永和地质.docx

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永和地质

第一章地质环境条件

地质灾害的形成和发展与地质环境、自然地理条件及人类工程经济活动有着密切的关系。

永和县属晋西黄土残塬丘陵沟壑区，沟壑纵横，降水集中等地质环境和自然地理条件有利于地质灾害的发生与发展。

随着公路、乡村建设等人类工程活动逐年加强，由此引起的各类地质灾害日益加剧，受灾面积不断扩大，给国家和人民的生命财产造成的损失愈来预大，而且使人类赖以生存的地质环境亦遭到了一定的破坏。

1.1气象水文

永和县属暖温带半干旱大陆季风性气候，大陆气候特征明显，四季分明，冬长夏短，季风强盛。

春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽宜人，冬季少雪寒冷。

多年平均气温为9.5℃，一月份平均气温－10.0℃，七月份平均气温23.0℃。

极端最高气温37.3℃（1987年7月3日），极端最低气温－22.6℃（1984年12月24日）,无霜期为175～204天，平均为181天。

多年（1953～2004）平均降水量为461.4mm。

本区一年内降水分配不均，多集中在七、八、九三个月，占全年总降雨量的75%以上。

区内年最大年降水量为797.0mm（1958年），日最大降水量为187.5mm（1981年8月15日）；年最小降水量为1997年287.7mm（1965年）；1985年8月8日—8月16日，全县连续降雨9天，降水量为146.7mm，为历史上降水时间连续最长时间；10分钟最大降水量为22.4mm（1991年7月28日）。

多年（1953～2004）平均蒸发量1618.9mm，最大蒸发量1905.6mm，最小蒸发量为1370.8mm。

冻土深度50—75cm。

永和县境内河流属黄河水系，主要河流有黄河、芝河、桑壁河、峪里河（见永和县水系图）。

黄河：

位于县境西部，为本县与陕西省延川、延长两县的天然界河。

北由石楼县南割毡流入本县南庄乡前北头湾，经咀头、永和关、河会里、阴德河、于家咀、佛堂至泊洋乡取材湾入大宁境。

流经本县南庄、打石腰、阁底、交口4个乡、15个行政村、37个自然村，全长68km。

境内落差52.7m，河床最宽处0.1万余m，最窄处100余m。

河槽窄，水流急，水面低，无灌溉之利。

境内流入黄河的一级支流有35条，流域面积1158.7km2。

较大渡口有永和关、阴德河、铁罗关等处。

芝河：

发源于县城东北20km的坡头乡李家崖村后。

自东北向西南流经坡头乡、芝河镇、交口等3乡镇后注入黄河，全长62km。

流域面积976km2，占全县总面积的80.5%。

河道平均纵坡15‰，河槽多为水蚀性沟槽，基本上稳定无大变迁。

平均清水流量0.25m3/s（县城外），年清水流量788.4万m3，洪水流量374.1万m3，总流量1162.5m3，输沙量99.5万t。

桑壁河：

发源于茶布山东南侧辛庄村（桑壁镇）后。

流经桑壁镇，中途纳罗泥沟水、岔上沟水、寺河沟水、下均沟水、李原沟水，于交口乡汇入芝河后流入黄河。

全长28km，清水流量0.05m3/s。

峪里河：

发源于大宁县清仙圪岭后沟，自冯家山（交口乡）进入本县。

流经郝家山、峪里、庄头、王家原、崔家原、南楼等村，沿大宁、永和两县边界，在坡沙村西取材湾入黄河。

全长23km，清水流量0.025m3/s。

1.2地形地貌

永和县属晋西黄土残塬丘陵沟壑区，东北高西南低。

最高点为茶布山主峰（在桑壁镇境内），海拔1524m；最低点为芝河入黄河口取材湾，海拔511.9m，高差1009.1m，沟壑纵横，梁峁交错，植被稀疏，呈支离破碎之状。

