玄武岩遇水软化

① 岩土类型和性质

岩土体是地质灾害的载体，地质灾害一般都是通过岩土体的变形破坏而表现出来的，是地质灾害成生的物质基础。

受地壳运动的控制，“兰—郑—长”工程地段分布有不同年代、成因、物质成份和结构的岩土体，类型复杂多样，工程地质性质各异，它们对地质灾害的形成、分布和活动起着主导作用。岩土体分布出露的特点是：山区、丘陵以岩体为主，而高原、盆地、平原则以土体为主；管线经过地段绝大多数是土体。下面分别就岩体和土体讨论其分布、类型、性质及对地质灾害成生的制约。

（一）岩体

岩体在管线工程地段主要分布于甘肃、陕西段的关山—陇山，山西段的中条山、霍山和太原东山，河南段的大交口镇—观音堂、义马—新安和大别山等地段，湖北、湖南段的大别山和江南丘陵地等地段，总长约300km，约占管线全长的10%。

参考国标《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）的规定，先将岩体按坚硬程度分大类，再由岩石的成因类型、岩性和工程性质，将本管道工程沿线的岩体划分为4类7种（表4-1）。现作简要讨论。

1.坚硬岩类

按成因类型划分为岩浆岩、变质岩和沉积岩3种亚岩类。

岩浆岩类管线地段分布于祁连山褶皱带、秦岭—大别山褶皱带和扬子地台。分别有加里东期、华力西期、燕山期侵位的，其中祁连山褶皱带三期皆有，岩性为花岗岩、石英闪长岩；秦岭—大别山褶皱带为燕山期花岗岩；扬子地台为加里东期和燕山期的花岗岩和花岗闪长岩。一般呈岩基和岩株状产出，整体块状构造，致密坚硬，物理力学性质均质，各向同性。应该说其工程性质优良，但在亚热带环境中化学风化强烈。地质灾害一般不甚发育，以小型崩塌为主。

变质岩类在管线地段的祁连山褶皱带、华北地台、秦岭—大别山褶皱带有分布。祁连山褶皱带主要出露于关山—陇山地段，为中元古界陇山群和前震旦系，主要岩性为大理岩、黑云母片麻岩、混合岩、结晶片岩。华北地台出露于山西支干线的中条山、霍山、太原东山，为太古界涑水群和太岳山群，岩性为混合岩化的黑云角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩、大理岩、磁铁石英岩、黑云变粒岩、角闪变粒岩等，岩性复杂，风化较强。秦岭—大别山褶皱带出露于大悟一带，为中上元古界红安群含磷的变粒岩、大理岩和石英片岩夹片麻岩，抗风化能力较弱。由于受片麻理、片理及节理的影响，使岩体的工程地质性质呈明显的各向异性和不均一性。地质灾害不甚发育，一般以小型崩滑为主。

表4-1 岩体类型汇总表

沉积岩类在丘陵、山区分布较广，在各大构造单元中皆有，其地质年代自中元古界至中生界早期几乎皆有，岩性复杂多样，主要有：中元古界熊耳群和汝阳群的安山玢岩、玄武岩、石英砂岩，新元古界洛峪群三教堂组的石英砂岩（以上均在河南境内）；上元古界长城系、震旦系的石英砂岩、白云岩、硅质岩、冰碛砾岩等；下古生界寒武系、奥陶系的中厚、厚层碳酸盐岩；上古生界泥盆系的砂岩和碳酸盐岩，石炭、二叠系的中厚、厚层状灰岩和中生界三叠系碳酸盐岩等（上古生界及中生界皆为扬子地台）。按岩性大类可划分为火山喷出沉积岩、碎屑岩和碳酸盐岩三大类。它们的共同特点是，层理构造发育且较厚，抗风化能力较强，但碳酸盐岩具溶蚀性，岩溶较发育，工程地质性质具各向异性。上述这几类岩性分布地段地质灾害一般不甚发育，有小型崩滑和岩溶塌陷（覆盖型岩溶地段）等地质灾害。

2.较硬岩

按成因类型可划分为变质岩和沉积岩两大亚类。

变质岩类分布于祁连山褶皱带、秦岭—大别山褶皱带和扬子地台中，岩性主要是较软弱片岩和千枚岩、板岩。在祁连山褶皱带的管线地段，新元古界长城系变质细砂岩、千枚岩；秦岭—大别山褶皱带信阳群、商城群的云母石英片岩、绿色片岩、绢云石英片岩、浅变质凝灰质砂岩等：扬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、变质凝灰岩、变质砂岩等。上述各类岩体的共同特点是：片理、千枚理、板理等结构面发育，地面风化较强烈，残坡积层厚度往往较大。岩体具明显的各向异性，力学强度相对较弱。崩塌、滑坡和泥石流等山地地质灾害较发育。

沉积岩类分布于华北地台和扬子地台中，华北地台岩性主要是上古生界和中生界粘土岩、铝土岩页岩、泥质粉砂岩、含煤层；扬子地台主要是泥盆系粉细砂岩、粘土岩、页岩、泥灰岩。它们层理发育、薄层状为主，遇水易软化、崩解，风化也较强烈。由上述岩体组成的丘陵山区，地质灾害较发育，主要有崩塌、滑坡、泥石流和采煤引起的地面塌陷和地裂缝灾害（在山西、河南境内较突出）。

3.软弱岩

这大类岩体主要是沉积岩类，较广泛分布于各大地构造单元中生代晚期和新生代陆相盆地中，地质年代为白垩系、古近系和新近系。由于固结压密程度低，岩体孔隙率高，强度小，变形大。岩性主要是河湖相的砂砾岩、砂岩和泥岩，夹淡水泥灰岩，含石膏、芒硝。岩石一般干单轴抗压强度小于30MPa，而新近系岩石成岩性更差，接近于土体，干单轴抗压强度不足于5MPa，属极软岩。这类岩石遇水易软化崩解，抗风化能力亦低。但这类岩体出露地段地形起伏小，地质灾害不发育，主要有膨胀性岩体的轻度胀缩变形灾害，还存在采空塌陷灾害。

