江西省吉安县崩滑流地质灾害形成条件分析及防治对策

2022-01-05张国华何学文齐良

地质灾害与环境保护 2021年4期

张国华，何学文，齐良

(江西省地质局第二地质大队，九江 332000)

吉安县位于江西省中部，地理位置为东经114°24′18″～115°02′25″，北纬26°49′50″～27°38′04″，面积2 125.43 km2。1/5万地质灾害调查查明，全县已发生295处地质灾害，灾害点密度达每平方公里0.14处。其中崩塌104处、滑坡124处、泥石流2处、地面塌陷65处，崩塌、滑坡、泥石流灾害占灾害总数的78.0%。研究区域地质灾害形成机制对防灾减灾工作具有重要意义[1]。地质灾害的发生必然受一定的内因和外因控制[2]，对于地质灾害的形成机制，前人做了较多研究[3-12]，但针对吉安县的地质灾害形成机制分析较少。为了正确认识吉安县地质灾害发育规律，提高崩滑流地质灾害防治的针对性和有效性，本文在1/5万地质灾害调查的基础上，从地质灾害形成的内、外因条件着手，分析崩塌、滑坡、泥石流灾害的形成条件，并提出防治对策。

1 吉安县地质环境条件

1.1 气象

吉安县多年平均降雨量为1 524.7mm①，年最大降雨量2 208.7 mm，年最小降雨量897.6 mm，月最大降雨量574 mm，日最大降雨量249.3 mm，小时最大降雨量64.8 mm。3～8月份为雨季，月降雨量164.0～238.5 mm。降雨量具有空间和年内不同月份分布不均匀性，山区多年平均降雨量大于河谷平原区年均降雨量。

1.2 地形地貌

吉安县处于武功山南翼、罗霄山脉中段与雩山隆褶带交接地带，全县总体北部、西部和西南侧隆起，山岭起伏，地势高；中部和东部为盆地，地势低洼，形成窄长的河谷平原。按成因和形态特征，吉安县地貌类型分为侵蚀构造低山地貌、构造剥蚀高丘陵地貌、构造剥蚀低丘陵地貌、侵蚀堆积河谷平原(阶地)地貌4类，低山地貌占全县面积的17.0%，高丘陵地貌占23.1%，低丘陵占42.5%，河谷平原地貌约占17.4%。各地貌单元分布见图1。

1.3 岩土体类型

按岩体成因和岩性、岩石强度、岩体结构类型将县内岩土划分为松散岩类(Q)、红色碎屑岩类(H)、坚硬-较坚硬的一般碎屑岩类(S1)、软硬相间的一般碎屑岩类(S2)、变质岩类(B)、质纯碳酸盐岩类(T1)、含泥质碳酸盐岩类(T2)和岩浆岩类(Y)等8个工程地质岩组。岩浆岩在区内呈岩脉分布，面积较小，全县才0.668 km2。各类岩土分布见图2。各类岩土体特征[13]见表1。

表1 吉安县各类岩土体特征值

1.侵蚀构造低山；2.构造剥蚀高丘陵；3.构造剥蚀低丘陵；4.侵蚀堆积河谷平原(阶地);5.地貌分区界线；6.水系；7.县人民政府驻地；8.乡(镇)人民政府驻地；9.县界图1 吉安县地貌类型图

1.松散岩类(Q) ；2.红色碎屑岩类(H)；3. 坚硬-较坚硬的一般碎屑岩类(S1)；4. 软硬相间的一般碎屑岩类(S2)；5. 质纯碳酸盐岩类(T1)；6. 含泥质碳酸盐岩类(T2)；7. 变质岩类(B)；8. 岩浆岩类(Y)；9. 岩土体类型界线；10.水系；11.县人民政府驻地；12. 乡(镇)人民政府驻地；13. 县界图2 吉安县岩土类型分布图

1.4 人类工程活动

吉安县主要人类工程活动有矿产资源开发、水利水电建设、交通建设、城镇建设与村民建房等。

矿山开采方式主要为露天开采，露采矿山对地质环境的破坏主要是造成地形地貌景观破坏，部分矿山废石土存在诱发泥石流隐患；铁路、高速公路边坡多已采取护坡措施，国道、省级公路护坡路段相对较少，县、乡道路很少采取工程护坡措施；水利建设，产生了众多高陡人工边坡；城镇建设中，工程削坡现象较为普遍。

2 吉安县地质灾害发育特征

吉安县地质灾害类型有滑坡、崩塌、地面塌陷及泥石流4种。已发生滑坡124处、崩塌104处、地面塌陷65处(含岩溶地面塌陷53处、采空地面塌陷12处)、泥石流2处。灾害以滑坡、崩塌为主，泥石流灾害很少。崩滑流灾害发育于山区，自低丘陵—高丘陵—低山区，灾害发育密度逐渐增大。灾害规模基本为小型，见图3。89.52%的滑坡为土质滑坡，75%的崩塌是岩质崩塌。红色碎屑岩类(H)、软硬相间的一般碎屑岩类(S2)、变质岩类(B)中崩滑流灾害较为发育，岩溶地面塌陷分布在质纯碳酸盐岩类(T1)隐伏区，采空地面塌陷分布在地下采矿的矿山采空区，75.93%地质灾害及99%的地质灾害隐患与人为工程活动有关，崩滑流灾害多发生于汛期强降雨或长时间降雨后。

