地质灾害危险性构成及危险性指标

一、地质灾害危险性的基本含义

如前所述，地质灾害的危险性和灾害区易损性是决定地质灾害灾情的两方面基础条件。其中，地质灾害的危险性主要是地质灾害自然属性特征的体现。它的核心要素是地质灾害的活动程度。

从定性分析看，地质灾害的活动程度越高，危险性越大，灾害的损失越严重。从定量化评价的要求看，地质灾害的危险性需要通过具体的指标予以反映。

地质灾害危险性分为历史灾害危险性和潜在灾害危险性。历史灾害危险性是指已经发生的地质灾害的活动程度，潜在灾害危险性是指具有灾害形成条件，但尚未发生的地质灾害的可能的活动程度。二者的危险性标志不同。

二、历史地质灾害危险性及其指标

历史地质灾害危险性的标志是地质灾害的强度或规模、频次、分布密度等。这些要素决定了地质灾害的发生次数、危害范围、破坏强度，从而进一步影响地质灾害的破坏损失程度。历史地质灾害危险性要素，一般可通过实际调查统计获得。

不同种类的地质灾害，危险性要素指标不完全一致（表5-1）。

在本课题评估的几类地质灾害中，崩塌－滑坡、泥石流、岩溶塌陷、地裂缝、地面沉降、海水入侵灾害是伴随不同地质动力活动而不断发展的具有动态变化特征的灾害现象。所以，在灾害危险性评价中，除灾害体积、数量、幅度等指标外，还有灾害发生频次或发展速率指标。膨胀土灾害是一种客观存在不具动态特征的潜在灾害体。它与其它灾害有明显差异，只有在膨胀土发育区进行某些工程建筑时，才有可能发生灾害。所以，其危险性评价中不存在灾害活动的频次或速率指标。

在各种危险性指标中，危害强度所指示的是灾害活动所具有的破坏能力。灾害危害强度是灾害活动程度的集中反映。危害强度是一种综合性的特征指标，它不能像其它指标那样，用不同量纲的数字反映指标的高低，只能用等级进行相对量度。对于已经出现的地质灾害，它对于各种受灾体所造成的破坏损失情况（破坏损失数量和破坏损失程度）是对灾害危害强度最直接的显示。根据对不同类型地质灾害破坏效应的实际调查分析，将地质灾害危害强度分为强烈破坏（A级）、中等破坏（B级）、轻微破坏（C级）、基本无破坏（D级）4个等级。实践证明，不但不同种类、不同规模的地质灾害的危害强度不同，而且在同一灾害事件中，评价区内不同部位所遭受的危害强度也发生很大的变化。其一般规律是，从灾害活动中心（崩塌－滑坡体及前缘地带、泥石流沟谷及沟口附近、地裂缝中心地带、地面沉降中心区等）向边缘逐渐减弱，直至没有发生破坏的安全区。认识这种规律除了可以深化历史地质灾害灾情分析外，对于在地质灾害预测灾情评估中，划分灾害危险区，进而核定受灾体损毁率和经济损失具有十分重要的意义（表5-2）。

表5-1　历史地质灾害危险性构成及指标

表5-2　地质灾害危害强度分级特征表

注：表中受灾体损毁程度划分标准参见书易损性评价的有关内容。

三、地质灾害形成条件及潜在危险性指标

（一）地质灾害潜在危险性控制条件

地质灾害潜在危险性指未来时期将在什么地方可能发生什么类型的地质灾害，其灾害活动的强度、规模以及危害的范围、危害强度有多大。地质灾害潜在危险性受多种条件控制，具有很大的不确定性。

历史地质灾害活动对地质灾害潜在危险性具有一定影响。这种影响可能具有双向效应，有可能在地质灾害发生以后，能量得到释放，灾害的潜在危险性削弱或基本消失；也可能具有周期性活动特点，灾害发生后其活动并没有使不平衡状态得到根本解除，新的灾害又在孕育，在一定条件下将继续发生，甚至可能更加频繁、强烈，因而具有比较强烈的潜在危险性。