4.软硬相间岩

这大类岩体主要也是沉积岩类，较广泛分布于华北地台和扬子地台的古生界和中生界地层中，一般是两种强度和刚性差异较大的岩性相互成层或间夹；古生界常见的是灰岩与页岩互层，砂岩与泥页岩互层，中生界常见的是砂岩与泥页岩互层。在外力作用下会发生层间错动和脱开，而在地下水等作用下更会泥化而形成泥化夹层，层面间强度降低而成为典型的软弱结构面。所以这类地层组合可以称之为“易滑地层组合”，较易产生滑坡。此外，软硬相间岩层差异风化显著，“上硬下软”组合的条件下，软岩易形成岩龛，崩塌也较普遍。

（二）土体

土体在管线地段广泛分布，约占全长的90%。按地质成因，可划分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土和风积土等；按粒度成份，可划分为碎石土、砂土、粉土和粘性土。对一些具有特殊成份和结构、工程性质也特殊的土，则可单独划分为特殊土，本管线工程的特殊土有黄土类土、膨胀土、盐渍土和淤泥质土等。这里我们也参考国标《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）的规定，将土体划分为碎石土、砂土、粉土、粘性土和特殊土5大类（表4-2）。以下分别就一般土和特殊土作简要讨论。

1.一般土体

一般土体包括各种成因类型的碎石土、砂类土、粉土和粘性土。

（1）碎石土：

碎石土指的是土中粒径d＞2mm的颗粒质量超过总质量50%的土。根据规定，碎石土可再划分为砾质土、卵（碎）石土和漂（块）石土，它们的粒径分别＞2mm、20mm或200mm的质量，超过总质量50%。一般冲积成因的碎石土分选性和滚圆度较好，位于河床和河流阶地二元结构的下部，而其他成因的则较差。本工程各段情况是：甘肃段砾卵石占45%～70%，粒径一般 20～80mm，呈次圆—次棱角状，一般分布于冲洪和平原表层之下。陕西段分布于渭河及其各支流以及山前洪积扇。河流冲积成因者在河漫滩和河床地段，在渭河干流厚度可达20～40m，结构较均一；而洪积扇区则为大小混杂的砂卵石为主。山西段主要分布于汾河、龙凤河和潇河等山间河谷地段，以砂卵砾石为主，磨圆较好，级配良好。河南段主要分布在伊洛河、沙颍河等诸河流河谷区，以砂砾卵石为主。湖北—湖南段碎石土多分布于低山丘陵斜坡地带，多为残坡积成因，碎石成分随母岩而变化。一般碎石土较疏松，孔隙比大，渗透性强，地基承载力高。

表4-2 土体类型汇总表

（2）砂类土：

砂类土指的是土中粒径d＞2mm的颗粒质量不超过总质量的50%,d＞0.075mm的颗粒质量超过总质量50%的土；根据颗粒级配还可划分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂，一般是冲洪积成因的。此类土在本工程的情况是：甘肃段分布于洪积平原表层土之下，主要由粉细砂、中细砂组成，松散—中密状态。陕西段分布于渭河及支流的漫滩、一级阶地和古河道中，以中细砂和粉细砂为主，常含少量砾石，除河漫滩地段外，砂层均埋藏于细粒土之下，厚度不均一，多呈透镜体状，孔隙度大，渗透性强，中粗砂是良好的地基持力层，而饱水粉细砂则易产生震动液化。山西段分布于黄河、汾河及其较大支流的河床、河漫滩和阶地，一般为砂砾石混合，厚度较大。也有在山前倾斜平原区前缘的洪积砂砾石，与细粒土组成多层结构。河南段分布除了与碎石土相同外，在沙颍河以南淮河平原各河流河漫滩和一级阶地前缘地带，表层之下为中细砂，稍密—中密状态，厚度不稳定。砂类土一般级配较好，渗透性较强，一般是良好的地基持力层，但在地震烈度≥Ⅶ区需关注饱和粉细砂的震动液化问题。

（3）粉土和粘性土：

粉土和粘性土也可称之为“细粒土”，前者是土中粒径d＞0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且塑性指数Ⅰ_P≤10的土；而后者则Ⅰ_P＞10的土。这两类土大量广泛分布于郑州—长沙段洪冲积平原和丘陵地段。具各种成因类型。一般洪冲积成因的土体较密实，孔隙比小，含水量相对较少，透水性弱，强度高，地基承载力高。而丘陵地带的残坡积成因者往往与碎石土混杂，土体孔隙性大，透水性相对较强，在久雨或强降雨时，易产生坡积层崩滑。

2.特殊土

（1）黄土类土：

黄土类土是第四纪时期特殊的大陆松散沉积物，它在世界各地分布广而性质特殊。这类土在我国主要分布于西北、华北和东北地区，面积达60万km²以上，以北纬34°～45°之间最为发育，这些地区位于我国西北沙漠区的外围东部地区，具有大陆性干旱少雨气候的特点。黄土类土从早更新世（Q₁）开始堆积，经历了整个第四纪，直至现今还未结束。按地层时代及其基本特征，黄土类土可分为3类：老黄土、新黄土和新近堆积黄土（表4-3）。老黄土是Q₁、Q₂时期堆积的，分别称“午城黄土”和“离石黄土”，一般无湿陷性；新黄土一般是Q₃时期堆积的，称“马兰黄土”，也有Q₄早期的，具湿陷性，分布面积最广（约占60%）；新近堆积黄土一般是Q₄晚期堆积的，湿陷性不一。各地黄土类土总厚度不一，陕甘黄土高原地区最厚，可达100～200m，河谷地区一般只有数米至30m左右，且主要是新黄土。黄土类土的成因一直是争论的热点问题，但普遍的看法是，风积成因是主要的，也有冲积、洪积、坡积、冰水堆积等成因类型。颗粒成份以粉粒为主，富含碳酸钙，具大孔性，垂直节理发育，具湿陷性等特征者，称 “典型黄土”，而有些特征不明显者则称“黄土状土”。下面讨论一下本管线工程黄土类土的特性。

