广东省丰顺县地质灾害形成条件初析
2019-11-12刘瑞强
刘瑞强
摘要:本文通过对广东省丰顺县海拔高度、斜坡高度、地形坡度与滑坡和崩塌两种自然灾害的统计数据分析,以及地质构造、地层岩性及岩土体类型、降雨和人类工程活动与地质灾害关系的研究,初步分析了形成地质灾害的多方因素,为后续该地区的防灾减灾工作提供一定的理论和实践基础。
关键词:地质灾害;形成条件;丰顺县;诱发因素
丰顺县位于广东省东部,属梅州市管辖,东毗潮州,南邻揭阳,西连五华县、兴宁市,北接梅州市、梅江区大埔县。地理坐标东经115°50′41′′~116°41′40′′、北纬23°36′63′′~24°11′21′′。县境东西长86.9km、南北宽67.2km,幅员面积2710km2。经过1∶50000地质灾害详细调查,2016年地质灾害点经过修复治理、搬迁、修复后列入削坡建房或修复后降级为不稳定斜坡,核减地灾点371个,保留88地灾点。截止2017年底发现丰顺县地灾灾害类型为滑坡、崩塌两种类型,已发生地质灾害共计396处,其中新增308处地灾点。目前丰顺县地质灾害的发生是各种因素长期综合作用的结果,其发生具有必然性,据最新资料国土资源主管部门收集全县的灾害点464处,削坡建房点9154处。地质灾害的形成与其所处的地形地貌、地质构造、地层岩性及岩土体类型、降雨以及人类工程活动等地质环境密切相关。丰顺县地质灾害以滑坡和崩塌为主,故本文通过研究已经发生的滑坡和崩塌地质灾害资料讨论其形成条件。
1.地形地貌与地质灾害
1.1海拔高程与滑坡、崩塌
丰顺县境内地形复杂,东、北、西、中部均为山地,海拔千米以上的山峰有57座。总体趋势北东西三面高,南部低洼的地形。主要的山脉有:莲花山山脉、释迦岽山山脉、凤凰山山脉、韩山山脉。总体上,地质灾害主要分布在海拔高程100m~500m地区,共计237处,占灾害总数的59.8%。从单个灾种来看,各灾种的分布也符合这一规律,79.4%滑坡、56.2%崩塌均分布在海拔高程100m~500m地区。产生这一规律的主要原因是在丘陵区内普遍都发育有5m~15m厚坡残积层地质灾害的致灾载体,同时这些区域的人口相对集中,人类工程活动强烈,环山拓宽面积切坡普遍、坡面开垦活动、植被损毁明显,因此,丘陵地貌为滑坡、崩塌地质灾害奠定了发育基础。因此,海拔对滑坡、崩塌的形成有很强的控制作用。然而,海拔与地质灾害的形成并没有内在的联系,它不过是坡度、人类活动、气象水文等要素在空间上的表现。
1.2斜坡高度与滑坡、崩塌
通过表1-1统计分析可知,总体上,地质灾害主要分布在高度为5m~10m和10m~20m斜坡,分别为220处和98处,占灾害总数的55.6%和24.7%。滑坡和崩塌的分布则稍有差异,滑坡主要分布在5m~10m的斜坡上,共40处,占滑坡总数的63.5%,而崩塌主要分布在5m~10m、10m~20m的斜坡上,有270处,占崩塌总数的81.1%。产生这一规律的主要原因是地质灾害的发生大多数为人为因素(削坡、开挖坡脚等)造成,高度大于20m和小于5m的人工边坡总数较少,诱发的地质灾害相对少;人工削坡高度主要0m~20m,为了减少土方量,削坡坡度一般较陡,极易发生地质灾害。从坡高对地质灾害的控制作用分析,在其他条件都相同的情况下,坡高越大,重力势能越大,对斜坡的稳定性越不利。从另一个方面讲,坡高也是地形地貌的一种外在表现形式。
1.3地形坡度与滑坡、崩塌
通过统计地质灾害在各个坡度级别的分布数量,分析斜坡度与地质灾害的关系(1-2)。总体上,地质灾害主要分布在坡度为30°~80°斜坡,共计394处,占灾害总数的99.4%。从单个灾种来看,滑坡主要分布在坡度为30°~50°斜坡,共计62处,占滑坡总数的99.7%;崩塌主要分布在50°~80°斜坡,共计318处,占崩塌总数的95.5%。统计数据表明,滑坡主要发育在低坡度的斜坡中,崩塌主要发育在高坡度的斜坡中。