地质灾害活动条件的充分程度是控制地质灾害潜在危险性的最重要因素。从总体上说，地质条件、地形地貌条件、气候条件、水文条件、植被条件、人为活动条件是控制所有地质灾害活动的基本条件。但这些条件在不同类型地质灾害中的主次地位和具体要素不尽相同；对于有不同精度要求的点评估、面评估、区域评估，对各种条件和要素分析的详略程度也不一致。所以，其评价指标也各异。基于这些差别，对不同种类地质灾害的形成条件和不同类型地质灾害灾情评估对危险性评价的要求，进行深入论述是很有必要的。

（二）不同类型地质灾害形成条件

1.崩塌－滑坡形成条件

崩塌－滑坡是严重的斜坡变形现象，它的发生一方面取决于斜坡自身的基础条件，另一方面与斜坡受到的营力作用有关。因此将崩塌－滑坡形成条件分为基础条件和外界条件两类。

（1）基础条件　地貌是形成崩塌－滑坡的最基础条件。从区域地貌条件看，崩塌－滑坡形成于山地、高原地区，通常情况下，海拔高程越大，切割越剧烈，崩塌－滑坡越发育。从局部地形看，要有适宜的斜坡坡度、高度和形态，以及便于形成岩体崩落、滑动的临空面，这些对崩塌－滑坡形成具有最直接的作用。崩塌多发生在坡度大于55°、高度大于30m、坡面凹凸不平的陡峻斜坡上。滑坡多发生在15°以上的斜坡。崩塌－滑坡广泛发育在山区，以山间谷地、江河两岸最发育。

岩土体是崩塌－滑坡的物质基础。它的性质和结构对崩塌－滑坡活动具有决定性作用。一般情况下，性质坚硬、结构完整、抗剪强度大、抗风化能力强的岩石，斜坡整体性好，不容易发生崩塌－滑坡。相反，岩性松软、结构不完整，特别是裂隙发育、斜坡岩土体中存在软弱夹层时，容易失稳变形，发生崩塌－滑坡。

地质构造是崩塌－滑坡活动的重要影响因素。断裂构造不但使斜坡岩土体发育大量裂隙，甚至使斜坡变得支离破碎，而且促进了斜坡岩土体的风化作用和地下水活动，降低了斜坡的稳定性，加大了崩塌－滑坡活动的可能。

（2）外界条件　外界条件是导致崩塌－滑坡活动的诱发因素。主要由于暴雨、洪水、融雪、水库渗漏溃决，以及人工灌溉或排水等原因，使大量地表水或地下水进入斜坡，岩石抗剪强度急剧下降，从而诱发崩塌－滑坡。地震、人为爆破、工程开挖、填弃碴土等原因改变斜坡应力状态，也会引起斜坡失稳，而诱发崩塌－滑坡。

2.泥石流形成条件

泥石流是突发性很强的山地地质灾害。它同崩塌－滑坡一样，也是在一定的基础背景下，由某些突发性的因素激发而形成的。

（1）基础条件　泥石流是含有大量泥砂、石块的特殊洪流。急促的水流和充分的松散固体物质是泥石流形成的物质基础。急促水流主要来自暴雨，其次来自冰川积雪融水、河湖水库溃决等。因此，气候条件是影响泥石流发生的重要因素。在降水充沛，暴雨多发地区泥石流最发育。松散固体物质除一部分来自矿山废碴和工程弃土外，主要来源是各种成因的堆积物——断裂破碎物以及岩土风化后形成的残积物、坡积物、崩塌体、滑坡体，洪积碎屑物、冲积碎屑物等。这些碎屑物的形成又与地质条件有一定关系。在断裂构造发育，现今构造运动强烈的地区，由于山坡稳定性差、岩体结构不完整、风化作用强烈、岩石破碎、崩塌－滑坡发育、松散碎屑物质来源充分，因而最容易发生泥石流。

