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關鍵詞:地質災害防治措施
一、**市地質災害現狀
**市近年來地質災害發生比較頻繁,各鎮不同程度受到災害威脅,災情較為嚴重,災害經濟損失較大。如西埌鎮西沖村大竹根泥石流(BL-049),造成死亡14人,毀房40間,直接經濟損失27萬元;塘岸鎮金城村紅日巖崩塌(BL-348),造成4人死亡;新圩鎮覃沖村旺廟腳滑坡(BL-035)造成5人死亡;大里鎮冠塘村佛子沖滑坡(BL-029)造成4人死亡,毀房30間,直接經濟損失20萬元;大里鎮林垌村斗田肚滑坡(BL-026)造成3人死亡,毀房15間,直接經濟損失10萬元;民樂鎮石垌村文魁田滑坡(BL-062)造成5人死亡,3人受傷,毀房30間,直接經濟損失20萬元;民樂鎮蘿村村黃嶺山滑坡(BL-055)造成2人死亡,3人受傷,毀房30間,毀田30畝,迫遷6戶,直接經濟損失200萬元;六麻鎮六美村根竹滑坡(BL-209)造成3人死亡,毀房8間,直接經濟損失5萬元。
二、**市常見地質災害及防治措施
據調查統計結果,**市地質災害主要以人為引發地質災害為主,災害種類有滑坡、泥石流、地面塌陷等。
2.1滑坡
2.1.1滑坡影響因素滑坡形成的影響因素是多方面的,但主要的影響因素是:
①人類工程活動:人類工程活動對滑坡形成的影響主要表現為:a建房削坡:**市是一個以山地為主的市,山地面積約占全市總面積的85%,因此廣大農村農民建房多于坡腳挖坡修建,一般形成高5~20m,坡度將近直立的邊坡,使邊坡上土體處于臨空狀,在降雨作用下極易產生滑坡。前述滑坡多與該活動有關。b修筑公路:在修筑公路過程中,普遍高角度切坡,形成高邊坡,導致邊坡巖體結構受到破壞,巖體,加速巖石風化,巖石力學強度體降低,加上坡體臨空,支擋、護坡措施失當,邊坡失穩。如**市至容縣一級公路滑坡。可見,人為工程活動強度與滑坡形成關系密切,是滑坡形成的主要影響因素之一。
②降雨:**市降水充沛,降雨量集中在5~8月份,根據調查統計,滑坡大多在豐水期時發生,其中7~8月滑坡發生的頻率最高,發生滑坡159處,占滑坡總數的91.9%。而降雨量少的1、2、3、4、9、10、11、12月份,滑坡極少發生,有的月份甚至沒有發生。
2.1.2滑坡防治措施滑坡的防治要貫徹“及早發現,預防為主;查明情況,綜合治理;力求根治,不留后患”的原則結合邊坡失穩的因素和滑坡形成的內外部條件,治理滑坡可以從以下兩個大的方面著手:
①消除和減輕地表水和地下水的危害滑坡的發生常和水的作用有密切的關系,水的作用,往往是引起滑坡的主要因素,因此,消除和減輕水對邊坡的危害尤其重要,其目的是:降低孔隙水壓力和動水壓力,防止巖土體的軟化及溶蝕分解,消除或減小水的沖刷和浪擊作用。具體做法有:防止地表水進入滑坡區,可在滑坡邊界修截水溝;在滑坡區內,可在坡面修筑排水溝。在覆蓋層上可用漿砌片石或人造植被鋪蓋,防止地表水下滲。對于巖質邊坡還可用噴混凝土護面或掛鋼筋網噴混凝土。排除地下水的措施很多,應根據邊坡的地質結構特征和水文地質條件加以選擇。常用的方法有:a水平鉆孔疏干;b垂直孔排水;c豎井抽水;d隧洞疏干;e支撐盲溝。
②改善邊坡巖土體的力學強度通過一定的工程技術措施,改善邊坡巖土體的力學強度,提高其抗滑力,減小滑動力。
常用的措施有:a削坡減載;用降低坡高或放緩坡角來改善邊坡的穩定性。削坡設計應盡量削減不穩定巖土體的高度,而阻滑部分巖土體不應削減。此法并不總是最經濟、最有效的措施,要在施工前作經濟技術比較。b邊坡人工加固;常用的方法有:修筑擋土墻、護墻等支擋不穩定巖體;鋼筋混凝土抗滑樁或鋼筋樁作為阻滑支撐工程;預應力錨桿或錨索,適用于加固有裂隙或軟弱結構面的巖質邊坡;固結灌漿或電化學加固法加強邊坡巖體或土體的強度;SNS邊坡柔性防護技術等。
2.2泥石流
2.2.1泥石流的形成條件泥石流的形成需要豐富的固體物源、充足的水源和有利的地形,因此,泥石流的形成受地形條件、地質條件、水文氣象條件的控制。
①地形條件泥石流形成區地形多為三面環山一個出口的瓢狀或漏斗狀,地勢陡峻,溝床縱坡大,地形上有利于水和碎屑物質的集中。堆積區的地形較平坦開闊,利于碎屑物質的堆積。
