簡(jiǎn)介： 21世紀(jì)初期我國(guó)地震活動(dòng)趨勢(shì)仍處于活躍期，極易誘發(fā)各類地質(zhì)災(zāi)害，本文在鄭州市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合其地質(zhì)環(huán)境背景及人類工程活動(dòng)，綜合分析了地質(zhì)災(zāi)害的分布特征與形成條件，為鄭州市地質(zhì)災(zāi)害防治及規(guī)劃提供了依據(jù)。
關(guān)鍵字：地質(zhì)災(zāi)害、分布特征、形成條件
鄭州市位于河南省中部，地理座標(biāo)：東徑112°40′—114°12′，北緯34°16′—34°58′，面積7446.2km2，總的地勢(shì)為西高東低，呈階梯狀下降。境內(nèi)90%以上屬淮河流域，其余為黃河流域。鄭州市位于暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫14.3℃，極端最高氣溫43.0℃，極端最低氣溫-17.9℃。多年平均降水量為638.6mm，年內(nèi)季節(jié)分配失調(diào)，降雨多集中在7、8、9三個(gè)月，約占全年降雨量的60—70%。鄭州市礦產(chǎn)資源豐富，礦山開(kāi)發(fā)已成為本地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，礦山的開(kāi)采，在推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也隨之帶來(lái)嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題。
1地質(zhì)災(zāi)害分布特征
鄭州市主要地質(zhì)災(zāi)害有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂縫，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育類型具有顯著的多樣性特征。這種“多樣性”與該地區(qū)特定的地形地貌、巖性、構(gòu)造條件以及人類工程—經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等因素有著極為密切的關(guān)系。
1.1崩塌發(fā)育的分布特征
鄭州市崩塌發(fā)育分布規(guī)律十分明顯。具體特征有三：
1、西部、西南部基巖山區(qū)主干斷裂和緊密褶皺帶附近的脆性地層或軟硬相間的復(fù)雜巖系地區(qū)。如嵩山南麓、北麓及箕山北麓地區(qū)，崩塌災(zāi)害頻繁嚴(yán)重。
2、中部、中西部人類采石、采礦強(qiáng)烈活動(dòng)地區(qū)和公路、鐵路、庫(kù)渠等骨干工程地帶。如1999年8月，鞏義市米河鎮(zhèn)魏寨村采石場(chǎng)崩塌。1999年7月5日，登封第二水泥廠崩塌。1961年3月6日，新密市大槐劉嘴“五八”渠崖頭崩塌等。
3、北部、中東部黃土丘陵、斜地地區(qū)。如1992年邙山區(qū)黃河橋村崩塌。2003年10月滎陽(yáng)喬樓鎮(zhèn)聶樓村崩塌等。在調(diào)查發(fā)現(xiàn)的26處崩塌中，絕大部分分布于上述三個(gè)地帶。
1.2滑坡的分布特征
區(qū)內(nèi)滑坡的分布規(guī)律亦很明顯，主要分布在下述兩個(gè)地區(qū)：
一是西部、西南部中低山區(qū)地形陡峻、風(fēng)化強(qiáng)烈的斜坡地帶；
二是北部、中東部黃土丘陵和黃土覆蓋丘陵地區(qū)。前者巖質(zhì)滑坡、土質(zhì)滑坡兼有，如登封少林寺塔林滑坡，唐莊鄉(xiāng)花峪村滑坡，鞏義夾津口鎮(zhèn)鐵生溝滑坡、涉村鎮(zhèn)羅泉村滑坡、淺井村滑坡等；后者主要為土質(zhì)滑坡，如邙山區(qū)古滎鎮(zhèn)黃河橋村滑坡，二七區(qū)候寨鄉(xiāng)西胡垌滑坡、新鄭千戶寨鄉(xiāng)風(fēng)后嶺村滑坡，新密白寨鎮(zhèn)楊樹(shù)崗村滑坡等。