地形地貌条件是形成泥石流的又一个重要基础条件。从区域地貌条件看，在海拔高程较大，切割剧烈的山地高原地区，泥石流最发育。从局部地形条件看，泥石流一般要具有比较充分的汇纳水流和碎屑物的形成区、足够坡度的流通区、比较宽敞的堆积区。因此流域面积越大，地形坡度较大，越有利于泥石流的形成。

此外，植被条件对泥石流形成也有比较重要的作用。实践表明，在天然植被稀少，或由于人类过度放牧、垦殖以至滥砍乱伐等原因使植被严重破坏后，不仅造成严重的水土流失，也为泥石流活动提供比较充分的物质条件，促进泥石流的发生发展。

（2）激发条件　泥石流最常见的激发条件是暴雨。在具有充分松散固体物质条件和适宜的地形条件下，只要出现暴雨，就会激发泥石流；暴雨强度越大，泥石流活动规模也越大。除暴雨外，冰川积雪的迅速消融，河堤、水库、冰湖溃决等暴发的急促洪流也会引起泥石流活动。

3.岩溶塌陷的形成条件

同其它地质灾害一样，岩溶塌陷也是多种因素综合作用的结果。其形成条件也归纳为基础条件和诱发因素。

（1）基础条件

①可溶岩及岩溶发育程度　岩溶洞隙发育的可溶岩是岩溶塌陷的最根本的基础条件。我国发生塌陷活动的可溶岩除部分地区的晚中生界、第三系、第四系富含膏盐芒硝或钙质的砂泥岩、灰质砾岩及盐岩外，主要是古生界、中生界的石灰岩、白云岩、白云质灰岩等碳酸盐岩。碳酸盐岩的岩溶类型分为裸露型、覆盖型和埋藏型3种。裸露型岩溶的碳酸盐岩基本上直接出露地表，没有或者很少被第四系松散沉积物覆盖。覆盖型岩溶的碳酸盐岩大部分被第四系松散沉积物覆盖。覆盖率一般在7%以上，仅局部出露地表。其覆盖层厚度一般小于30m，最厚不超过100m。埋藏型岩溶的碳酸盐岩被很厚的第四系松散沉积物或其它非可溶岩覆盖，埋藏深度数十米以上。大量实践表明，岩溶塌陷主要发生在覆盖型岩溶和裸露型岩溶分布区，部分分布在埋藏型岩溶分布区。

除可溶岩岩性和岩溶类型外，碳酸盐岩的岩溶发育程度和岩溶洞穴的开启程度是决定岩溶塌陷的直接因素。从岩溶塌陷形成机理看，可溶岩洞隙一方面造成岩体结构的不完整，形成局部不稳定地带；另一方面为容纳溶蚀陷落物质和地下水的强烈活动提供了充分条件。因此，一般情况下，可溶岩的岩溶越发育，岩溶洞隙的开启性越好，岩溶塌陷越严重。

根据碳酸盐岩岩溶发育程度和有关特征，将岩溶发育程度分为强、中、弱三个等级（表5-3）。

可溶岩岩溶发育程度主要受地质构造、水文地质条件和气候条件影响。一般情况下，断裂构造发育、新构造运动强烈、地下水循环交替强烈、雨量充沛的碳酸盐岩分布区，岩石结构比较破碎，节理、裂隙发育，地下水溶蚀、潜蚀作用强烈，最容易形成岩溶塌陷。

②覆盖层厚度、结构、性质　岩溶塌陷除发生在裸露型岩溶分布区外，还广泛发生在覆盖型岩溶分布区。这种塌陷不仅仅是覆盖在第四系松散堆积物下面的可溶岩洞穴的陷落，有相当数量的塌陷是由于溶洞和上覆土层中土洞陷落所造成的。除此而外，覆盖层情况还影响了地下水活动，对岩溶塌陷也产生一定的影响。因此覆盖层是影响岩溶塌陷的重要因素。