②地質條件a地質構造:地質構造復雜,斷層褶皺發育,造成巖石破碎,巖石風化強烈,為泥石流提供了物質條件。b地層巖性:地層是泥石流松散固體物質的物源。區內花崗巖表層風化強烈,上部第四系殘坡積層松散,遇水極易崩解,產生滑坡、崩塌,為區內泥石流的形成提供了豐富的物質基礎,如大竹根泥石流。
③水文氣象條件水是泥石流的組成部分,又是搬運介質的基本動力。泥石流的形成與短時間內突然性的大量流水密切相關。同時降水入滲軟化巖土體,引發巖土體的滑坡、崩塌。2.2.2泥石流防治措施按照“以防為主、防治結合、全面規劃、綜合治理”的原則,根據滑坡泥石流發生的規律和活動強度,全面規劃,采取遠近結合,工程措施與生物措施相結合等方式,進行綜合防治。近期目標是:嚴禁亂砍濫伐、亂采亂挖、亂堆亂倒等不良行為;遠期目標是:對從事地面和地下資源開發的單位和個人,嚴格執行“三同時”制度,認真落實水土保持治理措施,盡量減少植被破壞,減少人為水土流失。
2.3巖溶地面塌陷
2.3.1巖溶地面塌陷的形成條件和影響因素巖溶洞隙的存在,一定厚度的覆蓋層和地下水活動是塌陷形成的必要條件。多種外界動力因素的作用,影響著土洞的產生、發育和塌坑的形成。
①必要條件
a巖溶巖溶洞隙是巖溶塌陷賴以產生的基礎,它為塌陷產生提供了物質運移空間。質純灰巖巖組易被溶蝕,在淺層部位可形成連通性好的洞隙網絡系統。在不純灰巖和白云巖巖組的局部地段,由于構造影響和地下水逕流條件較好,巖體洞隙也很發育,亦可形成塌陷。
b松散履蓋土層調查區的第四系土層具有一個特點:厚度小、松散、欠固結、孔隙度大、強度低、含砂量大、易崩解,因此其抗潛蝕、抗崩解、抗塌能力弱。
c地下水活動地下水活動是形成巖溶地面塌陷的一種極為重要的又十分活躍的因素,能產生多方面的作用和效應:
A改變土的容重,增加土層的有效重量,改變土的塑性狀態和力學強度。
B水位下降可發生滲流潛蝕作用。
C水位急降引起洞隙中負壓力產生吸蝕作用,帶走洞隙充填物,加速土洞垌壁土體的剝蝕和崩解,同時加強滲流潛蝕,作用在土洞頂板,成為附加致塌力。
②動力因素
a降雨其效應為使土層增重和降低土體強度。
b抽汲地下水其效應主要是產生滲流潛蝕,開采地下水使地下水位頻繁波動,造成地下溶洞中的充填物被淘空,當地下水位下降時,對巖溶空腔上的土層產生反吸作用,誘發地面塌陷。
③荷載與振動荷載與振動使地面變形,土洞頂板變形下陷誘發地面塌陷。
2.3.2巖溶地面塌陷防治措施巖溶塌陷的防治措施包括控水措施、工程加固措施和非工程性的防治措施。
①控水措施
a地表水防水措施:防地表水進入塌陷區,可以:清理疏通河道,加速泄流,減少滲漏;對漏水的河、庫、塘鋪底防漏或人工改道;嚴重漏水的洞穴用粘土、水泥灌注填實。
b地下水控水措施根據水資源條件,規劃地下水開采層位、開采強度、開采時間,合理開采地下水,加強動態監測。危險地段對巖溶通道進行局部注漿或帷幕灌漿處理。:
②工程加固措施
a清除填堵法:用于相對較淺的塌坑、土洞。
b跨越法:用于較深大的塌坑、土洞。
c強夯法:用于消除土體厚度小,地形平坦的土洞;
d鉆孔充氣法:設置通風調壓裝置,破壞巖溶封閉條件,減小沖爆塌陷發生的機會。
e灌注填充法:用于埋深較深的溶洞。
f深基礎法:用于深度較大,不易跨越的土洞,常用樁基工程。
g旋噴加固法:淺部用旋噴樁形成一“硬殼層”,(厚10~20m即可),其上再設筏板基礎。
③非工程性的防治措施
a開展巖溶地面塌陷的風險評價。
b開展巖溶地面塌陷的試驗研究,找出臨界條件。
c增強防災意識,建立防災體系。
1.1地質環境與地質災害地質環境是指由巖石圈、水圈和大氣圈組成的環境系統,巖石圈和水圈之間、巖石圈和大氣圈之間、水圈和大氣圈之間通過物質交換和能量流動建立了地球化學物質的相對平衡,經過地球長期演化,形成一個平衡的開放系統。地質環境是人類和其它生物賴以生存和發展的基礎,同時人類和其它生物的活動又不斷地對地質環境產生影響。地質環境同生物關系密切,主要表現在:地質環境為生物提供生存空間和活動場所;地質環境提供生物生存所必需的物質,如空氣、水、各種元素等;生物(尤其是人類)也可以在一定程度上改變地質環境,且隨著技術水平的提高,對地質環境的影響越來越大。地質環境主要分為地質災害、礦山地質、農業地質、地質遺跡與地質公園、地下水、地熱和礦泉水等方面。本文以貴州省為例,介紹我國地質災害的防治情況及出現的問題。地質災害是地質學中的一個專業術語,它是指在自然或者人為因素的作用下形成的,對人類生命財產、環境造成破壞和損失的地質作用(現象)。常見的地質災害有:崩蹋、滑坡、泥石流、水土流失、地裂、土地沙漠化以及地震、火山噴發等。我國地質災害種類較多,按地質作用的性質及