本管线工程的黄土类土分布于兰州—郑州段（含山西支干线）。不同地段黄土类土的粒度成份和结构有所不同，所以其物理力学指标和工程地质性质也有明显差异。下面我们以Q₃典型的湿陷性黄土为代表作分析。

首先是黄土的颗粒组成，将兰州、西安、太原、洛阳四地作比较（表4-4）。可以看出它们的差异，总趋势是：由西北往东南砂粒和粉粒含量愈来愈小，而粘粒含量则愈来愈大，而粉粒所占比例最大是一致的。所以有人将西部黄土称之为“砂黄土”，而东部为“粘黄土”。 黄土的颗粒组成对其湿陷性有一定影响，即砂粒含量愈多，湿陷性愈强，而粘性愈多则湿陷性愈弱。

表4-3 不同年代黄土的特征

表4-4 湿陷性黄土的颗粒组成单位：%

各地湿陷性黄土的基本物理力学性质指标列于表4-5中。

由西往东的总趋势是：土体的密度和天然含水率愈来愈大，液限和塑性指数也愈来愈大，孔隙比愈来愈小；而三项力学性质指标变化规律则不明显。而且可看出，陇西和陇东地区指标相近似，关中地区与汾河流域也比较接近，而豫西地区与前面的4个地区则又有明显差异。上述规律很重要，因为它与黄土的湿陷性相关的，即自西往东湿陷性逐渐变弱。

管线地段湿陷性黄土的湿陷系数（δ_s），经大量统计后汇总于表4-6中。从表中可看出，湿陷系数陇西地区最大，陇东地区次之，关中地区汾河流域再次之，而豫西则最小；而且高阶地的湿陷系数要大于低阶地。按有关规定，δ_s＞0.015时，该黄土为湿陷性土；δ_s为0.015～0.03时湿陷性轻微，δ_s为0.03～0.07时湿陷性中等；δ_s＞0.07时，湿陷性强烈。所以说，陇西和陇东地区黄土具中等—强烈湿陷性，关中地区和汾河流域黄土具中等湿陷性，而豫西地区黄土为轻微—中等湿陷性。

表4-5 各地湿陷性黄土基本物理力学性质指标

表4-6各地黄土湿陷系数（δ_s）统计表

湿陷性对黄土地区地质灾害的成生和活动关系密切，地基的湿陷变形破坏本身就是黄土地区特殊的地质灾害。此外由于黄土结构疏松，以及大孔性和垂直节理发育，潜蚀地质灾害也很普遍。由于黄土的湿陷和潜蚀特性，还可诱发崩塌、滑坡和泥石流灾害。

（2）膨胀土：

具有明显遇水膨胀和失水收缩的土称膨胀土。这类土在我国主要分布在南方山前丘陵、垅岗和二、三级阶地上，大多数是晚更新世及以前的残坡积、冲洪积和湖积物。从外表看，膨胀土一般呈红、黄、褐、灰白等不同颜色，具斑状结构，常含有铁锰质或钙质结核。土体常有网状开裂，有腊状光泽的挤压面，类似劈理。土层表面常出现各种纵横交错的裂隙或龟裂现象，这与失水土体强烈收缩有关。膨胀土的胀缩特性，主要是土中含有较多的粘粒，一般粘粒含量高达35%以上，而且这些粘粒大部分为亲水性很强的蒙脱石和伊利石等粘土矿物，膨胀收缩能力较强。天然状态下，膨胀土一般致密坚硬，天然含水率较小，所以土体常处于硬塑或坚硬状态，压缩性较低，强度较高；但在浸水膨胀后，强度明显降低，压缩性增大。膨胀土的这种胀缩特性，对工程建设会带来危害。按我国有关规定，凡自由膨胀率δ^ef大于40%者，即可定名为膨胀土，40%≤δ^ef＜65%为弱膨胀土，65%≤f＜90%为中等膨胀土，δ^ef≥90%为强膨胀土。

本管线工程的膨胀土主要分布于湖北境内的黄陂县周港、应城支线和五里桥—贺胜桥—横沟桥一带：在河南境内的平顶山、周口西、郾城—驻马店的沙汝河平原和确山—信阳北的低山丘陵也有零星分布。

湖北境内的膨胀土主要分布于高程30～45m的垅岗和岗间坳沟地带，自然地形坡度平缓。土体时代为更新世，颜色呈棕黄、褐黄、棕红色，土体平均自由膨胀率：周港一带下更新统82%（最大99%），应城支线中更新统62%（最大109%），五里桥—贺胜桥一横沟桥一带上更新统44%（最大72%）。土体胀缩性危害主要导致当地居民低层建筑墙体拉裂破坏，斜坡和水渠边坡坍滑。

河南境内的膨胀土分布于淮河平原边缘的平顶山东和确山—信阳北的低山丘陵，以及沙汝河平原之间的周口和郾城—驻马店地段。土体时代为中、晚更新世，颜色呈棕黄、灰绿、棕红色，干燥时呈硬塑状态，裂隙发育，含铁锰质和钙质结核，平均自由膨胀率43.5%。平顶山以膨胀破坏为主，而信阳多以收缩破坏为主，多发生在干旱季节。