3 吉安县地质灾害形成条件分析

3.1 地形地貌与地质灾害点关系

地形地貌是崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害发生的主控因素。吉安县不同地貌单元崩滑流灾害发育密度见图4，低山区崩滑流灾害的发育密度最大，自低山区—高丘陵区—低丘陵区—河谷平原(阶地)区，崩滑流灾害的发育密度逐渐减小。斜坡地形是形成崩滑流灾害的先决条件[5]，自低山区—高丘陵区—低丘陵区—河谷平原(阶地)区，地形切割强度逐渐降低，地形相对高差逐渐减小，地形坡度也逐渐变小，是导致崩滑流灾害发育密度逐渐降低的主要原因，相对高差、地形坡度的差异导致地质灾害易发性不同。崩塌、滑坡主要发育于低山、丘陵地形等山区人口密度相对集中区或工程建设活动较多的区域，泥石流主要发育于山体陡峭、矿业活动强度较大的低山丘陵区。

图4 各地貌单元崩滑流地质灾害发育密度图

3.2 地层岩性及岩土体与地质灾害的关系

地层岩性及岩土体是产生地质灾害的物质基础，控制着灾害发生的位置和规模[3]。各类岩、土体在条件成熟时都有可能产生崩塌、滑坡。吉安县土体是形成滑坡的主要致灾体，89.5%的滑坡属于残积土质滑坡，3处为人工弃渣发生的碎块石滑坡，岩质滑坡仅10处，占8.1%。松散土体因其结构松散，抗剪强度低，遇水易饱和，在降雨激化下易产生边坡失稳发生滑坡。残坡积层厚度一般不大，多小于5 m。残坡积土层厚度较小，也是决定吉安县崩滑流灾害多为小型规模的因素之一。

不同岩性的地层，其岩石力学性质、抗风化能力相差较大，而残坡积土层的特性与其母岩的分布及风化程度密切相关[7]，抗风化能力较弱的岩性，如页岩、泥岩、煤系地层、片岩、千枚岩及粉砂岩与砂岩软硬相间的岩层所构成的斜坡则较易发生崩塌、滑坡。

将区内111处土质滑坡归入其母岩所属岩类中后，可以发现在砂页岩软硬相间的一般碎屑岩类(S2)、红色碎屑岩类(H)及变质岩类(B)中灾害较为发育，见图5，这是因为与这几类岩体较易风化有关。S2岩类中岩性多为页岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、砂岩，H岩类中为成岩固结较差的白垩系、第三系的泥质粉砂岩、砂岩、砂砾岩，B岩类为节理裂隙较发育的千枚岩、板岩、变余粉砂岩、变质砂岩等变质岩。这些岩层相对比较容易风化。

图5 不同岩土体类型中崩滑流灾害发育情况统计图

3.3 地质构造与地质灾害的关系

3.3.1 褶皱与地质灾害的关系

区内褶皱以北北东向、北东向和东西向褶皱为主，在天河-长坑背倒转复式向斜、水源背斜核部，滑坡、崩塌地质灾害相对发育。其原因主要为褶皱轴部是地应力较集中的部位，构造裂隙发育，特别是先压后张的高倾角切层裂隙，往往起到岩体崩滑的切割边界作用。同时裂隙发育区，风化、剥蚀作用较强，常常形成较厚的松散残坡积物，为滑坡提供了物质基础。

3.3.2 断裂构造与地质灾害的关系

区内地质灾害的发育受断裂构造影响不甚明显，仅在两条断裂带中有所显示。一为石子陂-尚书仚断裂带，其位于天河镇大湾村、天河煤矿、尚书仚一带，长11.4 km，发育于天河-长坑背倒转复式向斜核部，断层两盘岩性为寒武系变质岩，节理裂隙较发育；另一断裂是位于县区北部的井头弧形断裂，其长14 km，最宽处100 m，断裂主体呈北北西向断裂早期为逆断层，喜马拉雅期复活为正断层，晚期断裂使早期构造岩再次破碎形成角砾岩带。沿上述2条断裂带，发育崩塌、滑坡。断裂形成时岩体因强烈挤压，形成破碎带，破碎带岩石破碎，结构面较多，局部存在软弱面或软弱带，如断层泥、糜棱岩等，岩体强度较低，易风化剥蚀。在降雨、风化、侵蚀、人类工程活动等因素作用下，易形成地质灾害。

3.3.3 节理裂隙与地质灾害的关系

岩石在多期次地壳运动中受到不同方向的应力作用，使岩体节理裂隙发育。这些节理裂隙将斜坡岩体切割分离成不连续状态，使斜坡具备向下滑动或脱离母体的条件，同时，构造裂隙面又为降雨等进入斜坡提供了通道，因而各种节理裂隙、层面、岩性结构面发育的斜坡，特别是当平行和垂直斜坡的陡倾构造面及顺坡缓倾的构造面发育时，最易发生滑坡。当节理顺山坡发育时，特别是当发育在山坡表面的突出部分时，最有利崩塌的形成。县境内岩质崩塌、滑坡绝大多数受节理裂隙面控制，是地质灾害发育的重要地质因素。

