陈杰 刘学文 黄军科
(湖南省生态地质调查监测所 湖南长沙 410000)
国内经济在迅猛发展时期,对各种资源的运用力度持续增大,项目建造数量增多,规模大大增加,在这种背景下,国内地质环境承担着巨大压力,这也是地质灾害产生的一个重要因素。地质灾害的概念被界定为产生在地表的岩土体移动状况,不但会对人们生存条件产生一定的影响,还会危及其生命安全。为落实“源头控制、防范第一”的思想,对地质灾害风险辨识等进行深入的调研,提升对地质灾害构成原理的认知,归纳成灾方式,对地质灾害风险进行科学评估,确定风险控制举措,为地质灾害预防与治理措施的选择奠定基础。
安仁县位于湖南省南端,地理坐标东经112°37′35″~113°20′29″、北纬24°53′38″~25°41′53″。东与汝城县和广东省乐昌市为邻,南与广东省阳山县和乳源县交界,西与临武县和广东省连州市相连,北与郴州市北湖区、苏仙区、资兴市接壤,交通较为便利。根据现有资料,安仁县现有地质灾害隐患点86处,其中滑坡45处、崩塌2处、泥石流12处、地面塌陷25处、不稳定斜坡2处(具体见图1)。
图1 安仁县地质灾害类型分布饼状图
地质灾害是地区表层在人类活动及地质作用下发生的自然现象,以滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、不稳定斜坡和地裂缝等灾害形式为主要表现形式。滑坡在我国地质灾害中所占比例最高,是我国最主要的地质灾害类别。下文主要针对安仁县地质灾害灾情险情展开分析。
根据现有安仁县1∶50 000地质灾害资料显示,截至2013年,安仁县22个乡镇曾共有地质灾害点111处,造成灾情损失的有82处。按照地质灾害灾情分级标准,灾情大型3处、中型9处、小型70处。因地质灾害死亡18人,毁坏房屋1804间,毁坏农田1075.5亩,毁坏公路4960.5m,毁坏水渠1560m,灾害共造成直接经济损失5606.2万元。按照灾害类型统计如下。
滑坡造成灾害损失42处。按照地质灾害灾情分级标准,中型4处、小型38处。因滑坡地质灾害死亡14人,毁坏房屋588间,毁坏农田184亩,毁坏公路390m,毁坏水渠1500m,造成直接经济损失1333.05万元。
崩塌造成灾害损失2处。按照地质灾害灾情分级标准,2处灾情规模均为小型。因崩塌地质灾害未造成人员伤亡,毁坏房屋23间,毁坏公路30m,造成直接经济损失95万元。
泥石流造成灾害损失11处。按照地质灾害灾情分级标准,灾情大型2处、中型1处、小型8处。因泥石流地质灾害毁坏房屋132间,毁田322亩,造成直接经济损失1908.1万元。
地面塌陷造成灾害损失27处。按照地质灾害灾情分级标准,灾情大型1处、中型4处,小型22处。因地面塌陷地质灾害死亡1人,毁坏房屋1061间,毁坏农田569.5亩,毁坏公路210m,造成直接经济损失2268.05万元。
各乡镇均有地质灾害发生,灾情严重程度不一。曾经造成过人员伤亡的乡镇有瑶岗仙镇、五岭乡、麻田镇、梅田镇等4个乡镇,其中,瑶岗仙镇、麻田镇灾害分别造成7人死亡。除白石渡镇、黄沙镇、岩泉镇、笆篱乡外,其他乡镇均对居民房屋造成了一定的损坏,其中,梅田镇损坏房屋459间,为各乡镇之首。灾害造成直接经济损失以梅田镇、瑶岗仙镇、杨梅山镇为前三位,均超过了1000万元,其中,梅田镇以1450万元的直接经济损失居首。
根据安仁县现有地质灾害隐患点资料显示,通过地质灾害隐患点核销和变更等相关工作后,原安仁县1∶5万地质灾害详细调查存量点111处中核销29处,保留存量隐患点82处,加上新增隐患点,目前,现共保留隐患点86处。按照地质灾害险情分级标准,险情特大型1处、大型3处、中型28处、小型54处。潜在威胁9946人,潜在威胁居民房屋11 164间,潜在经济损失28 548.2万元。
2014年以来,据统计和现场调查,安仁县地质灾害工程治理或正在实施点42处(已完工40处,正治理2处),其中,中小型工程治理项目30处,应急治理12处。共搬迁245户,1210人。
安仁县内三大类地貌单元(山地、丘陵、准平原)的形成,具有不同的地质构造背景,其岩土工程类型、水文地质、微地貌等地质环境条件也不同,人类工程活动的活跃程度有较大差异。地形地貌是地质灾害类型与规模的主控因素,不同的地貌单元,其斜坡类型、坡高、坡度等微地貌特征有一定差别,发生的地质灾害类型、数量、规模也不同。
滑坡、崩塌及不稳定斜坡与斜坡地形关系密切,平原区一般不发育;泥石流主要发育在中低山区,具有较宽阔的汇水区、有丰富的物源、有较长的流通区等;地面塌陷主要发育在低山丘陵区与平原区,与采空区及岩溶分布相关,尤其是岩溶地面塌陷,与岩溶地貌密不可分,且多发生在沟谷等平缓地带。
各个地区的岩土体类型及其工程特性在很大程度上会影响着安仁县地质灾害的分布情况,相同类岩土体对各个地质灾害的影响也有所不同。
地层岩性和岩土体是形成不同地质灾害的重要基础,其性状决定着地质灾害出现的概率及发育形成周期长短。岩土体的坚硬情况、风化情况及软化性、抗剪情况都会导致地质灾害问题的出现[1]。
