湖南省長株潭地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害特征及防治對策

劉健康， 匡文龍， 盧正新， 陳 偉

(湖南科技大學 資源環(huán)境與安全工程學院，湖南 湘潭 411201)

0 引言

長株潭地區(qū)是湖南省最主要的經(jīng)濟區(qū)、人口聚集區(qū)，是國家“兩型”社會試驗區(qū)，經(jīng)濟較為發(fā)達，文化繁榮。環(huán)境友好型社會是“兩型”社會中的一型，近些年，隨著長株潭一體化的推進，大量工程經(jīng)濟活動在區(qū)域內(nèi)展開，自然環(huán)境被進一步破壞。區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件復雜，地貌類型多樣，在自然因素和人類活動的綜合影響下，各類地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生量驟增，它們破壞橋梁道路，造成交通堵塞，毀壞房屋農(nóng)田，損壞水利工程，引發(fā)洪水，危害生命，惡化生態(tài)，形成災(zāi)害鏈。因此，有必要認識區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的特征及成因，提出科學的防治措施，以減少人民群眾的損失，維護社會的安定和諧。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理概況

長株潭地區(qū)位于湖南省中東部，屬湘中丘陵和湘東山地地區(qū)，海拔一般為200～1 000 m，地形起伏較小，植被繁茂，東有羅霄與幕阜山脈，南與衡山山脈相接，地形特點為東、南面高，西、北面低；整個區(qū)域處于北緯25°32′～28°41′，東經(jīng)112°13′～114°之間，屬亞熱帶季風氣候區(qū)，氣候溫暖濕潤，降水豐富；區(qū)域面積為2.8萬km2，約占湖南省總面積的13.3%。

1.2 地質(zhì)環(huán)境概況

長株潭地區(qū)的地層巖性主要為：前震旦系板溪群變質(zhì)巖；泥盆系到侏羅系的砂頁巖、花崗巖、泥巖、灰?guī)r；白堊系到下第三系紅巖；第四系河流沖積層及松散人工堆積物等。區(qū)域處于江南地軸的南緣，屬華南上隆剝蝕中低丘陵，經(jīng)過長期的地殼演化，形成了多期次、多方向的構(gòu)造體系，主要發(fā)育有北北東向、北東向等構(gòu)造。

1.3 人類工程活動概況

長株潭地區(qū)的工程經(jīng)濟活動主要有房屋建設(shè)、道路施工、水利工程、礦山開采等，隨著工程經(jīng)濟活動日益頻繁，不規(guī)范的工程建設(shè)也逐漸增多，引發(fā)了山體滑坡、河岸坍塌、礦洞塌陷等地質(zhì)災(zāi)害[1]。

2 地質(zhì)災(zāi)害的分布特征

(1)從災(zāi)害類型上看，長株潭地區(qū)滑坡災(zāi)害最多，占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的70.15%，地面塌陷和崩塌次之，分別占13.48%和13.07%，泥石流災(zāi)害最少，只占2.94%；從空間分布上看，株洲的地質(zhì)災(zāi)害較為嚴重，占區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的49.92%，長沙次之，占30.31%，湘潭相對較少，只占19.77%(見表1)。

表1 長株潭地區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害類型及數(shù)量統(tǒng)計表

注:本資料來源于湖南省各縣市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃報告。

(2)從時間分布上看，長株潭地區(qū)的各類地質(zhì)災(zāi)害均集中發(fā)生在每年4—8月的雨季，其中，猶以4—6月最為顯著，為該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)期(見表2)。

表2 長株潭地區(qū)氣溫及降雨統(tǒng)計表

注：本資料來源于湖南省各市氣候統(tǒng)計資料。

(3)從地質(zhì)分布上看，區(qū)域地體形成于中元古代晚期，地體在下奧陶統(tǒng)為泥巖建造，至泥盆世以后，接受晚古生代碎屑巖、碳酸鹽沉積，廣泛存在于區(qū)域內(nèi)的軟質(zhì)巖層和易于親水軟化的土層，是各類地質(zhì)災(zāi)害嚴重的重要原因。本區(qū)域的滑坡和崩塌主要發(fā)生在震旦系板溪群、冷家溪群淺層變質(zhì)巖和花崗巖分布區(qū)，少數(shù)發(fā)生在泥盆系和第四系分布區(qū)。泥石流主要發(fā)生在低山區(qū)和丘陵地區(qū)的碎屑巖、淺變質(zhì)巖、巖漿巖區(qū)，大多表現(xiàn)出黏性泥石流的特征；巖溶塌陷主要發(fā)生在下部灰?guī)r以及上部有第四系沖積物或洪積物覆蓋的特殊地帶，而在賦存煤礦及黏土礦地區(qū)的采空區(qū)地帶經(jīng)常發(fā)生采空塌陷。

3 地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征

3.1 滑坡與崩塌發(fā)育特征

長株潭地區(qū)滑坡與崩塌發(fā)育特征：(1)以其物質(zhì)組成劃分主要為土質(zhì)類型，兼有少量的巖質(zhì)類型；(2)區(qū)域內(nèi)滑坡和崩塌的規(guī)模一般較?。?3)較大規(guī)模的滑坡和崩塌通常在高度>30 m、且坡度>55°的山坡上產(chǎn)生；(4)長時間的大暴雨是誘發(fā)滑坡與崩塌的主要原因；(5)區(qū)域內(nèi)的滑坡與崩塌具有突發(fā)性、可監(jiān)測性的特征；(6)人類不規(guī)范的工程建設(shè)活動是導致滑坡和崩塌大量發(fā)生的重要因素。(7)長株潭地區(qū)的崩塌主要因構(gòu)造裂隙和風化裂隙導致，且崩塌體的長和寬分別為25～260 m和30～75 m。