1.4坡形与地质灾害
斜坡形态在可分为凸形坡、凹形坡、直线坡和阶梯形四种类型,部分斜坡形态类型因人类工程活动而改变。通过表1-3统计分析可知,总体上,滑坡、崩塌灾害在各坡形均有分布,其中直线形坡分布最多,占总数的46.2%,凸形坡分布最少,占总数的8.1%。从单个灾种来看,滑坡、崩塌都满足这一规律。分布在直线形坡和凹形坡的滑坡分别为20处和30处,分别占总数的31.7%和47.6%;分布在直线形坡的滑坡一般为浅层滑坡,表层浮土滑下,出露直线形滑面。分布在直线形坡和凹形坡的崩塌分别为163处和108处,分别占总数的48.6%和32.4%。
2.地质构造与地质灾害
丰顺县位于新华夏系构造第二隆起带的东南侧与南岭东西向复杂构造带南部东段交接地带,其构造主要以北东向构造为主与北西向构造互为配套,东西向构造时隐时现,断续展露,构造复杂的交接关系。
通过地质灾害分布与地质构造的空间位置关系分析,在大断裂构造带的上下盘分布有大量的地质灾害点。因此,区域地质构造对地质灾害的形成发育有着明显的影响作用。一是控制地貌的形成发育,在低山地貌、丘陵区,临空面发育,易于发生崩塌、滑坡灾害;二是改变了岩土体的结构、物理性质和力学强度,尤其在褶皱轴部、转折端,断裂带及其两侧,风化层厚,岩石破碎,裂隙发育,易发生滑坡、崩塌灾害。由此可见,丰顺县地质灾害的发育与断裂构造存在一定的联系,加上人类工程活动及暴雨因素的诱发,使得地质灾害在断裂构造附近的地质灾害越发密集。
3.地層岩性及岩土体类型与地质灾害
3.1地层岩性与地质灾害
从丰顺县地层岩性分布情况看,东北部、中部、西南部主要由晚侏罗世侵入岩:黑云母花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长斑岩,面积为1107km2,占总面积40.8%。地表残坡积层及强风化岩层厚度大,滑坡大多发生在松散土体与基岩的接触界面或强风化与弱风化岩层接触界面,崩塌大多为土质类型。如潭江镇、小胜镇、留隍镇、砂田镇等地质灾害。
丰顺县西部、南部主要为侏罗系、白垩系砂岩、粉砂岩、泥岩、石英砂岩、英安-流纹质火山碎屑岩、砂砾石、凝灰质砾岩等,分布面积1603km2,岩层层面的倾向对滑坡的发育有重要影响,当岩层的倾向和斜坡的坡面倾向一致时,多以高陡斜坡为主,容易产生滑坡,岩层倾向与斜坡的坡面倾向相反时,斜坡形态通常较为平缓,斜坡相对不易发生滑坡。
3.2岩土体类型与地质灾害
区内的岩土体类型分为四类:砂、砾石、粘性土(含坡残积)双层土体(I);层状较软红层岩组(III);层状较硬碎屑岩组(IV);块状较硬-坚硬侵入岩组(V)。
丰顺县已发的地质灾害主要分布在块状较硬-坚硬侵入岩组和层状较硬碎屑岩组,分别为198处、194处,占总数的50.0%、49.0%(表3-1)。由于岩石结构、构造的因素,使岩石在表生作用下极易风化,普遍均发育有厚度一般3m~15m风化层,特别是在块状坚硬岩组中,最厚可达35m,风化层土体中一般含有20%~40%砂成分,孔隙度大,地表径流易于入渗,含水量增加可使土体强度降低,诱发地质灾害,这些因素都是松散岩土体的性质体现。
丰顺县85.1%的地质灾害都是发生在土质斜坡上,10.9%的地质灾害发生在土岩复合的斜坡上,仅4.0%的地质灾害发生在岩质斜坡上,说明地质灾害更易于在块状较硬-坚硬侵入岩组的斜坡上发育,而194处地质灾害分布在层状较硬碎屑岩组的斜坡上,主要是因为该类型岩组风化土层较厚
4.降雨与地质灾害
据地质灾害详细调查资料统计分析,丰顺县地质灾害主要发生在5月~10月,共计391处,占灾害总数的98.7%,发生在1月~4月和11月~12月的地质灾害仅为5处,占灾害总数的1.3%(图4-1)。滑坡、崩塌、等地质灾害,发生的时间主要分布在夏季暴雨时期和夏季连续降雨时期。