1.3泥石流發(fā)育的分布特征
泥石流發(fā)育分布除時(shí)間上集中于每年的6—9月份降雨季節(jié)、尤其是年內(nèi)第一次連續(xù)降雨過(guò)程中的暴雨階段外，空間上分布特征亦很突出。
�、傥鞑�、西南部中低山區(qū)發(fā)育較頻
調(diào)查結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)有近半泥石流發(fā)生于西部、西南部中低山區(qū)，如登封城關(guān)鎮(zhèn)玄天廟村泥石流、玉皇溝村泥石流、大仙溝村泥石流、清泥宮泥石流、賀瑤村泥石流等。
�、诒辈�、中東部黃土丘陵和黃土覆蓋丘陵地區(qū)亦有分布
該地區(qū)泥石流泥質(zhì)成份較多，一般多呈泥流形式出現(xiàn)，如滎陽(yáng)崔廟鎮(zhèn)盧莊泥石流、賈峪鎮(zhèn)石碑溝泥石流、新鄭大槐樹(shù)村泥石流、郭老莊村泥石流等。
�、鄞�、中型礦山尾礦庫(kù)區(qū)
主要是鋁土礦、煤礦開(kāi)采形成的尾礦棄料，由于存放不當(dāng)而造成的。如上街鋁廠尾礦庫(kù)泥石流。此類泥石流，目前區(qū)內(nèi)發(fā)生不多，但存在潛在隱患，亦應(yīng)引起重視。
1.4塌陷及其塌陷式地裂縫的分布特征
據(jù)調(diào)查，區(qū)內(nèi)共有大、小地面塌陷77處，主要位于登封、新密和鞏義市境內(nèi)。地面塌陷及其塌陷地裂縫的空間分布規(guī)律和規(guī)模，主要受地下采空區(qū)位置、地形地貌及地層巖性所控制。其分布特征主要有二：一是均沿二迭系煤系地層及鋁土礦層的走向分布，塌陷區(qū)的長(zhǎng)軸方向也與煤系地層及鋁土礦層的走向平行，并隨著走向的變化而變化；二是地面塌陷一般分布在地勢(shì)低洼的山間溝谷、平原和盆地地帶。因這些地帶“深厚比”（可采層埋深與采厚之比）較小，地面變形破壞在相同情況下則較為嚴(yán)重。
1.5地裂縫的分布特征
調(diào)查結(jié)果表明，區(qū)地裂縫（指非采礦塌陷引起的地裂縫，下同），均分布于北部、中東部黃土丘陵、斜地地區(qū)。如1981年6月21日，滎陽(yáng)東二十里鋪茹砦村地裂縫，走向NEE，長(zhǎng)300m，寬0.5m，可見(jiàn)深0.7m；滎陽(yáng)城關(guān)鎮(zhèn)大王村地裂縫，一條長(zhǎng)420m，寬0.5m，深1.2m；另一條長(zhǎng)300m，寬2m，可見(jiàn)深8m，走向亦為NEE向。如此還有不少，如滎陽(yáng)劉河鎮(zhèn)劉河村地裂縫，崔廟鎮(zhèn)崔廟村地裂縫，王村鎮(zhèn)司村地裂縫，中原區(qū)須水鎮(zhèn)須水村地裂縫，二七區(qū)候寨鄉(xiāng)三李村地裂縫等。地裂縫產(chǎn)出的地形地貌部位以黃土沖洪積斜平原和黃土丘陵正負(fù)地形過(guò)渡處居多，延伸方向也多與負(fù)地形溝壑走向近于一致。時(shí)間上，地裂縫的產(chǎn)生多發(fā)生在雨季。
2、地質(zhì)災(zāi)害形成條件與誘發(fā)因素分析
2.1崩塌形成條件與誘發(fā)因素
2.1.1形成條件
�。�1）地形地貌
從區(qū)內(nèi)26處崩塌發(fā)育分布的地貌部位來(lái)看，崩塌形成的地貌條件歸納起來(lái)有三：
一是較陡的地形坡度，且坡面形態(tài)凸凹不平；
二是較高的坡體，位能差較大；
三是具有一定的臨空拋出空間。調(diào)查區(qū)西部、西南部基巖山區(qū)，侵蝕切割強(qiáng)烈，坡陡谷深，相對(duì)高差達(dá)數(shù)百米；北部、中東部黃土丘陵、斜地地區(qū)溝壑密布，切深壁陡，呈近直立狀，相對(duì)高差數(shù)十米至百余米，它們均為崩塌的形成提供了有利的地貌條件。
�。�2）地層巖性與巖體結(jié)構(gòu)