表5-3　碳酸盐岩岩溶发育程度分级标志

据康彦仁等，1990。＊指地表下100m或基岩面下50m以内孔段统计数；对于孔深100m以上全孔岩溶率，指标减半。

覆盖层厚度对岩溶塌陷形成具有决定性作用。据大量调查统计结果，覆盖层厚度小于10m塌陷发生的机会最多；10～30m可发生少量塌陷；30m以上可发生零星塌陷。

覆盖层岩性结构对岩溶塌陷也具有一定作用。一般情况下，覆盖层为比较均一的砂性土最容易产生塌陷；夹砂砾石的层状非均质土、均一的粘性土或者覆盖层底部发育有稳定层状粘性土的非均质土，发育塌陷的机会较少。此外，当覆盖层中有土洞时，容易发生塌陷；土洞越发育，塌陷越严重。

③地下水活动　岩溶发育地区，一般地下水活动都比较强烈。强烈的地下水活动，不但促进了可溶岩洞隙的发展，而且是形成岩溶塌陷的重要动力因素。它的作用方式包括：溶蚀作用；改变岩土体物理性质和力学性质，导致土的含水量上升，容重增加，使粘性土塑性状态发生坚硬状态→可塑状态→流塑状态的变化；浮托作用；侵蚀及潜蚀作用；搬运作用等。因此，岩溶塌陷多发育在地下水活动强烈地带，且多发生于地下水动力条件剧烈变化的时候。

（2）动力条件

①水动力条件的急剧变化，使岩土体平衡状态遭到严重破坏，诱发岩溶塌陷。引起水动力条件急剧变化的原因主要有降雨、水库蓄水、井下充水、灌溉渗漏以及严重干旱、井下排水、高强度抽水等。

②天然地震和人为振动。

③附加荷载。

④废液导致的酸碱液溶蚀活动。

4.地裂缝形成条件

如前所述，地裂缝分为构造地裂缝和非构造地裂缝两类，它们具有不同的形成条件。

构造地裂缝主要是伴随地壳构造运动产生的地裂缝。地壳构造运动的方式是极其复杂的，它除了引起突发性地震活动，并形成地震地裂缝外，在更多情况下是在广大地区发生缓慢的构造应力积累作用。伴随这种作用，常常发生构造蠕变活动，因此形成地裂缝。这种地裂缝分布广、规模大，危害最严重。非构造地裂缝的形成原因多样，主要包括：崩塌、滑坡、塌陷引起的地裂缝；黄土湿陷、膨胀土胀缩、松散土渗蚀引起的地裂缝；干旱、冻融引起的地裂缝等。实践表明，许多地裂缝并不是单一成因的地裂缝，而是以一种原因为主，同时又受其它条件影响的综合成因的地裂缝。因此，在分析地裂缝形成条件时，还要具体现象具体分析。就总体情况看，控制地裂缝活动的首要条件是现今构造活动程度，其次是崩塌、滑坡、塌陷等灾害动力活动程度以及水动力活动条件等。

5.地面沉降形成条件

如前所述，地面沉降可由多方面活动引起，主要包括地壳沉降活动、松散沉积物的自然固结压实、人类开采地下水或油气资源引起的土层压缩沉降。从灾害研究角度所说的地面沉降是指人类活动引起的沉降，或者是以人类活动为主，以自然动力为辅助作用引起的沉降活动。基于这种概念，地面沉降的形成条件也主要由两方面构成。一是地面沉降的基础条件。主要是具有一定厚度压缩性较高的松散沉积物。这类沉积物主要发育在沿海平原、内陆盆地及河谷平原地区。这些地区一般都是地壳沉降地区，所以这些地区的地面沉降活动不仅与人类活动密切相关，而且持续的地壳沉降也起到了“雪上加霜”的作用。影响地面沉降的人为动力条件主要是长时期超强度开采地下水，使含水层和临近非含水层中的孔隙水压力减小，土的有效应力增大，发生压缩沉降。