三大山系布满全境，成“川”字形排列，基本为东北、西南走向，自东南向西北分别为狗头山—楼山—钟楼山，茶布山—双锁山—棋盘山，四十里山—马得脑山—阁山。

芝河从境东北斜流向西南，注入黄河，把全境分为两个大三角形。

境内有0.25余万条沟谷，其中2.5km以上的主沟209条，1.5—2.5km的支沟317条，1.5km以下的毛沟0.2万条。

植被覆盖率低，水土流失严重，侵蚀模数为0.5—1万t/km2。

全县大体分为残塬沟壑区、丘陵沟壑区、梁峁沟壑区三类地形。

残塬沟壑区：

包括桑壁、交口、阁底等3个乡镇部分地区。

茶布山、双锁山、楼山、阁山屏立于西、北、南三面，东南、西南部原较大。

其中署益塬最大，面积约4.66km2（0.7万亩），阁底塬约3.33km2（0.5万亩），西庄塬约2.0km2（0.3万亩），塬较平缓，一般在5°左右。

这些塬与侵蚀沟形成的沟坡界限分明，沟坡陡峭，沟底多下切为“V”形，深达数十米至100m以上。

水土流失造成土体崩塌、串穴、切沟，使塬面逐渐缩小。

丘陵沟壑区：

包括芝河沿岸的坡头、芝河、交口等3个乡镇。

其塬面多呈长条状，部分地区中断为“崾”状，两侧伸出不少支梁，宛如蜈蚣。

侵蚀沟多已切至基岩以下。

梁峁沟壑区：

包括南庄、打石崾2乡与阁底、交口等2个乡沿黄河部分地区。

地形大多以馒头形的峁与顶部较平缓的山梁相连，坡面上缓中陡下急，侵蚀沟多深而窄，大河床均切至基岩以下。

由于农田集中，植被少，坡度陡，且大多为麦田，雨季暴露无遗，故水土流失严重。

1.3地层

永和县境内出露的地层有中生界三迭系、新生界上第三系、第四系松散岩类，由老至新简述如下：

1.中生界三迭系（T）

（1）中生界三迭系铜川组（T2t）：

分一、二两段，黄河段河道下切陡岸的岩石为三迭系中统铜川组第一段（T2t1）,由灰绿、灰黄、灰红色厚层中细粒长石砂岩与灰紫、灰绿、灰黑色砂质泥岩、页岩及1—3层流纹质凝灰岩组成。

黄河段小切沟中的岩石为第二段（T2t2），为长石砂岩与泥页岩层或泥页岩夹1—3层流纹质凝灰岩、局部夹油页岩、煤线及炭质页岩、泥岩含灰质结核。

（2）中生界三迭系延长组（T2y）：

由黄绿、灰黄、肉红色中层细、中、粗粒长石砂岩夹灰绿色、灰黑色砂质泥岩、页岩组成，多含黄铁矿结核。

砂岩和粉岩层多见于狗头山、茶布山、双锁山、楼山、阁山以及黄河、芝河、峪里河沿岸，部分地区岩层层次较为明显。

茶布山、双锁山、楼山、阁山山顶的岩石为三迭系上统延长组第二段，下部岩石为第一段。

2.新生界新近系上新统（N2）：

由棕红色、褐红色粘土、亚粘土组成，表面有铁锰质薄膜，多夹钙质结核（料礓）及砾石，与下伏各地层不整合接触。

永平庄、白家崖流域出口等处有新近系上新统（N2）地层出露。

3.新生界第四系（Q4）：

（1）下更新统午城黄土（Q1w）：

仅零星分布在沟谷底部，为棕红色粘土。

（2）中更新统离石黄土（Q2l）：

主要分布在西部黄河丘陵地区，主要为黄色粘土。

结构较疏松，垂直柱状节理发育。

（3）上更新统风积马兰黄土（Q3m）：

全境丘陵、塬几乎全地被第四系上更新统风积马兰黄土（Q3m）所覆盖，主要为棕红色、黄色粉质粘土。

结构疏松，垂直柱状节理生育。

（4）全新统（Q4）：

主要分布于芝河、桑壁河、峪里河河谷中及出口处一带,厚5～25m，由砾石、细砂、粉砂、砂土等组成，为一套近代河床冲积和山前洪积物。

1.4构造与地震

1.4.1构造

本县地质构造属吕梁山背斜南端西侧，区内构造形迹以褶皱为主，断裂构造不发育，区内可见白家崖一任家庄一秋板崾向斜和城关镇杨家庄背斜。

任家庄向斜轴线方向为北北东，向斜东西翼岩层产状一般为±5°，轴部岩层倾向为南东，倾角为13—23°向斜轴延长14km，展布宽1.5—2.5km。

杨家庄背斜轴线方向为近南北弧形弯曲，岩层为上三迭纪铜川组（T2t）产状，西翼为南偏东、北偏东3—8°，东翼为南偏西4—5°背斜长6km，其上发育有次一级东西向挠曲（详见永和县构造图）。