分析區(qū)內(nèi)崩塌產(chǎn)生的巖性、結(jié)構(gòu)條件發(fā)現(xiàn)，地層巖性與巖體結(jié)構(gòu)狀況對(duì)崩塌形成、分布具有十分明顯的控制作用。
①西部、西南部基巖山區(qū)，塊狀、厚層狀堅(jiān)硬花崗巖、石英砂巖、碳酸鹽巖等脆性巖體（層），常形成陡峻的邊坡，且構(gòu)造節(jié)理和卸荷裂隙發(fā)育，是形成崩塌的“優(yōu)勢(shì)”地層巖性，極易產(chǎn)生崩塌。
�、谲�、硬巖性相間地層，如石炭、二迭系等中厚層砂巖與頁(yè)巖、泥巖互層，是造成本區(qū)軟基座型崩塌的主要原因。
�、郾辈�、中東部黃土丘陵、斜地地區(qū)，黃土、黃土狀土垂直節(jié)理發(fā)育，常呈數(shù)米、數(shù)十米高的直立邊坡，且具大孔隙及濕陷性等特性，亦易造成崩塌。
�。�3）地質(zhì)構(gòu)造
從地質(zhì)構(gòu)造角度分析，區(qū)內(nèi)崩塌大都發(fā)生在：與區(qū)域性骨干斷裂帶走向平行的陡峭斜坡帶；幾組斷裂交匯的峽谷處，以及與斜坡走向平行的緊密褶皺軸的兩翼地帶。
這些地帶構(gòu)造作用使得巖層強(qiáng)烈變形，巖體的完整性、穩(wěn)定性遭到嚴(yán)重破壞，整體剛度降低，各種斷裂面、節(jié)理面、裂隙面發(fā)育，造成巖層破碎，使其解體卸荷形成崩塌，如登封唐莊鄉(xiāng)塔水磨村崩塌，大金店顧家河村崩塌，鞏義大峪溝鎮(zhèn)鐘嶺村崩塌，西村鎮(zhèn)塢羅村不穩(wěn)定斜坡體等。
2.1.2誘發(fā)因素
�。�1）氣象因素
氣象因素主要表現(xiàn)在氣溫和降雨作用兩個(gè)方面。前者促進(jìn)崩塌的孕育，后者激發(fā)崩塌的產(chǎn)生。
調(diào)查區(qū)地處季風(fēng)氣候區(qū)，氣溫隨季節(jié)及晝夜變化幅度較大，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)巖石物理風(fēng)化速度加劇，促進(jìn)了崩塌的孕育形成。
大氣降雨的激發(fā)作用表現(xiàn)在，降雨將巖體裂隙充盈，產(chǎn)生靜、動(dòng)水壓，并使裂隙中充填物軟化或淘空，以致崩塌體與母體之間抗拉強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度發(fā)生降低，從而誘發(fā)崩塌。對(duì)于黃土類崩塌，降水還同時(shí)增加了土體自重，且形成的溝谷逕流，又常使坡腳蝕空軟化，導(dǎo)致崩塌。
調(diào)查結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)崩塌的產(chǎn)生大多出現(xiàn)在雨季，尤其是暴雨季節(jié)，其根源也就在此。
�。�2）人類活動(dòng)因素
區(qū)內(nèi)人類活動(dòng)主要為采石、采礦、修路架橋、挖渠建庫(kù)等。這些活動(dòng)，從不同途徑使得自然坡度變陡、坡體臨空面增大。加之活動(dòng)過(guò)程中，經(jīng)常使用爆破作業(yè)方式，導(dǎo)致邊坡巖土體中各種結(jié)構(gòu)面的力學(xué)強(qiáng)度發(fā)生降低，甚至改變整個(gè)邊坡的穩(wěn)定性，從而誘發(fā)崩塌。
2.2滑坡形成條件與誘發(fā)因素
2.2.1形成條件
�。�1）地形地貌
滑坡形成的地形地貌條件主要有地形坡度、坡面形態(tài)、臨空面、斜坡結(jié)構(gòu)類型及其組合狀況等，它們構(gòu)成區(qū)內(nèi)滑坡形成的基礎(chǔ)條件之一。調(diào)查區(qū)西部、西南部山區(qū)地帶，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，溝谷侵蝕切割深度大，地形陡峻，是滑坡孕育、產(chǎn)生的有利地貌部位；北部黃土丘陵地區(qū)，溝壑發(fā)育，谷深坡陡，坡腳臨空寬曠，特別是在久雨或暴雨季節(jié)，坡腳被水浸潤(rùn)或淘蝕，更易于滑坡的發(fā)生和發(fā)展。
�。�2）地層巖性