6.海水入侵形成条件

通常情况下，滨海地带地下水水位自陆地向海洋方向倾斜，陆地地下水向海洋补给排泄，二者维持相对稳定的平衡状态。在这种条件下，滨海地带相对密度较小的地下淡水浮托在相对密度较大的海水或咸水之上，二者间形成宽度不等的过渡带或临界面。在咸淡水平衡状态下，这个过渡带或临界面基本稳定。然而，这种平衡状态一旦被破坏，咸淡水临界面就要移动，以建立新的平衡。如果地下淡水蹬压力降低，临界面就要向陆地方向移动，于是就发生了海水入侵。

导致滨海地带咸淡水平衡状态破坏的外因，除气候干旱，地下水天然补给来源减少等自然原因外，主要是人为活动对天然水资源的破坏作用。近年来，我国沿海地区，水资源供需矛盾愈来愈尖锐，许多地区长期超量开采地下水，在滨海地带形成了低于海平面的地下水位负值区。因此，使海水沿含水层侵入淡水区，发生海水入侵。此外，河北、山东一些沿海地区，在发展人工养殖、扩建盐田等经济活动中，常将海水用明渠提引到距离海边5～15km的地方，因此扩大了咸水的分布范围。解放以后，在大小河流上游修建了大量水库、塘坝、使河流入海水量普遍减少；加上经常在河口地区大量挖砂，使河床标高降低，因此造成潮水上溯，使河流两侧发生海水入侵。

导致海水入侵的内因是陆地地下淡水与海水之间存在良好的水力联系：一些滨海平原地区，第四系含水层导水能力强，与海水之间缺乏稳定的隔水层而互相连通；还有一些地区，发育有裂隙岩溶水，含水岩层的裂隙、孔洞与海域直接连通，当陆地地下水水位下降到海平面以下时，海水就通过含水层迅速向内陆入侵。

7.膨胀土灾害影响条件

膨胀土的主要危害是破坏房屋、铁路、公路等工程建筑地基，使之变形，进一步造成建筑物沉陷开裂。这种破坏对于轻型建筑物尤其严重，有时既使加固了基脚或打桩穿过了膨胀土层，但仍能使地基发生位移，因此导致桩基变形或错断。

膨胀土的破坏作用主要源于它的明显的而且是反复交替的胀缩变化。因此，膨胀土的发育情况和性质是决定膨胀土危害程度的基础条件。膨胀土的发育情况主要包括膨胀土的发育厚度和深度两项要素。厚度越大，而且埋藏较浅时，危害越严重。膨胀土的性质主要是由自由膨胀率等指标标示的胀缩能力。依此，可以将膨胀土分为强膨胀土、中等膨胀土、弱膨胀土3个等级（表5-4）。

表5-4　膨胀土胀缩性等级划分标准

据褚桂棠，1988。表中一类指分布在丘陵、盆地边缘的膨胀土；二类指分布在河流阶地的膨胀土；三类指分布在岩溶地区准平原谷地的膨胀土。

影响膨胀土危害程度的外部条件主要是降雨、干旱等气候变化和排水等人类活动，因此可以使膨胀土饱水或失水而发生胀缩变化，导致灾害效应。

（三）地质灾害潜在危险性指标

1.地质灾害潜在危险性指标的确定原则

上面分析表明，地质灾害的形成条件异常复杂，因而在分析地质灾害潜在危险性时，所涉及的内容非常广泛。在这种情况下，如果将所有标示地质灾害形成条件的要素都纳入潜在危险性分析之中，不但不可能，而且也是不必要的。为了使分析指标适应潜在危险性分析需要，应按下列原则确定分析指标。

（1）分主次原则　将那些对地质灾害潜在危险性具有重要作用或直接关系的要素指标纳入潜在危险性分析，舍去次要的、间接性要素指标。例如：影响滑坡潜在危险性的地质因素很多，但其中最直接、最重要的因素是岩体中的软弱结构面，其它因素都是次要的因素；在影响岩溶塌陷活动的诸多地质条件中ï