前 言
地質(zhì)災(zāi)害及其分類
災(zāi)害:大體可以說:凡危害人類生命財產(chǎn)和生存條件的事件通稱為災(zāi)害。 “天災(zāi)”是指自然災(zāi)害、“人禍”是指人為災(zāi)害。
地質(zhì)災(zāi)害是諸多災(zāi)害中與地質(zhì)環(huán)境或地質(zhì)體的變化有關(guān)的一種災(zāi)害,主要是由于自然的和人為的地質(zhì)作用,導(dǎo)致地質(zhì)環(huán)境或地質(zhì)體發(fā)生變化,當(dāng)這種變化達(dá)到一定程度,其產(chǎn)生的后果給人類和社會造成危害的稱之為地質(zhì)災(zāi)害,如崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、地面沉降、地面塌陷、巖爆、坑道突水、突泥、突瓦斯、煤層自燃、黃土濕陷、巖土膨脹、砂土液化、土地凍融、水土流失、土地沙漠化及沼澤化、土壤塩堿化以及地震、火山、地?zé)岷Φ取?BR> 地質(zhì)災(zāi)害的分類,有著不同的角度與標(biāo)準(zhǔn)十分復(fù)雜。
就其成因而論,主要由自然作用導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害稱自然地質(zhì)災(zāi)害;主要由人為作用誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害則稱人為地質(zhì)災(zāi)害。
就地質(zhì)環(huán)境或地質(zhì)體變化的速度而言,可分為突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害與緩慢性地質(zhì)災(zāi)害兩大類,前者如崩塌、滑坡、泥石流等,即習(xí)慣上狹義地質(zhì)災(zāi)害;后者如水土流失、土地沙漠化等,又稱為環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害。
根據(jù)不同的地質(zhì)作用引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害,可分為兩大類,地球內(nèi)部動力作用引發(fā)的稱為內(nèi)動力地質(zhì)災(zāi)害。如地震、火山、地?zé)岷Φ龋厍蛲獠縿恿ψ饔靡l(fā)的稱之為外動力地質(zhì)災(zāi)害。如崩塌、滑坡、泥石流等。有時發(fā)生地震時,在山區(qū)亦會引發(fā)崩塌與滑坡,這就是地震誘發(fā)的次生災(zāi)害。
根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)的地理或地貌特征,可分為山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害,如崩塌、滑坡、泥石流等,平原地質(zhì)災(zāi)害,如地面沉降等等。
這里、主要介紹的是山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害:崩塌、滑坡、泥石流這一部分。
一、崩塌
1.崩塌的定義
崩塌(又稱崩落、垮塌或塌方)是從較陡斜坡上的巖、土體在重力作用下突然脫離山體崩落、滾動,堆積在坡腳(或溝谷)的地質(zhì)現(xiàn)象。
大小不等,零亂無序的巖塊(土塊)呈錐狀堆積在坡腳的堆積物稱崩積物,也可稱為巖堆或倒石堆。
2.崩塌的類型
按崩塌體的物質(zhì)組成分為兩大類:一是產(chǎn)生在土體中的稱為土崩,二是產(chǎn)生在巖體中的稱為巖崩。當(dāng)崩塌的規(guī)模巨大,涉及到山體者,又俗稱山崩;當(dāng)其產(chǎn)生在河流、湖泊或海岸時,稱為岸崩。按照崩塌體的規(guī)模、范圍、大小可分為剝落、墜石和崩落等類型,剝落的塊度較小,塊度大于0.5米者占25%以下,產(chǎn)生剝落的巖石山坡一般在30-40度;墜石的塊度較大,塊度大于0.5米者占50-75%,山坡腳在30-40度范圍內(nèi);崩落的塊度更大,塊度大于0.5米者占75%以上,山坡角大于40度。
3.形成崩塌的內(nèi)在條件與外界的誘發(fā)因素
形成崩塌的內(nèi)在條件有:
(1)巖土類型.巖土是產(chǎn)生崩塌的物質(zhì)條件。不同類型、所形成崩塌的規(guī)模大小不同,通常巖性堅硬的各類巖漿巖(又稱為火成巖)、變質(zhì)巖及沉積巖(又稱為水成巖)的碳酸鹽巖(如石灰?guī)r、白云巖等)、石英砂巖、砂礫巖、初具成巖性的石質(zhì)黃土、結(jié)構(gòu)密實的黃土等形成規(guī)模較大的巖崩,頁巖、泥灰?guī)r等互層巖石及松散土層等,往往以墜落和剝落為主。
(2)地質(zhì)構(gòu)造.各種構(gòu)造面,如節(jié)理、裂隙、層面、斷層等,對坡體的切割、分離,為崩塌的形成提供脫離體(山體)的邊界條件。坡體中的裂隙越發(fā)育、越易產(chǎn)生崩塌,與坡體延伸方向近乎平行的陡傾角構(gòu)造面,最有利于崩塌的形成。