境内黄土覆盖厚度为3—70m，县城附近地表黄土覆盖3—5m。

松散层之下为砂岩、泥岩、粉砂岩。

全县出露基岩走向大体为北北东—南南西向，略有倾斜，斜角为5—10°，较为稳定。

由于地层主要为中生代三迭纪以后的陆相沉积，无煤矿及其它矿藏出露，仅在甘露河、峪时河，茶布山脚下发现5—10cm厚的薄层煤线。

1.4.2地震

据永和县县志，永和县有史以来没有发生过3.5级以上的地震，地震活动不强烈，属相对稳定区。

根据国家质量技术监督局2001-02-02发布的GB18306-2001标准，永和县地震动峰值加速度为0.05g。

据《中国地震综合等震线图》（1991年），永和县地震烈度属Ⅳ度区。

1.5水文地质条件

按照含水介质特征，地下水位埋深及地下水动力条件，本县地下水主要为碎屑岩裂隙水和松散岩类孔隙水。

碎屑岩裂隙水：

含水介质主要为中生界三迭系黄绿、灰黄、肉红色中层细、中、粗粒长石砂岩，灰绿、灰黄、灰红色厚层中细粒长石砂岩，据1979年，县打井队在芝河上游方底村（坡头村）和昕水河上游前河村（桑壁镇）打井100余m深，单位涌水量仅0.53L/s。