1.2貴州省的地質災害概況貴州省位于我國西南部,地處云貴高原東部,地勢西高東低,平均海拔約1100m。省內多山,是我國山地面積所占比例最高的省(占92%)。值得注意的是,貴州省巖溶地貌發育非常好,喀斯特出露面積高達10.91萬km2,占全省國土面積的61.95%,是世界上巖溶地貌發育最典型的地區之一。貴州省地貌復雜,以山地丘陵為主(占總面積的92.5%),全省山高坡陡地形險峻,溝壑密布地貌復雜,是我國唯一一個沒有平原的內陸省區。從地質條件來看,貴州省特有的地理、地質、氣候、水文條件致使貴州省地質環境十分脆弱,屬于地質災害易發、高發區域,具有“災種齊全,災害嚴重,隱患多廣,發生頻繁”的特點,外加省內切坡開挖、坑道洞室開挖、蓄水飲水、亂抽排地下水、棄渣堆土等對地質環境破壞較大的人類工程活動日益強烈,極易引發大量的地質災害,是國家地質災害防治規劃的重點防治區域。貴州省地質災害損失重且隱患點非常多。僅“十一五”期間,貴州省先后發生地質災害1606起,其中滑坡1029起,崩塌338起,泥石流37起,地面塌陷89起,地裂113起,共造成332人死亡,直接經濟損失高達3.47億元。目前全省已知地質災害隱患點共10992處,。貴州省地質災害有以下幾個特點:地質災害數量多,地質災害隱患點也多,為全國之最;斜坡類地質災害占全省地質災害的畢生較大;自然因素仍是地質災害發生的主導因素,但近幾年隨著人類活動的加劇,人為因素導致的地質災害也越來越多;地質災害多以中小型為主,大型、特大型相對較少,但形成的災情在重大級以上的卻不少。
2貴州省主要地質災害的形成機制及危害
貴州省地形以山地和丘陵為主,因此貴州省地質災害類型也多為斜坡類和地裂類為最多,其中最主要的災害有滑坡、崩塌、泥石流、地裂、地面塌陷等。此外,石漠化作為貴州特有的一種地質環境問題,也將在本節單獨說明。
2.1滑坡滑坡是指斜坡上的土體或巖石體受到河流或雨水沖刷等因素的影響,在重力作用下沿著坡面向下滑動的自然現象。由于貴州省多山地丘陵且氣候濕潤多雨,易導致滑坡發生。滑坡貴州省最常見的地質災害,也是造成死亡人數和經濟損失最多的地質災害。1988年晴隆大廠鎮發生滑坡使周圍兩個村鎮被埋,損失達500萬元。貴州省內發生的滑坡主要分布在中東和中西部地區,此外北部和中南部也屬于滑坡危險地帶。許湘華利用權重線形組合模型(WLC)對滑坡災害的危險性分區做了研究,認為貴州省內滑坡低危險區、中危險區、高危險區和極高危險區分別占貴州省總面積的近四分之一。全省危險程度較高。滑坡的形成很大程度是由人類活動不當引發的。主要分為以下幾類:露天開采的設計不合理,尤其是露采場邊坡角度過大極易引發滑坡;固體廢棄物(如礦渣等)不適當堆積也較容易引起滑坡。滑坡造成的危害十分嚴重,主要表現在:人員傷亡,財產損失;毀壞房屋,掩埋村落;堵塞交通、破壞水利設施;毀壞耕地。
2.2崩塌崩塌一般是指較陡斜坡上的巖土體在重力作用下的突然崩落,它也是貴州省最主要的地質災害之一,主要分布在西部的六盤水市、畢節市以及北部的遵義市,而在東部地區相對較少。崩塌的特點是突發性強、且易引發其它災害。貴州省多高山陡坡,許多村寨都處于崩塌威脅之下。崩塌最初多是由山體不同程度的開裂引起的。一般崩塌前會有一些前兆,如:崩塌體的后部出現一些小的裂縫;有土塊掉落,大小崩塌時髦發生;坡面出現土石的剝落。根本原因一方面在于巖石的貫通性較好,此外,人類不規范的礦山開采活動也會加劇并引發崩塌災害。礦山崩塌造成危害主要為致死、致傷人畜,毀壞房屋,毀壞公路,中斷交通運輸等,對其下村寨、工礦居民、村民的生活生產經濟構成了嚴重的威脅。據統計,崩塌事件在礦區年年都有發生,并且潛在危害較大。