(3)地形地貌.江、河、湖(岸)、溝的岸坡及各種山坡、鐵路、公路邊坡,工程建筑物的邊坡及各類人工邊坡都是有利于崩塌產(chǎn)生的地貌部位,坡度大于45度的高陡邊坡,孤立山嘴或凹形陡坡均為崩塌形成的有利地形。
巖土類型、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌三個條件,又通稱為地質(zhì)條件,它是形成崩塌的基本條件。
誘發(fā)崩塌的外界因素很多,主要有:
(1)地震.地震弓l起坡體晃動,破壞坡體平衡,從而誘發(fā)坡體崩塌,一般烈度大于7度以上的地震都會誘發(fā)大量崩塌。
(2)融雪、降雨 特別是大暴雨,暴雨和長時間的連續(xù)降雨,使地表水滲入坡體,軟化巖土及其中軟弱面,產(chǎn)生孔隙水壓力等從而誘發(fā)崩塌。
(3)地表沖刷、浸泡 河流等地表水體不斷地沖刷邊腳,也能誘發(fā)崩塌。
(4)不合理的人類活動.如開挖坡腳,地下采空、水庫蓄水、泄水等改變坡體原始平衡狀態(tài)的人類活動,都會誘發(fā)崩塌活動。
還有一些其他因素,如凍脹、晝夜溫度變化等也會誘發(fā)崩塌。
4.崩塌體邊界的確定
崩塌體的邊界條件特征,對崩塌體的規(guī)模大小起著重要的作用。崩塌體邊界的確定主要依據(jù)坡體地質(zhì)結(jié)構(gòu)。
首先、應(yīng)查明坡體中所有發(fā)育的節(jié)理、裂隙、巖層面、斷層等構(gòu)造面的延伸方向,傾向和傾角大小及規(guī)模、發(fā)育密度等,即構(gòu)造面的發(fā)育特征。通常,平行斜坡延伸方的陡傾角面或臨空面,常形成崩塌體的兩側(cè)邊界;崩塌體底界常由傾向坡外的構(gòu)造面或軟弱帶組成,也可由巖、土體自身折斷形成。
其次.調(diào)查結(jié)構(gòu)面的相互關(guān)系、組合形式、交切特點、貫通情況及它們能否將或已將坡體切割,并與母體(山體)分離。
最后,綜合分析調(diào)查結(jié)果,那些相互交切、組合,可能或己經(jīng)將坡體切割與其母體分離的構(gòu)造面,就是崩塌體的邊界面。其中,靠外側(cè)、貫通(水平或垂直方向上)性較好的結(jié)構(gòu)面所圍的崩塌體的危險性最大。
例如1980年6月3日發(fā)生在湖北省遠(yuǎn)安縣塩池河磷礦區(qū)的大型崩塌,其崩塌體的邊界面就是后部垂直裂縫、底部白云巖層面及其他兩個方向的臨空面組成的
又如、黃土高原地區(qū)常見的黃土崩塌體的邊界面多由具90度交角的、不同方向的垂直節(jié)理面、臨空面及底面黃土與其他不同巖性的分界面組成。此外、明顯受斷層面控制的崩塌體也是非常多見的。
5.巖崩發(fā)生的時間規(guī)律
巖崩發(fā)生的時間大致有以下的規(guī)律:
(1)降雨過程之中或稍微滯后。這里說的降雨過程主要指特大暴雨、大暴雨、較長時間的連續(xù)降雨。這是出現(xiàn)崩塌最多的時間。
(2)強(qiáng)烈地震過程之中。主要指的震級在6級以上的強(qiáng)震過程中,震中區(qū)(山區(qū))通常有崩塌出現(xiàn)。
(3)開挖坡腳過程之中或滯后一段時間。因工程(或建筑場)施工開挖坡腳,破壞了上部巖(土)體的穩(wěn)定性,常發(fā)生崩塌。崩塌的時間有的就在施工中,這以小型崩塌居多。較多的崩塌發(fā)生在施工之后一段時間里。
(4)水庫蓄水初期及河流洪峰期。水庫蓄水初期或庫水位的第一個高峰期,庫岸巖、土體首次浸沒(軟化),上部巖土體容易失穩(wěn),尤以在退水后產(chǎn)生崩塌的機(jī)率最大。
(5)強(qiáng)烈的機(jī)械震動及大爆破之后。
6.崩塌體的識別方法
對于可能發(fā)生的崩塌體,主要根據(jù)坡體的地形、地貌和地質(zhì)結(jié)構(gòu)的特征進(jìn)行識別。通常可能發(fā)生的坡體在宏觀上有如下特征:
(1)坡體大于45度、且高差較大,或坡體成孤立山嘴,或凹形陡坡;
(2)坡體內(nèi)部裂隙發(fā)育,尤其垂直和平行斜坡延伸方向的陡裂隙發(fā)育或順坡裂隙或軟弱帶發(fā)育,坡體上部已有拉張裂隙發(fā)育,并且切割坡體的裂隙、裂縫即將可能貫通,使之與母體(山體)形成了分離之勢。
(3)坡體前部存在臨空空間,或有崩塌物發(fā)育,這說明曾發(fā)生過崩塌,今后還可能再次發(fā)生。
具備了上述特征的坡體,即是可能發(fā)生的崩塌體,尤其當(dāng)上部拉張裂隙不斷擴(kuò)展、加寬,速度突增,小型墜落不斷發(fā)生時,預(yù)示著崩塌很快就會發(fā)生,處于一觸即發(fā)狀態(tài)之中。
如位于長江兵書寶劍峽出口右岸的鏈子崖危巖體即是有名的還在崩塌的崩塌體。組成坡體的灰?guī)r形成高達(dá)100多米的陡壁,陡崖被眾多的寬大裂縫深深切割,致使臨江絕壁大有搖搖欲墜之勢。對長江航運(yùn)構(gòu)成了很大的威脅。據(jù)史書記載,該處歷史上幾千年來曾多次發(fā)生崩塌堵江斷航事件,這說明崩塌作用具有多發(fā)性的特點,在預(yù)測崩塌的可能性時,應(yīng)考慮這個特點。
7.人類工程經(jīng)濟(jì)活動可能誘發(fā)崩塌