地層巖性是滑坡形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。區(qū)內(nèi)地層巖性出露齊全，且?guī)r性組合復(fù)雜。不同的地層巖性及不同的巖性組合關(guān)系，對(duì)滑坡的孕育、發(fā)生、發(fā)展影響各不相同，產(chǎn)生滑坡的形式、規(guī)模、頻率亦不相同。
西部、西南部山區(qū)巖質(zhì)滑坡，多發(fā)生在軟硬巖性互層組合環(huán)境下，如第三系砂礫巖與泥巖互層部位；石炭系、二迭系砂巖、泥巖、頁(yè)巖互層部位；石炭系石灰?guī)r、頁(yè)巖、泥巖與煤系地層互層部位以及登封群片巖、片麻巖等變質(zhì)程度較深的部位。這些部位一個(gè)顯著的特點(diǎn)是，在降水和其它外營(yíng)力作用下，軟質(zhì)巖遇水軟化，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，演變成為滑動(dòng)帶，而硬質(zhì)巖則充當(dāng)成為滑動(dòng)體，從而發(fā)生滑移。
北部、中東部黃土丘陵和黃土覆蓋丘陵地區(qū)，巖性因素造成滑坡主要有下述兩種情況：
一是北部黃土丘陵區(qū)，黃土分布厚度大，具有質(zhì)地均一，大孔隙和濕陷性等特性。同時(shí)，垂直節(jié)理發(fā)育，溝壑密集，切割強(qiáng)烈，久雨或暴雨季節(jié)滑坡發(fā)生頻繁，且規(guī)模一般較大。
二是中東部部分黃土覆蓋丘陵區(qū)，其覆蓋層厚度幾米至幾十米不等，與下伏地層存在一個(gè)天然傾斜的接觸面，上下兩部分巖性截然不同，上部黃土、黃土狀土結(jié)構(gòu)疏松，易接納大氣降水及地表水的補(bǔ)給。下伏地層結(jié)構(gòu)致密，致使地下水在該界面上部富集，造成接觸面（帶）的浸潤(rùn)軟化，同時(shí)，黃土浸水增荷，從而導(dǎo)致滑坡的發(fā)生。
（3）地質(zhì)構(gòu)造
地質(zhì)構(gòu)造對(duì)區(qū)內(nèi)滑坡形成具有重要作用，突出表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：
①構(gòu)造升、降運(yùn)動(dòng)，加劇了地形起伏，侵蝕切割能力增強(qiáng)，地形高差發(fā)展懸殊，位能差加大。如西部、西南部山區(qū)及黃土丘陵地區(qū)的構(gòu)造上升運(yùn)動(dòng)，便為這些地區(qū)滑坡的形成提供了有利的條件。
�、跇�(gòu)造褶皺、斷裂運(yùn)動(dòng)，造成巖體整體性破壞，產(chǎn)生斷層面、裂隙面、節(jié)理面及不整合面等多種軟弱結(jié)構(gòu)面，這些軟弱結(jié)構(gòu)面充當(dāng)滑動(dòng)面（帶），從而造成滑坡的發(fā)生。西部、西南部基巖山區(qū)部分巖質(zhì)滑坡，即是這種構(gòu)造作用形成的。
2.2.2誘發(fā)因素
�。�1）氣象因素大氣降水是區(qū)內(nèi)滑坡發(fā)生的主要誘發(fā)因素。對(duì)于不同巖性的滑坡體，其誘發(fā)機(jī)制不同。
�、賻r質(zhì)滑坡
a、降水通過(guò)對(duì)軟弱夾層的浸水軟化作用，造成抗剪強(qiáng)度降低，形成滑動(dòng)面，從而造成滑坡的發(fā)生。
b、降水進(jìn)入滑動(dòng)帶后，由于水體靜、動(dòng)水壓作用，使帶（界）面上、下兩側(cè)巖體之間有效法向應(yīng)力及摩擦力發(fā)生降低，從而誘發(fā)滑坡。
②土質(zhì)滑坡
土質(zhì)滑坡，主要針對(duì)區(qū)內(nèi)黃土、黃土狀土而言。降水作用一則使滑體自重大幅增加；二則使滑動(dòng)帶土受到浸潤(rùn)而抗剪強(qiáng)度迅速下降，從而產(chǎn)生滑坡。