2.3泥石流泥石流是指在山區或其它地形險峻的地區,因為暴雨引起的山體滑坡并攜帶有大量漏水以及石塊的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快,流量大,物質容量大和破壞力強等特點。泥石流的物源主要分兩種,一種是滑坡、崩塌等地質災害形成的松散堆積體,它們容易在暴雨的作用下形成泥石流災害。二是由于礦山在開采過程中產生的礦渣或礦產品加工、冶煉中產生的棄渣不合理堆放,這些礦渣在災害性降水作用或人為水體作用下形成泥石流。后者是貴州省的泥石流的主要類型,約占總數的85%。礦山泥石流的危害主要有:沖毀城鎮、工廠、礦山、村落等;造成人畜死亡;破壞農作物、耕地;污染土壤等;此外。泥石流有時也會淤塞河道,嚴重時還能引起水災,是山區最嚴重的自然災害。
2.4地裂地裂主要是指由于構造運動而產生的土地開裂,它在地表發育,在構造活動強烈的地區或者地下開采資源的地區容易產生極大的危害。礦區的地表容易產生地裂縫,根本原因是地下進行的大規模的開采活動導致礦井頂板變成產生一定張裂,進行發展成較大的地裂縫。地裂造成的危害也是相當大的,主要表現在以下幾方面。毀壞房屋。這種情況在煤礦開采區更為普遍。影響地下資源的開發和利用。因為地裂縫為地表水向地下滲透提供了通道,尤其雨季時礦井經常由于被淹而停產。毀壞耕地、林地。有的裂縫成群發育且規模非常大,導致該地段耕地荒蕪,甚至威脅牛、馬、羊群的生命。
2.5石漠化“石漠化”一詞最早由貴州科學院蘇維詞提出,與“荒漠化”概念相區別,石漠化土地特指在亞熱帶濕熱環境下喀斯特地區特有的土地類型,土石按照一定比例交互存在于石灰巖山丘中,在陷穴、巖隙中有不同厚薄的土層覆蓋,而在突起的部分多裸巖分布。石漠化過程主要發生在陡坡耕地上,它的發展直接導致山區耕地面積的大量減少。據統計,貴州省在1974~1979年間,石漠化面積增加了624km2,平均每年喪失的耕地面積占全省耕地總面積的1.6%,且石漠化速度仍在加快。土地石漠化的成因主要有幾個方面:碳酸鹽巖的搞風蝕能力強,不易風化,這是發生土地石漠化的最基本的要素;貴州省多山區,地面起伏大,不利于水土保持;貴州省的降雨多集中在春夏兩季,而此時農作物尚處于幼苗時期,坡土得不到充分的覆蓋,加劇了土地石漠化的發展;貴州省農業人口增長過快,加重了土地的負擔,使得西南地區陷入了“人口增加—過度開墾—土壤退化—石漠化擴展—經濟貧困”的惡性循環之中。
3貴州省地質災害的防治及管理中出現的問題
3.1貴州省地質災害的總體成因分析總結上文對貴州省滑坡、崩塌、泥石流、地裂等主要地質災害連同石漠化的分析,發現它們的形成機制在許多方面是相似的。
1)貴州省的地質背景是種類地質災害的根本要素。首先,貴州省地質構造復雜,處于斷層斷裂交匯地帶上,地震較為頻繁,巖層松散,構造運動強烈,易導致地質災害的發生。其次,貴州省的巖石多為碳酸鹽巖類,此類巖石具有搞風華能力強但易溶解的特點。在潮濕的地區容易溶解造成地面塌陷、崩塌等災害,而在相對干旱地區由于其較高的抗風化性而加劇土地的石漠化。由此可以,碳酸鹽巖的地貌一方面形成了貴州省獨特的喀斯特地貌,另一方面,卻也為貴州省的種類地質災害提供了基礎。
2)降雨量充沛是地質災害的主要誘發因素之一。貴州省氣候濕潤多雨,降雨量非常大,且特別集中。而暴雨極易引發滑坡等災害。郭振春對1993~2000年貴州省地質災害的月份作了統計,發現貴州省的地質災害全年均有發生,多集中在4~8月,尤其是6~7月(4~8月占91.7%,其中6~7月占62.1%)。而貴州省的雨季集中于春夏之交,降雨最在5~7月最大。記錄中也顯示有多起大型地質災害是由暴雨引發的。此外,貴州省地下水系也特別發育,斜坡土體長期被浸泡而導致軟化、溶蝕,容易引發崩塌、地裂和地面塌陷。