在形成崩塌的基本條件具備后,誘發(fā)因素就顯得重要了。誘發(fā)因素作用的時間和強(qiáng)度都與崩塌有關(guān)。能夠誘發(fā)崩塌的外界因素很多,其中人類工程經(jīng)濟(jì)活動是誘發(fā)崩塌的一個重要原因。
(1)采掘礦產(chǎn)資源。我國在采掘礦產(chǎn)資源活動中出現(xiàn)崩塌的例子很多,有露天采礦場邊坡崩塌,也有地下采礦形成采空區(qū)引發(fā)地表崩塌。較常見的,如煤礦、鐵礦、磷礦、石膏礦、粘土礦等。
(2)道路工程開挖邊坡。修筑鐵路、公路時,開挖邊坡切割了外傾的或緩傾的軟弱地層,大爆破時對邊坡強(qiáng)烈震動,有時削坡過陡都可以引起崩塌,此類實例很多。
(3)水庫蓄水與渠道滲漏。.這里主要是水的浸潤和軟化作用,以及水在巖(土)體中的靜水壓力、動水壓力可能導(dǎo)致崩塌發(fā)生。
(4)堆(棄)渣填土。加載、不適當(dāng)?shù)亩言壴?、填土,如果處于可能產(chǎn)生崩塌的地段,等于給可能的崩塌體增加了荷載,從而破壞了坡體穩(wěn)定,可能誘發(fā)坡體崩塌。
(5)強(qiáng)烈的機(jī)械震動。如火車、機(jī)車行進(jìn)中的震動、工廠鍛軋機(jī)械震動,均可引起誘發(fā)作用。
8.防治崩塌的工程措施
我國防治崩塌的工程措施主要有:
(1)遮擋。即遮擋斜坡上部的崩塌物。這種措施常用于中、小型崩塌或人工邊坡崩塌的防治中,通常采用修建明硐、棚硐等工程進(jìn)行,在鐵路工程中較為常用。
(2)攔截。對于僅在雨后才有墜石、剝落和小型崩塌的地段,可在坡腳或半坡上設(shè)置攔截構(gòu)筑物。如設(shè)置落石平臺和落石槽以停積崩塌物質(zhì),修建擋石墻以攔墜石;利用廢鋼軌、鋼釬及綱絲等編制鋼軌或鋼釬棚欄來欄截這些措施,也常用于鐵路工程。
(3)支擋。在巖石突出或不穩(wěn)定的大孤石下面修建支柱、支擋墻或用廢鋼軌支撐。
(4)護(hù)墻、護(hù)坡。在易風(fēng)化剝落的邊坡地段,修建護(hù)墻,對緩坡進(jìn)行水泥護(hù)坡等。一般邊坡均可采用。
(5)鑲補(bǔ)溝縫。對坡體中的裂隙、縫、空洞,可用片石填補(bǔ)空洞,水泥沙漿溝縫等以防止裂隙、縫、洞的進(jìn)一步發(fā)展。
(6)刷坡、削坡。在危石孤石突出的山嘴以及坡體風(fēng)化破碎的地段,采用刷坡技術(shù)放緩邊坡。
(7)排水。在有水活動的地段,布置排水構(gòu)筑物,以進(jìn)行攔截與疏導(dǎo)。
9.崩塌災(zāi)情實例:
如1980年6月3日、湖北省遠(yuǎn)安縣鹽池河磷礦突然發(fā)生了一場巨大的巖石崩塌。山崩時、標(biāo)高830米的鷹嘴崖部分山體從700米標(biāo)高處俯沖到500米標(biāo)高的谷地,在山谷中亂石塊挾蓋面積,南北長560米,東西寬400米,石塊加泥土厚度20米,崩塌堆積的體積共100萬立方米。最大的巖塊有2700噸重。頃刻之間鹽池河上筑起一座高達(dá)38米的堤壩。構(gòu)成一座天然湖泊。亂石塊把磷礦區(qū)的五層大樓掀倒、掩埋。死亡307人。還毀壞了該礦的設(shè)備和財產(chǎn),損失十分慘重。
鹽池河山體產(chǎn)生災(zāi)害性崩塌,具有多方面的原因,除地質(zhì)基礎(chǔ)因素外,地下磷礦層的開采,是上模山體變形發(fā)生崩塌的最主要的人為因素。這是因為:磷礦層賦存在崩塌體的下部,在谷坡底部出露。該礦采用房柱采礦法及全面空場采礦法。1979年7月采用大規(guī)模爆破房間礦柱的放頂管理方法。加速了上部山體及地表的變形過程。采空區(qū)上部地表和崩塌山體中先后出現(xiàn)地表裂縫十條。裂縫產(chǎn)生的部位,都分布在采空區(qū)與非采空區(qū)對應(yīng)的邊界部位。說明地表裂縫的形成與地下采礦有著直接的關(guān)系。后來、裂縫不斷發(fā)展,在降雨激發(fā)之下,終于形成了嚴(yán)重的崩塌災(zāi)害。
在發(fā)現(xiàn)山體裂縫后,該礦曾對裂縫的發(fā)展情況進(jìn)行了設(shè)點的簡易監(jiān)測,雖已掌握一些實際資料,但不重視分析監(jiān)測資料,沒有密切注意裂縫的發(fā)展趨勢,因而不能正確及時預(yù)報。也是造成這次災(zāi)難性崩塌的主要教訓(xùn)之一。
二、滑坡
1.滑坡的定義與組成要素
斜坡上的巖土體由于各種原因在重力作用下沿一定的軟弱面(或軟弱帶)整體地向下滑動的現(xiàn)象叫滑坡。俗稱“走上”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等。
滑坡的主要組成要素有:
滑坡體一指滑坡的整個滑動部分,簡稱滑體;
滑坡壁一指滑坡體后緣與不動的山體脫離開后,暴露在外面的形似壁狀的分界面;
滑動面一指滑坡體沿下伏不動的巖、土體下滑的分界面,簡稱滑面;
滑動帶一指平行滑動面受揉皺及剪切的破碎地帶,簡稱滑帶;
滑坡床一指滑坡體滑動時所依附的下伏不動的巖、土體,簡稱滑床;
滑坡舌一指滑坡前緣形如舌狀的凸出部分,簡稱滑舌;
滑坡臺階一指滑坡體滑動時,由于各種巖、土體滑動速度差異,在滑坡體表面形成臺階狀的錯臺;