滑坡地质灾害大多会出现在一些容易风化、软化的软弱到坚硬岩组内,土质滑坡就会出现在部分相对松散、透水性较好的残坡积土层内。坚硬岩组容易形成高坡边坡,这是导致崩塌的重要基础。结构松散、极易风化、软弱岩层和裂隙发育的岩层,这些都是引发泥石流的物质条件。同时,由于软弱岩组、风化岩及残坡积土布局的范围较广,因此,安仁县也容易出现诸如崩塌、滑坡以及泥石流等地质灾害。岩土体是地质灾害的重要主体,地质灾害的形成、发生、成灾等都是在岩土体中体现出来的。各个岩土体的物理属性、力学及水理属性都有所不同,所以它们和不同地质灾害的联系也有差异[2]。
地质构造不但会对地貌等产生一定的影响,还会对岩层的岩体架构和组合特征等产生一定影响。具体而言,地质地貌的主要影响要素是褶皱,断裂会促使岩体架构产生变化,破碎带是地质灾害物源的重要供给渠道;各种地质构造面会对滑动面的位置、滑坡周边的界限等产生作用,促使斜坡地下水的结构、运行特点等发生变化;斜坡的内部架构,包括每个图层的组合情况,裂隙的特征、岩石中断层、斜坡地点等的内在关联,与滑坡产生的概率有密切关联[3]。
根据有关资料显示,安仁县境内已经出现若干次大规模的构造变动,而且还会出现岩浆活动,构造背景繁杂,岩石在受到构造运动影响之后,岩体内的片理以及裂隙比较发育,它们均一性与完备程度较低,加之风化和侵蚀的作用,岩体硬度会大幅减弱,为此,便导致岩石出现下坠、下塌等问题,从而引发泥石流、滑坡等问题。区域内地质灾害通常产生在断裂交错、褶皱集中等部位,为此,具有顺着构造线方向集中分布的特点,此便表明构造在一定程度上影响着地质灾害[4]。
3.4.1 地质灾害与大气降水的关系分析
降水不但会在一定程度上加大土体自重,提升下滑推力,同时,还会转化成地下水,形成渗透力,软化及润滑滑动面,这并不利于松散土体斜坡的整体平稳性。降雨对崩塌的影响可以归纳为如下两方面:其一,泥化、软化下部软质岩层,构成良好的临空及凹岩腔;其二,生成相对较大的空隙水压力,导致裂缝变大变宽。降水已经成为导致安仁县出现滑坡、崩塌及不稳定斜坡问题的关键性因素,降水的时空分布不均在很大程度上控制了安仁县多种地质灾害的出现及时空分布[5]。
地质灾害与降水的关系主要体现在两方面:其一,时间分布上地质灾害及降水周期相对契合;其二,空间分布上地质灾害及降水集中区相互契合。
3.4.2 地下水与地质灾害关系分析
地下水的溶蚀潜蚀功能。地下水在运动期间,在很大程度会损害周边岩土体。一方面,地下水的长期化学效用,岩土体的可溶盐带走,加快了岩土体的风化效用,导致岩土体力学强度大幅度缩减;另一方面,地下水使得岩土体机械潜蚀,从而造成岩土体颗粒运移、淘空,使得岩土体结构遭到损害,粘聚力被削弱,动摩擦力降低[6]。
地下水对岩土体的软化效用。地下水通常会软化泥岩、页岩、松散土体和软弱夹层等岩土体,减小抗滑强度,导致斜坡变形失去稳定性。
地下水提升土体容重及静水压力。地下水对岩土体浸泡,导致岩土体全部饱和,使得岩土体容重上升,土体自重加大,提升滑坡体的下滑力。岩土体中地下水的静水压力抵消了上覆土层的部分正应力,导致岩土体的有效应力变小,也就是作用在滑床(滑面)上的静水压力利用削弱正应力削弱总抗滑力。如果地下水径流,那么生成的动水压力和斜坡滑移方向保持统一,提升下滑力。
安仁县地质灾害的产生与人类所进行的项目建设有十分显著的关联。人们所进行的项目建设活动导致了地质灾害发生概率的升高。人类项目活动不仅指的是项目施工(水电工程、工厂、水利、城镇)等,还包含居住建筑、旅游、砍伐、采矿等活动。地质灾害和人类工程活动互相影响,不恰当的人类工程活动会导致地质灾害产生,而地质灾害又反过来作用于人类工程活动。伴随安仁县经济的快速增长,人类工程活动对生态环境的作用逐渐增大,大规模的人类工程活动让含水层、地貌等受损,让斜坡初始的均衡形态发生变化,从而导致地质灾害发生。
导致地质灾害发生概率最高的是矿产开采、城乡规划,之后是交通工程、农业工程,而诱发地质灾害发生概率最低的是水利工程。人类工程活动诱发地表下陷、滑坡的概率较大,导致损失最严重的是矿产资源开采。
在各种类型的矿山中,对地质条件毁坏最严重的是煤矿,诱发地面塌陷概率最高,比重最大。灾害导致的物质损失在各种地质灾害中排在首位,导致矿山周围的地质条件大大受损,阻碍着人类的可持续发展。安仁县是典型的山区,山地占很大比重,交通工程、城乡建设等涉及的范围广,线路长,诱发斜坡地质灾害的可能性最大;水利项目的修护不到位、农业和林业的不科学建设均增大了斜坡地质灾害产生的可能性。
我国土地面积广阔,地质条件复杂,山区占比高,是全球范围内地质灾害出现概率很高的一个国家。一直以来,地质灾害都是我国自然灾害的核心类型。本研究经过对安仁县地质灾害形成因素的剖析,发现其在很大程度上受地质架构、地貌情况、人类活动、岩土项目地质属性等诸多要素的作用。期望经过本文的探究,可以为安仁县地质灾害防治提供有价值的参考。