3)各種不規范的工程活動是貴州省地質災害的人為誘因。值得一提的是,除了自然因素外,人為因素在貴州省地質災害中所占的分量雖然較小但也呈現出逐年增長的趨勢。人類活動對地質環境影響主要有:毀林開荒對植被的破壞很大,是導致水土流失的重要因素,進而可引發滑坡、泥石流等地質災害;礦產資源的開采不合理,尤其是一些鄉鎮礦山的開采,不顧及礦山的地質結構和采礦技術,對礦區也沒有進行合理規劃,容易引發地裂、地面塌陷、礦井涌水等災害。許多災害還造成了嚴重的人身傷心和經濟損失;工程建設設計不合理,只追求效率,忽視了工程中的安全問題和環境問題。非常容易導致地質災害的發生。
3.2關于貴州省地質災害防治的思考地質災害對于貴州省無論經濟發展還是居民安全都造成了極大的威脅,要針對貴州省地質災害的特點及其誘因進行防治。
1)發展綠色產業,保護地質環境。貴州省的地質環境比較有利于地質災害尤其是滑坡、泥石流等斜坡類地質災害的發育,因此要把握貴州省地質環境的特點,進行針對性的保護。考慮到貴州省是農業大省,農業人口比重高達80%以上,可以推行發展生態農業,運用系統工程方法和現代科學技術進行集約化經營的生態模式,在不適宜耕地的土地上(如坡度較大的斜坡等)進行退耕還林、退耕還草等工作,這樣能有效地防止斜坡上常見的地質災害。也可以在斜坡上種牧草,大大減少斜坡地區的水土流失。)嚴格法律法規,提高居民意識。當前關于地質環境保護的國家法律及由各省政府出臺的法律法規非常多,關鍵在于這些法律法規能否認真實施和嚴格執行。尤其是貴州省的地質災害高發地區,更要組織專門的部門進行嚴格地監督管理,才能有效地防止地質災害的發生。此外,提高當地居民的防災意識也是貴州省地質災害的重要手段之一。如開展地質災害教育和宣傳、進行防災演習等。當大多數居民都深刻感受到地質災害的嚴重性,不再亂開墾土地、亂破壞環境時,人為地質災害的數目會有效減少。
茅臺鎮赤水河沿岸地區地貌主要為淺切低中山向斜谷地,赤水河為最低侵蝕線。屬中亞熱帶濕潤季風氣候,基本特點是冬暖、夏熱、少雨,年均17.4℃,夏季最高溫度達40℃,炎熱季節達半年之久。冬季無霜期長,溫差小,年均無霜期多達359d。而年降雨量僅800~900mm,是仁懷市內的少雨區。境內河流均屬于長江流域赤水河水系,赤水河此段大體由南向北完全流入四川境內,兩岸發育眾多支流。出露地層主要為白堊系侏羅系紅色砂巖、泥巖地層,俗稱紅層,主要有白堊系茅臺群(K2m)紫紅色礫巖、侏羅系上沙溪廟組(J2s)紫紅色長石砂巖、粉砂巖、粘土巖,侏羅系下沙溪廟組(J2x)紫紅色砂巖、粉砂巖、粘土巖互層、侏羅系中下統自流井群(J1-2zl)紫紅色粘土巖、砂巖夾泥灰巖。構造上該區處于茅臺向斜核部附近,茅臺走向整體呈“S”狀,在該區域呈現倒轉的向斜。根據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2001),境內地震動反應譜特征周期為0.35,地震動峰值加速度為0.05g。根據地震動峰值加速度分區和地震基本烈度對照表,仁懷市境內地震基本烈度為Ⅵ度。區域巖類主要為軟質巖組,抗壓強度低,易風化。地下水類型為基巖裂隙水,由大氣降水補給,沿基巖裂隙賦存運移,在地勢低洼處以泉點形式排泄。人類工程活動較強烈,因為該地區位于釀酒的黃金地段,酒廠建設活動、城鎮建設、交通建設迅速發展。20世紀90年代之前耕植率普遍較高,植被破壞嚴重,隨著近年來天保工程、退耕還林、還草工程的實施,生態植被逐漸恢復。
二地質災害發育情況
在20世紀50年代,茅臺地區就有“山搖地動之說”。20世紀60年代,茅臺酒廠的房屋開裂、地面下陷、道路破壞現象時有發生。20世紀80年代隨著茅臺酒廠的擴建,有關勘探部門對茅臺滑坡分期、分批進行了勘探,查明當時大小滑坡共20多處。隨后茅臺酒廠對這些滑坡進行了治理。之后茅臺酒廠對其新建酒廠斜坡進行了抗滑樁等支護措施,取得了較好的效果。根據最新的統計數據表明,至調查時間截止,茅臺鎮共有13處地質災害隱患點,有11處位于赤水河兩岸硅質碎屑巖“紅層”分布區,其中10處滑坡,1處泥石流。以滑坡為主,地質災害均為小型。該區域為滑坡地質災害高易發區。赤水河河畔的S208省道雨季多次誘發滑坡及落石,交通中斷,給當地的生產生活帶來諸多不便。近年來由于赤水河西岸釀酒業的快速發展,新建或廠房擴建,誘發地質災害失穩加劇。
三滑坡地質災害發育特點