（3）盐渍土：

土中易溶盐含量大于0.5%的土称为盐渍土。由于它发育于地表土层中，与道路、低层建筑等有关，主要是土的腐蚀作用以及盐胀和溶陷作用对工程建设的危害。盐渍土按地理分布可分为滨海盐渍土、冲积平原盐渍土和内陆盐渍土等类型。我国盐渍土主要分布在北方诸省区。盐渍土的形成及其所含盐的成分和数量与当地的地形地貌、气候条件、地下水的埋藏深度和矿化度、土壤性质和人类活动有关；它的厚度并不大，一般分布于地表以下1.5～4m范围内，且由地面至深部含盐量逐渐减少。盐渍土的形成一般是由于地下水埋深过浅（甚至出露地面），蒸发强烈而盐分在地表的聚积所致。

盐渍土的性质与所含盐分和含盐量有关。土中的盐类主要是氯盐、硫酸盐和碳酸盐三类，因此盐渍土也相应地划分为氯盐渍土、硫酸盐渍土和碳酸盐渍土（表4-7）。盐渍土中所含盐分及其数量对土的工程地质性质影响很大。由于土成分的改变，影响了土的结构，从而影响了塑性、透水性、膨胀性、压缩性、击实性等性质。

表4-7 盐渍土的分类

本管线工程的盐渍土主要分布于甘肃段通渭以西、陕西段华县—华阴地段和山西段的永济市东北伍姓湖区（K48～K54）及清徐张花营村—榆次西荣（K451～K464）地段。

甘肃段通渭以西地段河谷平原一级阶地潜水位埋深很浅，经测定，土壤中平均含盐量3.4%，最大可达8%～15%，属硫酸—氯型中—超盐渍土。

陕西段华县—华阴地段的盐渍土是由于黄河三门峡水库淤积和回水，引起潜水位壅高，使渭河南岸赤水河至方山河一级阶地中部成为浸没区，而导致土壤盐渍化。但近年来当地大量开采地下水，潜水位埋深增大，盐渍化已几近消失。

山西段永济伍姓湖区地势低洼（比周边低5～8m），表层土由粉质粘土和粉土组成，潜水位埋深0～3m，土中含盐量1.06%～1.18%，类型为硫酸—氯型，属中盐渍土。清除张花营村—榆次西地段地势较周边略低，表层土为粉土，潜水位埋深0.2～3m，土中含盐量0.44%～1.12%，类型为氯—硫酸盐型，属弱—中盐渍土。硫酸盐结晶膨胀以及腐蚀作用，对管道将有一定危害。

（4）淤泥质土：

淤泥质土是指在水流缓慢甚或静水环境中沉积，有微生物参与作用的条件下，含较多有机质，而疏松软弱的粘性土，它是近代在滨海、湖泊、沼泽、河弯、废河道等地区沉积的未经固结的一种特殊土。从外观看，这类土常呈灰、灰蓝、灰绿和灰黑等颜色，污染手指并有臭味。土中含有大量亲水性强的粘土矿物（蒙脱石和伊利石占多数），有机质含量较多（一般含量 5%～15%），天然孔隙比大于1，天然含水率大于液限。其结构形式常为蜂窝状或棉絮状，疏松多孔，压缩性很强，地基承载力很低。我国淤泥质土的地理分布基本上可分为两大类：一类是沿海沉积的，另一类是内陆和山区湖沼盆地沉积的。前者分布稳定而厚度大，后者常零星分布且厚度小。

本管线工程的淤泥质土主要分布于湖北—湖南段。管道经过长江等13条大中型河流的冲湖积平原低洼地段，有较大范围的淤泥质软土分布，有机质含量大于1.5%，岩性为淤泥、淤泥质粘土和淤泥质粉土，呈软塑—流塑状，天然含水率多大于35%，最高达133%，孔隙比1～2.02，最高达3.12，压缩系数一般大于0.5MPa^-1，最高可达3.68MPa^-1，凝聚力一般9.8～29.4k Pa，内摩擦角6°～15°，地基承载力，天然状态下一般为25～55k Pa，常导致建筑物过量沉降和不均匀沉降。很显然，这类土体对管沟开挖影响较大，常导致沟坡坍塌挤出而不易成形。此外，对场站地基稳定性也有影响。

② 全国泥石流易发程度分区

4.4.1 泥石流易发程度划分的判别特征

我国泥石流的分布，大体上以大兴安岭—燕山山脉—太行山山脉—巫山山脉—雪峰山山脉一线为界。该线以东，即我国地貌的低山、丘陵和平原区，泥石流分布零星（仅辽东南山地较密集）。该线以西，即我国地貌第一、第二级阶梯，包括广阔的高原、深切割的极高山、高山和中山区，是泥石流最发育最集中的地区，泥石流沟群常呈带状或片状分布。其中成片的集中在青藏高原东南缘山地、四川盆地周边，以及陇东—陕南、晋西、冀北等以黄土高原东缘为主的地区。

泥石流分布的格局，与滑坡、崩塌的分布格局一样，明显地受到地质构造、地层岩性、地形地貌、水文气象等自然因素的控制，人类工程活动的影响在许多时候、在局部地区也可以起到主导作用。

（1）地质构造对泥石流灾害的控制作用

由于滑坡、崩塌灾害与泥石流灾害在山地多有密切联系，其地质构造对滑坡、崩塌灾害易发程度的控制作用，与地质构造对泥石流灾害易发程度的控制作用基本一致。大型、特大型泥石流集中分布区与区域地质构造以及断裂构造的关系，都与滑坡、崩塌基本一致。不再赘述。