3.4 人类工程活动与地质灾害的关系

区内地质灾害的形成受人类工程活动影响明显。随着吉安县(包括井开区)社会经济的不断发展，各类工程活动日渐增多，主要表现为城镇建设、公路、铁路建设、矿产资源开发、水利水电开发及居民建房等，区内大量公路、房屋建设进行了开挖，形成的人工边坡产生了高陡临空面，改变了斜坡的应力状态，破坏了斜坡原始自然平衡状态，斜坡在新的应力平衡过程中，必将破旧立新发生破坏，从而发生地质灾害。区内已发生295处地质灾害中，自然因素诱发的55处，工程活动诱发的16处，自然因素与工程因素综合影响的224处，与人类工程活动有关的地质灾害占已发生地质灾害的75.93%，占绝对多数。另外区内194处地质灾害隐患中有192处与人类工程活动有关。人类工程活动成为诱发地质灾害的主要因数。

人类工程活动按矿业工程、交通工程、水利水电工程、城镇建设与村民建房等工程进一步细分发现，城镇建设、村民建房以及交通工程建设所诱发的地质灾害占人类工程活动诱发的86.7%，占全区已发生地质灾害的70.5%；城镇建设和村民建房诱发的地质灾害隐患，占隐患的76.0%，与交通工程有关的地质灾害隐患占隐患的20.8%，见图6。城镇建房切坡和交通工程切坡是人为工程活动中诱发地质灾害(隐患)的主要两个方面。

图6 吉安县各类人为工程诱发地质灾害直方图

崩塌、滑坡、崩塌隐患及滑坡隐患与人工边坡坡度相关性表明，当切坡坡度大于60°时，灾害或隐患急剧增加，见表2。72.9%的崩塌、52.2%的滑坡、78.4%的崩塌隐患、50%的滑坡隐患都位于边坡坡度大于60°时；87.5%的崩塌、78.8%的滑坡发生于坡度大于50°的人工边坡情况下，97.1%的崩塌隐患、88.9%的滑坡隐患人工边坡坡度大于50°。当人工边坡坡度大于50°时边坡就较易失稳。

表2 滑坡、崩塌及滑坡隐患、崩塌隐患与微地貌坡度(人工切坡坡度)关系表

3.5 降雨与地质灾害的关系

降雨对崩滑流灾害的影响明显。其影响主要有：一是雨水浸入坡体内造成较高的孔隙水压力，增加了坡体自重，加大了土体下滑力；二是雨水浸入坡体造成土体饱和后，产生地下水浮托力，降低了滑体抗滑力；三是雨水渗入坡体后，使岩土体软化，粘聚力降低，内摩擦角减小，同时润滑软弱结构面，促使坡体崩滑。通过对县内崩滑流灾害发生时间与降雨时间的对比分析，降雨与崩滑流灾害的发生具有明显的一致性，日降雨量及降雨集中程度是诱发崩滑流灾害的关键因素。

从崩滑流灾害的月份分布特征看，绝大多数灾害发生在汛期(4～6月份)，这3个月发生的崩滑流灾害占79.2%。汛期多年月均降雨量多在200 mm以上。年内月均降雨量与崩滑流灾害的对应关系见图7。崩滑灾害主要集中在暴雨日及其延后，如2016年5月19日9时至21日6时，凤凰站连续降雨151.3 mm，附近凤凰镇、横江镇、井冈山经济技术开发区金鸡湖街道等地发生崩塌滑坡6处；2016年5月19日13时至5月20日13时，澧田镇站连续降雨133.7 mm，澧田镇发生6处崩塌滑坡；2016年5月19日9时至5月20日16时，梅塘站降雨110 mm，梅塘境内发生2处滑坡。降雨对崩滑流灾害的激化明显。

图7 崩滑流地质灾害与月均降雨量关系图

4 主要防治对策

刘传正等研究认为，中国地质灾害防治成效显著，地质灾害是可防治的[14]。吉安县崩滑流地质灾害主要形成条件表明，地形地貌和岩性与岩土体类型是地质灾害形成的基础条件。人类工程活动是地质灾害诱发的主要因素，降雨是地质灾害的激化因素，地质灾害都伴随着强降雨而发生。因此，地质灾害的防治要针对其形成的主要因素采取措施，以提高地质灾害防治效果。

4.1 加强人为切坡工程管理

人工切坡是吉安县地质灾害的重要诱发因素。人为地质灾害与其他自然灾害的根本区别是其可防治性[15]，要规范人类工程活动[16]，探索山区农村建房预审批制度，加强对农村建房切坡工程活动管理，加大对山区人工切坡工程活动的专业指导，尽量避免建房切坡现象；实在无法避免时，也要通过专业人员的提前介入指导，采取合理的边坡坡率、排水、护坡、支挡等措施，避免人为地质灾害的发生。