目前該區域滑坡地質災害主要有3種類型,分別為殘坡積層滑坡、崩滑、順層滑坡3大類。在赤水河東岸(茅臺酒廠所在區域),該區域巖層產狀為280°~295°∠15°~20°,斜坡多形成順向坡,地形坡度多在15°~30°,暴雨氣象條件下,比較容易發生殘坡層滑坡,此類滑坡主要沿巖土界面滑動,規模較小。還有一類為順層滑坡,隨著人類工程建設活動的加強,切坡形成臨空面及河流沖蝕形成了臨空面,而侏羅系自流井組地層發育多層泥巖與砂巖互層,泥巖、砂巖接觸面也容易形成潛在滑坡,在降雨條件下及人工加載的情況下容易誘發此類滑坡。陳佑德等[4]運用遙感技術對赤水河東岸地區古滑坡進行研究分析,在茅臺鎮赤水河東岸解譯了古滑坡的分布及特征。根據筆者在現場的調查情況,該地區巖層產狀與地形坡度基本一致,在河流下蝕過程中切斷巖層及人為削坡形成臨空面的情況下,才能形成此類順層滑坡。在赤水河西岸地區斜坡大多為逆向坡,地形坡度較陡,主要為小型的崩滑破壞。主要在強降雨的狀態下,表層土體飽水,比較高大的喬木根部加固效果有限,在自重及風荷載作用下,根部對周圍土體的拖拽作用,加劇土體的破壞,從而產生崩滑現象。在赤水河河西岸部分地區,部分斜坡為順向破,在人為開挖形成臨空面的情況下,也容易沿巖土界面及泥巖與砂巖接觸面產生滑坡。近年來,隨著茅臺鎮赤水河西岸釀酒業新一輪的建設,誘發滑坡呈加劇的趨勢。以下以茅臺鎮西岸一擴建的酒廠形成滑坡為例來具體分析。
四典型滑坡地質災害案
例該滑坡位于茅臺鎮赤水河西岸椿樹村蘭家灣一帶。由于下部一酒廠擴建切坡形成陡坎誘發其上部坡體發生變形,引起2個酒廠酒庫、制曲車間、地坪產生開裂現象,引起了責任糾紛。上部酒廠采用樁基礎,樁長在滑面以下。達該滑坡位于斜坡的一小山脊位置,東西兩側為沖溝,地形坡度約15°。人類工程活動強烈,分布多個酒廠。出露地層為侏羅系中統上沙溪廟組(J2s)紫紅色砂巖、泥巖。巖層產狀340°∠25°,巖體中主要發育2組優勢裂隙,裂隙產狀為345°∠70°、65°∠55°,裂隙寬0.5~5cm,裂隙間距0.5~2m,粘土充填,巖體完整性較差。構造上處于茅臺向斜核部位置。該滑坡位于一老滑坡后緣地帶(該老滑坡于1992年雨季滑動失穩),滑坡呈圈椅狀,前緣最寬處達82m,縱長43m,主滑向340°,滑體達4.23×104m3,屬于小型淺層牽引式滑坡。滑坡邊界受地形及變形裂縫控制,某酒廠2酒庫后形成弧形的張拉裂縫,控制滑坡的后緣邊界;前緣邊界受酒廠3下部切坡形成6~9m的臨空面,控制滑坡前緣邊界。該開挖臨空面沒有及時修建擋土墻,后來在該位置修建了抗滑樁;左側緣受沖溝控制,右側邊界沿下部開挖臨空面邊界山脊線控制。滑體物質以紫紅色殘坡積土、侏羅系中統上沙溪廟組(J2s)的強風化紫紅色泥巖、砂巖。滑床位侏羅系中統上沙溪廟(J2s)中風化紫紅色泥巖、灰褐色砂巖地層。滑面位于沙溪廟組強風化紫紅色泥巖與中風化灰褐色砂巖的接觸面。強風化紫紅色泥巖在遇水軟化呈粘土狀,力學強度低。變形特征:在滑坡上發育多條裂縫,滑坡后緣發育地面裂縫DLF1~DLF5,這些裂縫發生時間在2014年3~4月之間(此時間較好也在下部酒廠切坡開挖及擋土墻施工時間)。DLF1(裂縫1)發育于某酒廠酒庫地坪上(該建筑為框架結構,采用樁基礎),裂縫長約20.7m,寬約0.2~2cm,可見深度2~3cm,裂縫走向248°,傾向334°,其北西側下錯2~3mm,無充填,裂面新鮮粗糙,為拉張裂縫。DLF2(裂縫2)為DLF1的西端延伸,出現在工棚地面上,呈弧形,長約16m,向北西側下錯約1~2mm,裂隙走向210°,無充填,裂面新鮮粗糙,為拉張裂縫。DLF3位于酒庫東南角的道路上,裂隙長度約17m,走向230°為拉張裂縫,已被水泥砂漿填補。DLF4,位于國和酒業場區酒庫道路上,裂縫長度約55m,寬度0.5~4cm,裂縫走向為250°,延伸性較好,可視深度2~5cm。DLF5出現在鍋爐房(煙囪)與酒庫間,裂縫長度約26m,寬度0.5~2cm,裂縫走向為250°,延伸性較好。在滑坡中下部也發育多條裂縫,如裂縫DLF7:該裂縫發育于酒庫下方基礎與堡坎間,裂縫長度約64m,寬度20~30cm,可見深度為1~3m,可見基礎及土層,基礎與堡坎錯落0.5~1.7m,裂縫走向為250°傾向340°,延伸性較好。