滑坡周界一指滑坡體和周圍不動的巖、土體在平面上的分界線;
滑坡洼地~指滑動時滑坡體與滑坡壁間拉開,形成的溝槽或中間低四周高的封閉洼地;
滑坡鼓丘一指滑坡體前緣因受阻力而隆起的小丘;
滑坡裂縫一指滑坡活動時在滑體及其邊緣所產(chǎn)生的一系列裂縫。位于滑坡體上(后)部多呈弧形展布者稱拉張裂縫;位于滑體中部兩側(cè),滑動體與不滑動體分界處者稱剪切裂縫;剪切裂縫兩側(cè)又常伴有羽毛狀排列的裂縫,稱羽毛狀裂縫;滑坡體前部因滑動受阻而隆起形成的張裂縫,稱鼓張裂;位于滑坡體中前部,尤其在滑舌部位呈放射狀展布者,稱扇狀裂縫。
以上滑坡諸要素只有在發(fā)育完全的新生滑坡才同時具備,并非任一滑坡都齊全具有。
2.產(chǎn)生滑坡的主要條件與外界誘發(fā)作用的影響。
產(chǎn)生滑坡的主要條件:一是地質(zhì)條件與地貌條件;二是內(nèi)外營力(動力)和人為作用的影響。第一個條件與以下幾個方面有關(guān):
(1)巖土類型:巖土體是產(chǎn)生滑坡的物質(zhì)基礎(chǔ)。一般說,各類巖、土都有可能構(gòu)成滑坡體,其中結(jié)構(gòu)松散,抗剪強(qiáng)度和抗風(fēng)化能力較低,在水的作用下其性質(zhì)能發(fā)生變化的巖、土,如松散覆蓋層、黃土、紅粘土、頁巖、泥巖、煤系地層、凝灰?guī)r、片巖、板巖、千枚巖等及軟硬相間的巖層所構(gòu)成的斜坡易發(fā)生滑坡。
(2)地質(zhì)構(gòu)造條件:組成斜坡的巖、土體只有被各種構(gòu)造面切割分離成不連續(xù)狀態(tài)時,才有可能向下滑動的條件。同時、構(gòu)造面又為降雨等水流進(jìn)入斜坡提供了通道。故各種節(jié)理、裂隙、層面、斷層發(fā)育的斜坡、特別是當(dāng)平行和垂直斜坡的陡傾角構(gòu)造面及順坡緩傾的構(gòu)造面發(fā)育時,最易發(fā)生滑坡。
(3)地形地貌條件:只有處于一定的地貌部位,具備一定坡度的斜坡,才可能發(fā)生滑坡。一般江、河、湖(水庫)、海、溝的斜坡,前緣開闊的山坡、鐵路、公路和工程建筑物的邊坡等都是易發(fā)生滑坡的地貌部位。坡度大于10度,小于45度,下陡中緩上陡、上部成環(huán)狀的坡形是產(chǎn)生滑坡的有利地形。
(4)水文地質(zhì)條件:地下水活動,在滑坡形成中起著主要作用。它的作用主要表現(xiàn)在:軟化巖、土,降低巖、土體的強(qiáng)度,產(chǎn)生動水壓力和孔隙水壓力,潛蝕巖、土,增大巖、土容重,對透水巖層產(chǎn)生浮托力等。尤其是對滑面(帶)的軟化作用和降低強(qiáng)度的作用最突出。
就第二個條件而言,在現(xiàn)今地殼運(yùn)動的地區(qū)和人類工程活動的頻繁地區(qū)是滑坡多發(fā)區(qū),外界因素和作用,可以使產(chǎn)生滑坡的基本條件發(fā)生變化,從而誘發(fā)滑坡。主要的誘發(fā)因素有:地震、降雨和融雪、地表水的沖刷、浸泡、河流等地表水體對斜坡坡腳的不斷沖刷;不合理的人類工程活動,如開挖坡腳、坡體上部堆載、爆破、水庫蓄(泄)水、礦山開采等都可誘發(fā)滑坡,還有如海嘯、風(fēng)暴潮、凍融等作用也可誘發(fā)滑坡。
3.滑坡話動強(qiáng)度的主要因素
滑坡的活動強(qiáng)度,主要與滑坡的規(guī)模、滑移速度、滑移距離及其蓄積的位能和產(chǎn)生的功能有關(guān)。一般講,滑坡體的位置越高、體積越大、移動速度越快、移動距離越遠(yuǎn),則滑坡的活動強(qiáng)度也就越高,危害程度也就越大。具體講來,影響滑坡活動強(qiáng)度的因素有:
(1)地形 坡度、高差越大,滑坡位能越大,所形成滑坡的滑速越高。斜坡前方地形的開闊程度,對滑移距離的大小有很大影響。地形越開闊,則滑移距離越大。闊程度,對滑移距離的大小有很大影響。地形越開闊,則滑移距離越大。
(2)巖性 組成滑坡體的巖、土的力學(xué)強(qiáng)度越高、越完整,則滑坡往往就越少。構(gòu)成滑坡滑面的巖、土性質(zhì),直接影響著滑速的高低,一般講,滑坡面的力學(xué)強(qiáng)度越低,滑坡體的滑速也就越高。
(3)地質(zhì)構(gòu)造 切割、分離坡體的地質(zhì)構(gòu)造越發(fā)育,形成滑坡的規(guī)模往往也就越大越多。
(4)誘發(fā)因素 誘發(fā)滑坡活動的外界因素越強(qiáng),滑坡的活動強(qiáng)度則越大。如強(qiáng)烈地震、特大暴雨所誘發(fā)的滑坡多為大的高速滑坡。
總之,滑坡的活動強(qiáng)度是若干因素綜合作用的結(jié)果。
4.影響滑坡的活動時間、空間分布的相關(guān)因素及其規(guī)律
滑坡的活動時間主要與誘發(fā)滑坡的各種外界因素有關(guān),如地震、降溫、凍融、海嘯、風(fēng)暴潮及人類活動等。大致有如下規(guī)律:
(1)同時性 有些滑坡受誘發(fā)因素的作用后,立即活動。如強(qiáng)烈地震、暴雨、海嘯、風(fēng)暴潮等發(fā)生時和不合理的人類活動,如開挖、爆破等,都會有大量的滑坡出現(xiàn)。