之外，在調(diào)查區(qū)西南部山前深變質(zhì)巖地帶，巖體表部風(fēng)化作用強(qiáng)烈，呈豆腐渣狀，厚達(dá)10余米，其下為相對(duì)致密堅(jiān)硬的新鮮巖體。該地帶在降水影響下，風(fēng)化帶飽水增重，且下滲水于新鮮巖體接觸面處形成富集，造成滑移界面，亦可誘發(fā)滑坡。
（2）人類工程活動(dòng)人類工程活動(dòng)誘發(fā)區(qū)內(nèi)滑坡，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：
�、倨履_開(kāi)挖
公路、鐵路、水利工程建設(shè)，常常形成人工開(kāi)挖邊坡，使斜坡外形和應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生不良改變。常造成巖土體臨空面增大，斜坡支撐力減小，巖土內(nèi)聚力降低，抗滑力減弱，邊坡失穩(wěn)，誘發(fā)滑坡。
�、诘V山開(kāi)采
區(qū)內(nèi)礦山眾多，尤以煤礦開(kāi)采最盛。隨造成大量采空區(qū)塌陷使得臨近山體斜坡變形，坡度變陡，臨空面變大，進(jìn)而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，誘發(fā)滑坡。
③陡坡耕植
主要指調(diào)查區(qū)北部黃土丘陵地區(qū)。因陡坡耕植及人為對(duì)地表植被的破壞，造成土質(zhì)疏松，降水作用增強(qiáng)，從而誘發(fā)滑坡。
2.3泥石流形成條件與誘發(fā)因素
泥石流形成與發(fā)生有三個(gè)必備條件，即地形地貌條件、物源條件和水源條件。
1、地形地貌條件地形地貌條件是泥石流發(fā)育分布及演化的首要基礎(chǔ)條件，它主要具有兩方面的作用：
（1）提供位能
調(diào)查區(qū)位于我國(guó)第二級(jí)臺(tái)階地貌與第三級(jí)臺(tái)階地貌的交接過(guò)渡地帶，中西部山區(qū)丘陵長(zhǎng)期處于抬升狀態(tài)，山高坡陡，高差懸殊，切割強(qiáng)烈，相對(duì)高差達(dá)300—800m，且東與長(zhǎng)期下降平原毗連。這種高差懸殊的溝床地勢(shì)條件為泥石流的發(fā)生提供了充足的位能，賦予了泥石流足夠的侵蝕、搬運(yùn)能量。
�。�2）提供足夠數(shù)量的水、土、石儲(chǔ)存空間
地形地貌形態(tài)決定著溝床比降、流域形態(tài)、流域面積及其流域內(nèi)山坡坡度和植被覆蓋狀況。而上述各參量又控制著泥石流發(fā)生、發(fā)展所需水體、土石體儲(chǔ)存空間的大小。區(qū)內(nèi)流域形態(tài)多呈不規(guī)則的長(zhǎng)條形、葫蘆瓢形，溝床比降100—400‰，山坡坡度25—45º，植被發(fā)育一般，尤其在陡峭坡上方，植被覆蓋度更低，這些為泥石流的形成提供了有利的地形地貌條件。
2、物源條件
泥石流形成所需的物源條件，其影響因素眾多，有自然的，亦有人為的。自然的影響因素主要包括地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、高層次地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度等，它們以不同的方式提供著松散固體物。
（1）地層巖性因素
地層巖性決定其抗風(fēng)化能力，亦即決定著提供松散碎屑物的多寡，決定著泥石流的形成規(guī)模及性質(zhì)。區(qū)內(nèi)西部、西南部基巖山區(qū)，太古界、元古界變質(zhì)巖等，變質(zhì)程度較深，巖性軟弱，風(fēng)化層較厚，是該區(qū)泥石流形成的重要物源之一；古生界及中生界巖性堅(jiān)硬，但構(gòu)造作用強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石較為破碎，形成大量以碎、塊石為主的泥石流物源，并以水石流的形式出現(xiàn)；嵩山期、王屋山期巖漿巖出露區(qū)，尤其是中、粗�；◢弾r，巖石堅(jiān)硬，構(gòu)造節(jié)理裂隙發(fā)育，沿節(jié)理裂隙易崩解成為巨大石塊，是該地區(qū)水石流的重要物源，北部、中東部黃土丘陵和黃土覆蓋丘陵地區(qū)，黃土、黃土狀土結(jié)構(gòu)疏松，垂直節(jié)理發(fā)育，雨季崩塌、滑坡易發(fā)，并形成泥流。