據訪問,裂縫DLF7所在位置在開挖前已出現局部堡坎沉降及坍塌現象,但未見裂縫出現。此外,酒廠1與酒廠2酒庫也可見多條裂縫。滑坡影響因素與變形破壞機制分析:影響因素:地形地貌方面:該滑坡區域屬于赤水河谷低中山侵蝕斜坡地貌,地形坡度在15°左右,兩側發育2條沖溝;巖土體結構:該區域出露紅層侏羅系中統沙溪廟組砂巖、泥巖及砂巖、泥巖互層。地層產狀與坡向相同,為典型的順向破。地層中泥巖已風化,在水的作用下力學強度大大降低;降雨的影響:工作區降水豐富,對滑坡的影響主要有2個方面,一方面大氣降水滲入地下增加了斜坡巖土體的自重;另一方面雨水滲入地表,對強風化泥巖起軟化作用,大大降低潛在滑面的抗剪強度,斜坡失穩概率大大增加(地下水位埋藏較深);人類工程活動影響:該區域是醬香型白酒釀造的黃金地段,修建酒廠等工程活動強烈,切坡平整現象常見。該滑坡前緣位置2013年底由酒廠3修建道路切坡未能及時支護形成了6~9m臨空面,其上部逐步出現大量張拉裂縫。該滑坡形成機理主要為在紅層順向斜坡中,由于工程活動切坡形成臨空面,在降雨的影響下,下部強風化泥巖雨水軟化,抗剪切強度大大降低,沿強風化泥巖與下部砂巖形成潛在的滑動面而發生變形。
五防治建議
①茅臺地區為滑坡地質災害高易發區,斜坡容易沿巖土體接觸面產生滑動,順向斜坡也容易在工程建設切坡工程中沿軟弱結構面(層面)產生滑動破壞。而此區域為釀酒的黃金地段,工程活動十分強烈,工程建設項目應加強地質勘查工作,開挖坡體應及時對坡體進行支護。②該地區綠化避免采用高大的喬木,可選擇比較低矮的灌木及草本植物。高大的喬木其根部類似樹根樁加固深度有限,因其不斷增強的自重及強降雨、風荷載傳遞等作用下,根部對土體的拖拽作用反而破壞土體的強度,對斜坡的穩定性不利。③加強該地區地質災害方案教育工作,文中列舉的典型滑坡形成的一個重要原因在于下部酒廠有關人員套用其他地區的建設經驗,開挖臨空面未能只是支護及支護較弱,造成人為因素誘發的滑坡地質災害。
六結語
在“子長縣地質災害調查與區劃”的基礎上,以潛在的地質災害隱患點、已經發生的滑坡崩塌泥石流和現有的地質條件調查為核心,以遙感解譯驗證為先導,采取地面調查和災點測繪的手段,再加上必要的鉆探、物探和山地工程,使點、線、面結合,進而查明地質災害及其隱患形成的環境地質條件、發育特征和分布規律,開展地質災害分區評價和氣象預警區劃,為減災防災提供基礎地質依據。在遙感解譯的基礎上,以野外實地調查為主要手段,對城市、村鎮、居民點、廠礦、重要交通沿線、重要工程設施、重要風景名勝區和重點文物保護點等地潛在的滑坡崩塌泥石流等地質災害隱患點進行排查,并逐一對其危險程度和危害性進行評價。通過野外實地調查,確定子長縣有以引起災害或潛在危害的90處滑坡、10處崩塌和40處不穩定斜坡等。
2地質災害成因分析
通過對已經調查確定的140處災害點進行成因要素綜合分析,確定子長縣地質災害主要的成因要素有以下4點:
2.1地形地貌斜坡地形是滑坡、崩塌災害產生的先決條件。一般來說,區內斜坡坡面形態主要包括凸型、階梯型、直線型和凹型這四個基本類型。在調查的共計140個災害點及隱患點中,發現出現滑坡和崩塌災害的主要集中在直線型和凸型正向類斜坡上,負向類凹陷型和階梯型斜坡出現滑坡和崩塌災害的幾率較低,集中在正向坡的占79%,集中在負向坡的占21%。坡度與出現滑坡和崩塌等地質災害有著直接的關系,斜坡的坡度越大,臨空的危勢和斜坡體內應力也越大,越容易出現地質災害。崩塌多發生在坡度大于60°的陡崖,然后隨著坡度的減緩多發生滑坡,并且隨著坡度的逐漸減緩發生滑坡的幾率會越來越小。坡高與出現滑坡和崩塌等地質災害也有著直接的關系,有關資料顯示,一般滑坡多發生在坡高50~120m的斜坡上,并且隨著坡高的增加,出現滑坡的幾率會越大。而崩塌多發生在坡高10~20m的斜坡上,其次是發生在20~30m的斜坡上,超過這一高度發生的概率很小。朝向不同,山坡的小氣候和水熱等條件有著規律性的差異。坡向135~270°的斜坡發生滑坡的比率明顯高于其他坡向,占滑坡總量的70%,屬于滑坡發生的優勢坡向,尤其是225~270°西南方向的斜坡占了26%。表明在子長縣,滑坡發生的比率在陽坡和近似陽坡的斜坡上比較高。河流和溝谷地貌的演化階段或發育程度對斜坡的變形特征、破壞模式以及地質災害的規模和致災程度具有明顯的控制作用。調查數據顯示,在調查的90處滑坡點中,有56處滑坡位于壯年期和老年期的成型河谷兩岸斜坡,占滑坡總數量的62%,以老滑坡居多,其余崩塌及不穩定斜坡主要發生于溝谷中幼年期溝谷地段及斬坡建房修路地帶。