山西省水文地质队1981年在城北郊河口村打钻200余m，单位涌水量仅1.53L/s，均无开采价值。

该层水具有风化壳裂隙含水层特点。

岩层支离破碎，加之地表水流的强烈切割，逐渐形成纵横交错崎岖狭窄的深谷，使大量泉水从泥质砂岩顶板层间隙中流出，成为下降泉。

泉流量为0.1—0.93L/s左右。

多分布于植被覆盖较好的石质山区和沿黄河一带。

松散岩类孔隙水：

含水介质主要为第四系全新统亚砂土、冲洪积砂卵石层及砂土层，第四系上更新统地层为黄土状亚砂土，中更新统砂砾石透镜体和钙质结核富集部位。

新生界第三系棕红色红土所夹的砾石层。

该层水具有上层滞水特点，富水性微弱，无开采价值。

由于纵横交错崎岖狭窄的深谷的切割，使大量泉水沿粘土层上部流出，成为下降泉。

分布在桑壁镇、阁底、交口等乡，富水性差，泉水小，单泉涌水量一般在0.15L/s左右。

永和县主要有以下泉水：

岔上沟泉：

位于桑壁镇岔上村北1450米处。

群泉，流量4.2L/s。

下刘台泉：

位于城南4公里处，是县酒厂供水群泉，流量2.77L/s。

1994引入县城，供机关和居民用水。

杨家庄泉：

位于城北5公里杨家庄桥北100米处，流量2.08L/s。

任家庄泉：

位于坡头乡任家庄村沟口桥西40米处，流量1.8公L/s。

李家崖泉：

位于坡头乡李家崖村,流量1.8L/s。

东征泉：

位于阁底乡东征村西沟底,流量1.8L/s。

龙口湾泉：

位于县城东3公里处，流量1.8L/s。

1974年引入县城供机关和居民用水。

豆粉厂供水泉：

位于坡头乡豆粉厂东侧，流量1.7L/s。

西后峪泉：

位于阁底乡西后峪村，流量1.61L/s。

河西坡泉：

位于县城芝河西侧河西坡村前，流量1.04L/s。

1989年建立供水站，用于解决河西坡居民和机关用水。

河里泉：

位于交口乡河里村跃进水库处，流量0.93L/s。

龙吞泉：

位于县城北2公里龙吞泉村，流量0.93L/s。

1983年引入县城供机关和居民用水。

1．松散岩类孔隙水主要接受大气降水、地表水入渗及其侧向补给。

排泄方式以泉水、侧向迳流排泄和蒸发为主。

2．碎屑岩类含水层主要靠大气降水、松散岩类孔隙水入渗，富水性差别较大。

排泄则主要是泉排泄和沿河谷泄流，由于其间有厚度不等的泥岩阻隔，相互间水力联系微弱，而主要以相互平行的层间迳流为主。

仅在构造部位或浅埋区相互间才可能发生直接水力联系。

地下水的流向，由高向低，从补给区到排泄区，从分水岭到河沟，沿山坡、沟、河依次通过泉水自流排出。

1.6工程地质条件

综合永和县境内出露的岩性，根据其物理力学性质及岩土体结构，永和县岩土体类型主要有以下几种工程地质类型：

㈠岩体工程地质类型

永和县由于黄土覆厚，岩层出露少，岩体工程地质类型主要为薄—厚层具泥化夹层软质—坚硬碎屑岩组（T）

该岩组由中生界三迭系延长组黄绿、灰黄、肉红色中层细、中、粗粒长石砂岩夹灰绿色、灰黑色砂质泥岩、页岩和铜川组灰绿、灰黄、灰红色厚层中细粒长石砂岩与灰紫、灰绿、灰黑色砂质泥岩、页岩组成,分布于狗头山、茶布山、双锁山、楼山、阁山以及黄河、芝河、峪里河沿岸县境南部地区。

本岩组页岩、泥岩和软质铝土岩遇水易软化变形。

本岩组中砂岩呈中厚层状，比较坚硬，在沟谷边坡上易形成陡坡，由于其具有较发育的层理，其层面特征、空间分布和力学强度对岩体工程性质起较大的作用，干抗压强度一般为100一148.1Mpa，软化系数0.4—0.8。

页岩、泥岩为软弱夹层，强度低易风化，干抗压强度一般为21.2—80.8Mpa，软化系数0.2—0.90。

总之该岩组工程地质性质差异悬殊，有软弱夹层，工程性质条件差，常形成多种不良工程地质问题。

㈡土体工程地质类型

1.粉质粘土、钙质结合层多层土体（N2＋Q1＋Q2）

该土体为第三系上新统静乐组、第四系下更新统午城黄土、中更新统离石组黄土。

上第三系仅零星出露，第四系下更新统午城黄土仅在局部沟谷底部小面积出露，第四系中更新统在各乡镇广泛分布。

岩性为浅棕黄色、棕红色、浅红色亚粘土，含钙质结核层。

粉质粘土土质较均匀，中密、可塑。

据土工试验，天然含水量3.5—29.3％，天然密度1.86—2.09g／cm3，比重2.71—2.74，天然孔隙比0.548—0.874，液限29.5—42.4％，塑限18.8—27.6％，塑性指数10.2—16.8，液性指数<0～0.9，压缩系数0.06—0.53Mpa-1，压缩模量4.515—23.77Mpa。

该类土一般呈可塑一硬塑状态，无湿陷性，无胀缩性，地基承载力标准值在200—300kpa之间。

⒉粉质粘土单层土体（Q3）

该土体为第四系上更新统马兰黄土。

在永和县各乡镇广泛分布。

一般覆盖于离石黄土或基岩之上。

该土体岩性一般为黄土状粉土和粉质粘土，质地较疏松、均匀，具大孔隙，垂直节理发育。

地貌上常形成陡壁及黄土柱，容易发生崩塌灾害。

该土体含水量小，透水而不含水，干燥情况下，呈硬塑状态，遇水强度显著降低，易发生湿陷变形。

比重2.69—2.71，天然密度1.74—2.12g／cm3，天然孔隙比0.573一0.953，液限25.3—31.4％，塑限17.4—22.8％，塑性指数6.2—10.0％，液性指数<0～0.4，压缩系数0.11—0.49Mpa-1，压缩模量3.51—13.4Mpa。

湿陷系数0.011—0.016。

地基承载力标准值在180—200kpa之间。

3.砂卵砾石、粉土、粉质粘土多层土体（Q4）

该土体为第四系全新统冲、洪积层砂卵砾石、黄土类黄土，分布于河流两侧或河谷中，主要为近代河流的冲洪积物，松散状砂卵砾石，承载力标准值大于200kpa，压缩性小，透水性强，黄土类黄土呈中密一密实状态。