（2）地質(zhì)構(gòu)造因素
構(gòu)造因素成為物源條件主要表現(xiàn)在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成巖層變形、破壞，并導(dǎo)致影響帶內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育方面。其作用是將巖層（體）切割成為大小不等，形狀不同的塊體，從而為泥石流的形成提供松散固體物質(zhì)。區(qū)內(nèi)泥石流的各類物質(zhì)來(lái)源過(guò)程中，大多存在構(gòu)造作用因素。
�。�3）高層次地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育因素
這里主要指同泥石流產(chǎn)生相關(guān)的崩塌、滑坡災(zāi)害。事實(shí)上，各種泥石流的物質(zhì)來(lái)源，多數(shù)依靠流域區(qū)內(nèi)崩塌、滑坡提供，它們與泥石流之間具有內(nèi)在成生聯(lián)系。調(diào)查區(qū)內(nèi)發(fā)生的各類泥石流，其物質(zhì)來(lái)源大多如此。
之外，泥石流的物源條件亦有人類活動(dòng)因素。據(jù)調(diào)查，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：
①毀林墾荒，陡坡耕種，水土流失加劇，導(dǎo)致泥石流的發(fā)生。
�、诘V山尾礦不當(dāng)堆放，遭遇久雨、暴雨發(fā)生人為泥（渣）石流。如上街鋁廠尾礦庫(kù)泥（渣）石流。
3、水源條件。水不僅是泥石流的組成部分，更主要的是松散固體物質(zhì)的搬運(yùn)介質(zhì)。在物源、地形有利條件下，它是泥石流的激發(fā)因素。
調(diào)查區(qū)地處季風(fēng)氣候區(qū)，降雨集中，降雨強(qiáng)度大。西部、西南部山區(qū)及北部、中東部丘陵地區(qū)，多年平均降雨量600—700mm，最大可達(dá)千余毫米。一日最大降雨量在數(shù)十至上百毫米，最大可達(dá)數(shù)百毫米。這種降雨特點(diǎn)，有利于區(qū)內(nèi)泥石流的形成。
2.4地面塌陷及塌陷式地裂縫的形成條件與影響因素礦山開(kāi)采，主要是煤礦開(kāi)采，形成地下采空區(qū)，是造成區(qū)內(nèi)地面塌陷和塌陷式地裂縫形成的主要根源。
礦石開(kāi)采后，由于巖體內(nèi)部形成一個(gè)空洞，使其天然應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞，引起應(yīng)力重新分布，產(chǎn)生局部的應(yīng)力集中。當(dāng)采空區(qū)面積較大，圍巖強(qiáng)度不足以抵抗上覆巖土體重力時(shí)，頂板巖層內(nèi)部形成的拉張應(yīng)力超過(guò)巖層抗拉強(qiáng)度極限時(shí)產(chǎn)生向下的彎曲和移動(dòng)，進(jìn)而發(fā)生斷裂、破碎并相繼冒落。隨著采空范圍不斷擴(kuò)大，采空區(qū)頂板在應(yīng)力作用下不斷發(fā)生變形、破裂、位移和冒落，自下而上出現(xiàn)冒落帶、裂隙帶和下沉帶，結(jié)果在地表形成地面塌陷。
地面塌陷區(qū)范圍大于地下采空區(qū)范圍，平面上分為中間沉降區(qū)、外圍拉伸區(qū)和二者之間地帶的應(yīng)力擠壓區(qū)三部分。其中，中間沉降區(qū)沉降速度及幅度最大，無(wú)明顯地裂縫產(chǎn)生；應(yīng)力擠壓區(qū)下沉不均勻，呈凹形向中心傾斜；外圍拉伸區(qū)下沉不明顯，在拉張應(yīng)力作用下，常形成張性地裂縫，即塌陷式地裂縫。采空區(qū)內(nèi)大部分地裂縫即屬這種成因。