(2)滯后性 有些滑坡發(fā)生時間稍晚于誘發(fā)作用因素的時間。如降雨、融雪、海嘯、風(fēng)暴潮及人類活動之后。這種滯后性規(guī)律在降雨誘發(fā)型滑坡中表現(xiàn)最為明顯,該類滑坡多發(fā)生在暴雨、大雨和長時間的連續(xù)降雨之后,滯后時間的長短與滑坡體的巖性、結(jié)構(gòu)及降雨量的大小有關(guān)。一般講,滑坡體越松散、裂隙越發(fā)育、降雨量越大,則滯后時間越短。此外,人工開挖坡腳之后,堆載及水庫蓄、泄水之后發(fā)生的滑坡也屬于這類。由人為活動因素誘發(fā)的滑坡的滯后時間的長短與人類活動的強(qiáng)度大小及滑坡的原先穩(wěn)定程度有關(guān)。人類活動強(qiáng)度越大、滑坡體的穩(wěn)定程度越低,則滯后時間越短。
滑坡的空間分布,主要與地質(zhì)因素和氣候等因素有關(guān)。通常、下列地帶是滑坡的易發(fā)和多發(fā)地區(qū):
(1)、江、河、湖(水庫)、海、溝的岸坡地帶,地形高差大的峽谷地區(qū),山區(qū)、鐵路、公路、工程建筑物的邊坡地段等。這些地帶為滑坡形成提供了有利的地形地貌條件;
(2)地質(zhì)構(gòu)造帶之中,如斷裂帶、地震帶等。通常、地震烈度大于7度的地區(qū),坡度大于25度的坡體,在地震中極易發(fā)生滑坡;斷裂帶中的巖體破碎、裂隙發(fā)育,則非常有利于滑坡的形成;
(3)易滑(坡)的巖、土分布區(qū)。如松散覆蓋層、.黃土、泥巖、頁巖、煤系地層、凝灰?guī)r、片巖、板巖、千枚巖等巖、土的存在,為滑坡的形成提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ);
(4)暴雨多發(fā)區(qū)或異常的強(qiáng)降雨地區(qū)。在這些地區(qū),異常的降雨為滑坡發(fā)生提供了有利的誘發(fā)因素。
上述地帶的疊加區(qū)域,就形成了滑坡的密集發(fā)育區(qū)。如我國從太行山到秦嶺、經(jīng)鄂西、四川、云南到藏東一帶就是這種典型地區(qū),滑坡發(fā)生密度極大,危害非常嚴(yán)重。
5.人類活動誘發(fā)滑坡的主要因素
違反自然規(guī)律、破壞斜坡穩(wěn)定條件的人類活動都會誘發(fā)滑坡。例如:
(1)開挖坡腳:修建鐵路、公路、依山建房、建廠等工程,常常因使坡體下部失去支撐而發(fā)生下滑。例如我國西南、西北的一些鐵路、公路、因修建時大力爆破、強(qiáng)行開挖,事后陸陸續(xù)續(xù)地在邊坡上發(fā)生了滑坡,給道路施工、運(yùn)營帶來危害。
(2)蓄水、排水:水渠和水池的漫溢和滲漏,工業(yè)生產(chǎn)用水和廢水的排放、農(nóng)業(yè)灌溉等,均易使水流滲入坡體,加大孔隙水壓力,軟化巖、土體,增大坡體容重,從而促使或誘發(fā)滑坡的發(fā)生。水庫的水位上下急劇變動,加大了坡體的動水壓力,也可使斜坡和岸坡誘發(fā)滑坡發(fā)生。支撐不了過大的重量,失去平衡而沿軟弱面下滑。尤其是廠礦廢渣的不合理堆棄,常常觸發(fā)滑坡的發(fā)生。
此外、劈山開礦的爆破作用,可使斜坡的巖、土體受振動而破碎產(chǎn)生滑坡;在山坡上亂砍濫伐,使坡體失去保護(hù),便有利于雨水等水體的入滲從而誘發(fā)滑坡等等。如果上述的人類作用與不利的自然作用互相結(jié)合,則就更容易促進(jìn)滑坡的發(fā)生。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人類越來越多的工程活動破壞了自然坡體,因而近年來滑坡的發(fā)生越來越頻繁,并有愈演愈烈的趨勢。應(yīng)加以重視。
6.滑坡發(fā)生前的異常(前兆)現(xiàn)象
不同類型、不同性質(zhì)、不同特點的滑坡,在滑動之前,均會表現(xiàn)出不同的異?,F(xiàn)象。顯示出滑坡的預(yù)兆(前兆)。歸納起來常見的,有如下幾種:
(1)大滑動之前,在滑坡前緣坡腳處,有堵塞多年的泉水復(fù)活現(xiàn)象,或者出現(xiàn)泉水(井水)突然干枯,井(鉆孔)水位突變等類似的異?,F(xiàn)象。
(2)在滑坡體中,前部出現(xiàn)橫向及縱向放射狀裂縫,它反映了滑坡體向前推擠并受到阻礙,已進(jìn)入臨滑狀態(tài)。
(3)大滑動之前,滑坡體前緣坡腳處,土體出現(xiàn)上隆(凸起)現(xiàn)象,這是滑坡明顯的向前推擠現(xiàn)象。
(4)大滑動之前,有巖石開裂或被剪切擠壓的音響。這種現(xiàn)象反映了深部變形與破裂。動物對此十分敏感,有異常反映。
(5)臨滑之前,滑坡體四周巖(土)體會出現(xiàn)小型崩塌和松弛現(xiàn)象。
(6)如果在滑坡體有長期位移觀測資料,那么大滑動之前,無論是水平位移量或垂直位移量,均會出現(xiàn)加速變化的趨勢。這是臨滑的明顯跡象。
(7)滑坡后緣的裂縫急劇擴(kuò)展,并從裂縫中冒出熱氣或冷風(fēng)。
(8)臨滑之前,在滑坡體范圍內(nèi)的動物驚恐異常,植物變態(tài)。如豬、狗、牛驚恐不寧,不入睡,老鼠亂竄不進(jìn)洞。樹木枯萎或歪斜等。