（2）地形地貌对泥石流灾害的控制作用

由于滑坡、崩塌灾害与泥石流灾害在山地多有密切联系，与地貌格局对滑坡、崩塌灾害易发程度的控制作用基本一样，大型—特大型泥石流，多集中分布于我国地势第一、第二级阶梯的过渡地带与第二、第三级阶梯的过渡地带。山势陡峻，河谷深切，多级夷平面及河流高阶地十分发育的地貌特征，也为大型—特大型泥石流的产生奠定了基础。其具体特征可参见前述滑坡、崩塌灾害受地貌格局影响的有关论述。

（3）地层岩性对泥石流灾害的控制作用

易于产生崩塌、滑坡的地层岩性也同样易于产生泥石流。

由第四纪残坡积粘土、亚粘土等构成的地层易于造成中小型泥石流的集中分布。这些第四纪松散堆积物及软岩，力学强度指标低，遇水软化，极易产生崩塌和滑坡，进而导致泥石流或泥流。前古生代至中生代片岩、千枚岩、页岩、炭质页岩和煤层、盐岩、石膏等软岩出露区，由上部坚硬的石英岩、灰岩、砂岩、砾岩及玄武岩、花岗岩等和下部软岩组合的地层出露区，也是大中型泥石流集中分布的地区。这些岩性有利于泥石流的发育，与它们有利于发育滑坡、崩塌的机理相同。

（4）暴雨久雨天气及冰雪消融对泥石流灾害的控制作用

大气降水既是泥石流活动的激发因素，又是泥石流的组成部分。因此泥石流多出现在丰水的年月，特别是多发生在大暴雨的年月。我国是世界上著名的季风气候区，降水丰富，但地域、季节分布不均，变化很大，为泥石流活动提供了基本条件。因此可以认为，季风气候影响和控制着我国泥石流分布的格局。我国东部、东南部受太平洋季风影响；而西南隅受印度洋西南季风影响。我国降水量的分布，总趋势是由东南向西北逐渐减少，局部性暴雨多集中在西部山地。如1981年，四川、陕西和辽宁广大山区的泥石流活动，即是由这样的天气过程引起的。在我国西部发育现代冰川的山区，尤其具有海洋性气候的山区，发育海洋性冰川，由于冰川进退而形成冰川泥石流和冰湖溃决泥石流。

（5）人类不合理的工程活动与泥石流

人类不合理的工程活动与泥石流的发育与分布有密切关系。长期以来，随着我国山区经济的发展和人口增长，人们在山区的经济活动日益增多，过度索取自然资源，破坏山地生态平衡，恶化山地自然环境，促进了泥石流发育。但人为因素引起的泥石流多呈点状分布。

综上所述，我国独特的地质、地貌、水文、气象条件，是山地泥石流发育与分布的主要控制因素，人类工程活动仅在局部地区、某些情况下起主导作用。本次泥石流灾害易发程度的划分，应以主要控制因素的有关指标为判别特征（表4.4）。

表4.4 泥石流易发程度划分的判别特征

4.4.2 泥石流易发程度分区及各区的特征简述

根据上述泥石流易发程度划分的判别特征，对全国泥石流易发程度进行分区，其结果如图4.2及表4.5所示。

表4.5 泥石流易发程度分区一览表

续表

图4.2 全国泥石流易发程度图

（3）浙江中低山泥石流中易发区（M3）

包括浙西北、浙中中低山区。

地貌以中低山为主，山高坡陡，地形地貌复杂。年平均降水量在1800～2200mm之间。火山碎屑岩系及花岗岩类等广泛分布。

滑坡、崩塌发育，泥石流规模以中小型为主，泥石流分布密度约2.24条/100km²。

（4）黄土高原泥石流中易发区（M4）

包括山西西部，陕北和陇中地区。

本区的黄土梁、峁及塬的边缘地区沟谷极为密集，山脚崩塌、滑坡十分发育，为泥流形成准备了地形条件和丰富的固体物质来源，本区降水多集中于7～9月，多以暴雨形式出现易形成泥石流。

本区坡面泥石流和沟谷泥石流均发育，且分布较广，活动较频繁。泥石流分布密度约1.9条/100km²。

（5）祁连山和黄河上游泥石流中易发区（M5）

包括湟水河谷及其支流河谷地带和黄河上游。

祁连山东北坡及河西走廊一带的山地，岩性以变质岩、火成岩为主，黄土分布也较普遍，断裂密集，暴雨型和冰川型泥石流均较发育。泥石流分布密度约1.6条/100km²。

（6）秦巴山地泥石流中易发区（M6）

陕南地区。该地区的地貌自汉江沿岸向两侧依次为丘陵、低山、中山。秦岭中部为高山区，属强烈上升的褶断山地。地层岩性以变质岩和岩浆岩为主，并普遍有小面积黄土分布，断裂发育，年降雨量为800～1200mm。

