程地質問題也不相同。在實際工作中應根據工程類型和具體工程地質條件，確定它們的工程地質性質指標。

1.4.2.3特殊土

1）軟弱粘性土

是指那些含水量高，承載力低，呈軟塑一流塑狀態的粘性土，包括淤泥及淤泥質土，前兩者的有機質含量分別為大於8%和5%～8%。

軟弱粘性土在我國分布也比較廣，主要分布在大型湖泊周邊，河流入海處，海岸地帶。

軟弱粘性土成因類型主要有：海相沉積（包括濱海相、瀉湖相、三角洲相），湖泊沉積，河灘沉積和沼澤沉積。

2）鹽漬土

土層內平均易溶鹽的含量大於0.5%時，一般稱為鹽漬土。土中含鹽量大於0.5%時，土的物理力學性質受鹽分的影響而改變，當含鹽量大於3%時，則土的物理力學性質主要受鹽分和鹽種類的控制，所以應進行土的含鹽量及含鹽類別的劃分。

我國鹽漬土主要分布於乾旱地區的內陸盆地，如柴達木盆地、內蒙古高原及青藏高原鹽湖周圍，松遼平原及華北平原；其次是濱海地區。

鹽漬土按含鹽量類型可分為：

（1）氯鹽類鹽漬土：這類鹽溶解度大致相同，有較大的吸濕性，具有保持水分的能力，結晶時體積不膨脹。

（2）硫酸鹽類鹽漬土：硫酸鹽的最大特點是結晶時要結合一定數量的水分子。如硫酸鈉從溶液中結晶為芒硝（Na₂SO₄·10H₂O）時，結合10個水分子，因此結晶時體積膨脹，當失去水分時，體積縮小，所以硫酸鹽類鹽漬土又稱松脹鹽漬土。

（3）碳酸鹽鹽漬土：碳酸鹽類一般在土中含量較小，但碳酸鈉的水溶液具有較大的鹼性反應，它使粘土顆粒間的膠結產生分散作用。

3）膨脹土

膨脹土是指粘粒成分主要由強親水性粘土礦物組成，液限W_L>40%，且脹縮性能較大的粘性土，即使在一定的荷載作用下仍具有脹縮性能，具有吸水膨脹，失水收縮和反復脹縮變形的特點，因此，有人也稱為脹縮土，一般自由膨脹率F_s>40%者，定為膨脹土。

我國膨脹土分布較廣，四川、雲南、廣西、湖北、安徽、河南、河北、陝西、山東、貴州、山西和廣東都有分布。從地質時代的分布上看，主要為新近紀和第四紀的產物，從成因上看，其主要為湖相沉積、冰水沉積、洪沖積、殘坡積物。

我國膨脹土所含粘土礦物以蒙脫石和伊利石為主。湖積膨脹土中粘土礦物以蒙脫石—伊利石為主；沖積和冰水沉積膨脹土中粘土礦物以伊利石為主，含有蒙脫石和少量高嶺石，而碳酸鹽岩殘積的紅粘土的粘土礦物則以多水高嶺石為主。

4）多年凍土

我國多年凍土主要分布在東北大、小興安嶺，西部高山及青藏高原等地，總面積約為215萬平方千米，占總國土面積的22.3%，各地凍土面積見表1-7。

表1-7 我國多年凍土區的面積單位：萬km²

東北多年凍土區海拔不高，主要為丘陵山地、屬高緯度多年凍土。西部高山高原多年凍土區，緯度不高，地勢高亢，深居內陸，屬低緯度高海拔的高山高原凍土。

根據粒度成分估計的可能凍脹性類型，可劃分強凍脹土、中等凍脹土及微凍脹土。

強凍脹土，主要是細粒粘性土形成的多年凍土。

中等凍脹土系由砂性土形成的多年凍土。

微凍脹土主要由含砂礫石、礫石等粗碎屑土形成的多年凍土。

當然，凍脹性與含水量大小有直接關系，實際工作中可根據含水量再進行細分。

5）黃土

我國是世界上黃土最發育的國家，黃土分布廣，厚度大，地層完整。

我國黃土主要分布在北緯33°～47°之間，其分布受到山系走向的控制。南以秦嶺、伏牛山、大別山為界。我國黃土分布面積為63.1萬km²，約占國土面積的6.6%。

我國黃土分布地區氣候乾燥，年平均降水量250～500mm。我國黃土一般分布在海拔200～2200m之間，黃河中游是黃土最發育地區，構成了著名的黃土高原。

黃河中游黃土厚度最大。在六盤山以西，華家嶺—馬寒山一線以北到蘭州附近以及白於山以西，黃土厚度在200～300m之間。六盤山以東到呂梁山西側，黃土厚度在100～200m之間。祁連山、天山、阿爾金山等山系的北麓，黃土厚度在50m以下。華北平原的黃土系與其他沖積層間互沉積，厚度不大。

黃土地區地貌形態主要為塬、梁、茆。河谷階地黃土呈順河延伸的平台；山麓地帶呈帶狀分布。

我國黃土從早更新世晚期至全新世都有沉積。

我國黃土成因各家說法不一，多數主張風成說，也有主張多成因說、水成說等。

根據黃土的濕陷性質，我國黃土可分為兩類，一類為濕陷性黃土，一類為非濕陷性黃土。我國工程界以黃土濕陷系數為標准來劃分，一般以濕陷系數0.02為劃分標准，大於0.02為濕陷性黃土，小於0.02為非濕陷性黃土。大量數據表明，我國全新世黃土和上更新世黃土一般具濕陷性質，中更新世和下更新世黃土通常不具有濕陷性，松遼平原黃土狀土劃為非濕陷性黃土。

我國濕陷性黃土面積約為43萬km²，工程地質問題比較復雜。除具有濕陷性外，我國黃土地區水土流失嚴重，滑坡、崩坍、泥石流等地質災害也較發育。

④ 岩石遇水內聚力和內摩擦角的變化，有什麼規律嗎

岩石浸水飽和後強度會發生降低，（內聚力和內摩擦角當然也會相應減小）稱為岩石的軟化性。岩石的軟化性取決於岩石的礦物組成和空隙性。當岩石中含有較多的親水性和可溶性礦物，且含大開空隙較多時，岩石的軟化性較強。如粘土岩、泥質膠結的砂岩、礫岩和泥灰岩等岩石，軟化性較強，軟化系數一般在0.4～0.6，甚至更低。軟化系數是岩石的單軸抗壓強度的變化系數，和內聚力、內摩擦角的變化有線性關系。常見岩石的軟化系數如下表：
花崗岩：0.72～0.97
輝綠岩：0.33～0.90
玄武岩：0.3～0.95
砂岩：0.65～0.97
頁岩：0.24～0.74
石灰岩：0.70～0.94
片麻岩：0.75～0.97
千枚岩：0.67～0.96
石英岩：0.94～0.96
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以上引自《岩體力學》，武漢地大99版