如果礦層埋藏淺、厚度不大，冒落帶可直達(dá)地表，從而在采空區(qū)正上方形成下寬上窄的塌陷式地裂縫。該種情況，區(qū)內(nèi)較為少見(jiàn)。由于受地形地貌的影響，區(qū)內(nèi)塌陷式地裂縫往往不是對(duì)稱出現(xiàn)的，斜坡地帶一般比平坦地帶分布多、規(guī)模大。
2.5地裂縫的形成條件與誘發(fā)因素
區(qū)內(nèi)地裂縫的發(fā)生，既具有內(nèi)在因素，也具有外在因素。前者包括地層巖性、地形地貌等，是地裂縫的形成條件，決定著地裂縫活動(dòng)的性質(zhì)和展布規(guī)律；后者包括氣象條件、人為活動(dòng)等，是地裂縫的誘發(fā)因素，影響著地裂縫發(fā)生的時(shí)間、地段和發(fā)育強(qiáng)度。
1、形成條件—內(nèi)在因素分析
（1）地層巖性
從上述分布來(lái)看，地裂縫均發(fā)生在黃土、黃土狀土地區(qū)。該區(qū)土體存在一個(gè)典型特征，即垂直節(jié)理極為發(fā)育，且質(zhì)地疏松、具大孔隙、存在生物洞穴及輕微濕陷性等特性。這些特征和特性為地裂縫的產(chǎn)生創(chuàng)造了內(nèi)在前提條件。
（2）地形地貌
包括黃土自身地形地貌條件和黃土下伏地層“古”地形地貌條件兩個(gè)方面。其中，前者又包括內(nèi)部埋藏型古沖溝等隱蔽地貌。
地形地貌對(duì)地裂縫的形成影響，其本質(zhì)就是造成了黃土、黃土狀土自身荷重分布的空間不均勻性，尤其當(dāng)雨季黃土吸水飽和后，這種影響更加突出，并因此產(chǎn)生“不均勻”沉降，進(jìn)而導(dǎo)致地面開(kāi)裂。
2、誘發(fā)因素—外在因素分析
�。�1）氣象因素
主要表現(xiàn)在降雨方面。由于黃土、黃土狀土垂直節(jié)理發(fā)育、存在生物洞穴，并具有大孔隙、濕陷性等特性，當(dāng)雨季地面存在積水，水流將優(yōu)先沿著垂直節(jié)理的微細(xì)裂隙或生物洞穴向下滲流。由于垂直節(jié)理及生物洞穴連通性好，垂直滲流速度相對(duì)較快，沿著垂直節(jié)理及生物洞穴處造成沖刷、潛蝕、濕陷作用強(qiáng)烈，從而誘發(fā)地裂縫。
�。�2）人類活動(dòng)因素主要為邊坡、洞室開(kāi)挖產(chǎn)生局部應(yīng)力改變，引起土體變拉張變形所致。
3.結(jié)語(yǔ)
對(duì)已掌握的地質(zhì)災(zāi)害資料，結(jié)合地質(zhì)環(huán)境特征及其它因素綜合分析可以發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的形成、發(fā)生、發(fā)展是有顯著特征和一定規(guī)律的。近年來(lái)鄭州市地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)明顯增多，如2003年就發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害36起，死亡12人，其原因是多方面的，地質(zhì)作用的周期性變化和氣候條件的變化固然重要，但是人類違背自然規(guī)律進(jìn)行經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)地質(zhì)環(huán)境的破壞，也加劇了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與發(fā)展。地質(zhì)災(zāi)害已為制約鄭州市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一，科學(xué)地保護(hù)地質(zhì)環(huán)境、防治地質(zhì)災(zāi)害已成為刻不容緩的任務(wù)。
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