滑坡、崩塌发育。泥石流分布密度约3.43条/100km²。

（7）巫山-大娄山泥石流中易发区（M7）

本区跨重庆、鄂西、黔西的岭谷山地，以中低山为主，地形切割较强，地层以中生代红色碎屑岩岩层或碳酸盐岩与碎屑岩相间分布为主，年降雨量在1000～1400mm之间。

该地区滑坡、崩塌发育。泥石流37处，泥石流分布密度约1.16条/100km²。

（8）天山山麓泥石流中易发区（M8）

包括新疆伊犁谷地、吐哈地区、南疆、大河流域和西昆仑山及其重要交通沿线。

新构造运动使天山上升强烈，断裂发育，变质岩和岩浆岩分布广泛，第四纪堆积物丰富，山麓地带还有黄土分布。冰川雪被面积较大。暖季暴雨较多。

滑坡、崩塌发育，有大中型泥石流32处。

（9）藏东南高山峡谷泥石流中易发区（M9）

包括藏东“三江”的中下游流域和桑日以东的雅鲁藏布江流域及南部喜马拉雅山区。

该地区暴雨型和冰川型泥石流均较发育。以坡面泥石流为主，高频、活动性强。

4.4.2.3 泥石流低易发区

（1）东部山地泥石流低易发区（L1）

包括长白山、鲁中山地、大别山区、江南—沿海低山丘陵区。

地势上位于我国地势的第三级阶梯。主要为新华夏系、纬向构造体系，中低山丘陵，有暴雨久雨天气。

（2）中部山地盆地泥石流低易发区（L2）

包括大小兴安岭、汾渭谷地、四川盆地东部、桂西地区。

该地区位于我国地势的第二级阶梯与第三级阶梯的过渡地带。主要为新华夏系、纬向构造体系，中低山丘陵，有暴雨久雨天气。

（3）西部高原山地泥石流低易发区（L3）

包括青藏高原、阿尔泰山地区。

该地区位于我国地势的第一级阶梯和第二级阶梯的过渡地带。青藏高原属中-新生代强烈隆起区，平均海拔在3000m以上，气候寒冷。活动断裂发育较广，大多数分布在主要山脉的山前地带或沿一些江河展布。活动断裂活动强烈，一般水平位移速率多在6mm/a以上，有的大于10mm/a，地震活动频度高、强度大，其活动程度仅次于台湾地区。

③ 我国山区岩土体基本特征

我国山区各时代地层均有分布，岩石类型齐全，沉积岩、岩浆岩、变质岩一应俱全，各种成因类型土及特殊土也均有分布。岩土体是各类地质灾害形成的物质基础，也是油气管道重要载体。也是环境地质的重要方面。岩体、土体基本特征分述如下。

1.4.1岩体的基本特征

岩体根据建造类型、结构特征和强度特征分为如下类型（参见我国主要岩土体类型图）。

1.4.1.1岩浆岩建造

1）坚硬块状各类侵入岩岩组

该岩组主要岩石有花岗岩、闪长岩、花岗闪长岩、辉长岩、橄榄岩等等。岩石本身工程地质性质极好，干抗压强度一般在10×10⁴kPa以上，最高可达26×10⁴kPa左右，软化系数一般在0.8以上。

2）坚硬层状中酸性喷出岩岩组

该岩组以中生代中酸性火山喷出岩为主，主要为火山熔岩，火山碎屑岩。分布主要有3个地带：一为大兴安岭—燕山带；二为东北的东部山区至山东一带；三为东南沿海一带。

该岩组岩石岩性坚硬、干抗压强度一般在（12～22）×10⁴kPa之间，软化系数一般在0.8以上，个别在0.8以下，从岩体结构上看，一般为层状或块状。

3）坚硬具气孔状的块状基性喷出岩岩组

主要包括上二叠纪的峨眉山玄武岩和新生代的各期玄武岩。峨眉山玄武岩广泛分布在四川的西部，贵州的西部及云南的东部地区，厚度可达几米到1700余米。

新生代玄武岩分布有内蒙到辽西一带的汉诺坝玄武岩；云南腾冲、潞西一带中新世杏仁状安山玄武岩；东北地区、东南沿海地区和广东雷琼一带，新近纪末沿断裂带溢出的玄武岩。在吉林的白头山地区分布着中心喷发式玄武岩，通称高位玄武岩，覆盖了整个长白山区。在海南北部、雷州半岛、河北的黄骅及山东的无棣，分布着晚新近纪至全新世的玄武岩。第四纪以来，在台湾的北部和澎湖列岛区，分布有上新世到更新世的玄武岩；在河北的井陉雪花山、蔚县、山西东部的平定、昔阳一带，河南的伊山、山东的临朐、山旺、昌乐一带都见有早、中更新世的玄武岩。在全新世时期内，吉林的白头山地区，又发生了第二次玄武岩喷发，称低位玄武岩。东北德都地区从更新世以来，发生过多次碱性玄武岩的喷发，直到近代的1719～1721年间的一次喷发，才形成了五大连池。有钓鱼岛及其附近也分布有第四纪玄武岩。

该组玄武岩岩性坚硬，有的具气孔构造，干抗压强度一般在120～180MPa，软化系数一般在0.8～0.9之间。

4）软硬相间的层状火山碎屑岩岩组

该岩组岩石主要为中生代火山碎屑岩，力学强度差异很大，常常形成软硬相间结构。主要分布在东北山地、燕山山地、东南沿海以及四川峨边、石棉、米易、元谋、攀枝花和金川一带。其干抗压强度有的在3×10⁴kPa以下，有的在（3～8）×10⁴kPa之间，有的在8×10⁴kPa以上，最高达（12～18）×10⁴kPa，软化系数变化范围也较大，在0.6～0.8之间。

1.4.1.2碎屑岩建造

1）以坚硬层状碎屑岩为主的岩组

该岩组包括各地质时代的碎屑岩，是分布最广泛的一个岩组。包括砾岩、砂岩、页岩等。岩性较硬，干抗压强度一般在（8～18）×10⁴kPa之间，甚至更高，软化系数为0.8～0.9。本岩组特点：岩性比较复杂，大多数岩石强度高，岩组层理发育，有的还夹有薄层软弱层，特别是有的软弱夹层遇水易软化，致使岩组稳定性受到影响。但在大多数情况下本岩组工程地质条件较好。