7.滑坡體穩(wěn)定性的識別方法
在野外,從宏觀角度觀察滑坡體,可以根據(jù)一些外表跡象和特征,可粗略的判斷它的穩(wěn)定性。
已穩(wěn)定的堆積層老滑坡體有以下特征:
(1)后壁較高,長滿了樹木,找不到擦痕,且十分穩(wěn)定;
(2)滑坡平臺寬大、且已夷平,土體密實,有沉陷現(xiàn)象;
(3)滑坡前緣的斜坡較陡,土體密實,長滿樹木,無松散崩塌現(xiàn)象。前緣迎河部分有被河水沖刷過的現(xiàn)象;
(4)目前的河水遠(yuǎn)離滑坡的舌部,甚至在舌部外已有漫灘、階地分布;
(5)滑坡體兩側(cè)的自然沖刷溝切割很深,甚至已達(dá)基巖;
(6)滑坡體舌部的坡腳有清晰的泉水流出等等;
不穩(wěn)定的滑坡體常具有下列跡象:
(1)滑坡體表面總體坡度較陡,而且延伸很長,坡面高低不平;
(2)有滑坡平臺、面積不大,且有向下緩傾和未夷平現(xiàn)象;
(3)滑坡表面有泉水、濕地,且有新生沖溝;
(4)滑坡表面有不均勻沉陷的局部平臺,參差不齊;
(5)滑坡前緣土石松散,小型坍塌時有發(fā)生,并面臨河水沖刷的危險:
(6)滑坡體上無巨大直立樹木。
(6)滑坡體上無巨大直立樹木。
需要指出,以上標(biāo)志只是一般而言,較為準(zhǔn)確的判斷,尚需做出進(jìn)一步的觀察和研究。
三、泥石流
1.泥石流的定義和種類
泥石流是山區(qū)溝谷中,由暴雨、水雪融水等水源激發(fā)的,含有大量的泥砂、石塊的特殊洪流。其特征往往突然暴發(fā),渾濁的流體沿著陡峻的山溝前推后擁,奔騰咆哮而下,地面為之震動、山谷猶如雷鳴。在很短時間內(nèi)將大量泥砂、石塊沖出溝外,在寬闊的堆積區(qū)橫沖直撞、漫流堆積,常常給人類生命財產(chǎn)造成重大危害。
泥石流按其物質(zhì)成分可分為3類:
由大量粘性土和粒徑不等的砂粒、石塊組成的叫泥石流;以粘性土為主,含少量砂粒、石塊、粘度大、呈稠泥狀的叫泥流;由水和大小不等的砂粒、石塊組成的稱之水石流。
泥石流按其物質(zhì)狀態(tài)可分為二類:
一是粘性泥石流,含大量粘性土的泥石流或泥流。其特征是:粘性大,固體物質(zhì)占40-60%,最高達(dá)80%。其中的水不是搬運(yùn)介質(zhì),而是組成物質(zhì),稠度大,石塊呈懸浮狀態(tài),暴發(fā)突然,持續(xù)時間亦短,破壞力大。二是稀性泥石流,以水為主要成分,粘性土含量少,固體物質(zhì)占10-40%,有很大分散性。水為搬運(yùn)介質(zhì),石塊以滾動或躍移方式前進(jìn),具有強(qiáng)烈的下切作用。其堆積物在堆積區(qū)呈扇狀散流,停積后似“石海”。
以上分類是我國最常見的兩種分類。除此之外還有多種分類方法。如按泥石流的成因分類有:水川型泥石流,降雨型泥石流;按泥石流流域大小分類有:大型泥石流,中型泥石流和小型泥石流;按泥石流發(fā)展階段分類有:發(fā)展期泥石流,旺盛期泥石流和衰退期泥石流等等。
2.形成泥石流的基本條件
泥石流的形成必須同時具備以下3個條件:陡峻的便于集水、集物的地形、地貌;有豐富的松散物質(zhì);短時間內(nèi)有大量的水源。
(1).地形地貌條件:在地形上具備山高溝深,地形陡峻,溝床縱度降大,流城形狀便于水流匯集。在地貌上,泥石流的地貌一般可分為形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三部分。上游形成區(qū)的地形多為三面環(huán)山,一面出口的瓢狀或漏斗狀,地形比較開闊、周圍山高坡陡、山體破碎、植被生長不良,這樣的地形有利于水和碎屑物質(zhì)的集中;中游流通區(qū)的地形多為狹窄陡深的峽谷,谷床縱坡降大,使泥石流能迅猛直瀉;下游堆積區(qū)的地形為開闊平坦的山前平原或河谷階地,使堆積物有堆積場所。
(2).松散物質(zhì)來源條件:泥石流常發(fā)生于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、斷裂褶皺發(fā)育,新構(gòu)造活動強(qiáng)烈,地震烈度較高的地區(qū)。地表巖石破碎,崩塌、錯落、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育。為泥石流的形成提供了豐富的固體物質(zhì)來源;另外、巖層結(jié)構(gòu)松散、軟弱、易于風(fēng)化、節(jié)理發(fā)育、或軟硬相間成層的地區(qū),因易受破壞,也能為泥石流提供豐富的碎屑物來源;一些人類工程活動,如濫伐森林造成水土流失,開山采礦、采石棄渣等,往往也為泥石流提供大量的物質(zhì)來源。
(3).水源條件:水既是泥石流的重要組成部分,又是泥石流的激發(fā)條件和搬運(yùn)介質(zhì)(動力來源),泥石流的水源,有暴雨、水雪融水和水庫(池)潰決水體等形式。我國泥石流的水源主要是暴雨、長時間的連續(xù)降雨等。
3.泥石流發(fā)生的時間規(guī)律
泥石流發(fā)生的時間具有如下三個規(guī)律:
(1)季節(jié)性:我國泥石流的暴發(fā)主要是受連續(xù)降雨、暴雨,尤其是特大暴雨集中降雨的激發(fā)。因此,泥石流發(fā)生的時間規(guī)律是與集中降雨時間規(guī)律相一致,具有明顯的季節(jié)性。一般發(fā)生在多雨的夏秋季節(jié)。因集中降雨的時間的差異而有所不同。四川、云南等西南地區(qū)的降雨多集中在6-9月,因此、西南地區(qū)的泥石流多發(fā)生在6-9月;而西北地區(qū)降雨多集中在6、7、8三個月,尤其是7、8兩個月降雨集中,暴雨強(qiáng)度大,因此西北地區(qū)的泥石流多發(fā)生在7、8兩個月。據(jù)不完全統(tǒng)計,發(fā)生在這兩個月的泥石流災(zāi)害約占該地區(qū)全部泥石流災(zāi)害的90%以上。
(2)周期性:泥石流的發(fā)生受暴雨、洪水、地震的影響,而暴雨、洪水、地震總是周期性地出現(xiàn)。因此,泥石流的發(fā)生和發(fā)展也具有一定的周期性,且其活動周期與暴雨、洪水、地震的活動周期大體相一致。當(dāng)暴雨、洪水兩者的活動周期相疊加時,常常形成泥石流活動的一個高潮。如云南省東川地區(qū)在1966年是近十幾年的強(qiáng)震期,使東川泥石流的發(fā)展加劇。僅東川鐵路在1970-1981年的11年中就發(fā)生泥石流災(zāi)害250余次。又如1981年,東川達(dá)德線泥石流,成昆鐵路利子伊達(dá)泥石流、寶成鐵路、寶天鐵路的泥石流,都是在大周期暴雨的情況下發(fā)生的。
(3)泥石流的發(fā)生,一般是在一次降雨的高峰期,或是在連續(xù)降雨稍后。
4.泥石流的分布特點
我國泥石流的分布,明顯受地形、地質(zhì)和降水條件的控制。特別是在地形條件上表現(xiàn)得更為明顯。
(1)泥石流在我國集中分布在兩個帶上。一是青藏高原與次一級的高原與盆地之間的接觸帶;另一個是上述的高原、盆地與東部的低山丘陵或平原的過渡帶。
(2)在上述兩個帶中,泥石流又集中分布在一些大斷裂、深大斷裂發(fā)育的河流溝谷兩側(cè)。這是我國泥石流的密度最大、活動最頻繁、危害最嚴(yán)重的地帶。
(3)在各大型構(gòu)造帶中,具有高頻率的泥石流,又往往集中在板巖、片巖、片麻巖、混合花崗巖、千枚巖等變質(zhì)巖系及泥巖、頁巖、泥灰?guī)r、煤系等軟弱巖系和第四系堆積物分布區(qū)。
(4)泥石流的分布還與大氣降水、水雪融化的顯著特征密切相關(guān)。即高頻率的泥石流,主要分布在氣候干濕季較明顯、較暖濕、局部暴雨強(qiáng)大、水雪融化快的地區(qū)。如云南、四川、甘肅、西藏等。低頻率的稀性泥石流主要分布在東北和南方地區(qū)。
5.泥石流活動強(qiáng)度的相關(guān)因素
泥石流的活動強(qiáng)度主要與地形地貌、地質(zhì)環(huán)境和水文氣象條件三個方面的因素有關(guān)。比如、崩塌、滑坡、巖堆群落地區(qū),巖石破碎、風(fēng)化程度深,則易成為泥石流固體物質(zhì)的補(bǔ)給源;溝谷的長度較大、匯水面積大、縱向坡度較陡等因素為泥石流的流通提供了條件;水文氣象因素直接提供水動力條件。往往大強(qiáng)度、短時間出現(xiàn)暴雨容易形成泥石流,其強(qiáng)度顯然與暴雨的強(qiáng)度密切相關(guān)。
6.泥石流對人類的危害
泥石流常常具有暴發(fā)突然、來勢兇猛、迅速之特點。并兼有崩塌、滑坡和洪水破壞的雙重作用,其危害程度比單一的崩塌、滑坡和洪水的危害更為廣泛和嚴(yán)重。它對人類的危害具體表現(xiàn)在如下四個方面:
(1)對居民點的危害:泥石流最常見的危害之一,是沖進(jìn)鄉(xiāng)村、城鎮(zhèn),摧毀房屋、工廠、企事業(yè)單位及其他場所設(shè)施。淹沒人畜、毀壞土地,甚至造成村毀人亡的災(zāi)難。如1969年8月云南省大盈江流城弄璋區(qū)南拱泥石流,使新章金、老章金兩村被毀,97人喪生,經(jīng)濟(jì)損失近百萬元。
(2)對公路、鐵路的危害:泥石流可直接埋沒車站,鐵路、公路,摧毀路基、橋涵等設(shè)施,致使交通中斷,還可引起正在運(yùn)行的火車、汽車顛覆,造成重大的人身傷亡事故。有時泥石流匯入河道,引起河道大幅度變遷,間接毀壞公路、鐵路及其它構(gòu)筑物,甚至迫使道路改線,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。如甘川公路394公里處對岸的石門溝,1978年7月暴發(fā)泥石流,堵塞自龍江,公路因此被淹l公里,白龍江改道使長約兩公里的路基變成了主河道,公路、護(hù)岸及渡槽全部被毀。該段線路自1962年以來,由于受對岸泥石流的影響己3次被迫改線。建國以來,泥石流給我國鐵路和公路造成了無法估計的巨大損失。
(3)對水利、水電工程的危害:主要是沖毀水電站、引水渠道及過溝建筑物,淤埋水電站尾水渠,并淤積水庫、磨蝕壩面等。
(4)對礦山的危害:主要是摧毀礦山及其設(shè)施,淤埋礦山坑道、傷害礦山人員、造成停工停產(chǎn),甚至使礦山報廢。
7.不合理的人類經(jīng)濟(jì)活動亦能誘發(fā)泥石流