2.2地層及斜坡結構邊坡地質災害的發生主要來自于坡體在易滑和易崩地層發生破壞。調查到的滑坡多為黃土層內滑坡和基巖—黃土接觸面滑坡。雖然三疊系巖層中的局部含煤系巖層也是一個軟弱結構面,但調查過程中未見基巖滑坡,順基巖頂面發生的滑坡也多是順基巖頂面的泥巖或強烈風化的風化層發生滑動的。黃土結構疏松,強度低,遇水軟化,節理裂隙發育等特性決定了黃土是區內最主要的易滑、易崩地層。區內斜坡巖土體結構主要包括三種類型:黃土斜坡、黃土+基巖復合斜坡和黃土+新近紀紅黏土+基巖。據調查基巖面剪出的滑坡比例占總數的45.6%。調查的90處滑坡中有13處滑坡于紅黏土與黃土接觸面發生滑動,占14.4%。
2.3降雨、河流及地下水子長縣災害主要發生于黃土中。降雨可通過改變斜坡土體水動力條件和降低其強度來影響斜坡穩定性。河流對地質災害的影響主要表現在流水對岸坡的侵蝕作用引發斜坡失穩,對幼年期溝谷和壯年期河谷影響比較明顯,在壯年期河谷地段側蝕作用是誘發滑坡的一個重要因素。斜坡地帶,由于黃土濕陷性、節理裂隙等特點,降雨后會出現黃土陷穴、落水洞等。此外,地下水活動降低了黃土強度,改變了坡體應力狀態,常常觸發斜坡變形失穩。
2.4人類工程活動當今社會經濟發展迅速,人類工程活動也與日俱增,隨之而來的對自然斜坡的不合理開挖現象破壞了斜坡平衡狀態,導致了斜坡變形失穩,成為了觸發地質災害的主要因素之一。隨著城鎮擴建、道路交通工程建設速度的突飛猛進,地質環境的破壞日益俱增。這就不得不大面積地斬坡、卸菏和加載,將原有斜坡的平衡狀態打破,使斜坡產生卸荷、拉張和風化裂隙,在雨季易產生滑坡和崩塌地質災害。
3防治措施
1.1搬遷治理工程體系主要是在地質災害監測系統發出的信號的基礎上,對所指定的災害隱患區域的危險點進行綜合分析,如果確認其危害性較大且發生的概率也較大,則應采取相應的措施,即搬遷避險或者其他合理的災害預防或消除措施。如果條件具備的前提下,災害治理、災后重建以及地質環境利用等可以進行綜合考慮,以達到災害防治和環境利用的雙重目的。
1.2應急處置體系在充分利用當前先進的科學技術資源的基礎上,從重大地質災害應急處置的導向出發,逐步建立起一個系統、科學、高效的地質災害應急處置體系,使其能夠在災害發生后,可迅速進行響應,并能夠將災害引發的損失降低到最小。
1.3科學技術研究支撐體系科學技術是第一生產力,任何工業的發展和社會的進步都離不開科學技術的進步,地質災害防治同樣離不開科學技術,為了更好的制定出一套完整、高效的災害防治體系,需要從如下幾個方面進行科學技術的研究支持,如監測預警系統的開發,地質災害成因和內在機理的研究,地質災害應急處置的模擬和仿真系統的開發等。
2區域地質環境利用評價體系
區域地質環境利用評價主要是考慮到工程地質工作的公益性、基礎性和服務性等特點,通過開展不同力度的地質勘查和環境情況調查,得到地質環境安全情況和地質災害的可接受情況,最終得到該區域地質環境的可利用情況,使其能夠充分的得到利用,服務于人類社會和經濟的發展,又能夠把地質災害的發生概率和危害性降低到最小。而其中一個很重要的方面就是區域環境評價工作。區域環境評價的結果要有實用性和可行性,不僅僅能夠滿足地質災害的危險性調控的目的,還應滿足地質環境的可持續利用的要求,這就需要工作和研究人員盡可能的脫離傳統穩定性研究的束縛,積極探索出更為合理的地質環境評價方法。
本文為此初步提出的環境利用評價體系主要包括如下幾個方面:(1)區域地質環境的質量評估;(2)區域地質環境功能劃分;(3)雨區地質環境工程容量評估;(4)地質災害防治風險調控評價。上述每個方面都是圍繞區域地質環境可持續利用和開發這一根本目的的要求。但需指出,在實際的情況下,還應充分考慮具體區域地點的特點和服務對象的不同,而對上述評價體系進行完善或微調,以便更加適應當地的實際情況。
3結語