2）以较坚硬层状碎屑岩为主的岩组

该岩组主要包括中、新生代陆相红色地层，岩性主要为砾岩、砂岩、粘土岩、泥灰岩等，主要分布在南方中新生代红色盆地中。

该岩组岩石强度主要决定于胶结物的成分及其赋予状态。其胶结物成分主要为泥质和钙质，干抗压强度一般在（3～8）×10⁴kPa之间，个别在10×10⁴kPa以上。岩石软化系数较低，一般在0.6～0.7之间。本岩组中岩石强度较低，遇水易软化，而且易于风化。

3）以软弱层状碎屑岩为主的岩组

本组包括中、新生代陆相碎屑岩，岩性主要为粘土岩、页岩、砂岩及砾岩。分布不甚广泛，主要见于中、新生代盆地中，岩石强度较低，一般抗压强度为（1～3）×10⁴kPa，软化系数一般为0.3～0.4。主要为泥质胶结。因此，遇水极易软化，而且易于风化。

4）碎屑岩夹碳酸盐岩岩组

该组包括各地质时代的碎屑岩夹碳酸盐岩岩组，主要分布在四川、云南、贵州、新疆、青海、湖北、湖南、甘肃等省（区），其他地方也有零星分布。碳酸盐岩岩层所占比例一般在30%以下。该组的砂岩干抗压强度一般为（1.6～8）×10⁴kPa，软化系数变化很大，为0.14～0.93。由于岩石的岩性和组合关系不同，因而工程地质特征变化亦大，尽管从总体上来说该岩组属于碎屑岩类，但碳酸盐岩夹层也不能忽略。

1.4.1.3碳酸盐岩建造

1）以坚硬层状碳酸盐岩为主的岩组

该岩组包括各地质时代的各类碳酸盐岩，主要分布在我国的广东、广西、贵州、云南、湖南、四川、辽宁、河北、山西等省（区）。其余地方分布较分散，连续性差。岩石类型主要为石灰岩和白云岩。岩性致密坚硬，厚层状至薄层状。本岩组特点是岩溶发育，且其分布地区的岩溶现象和岩溶地貌也十分发育。在岩溶现象发育地区工程地质条件比较复杂。岩石本身强度高，一般在（8～15）×10⁴kPa之间，软化系数一般为0.5～0.6。本岩组除岩溶发育外，往往夹有软弱层面和软弱夹层，影响岩体稳定。

2）碳酸盐岩夹碎屑岩岩组

该组包括各地质时代的碳酸盐岩夹碎屑岩，主要分布在广西、云南、贵州、广东、四川、湖南等地，另外辽宁、河北、甘肃、新疆分布亦较多。其余地方虽有零星分布，但连续性差。该组碳酸盐岩岩层所占比例一般为50%～70%，云南较高为70%～90%。该组灰岩和白云岩的干抗压强度一般都大于10×10⁴kPa，软化系数为0.7～0.9。岩石中因常常含有泥质或其他杂质，成分不很纯净，加上夹有非碳酸盐岩，所以岩溶发育程度一般属于中等。溶隙、溶洞规模一般很小，比较均一；其工程地质特征大体同纯灰岩、白云岩相似，只是在程度上有所差异。

1.4.1.4变质岩建造

1）坚硬块状变质岩岩组

本岩组岩石主要为各时代深变质混合岩，片麻岩等。主要在辽东山地、山东半岛、燕山、太行山、五台山、秦岭等地广泛分布。岩体呈块状结构，干抗压强度一般在（13～21）×10⁴kPa之间。软化系数一般为0.8～0.9。

山区油气管道地质灾害防治研究

2）以坚硬软弱相间的片状、板状变质岩为主的岩组

本组主要包括各地质时代变质的片岩、板岩、千枚岩。分布比较广泛。岩体主要为片状结构、板状结构、千枚状结构。岩石强度差异较大，干抗压强度低者为（2～5）×10⁴kPa，高者达15×10⁴kPa以上。软化系数一般为0.5～0.7。

1.4.2土体的工程地质特征

1.4.2.1粗粒土

1）砾质土

砾质土分布比较广，主要分布在各大盆地边缘的山前洪积扇、大型河床、冰川前缘地带，如在松辽平原山前地带、松花江河床、华北平原山前地带以及青藏高原都有砾质土分布。从成因上看，其主要为洪积、冲洪积和冰水沉积物。

2）砂质土

我国砂质土主要分布在塔里木盆地、准噶尔盆地、柴达木盆地、内蒙古高原、松辽盆地等沙漠区和松花江、黄河、长江等大河流的阶地上，以及黄淮海平原等地。

成因主要为风成、冲积、冲洪积以及少量海相沉积。

我国沙漠区砂质土多形成各种类型砂丘，特别是流动沙丘，对工程危害较大。

各种地下水位以下的浅层砂质土，易形成砂土液化，是工程上应引起注意的问题。

1.4.2.2细粒土

粘性土主要分布在我国东部各大平原和盆地，沿海地带以及各大河流阶地，大湖的周边。其成因主要为冲积、冲洪积、湖积、海积及冰川沉积类型。

粘性土工程地质性质较好，由于成因条件和埋藏条件不同，各地粘性土工程地质性质也各异，因此出现的工程地质问题也不相同。在实际工作中应根据工程类型和具体工程地质条件，确定它们的工程地质性质指标。

1.4.2.3特殊土

1）软弱粘性土

是指那些含水量高，承载力低，呈软塑一流塑状态的粘性土，包括淤泥及淤泥质土，前两者的有机质含量分别为大于8%和5%～8%。

软弱粘性土在我国分布也比较广，主要分布在大型湖泊周边，河流入海处，海岸地带。

软弱粘性土成因类型主要有：海相沉积（包括滨海相、泻湖相、三角洲相），湖泊沉积，河滩沉积和沼泽沉积。

2）盐渍土

土层内平均易溶盐的含量大于0.5%时，一般称为盐渍土。土中含盐量大于0.5%时，土的物理力学性质受盐分的影响而改变，当含盐量大于3%时，则土的物理力学性质主要受盐分和盐种类的控制，所以应进行土的含盐量及含盐类别的划分。