从地质灾害与时间的分布关系可以看出,丰顺县地质灾害主要发生在暴雨、连续降雨天气。降水对滑坡、不稳定斜坡的影响在于降水达到一定程度后,降水就会沿滑坡裂缝及滑体孔隙渗入转为地下水,在此过程中,软化滑带(面),增加滑体重量,提高下滑力,如果降水使地下水面上升到滑带(面)之上时,更有利于滑体(潜在滑体)滑动。如遇强降雨天气,地质灾害的发生滞后时间短,基本随着降雨过程的发生而瞬时发生,地质灾害的发生空间位置与降雨位置基本一致,多为群发型地质灾害,灾害规模较小,一般为表层或浅层滑坡、崩塌。连续降雨型降雨诱发地质灾害分两种情况:一是连续强降雨诱发地质灾害具有同步性;二是连续降雨但强度不大,诱发地质灾害具有一定的滞后效应,即此时降雨诱发地质灾害需要一定的雨量积累。
5.人类工程活动与地质灾害
人类工程活动是地质灾害另一个主要诱发因素[1]。丰顺县近20年以来,随着社会经济的不断发展,各种等级的修(改、扩)建公路、削坡建房、兴建水利水电工程等人类工程活动也相应多起来。据本次调查资料统计,丰顺县由人类工程活动所造成的地质灾害点330处,占总数的83.3%。由此可见,人类工程活动强度与地质灾害形成有着密切的关系[2]。
丰顺县396处已发地质灾害,大部分为人为因素引发,还有少量为自然因素及综合因素引发。其中:城乡建设有247处,主要为人工削坡建房引起;道路交通140处,主要由削坡修建公路引起;教育系统有9处,主要为削坡修建学校引起;目前水利水电、矿山开采未发现地质灾害。综上所述,地形地貌、地质构造、地层岩性及岩土体类型是形成地质灾害的地质环境条件,而地震、强降雨和人类工程活动则是形成地质灾害外在诱发因素。
6.结语
地形地貌控制着山体斜坡的临空条件,通常情况下斜坡坡高越大、坡度越陡,地质灾害越发育;地层岩性及岩土体类型的差异是影响斜坡稳定性重要因素之一,不同地层岩性和岩土体类型,常见的地质灾害类型也有所不同;斜坡地段地质构造的发育情况以及区域新构造运动对斜坡(特别是岩质斜坡)稳定性也具有一定的影响;降雨入渗增加了岩土体的自重,降低了岩土体的内聚力和内摩擦角,为地质灾害的主要诱发因素;人类工程活动产生了大量临空面,为地质灾害的发生提供空间。
地层岩性特征是控制斜坡稳定性的主要因素之一,地层内含易滑岩土层和软弱夹层是斜坡稳定性差的必要条件。丰顺县东北部、中部、西南部为侵入岩,地表残坡积层及强风化岩层厚度大,一般为5m~15m。滑坡大多发生在松散土体与基岩的接触界面或强风化与弱风化岩层接触界面。如潭江、小胜、八乡山等多处山体滑坡;此外,丰顺县分布有砂岩、粉砂岩、砂砾岩等碎屑岩,表层风化强烈,吸水容易软化,在该类型岩石分布的地区削坡建房或者修建公路形成的不稳定斜坡,雨季遇雨水浸泡,极易发生滑坡、崩塌。岩层层面的倾向对滑坡的发育有重要影响,当岩层的倾向和斜坡的坡面倾向一致时,多以高陡斜坡为主,岩层倾向与斜坡的坡面倾向相反时,斜坡形态通常较为平缓,滑坡相对不易发生。
崩塌的形成与特定的自然条件和人为活动有着密切的关系。地形地貌、地层岩性和地质构造是崩塌的物质基础,崩塌以重力为驱动力,因而崩塌的形成要有适宜的坡度、高度和形态,以及有利于岩土体崩塌的临空面,地形坡度多为50°~80°的斜坡。斜坡结构受到破壞会改变其自身承载力,雨水渗入或坡顶加载则增加了斜坡荷载,当斜坡荷载超过其自身承载力必定会发生崩塌。
参考文献:
[1]张国平,徐晶,毕宝贵.滑坡和泥石流灾害与环境因子的关系[J].应用生态学报,2009,20(03):653-658.
[2]郑颖人,陈祖熠,王恭先,等.边坡与滑坡工程治理(第二版)[M].人民交通出版社,2010.