由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,人類對自然資源的開發(fā)程度和規(guī)模也在不斷發(fā)展。當(dāng)人類經(jīng)濟(jì)活動違反自然規(guī)律時,必然引起大自然的報復(fù),有些泥石流的發(fā)生,就是由于人類不合理的開發(fā)而造成的。近年來,因為人為因素誘發(fā)的泥石流數(shù)量正在不斷增加??赡苷T發(fā)泥石流的人類工程經(jīng)濟(jì)活動主要有以下幾個方面:
(1)不合理開挖:修建鐵路、公路、水渠以及其它工程建筑的不合理開挖。有些泥石流就是在修建公路、水渠、鐵路以及其它建筑活動,破壞了山坡表面而形成的。如云南省東川至昆明公路的老干溝,因修公路及水渠,使山體破壞,加之1966年犀牛山地震又形成崩塌、滑坡,致使泥石流更加嚴(yán)重。又如香港多年來修建了許多大型工程和地面建筑,幾乎每個工程都要劈山填?;蛱罘?,才能獲得合適的建筑場地。1972年一次暴雨,使正在施工的挖掘工程現(xiàn)場120人死于滑坡造成的泥石流。
(2)不合理的棄土、棄渣、采石:這種行為形成的泥石流的事例很多。如四川省冕寧縣瀘沽鐵礦漢羅溝,因不合理堆放棄土、礦渣,1972年一場大雨暴發(fā)了礦山泥石流,沖出松散固體物質(zhì)約lO萬立方米,淤埋成昆鐵路300米和喜(德)-西(昌)公路250米,中斷行車,給交通運(yùn)輸帶來嚴(yán)重?fù)p失。又如甘川公路西水附近,1973年冬在沿公路的溝內(nèi)開采石料,1974年7月18日發(fā)生泥石流,使15座橋涵淤塞。
(3)濫伐亂墾:濫伐亂墾會使植被消失,山坡失去保護(hù)、土體疏松、沖溝發(fā)育,大大加重水土流失,進(jìn)而山坡的穩(wěn)定性被破壞,崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育,結(jié)果就很容易產(chǎn)生泥石流。例如甘肅省白龍江中游現(xiàn)在是我國著名的泥石流多發(fā)區(qū)。而在一千多年前,那里竹樹茂密、山清水秀,后因伐木燒炭,燒山開荒,森林被破環(huán),才造成泥石流泛濫。又如甘川公路石坳子溝山上大耳頭,原是森林區(qū),因毀林開荒,1976年發(fā)生泥石流毀壞了下游村莊、公路,造成人民生命財產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。當(dāng)?shù)厝罕娬f:“山上開畝荒,山下沖個光”。
8.減輕或避防泥石流的工程措施
減輕或避防泥石流的工程措施主要有:
(1)跨越工程一是指修建橋梁、涵洞,從泥石流溝的上方跨越通過,讓泥石流在其下方排泄,用以避防泥石流。這是鐵道和公路交通部門為了保障交通安全常用的措施。
(2)穿過工程——指修隧道、明硐或渡槽,從泥石流的下方通過,而讓泥石流從其上方排泄。這也是鐵路和公路通過泥石流地區(qū)的又一主要工程形式。
(3)防護(hù)工程——指對泥石流地區(qū)的橋梁、隧道、路基及泥石流集中的山區(qū)變遷型河流的沿河線路或其它主要工程措施,作一定的防護(hù)建筑物,用以抵御或消除泥石流對主體建筑物的沖刷、沖擊、側(cè)蝕和淤埋等的危害。防護(hù)工程主要有:護(hù)坡、擋墻、順壩和丁壩等。
(4)排導(dǎo)工程——其作用是改善泥石流流勢,增大橋梁等建筑物的排泄能力,使泥石流按設(shè)計意圖順利排泄。排導(dǎo)工程,包括導(dǎo)流堤、急流槽、束流堤等。
(5)欄擋工程——用以控制泥石流的固體物質(zhì)和暴雨、洪水徑流,削弱泥石流的流量、下泄量和能量,以減少泥石流對下游建筑工程的沖刷、撞擊和淤埋等危害的工程措施。攔擋措施有:欄渣壩、儲淤場、支擋工程、截洪工程等。
對于防治泥石流,常采用多種措施相結(jié)合,比用單一措施更為有效。
9.泥石流災(zāi)害的預(yù)報方法
泥石流的預(yù)測預(yù)報工作很重要,這是防災(zāi)和減災(zāi)的重要步驟和措施。目前我國對泥石流的預(yù)測預(yù)報研究常采取以下方法:
(1)在典型的泥石流溝進(jìn)行定點觀測研究,力求解決泥石流的形成與運(yùn)動參數(shù)問題。如對云南省東川市小江流域蔣家溝、大橋溝等泥石流的觀測試驗研究;對四川省漢源縣沙河泥石流的觀測研究等。
(2)調(diào)查潛在泥石流溝的有關(guān)參數(shù)和特征。
(3)加強(qiáng)水文、氣象的預(yù)報工作,特別是對小范圍的局部暴雨的預(yù)報。因為暴雨是形成泥石流的激發(fā)因素。比如、當(dāng)月降雨量超過350毫米時,日降雨量超過150毫米時,就應(yīng)發(fā)出泥石流警報。
(4)建立泥石流技術(shù)檔案,特別是大型泥石流溝的流域要素、形成條件、災(zāi)害情況及整治措施等資料應(yīng)逐個詳細(xì)記錄。并解決信息接收和傳遞等問題。
(5)劃分泥石流的危險區(qū)、潛在危險區(qū)或進(jìn)行泥石流災(zāi)害敏感度分區(qū)。
(6)開展泥石流防災(zāi)警報器的研究及室內(nèi)泥石流模型試驗研究。