我国盐渍土主要分布于干旱地区的内陆盆地，如柴达木盆地、内蒙古高原及青藏高原盐湖周围，松辽平原及华北平原；其次是滨海地区。

盐渍土按含盐量类型可分为：

（1）氯盐类盐渍土：这类盐溶解度大致相同，有较大的吸湿性，具有保持水分的能力，结晶时体积不膨胀。

（2）硫酸盐类盐渍土：硫酸盐的最大特点是结晶时要结合一定数量的水分子。如硫酸钠从溶液中结晶为芒硝（Na₂SO₄·10H₂O）时，结合10个水分子，因此结晶时体积膨胀，当失去水分时，体积缩小，所以硫酸盐类盐渍土又称松胀盐渍土。

（3）碳酸盐盐渍土：碳酸盐类一般在土中含量较小，但碳酸钠的水溶液具有较大的碱性反应，它使粘土颗粒间的胶结产生分散作用。

3）膨胀土

膨胀土是指粘粒成分主要由强亲水性粘土矿物组成，液限W_L>40%，且胀缩性能较大的粘性土，即使在一定的荷载作用下仍具有胀缩性能，具有吸水膨胀，失水收缩和反复胀缩变形的特点，因此，有人也称为胀缩土，一般自由膨胀率F_s>40%者，定为膨胀土。

我国膨胀土分布较广，四川、云南、广西、湖北、安徽、河南、河北、陕西、山东、贵州、山西和广东都有分布。从地质时代的分布上看，主要为新近纪和第四纪的产物，从成因上看，其主要为湖相沉积、冰水沉积、洪冲积、残坡积物。

我国膨胀土所含粘土矿物以蒙脱石和伊利石为主。湖积膨胀土中粘土矿物以蒙脱石—伊利石为主；冲积和冰水沉积膨胀土中粘土矿物以伊利石为主，含有蒙脱石和少量高岭石，而碳酸盐岩残积的红粘土的粘土矿物则以多水高岭石为主。

4）多年冻土

我国多年冻土主要分布在东北大、小兴安岭，西部高山及青藏高原等地，总面积约为215万平方千米，占总国土面积的22.3%，各地冻土面积见表1-7。

表1-7 我国多年冻土区的面积单位：万km²

东北多年冻土区海拔不高，主要为丘陵山地、属高纬度多年冻土。西部高山高原多年冻土区，纬度不高，地势高亢，深居内陆，属低纬度高海拔的高山高原冻土。

根据粒度成分估计的可能冻胀性类型，可划分强冻胀土、中等冻胀土及微冻胀土。

强冻胀土，主要是细粒粘性土形成的多年冻土。

中等冻胀土系由砂性土形成的多年冻土。

微冻胀土主要由含砂砾石、砾石等粗碎屑土形成的多年冻土。

当然，冻胀性与含水量大小有直接关系，实际工作中可根据含水量再进行细分。

5）黄土

我国是世界上黄土最发育的国家，黄土分布广，厚度大，地层完整。

我国黄土主要分布在北纬33°～47°之间，其分布受到山系走向的控制。南以秦岭、伏牛山、大别山为界。我国黄土分布面积为63.1万km²，约占国土面积的6.6%。

我国黄土分布地区气候干燥，年平均降水量250～500mm。我国黄土一般分布在海拔200～2200m之间，黄河中游是黄土最发育地区，构成了著名的黄土高原。

黄河中游黄土厚度最大。在六盘山以西，华家岭—马寒山一线以北到兰州附近以及白于山以西，黄土厚度在200～300m之间。六盘山以东到吕梁山西侧，黄土厚度在100～200m之间。祁连山、天山、阿尔金山等山系的北麓，黄土厚度在50m以下。华北平原的黄土系与其他冲积层间互沉积，厚度不大。

黄土地区地貌形态主要为塬、梁、茆。河谷阶地黄土呈顺河延伸的平台；山麓地带呈带状分布。

我国黄土从早更新世晚期至全新世都有沉积。

我国黄土成因各家说法不一，多数主张风成说，也有主张多成因说、水成说等。

根据黄土的湿陷性质，我国黄土可分为两类，一类为湿陷性黄土，一类为非湿陷性黄土。我国工程界以黄土湿陷系数为标准来划分，一般以湿陷系数0.02为划分标准，大于0.02为湿陷性黄土，小于0.02为非湿陷性黄土。大量数据表明，我国全新世黄土和上更新世黄土一般具湿陷性质，中更新世和下更新世黄土通常不具有湿陷性，松辽平原黄土状土划为非湿陷性黄土。

我国湿陷性黄土面积约为43万km²，工程地质问题比较复杂。除具有湿陷性外，我国黄土地区水土流失严重，滑坡、崩坍、泥石流等地质灾害也较发育。

④ 岩石遇水内聚力和内摩擦角的变化，有什么规律吗

岩石浸水饱和后强度会发生降低，（内聚力和内摩擦角当然也会相应减小）称为岩石的软化性。岩石的软化性取决于岩石的矿物组成和空隙性。当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，且含大开空隙较多时，岩石的软化性较强。如粘土岩、泥质胶结的砂岩、砾岩和泥灰岩等岩石，软化性较强，软化系数一般在0.4～0.6，甚至更低。软化系数是岩石的单轴抗压强度的变化系数，和内聚力、内摩擦角的变化有线性关系。常见岩石的软化系数如下表：
花岗岩：0.72～0.97
辉绿岩：0.33～0.90
玄武岩：0.3～0.95
砂岩：0.65～0.97
页岩：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《岩体力学》，武汉地大99版