長株潭地區(qū)年降水量>1 300 mm，區(qū)域內(nèi)的滑坡與崩塌90%以上是由長時間降雨和大暴雨所引發(fā)。當單次降雨量為150 mm時，滑坡災(zāi)害極易發(fā)生，如位于長沙縣北部的脫甲小學滑坡，因當?shù)赝临|(zhì)多為疏松的石英砂，且該坡面坡度>30°。每當雨季，大量雨水滲入滑坡體內(nèi)，不僅增加了滑坡的滑動力，還迅速改變了滑移面上巖石和土壤的性質(zhì)，降低其抗剪強度，致使該地滑坡災(zāi)害經(jīng)常發(fā)生。

3.2 泥石流發(fā)育特征

(1)按規(guī)模大?。和ㄟ^實地調(diào)查，區(qū)域內(nèi)共有36條泥石流溝，其中小型泥石流溝有30條，中型6條，區(qū)域內(nèi)泥石流發(fā)育以小型為主，且近年來泥石流的發(fā)生次數(shù)有逐漸減少的趨勢。

(2)按物質(zhì)組成：本次野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)有泥石流和水石流兩種類型的泥石流，暫未發(fā)現(xiàn)泥流。

(3)按地貌特征：溝谷型的泥石流共有34條，而坡面型的泥石流僅有2條，由此可見，區(qū)域內(nèi)泥石流發(fā)育以溝谷型為主。如2017年7月，寧鄉(xiāng)市王家灣特大暴雨引發(fā)的泥石流為典型的溝谷型泥石流，造成了多人死亡及失聯(lián)。

3.3 地面塌陷發(fā)育特征

(1)按規(guī)模大?。赫{(diào)查區(qū)域內(nèi)的165處地面塌陷，其中大型的塌陷有16處，中型的塌陷有20處，小型的共有129處，長株潭地區(qū)的地面塌陷以小型地面塌陷為主。

(2)按形成原因：長株潭地區(qū)地質(zhì)條件非常復雜，且錳、鐵等礦產(chǎn)資源較為豐富，經(jīng)濟比較發(fā)達，礦山開采工程較多，因此，區(qū)域內(nèi)主要有巖溶塌陷和礦山采空區(qū)塌陷，其中巖溶塌陷有77處，采空塌陷有88處。典型的如株洲市攸縣蓮塘坳鄉(xiāng)山田村地面塌陷，自2003年以來，斷續(xù)發(fā)生地面下沉和開裂，造成房屋倒塌，道路斷裂，農(nóng)田滲漏等災(zāi)害。調(diào)查表明，其地面塌陷的影響區(qū)域基本分布在礦場采空區(qū)的上方。

4 地質(zhì)災(zāi)害的成因

4.1 滑坡和崩塌成因

(1)自然因素。自然因素主要包括地形條件、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文氣象條件等因素。如湘潭市岳塘區(qū)泉排子屋場湘江西岸的崩塌，主要是因為河段的凹岸長期受流水侵蝕，導致下部被掏空，但上部正常，形成了一個橢圓形空洞，最后上部土體崩落，引發(fā)崩塌。

(2)人為因素。人為因素主要是指各類公路的建設(shè)，在路基工程中經(jīng)常要在斜坡的坡腳處進行路塹的開挖，修建人工邊坡，改變了坡體原來的應(yīng)力情況，破壞了邊坡巖土體的穩(wěn)定性；或者采用不合理的工程方案及違規(guī)施工，如過深的開挖路塹，過高過陡的設(shè)置邊坡，在斜坡頂堆積過量的物體或爆破施工不當，都會導致滑坡和崩塌。

4.2 泥石流成因

(1)地形條件。區(qū)域內(nèi)有許多切割較為強烈的山地地形，其地形特征為山體陡峭，溝谷較深，便于水流的匯集，區(qū)域內(nèi)泥石流主要形成于山坡坡度為35°～55°的地區(qū)。

(2)地質(zhì)條件。區(qū)域內(nèi)具有復雜的地質(zhì)構(gòu)造，發(fā)育著眾多斷層與褶皺，且新構(gòu)造活動與風化作用強烈，較為軟弱的巖層為泥石流的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)[2]。

(3)水文氣象條件。長株潭地區(qū)處于亞熱帶季風氣候區(qū)，全年平均氣溫在16.5～17.4 ℃之間，雨季長，多暴雨，短時間內(nèi)驟增的暴雨是泥石流形成的基本條件之一[3]。

(4)人類活動。區(qū)域內(nèi)的人類活動常常會破壞地表原有結(jié)構(gòu)，造成水土流失，使坡體失去穩(wěn)定性，導致坍塌、滑坡，加上在礦山建設(shè)和采煤的過程中，會遺留下大量的渣土，坍塌與滑坡的遺留物以及渣土都可以成為泥石流的物質(zhì)來源。

4.3 地面塌陷成因

地面塌陷主要由人為降低地下水位，地表水、大氣降水滲入，河水漲落，振動，地鐵施工或人工開挖后回填不實等因素引起，當采礦工程在地下進行時，礦洞頂部巖土體失去支撐，也可致使地面塌陷。

5 地質(zhì)災(zāi)害的防治建議

地質(zhì)災(zāi)害的防治建議：“以人為本”是原則；“預防為主、預警為輔、及時治理相結(jié)合”是方法；“時間差”和“空間差”是處理地質(zhì)災(zāi)害問題的關(guān)鍵。地方政府應(yīng)加強防災(zāi)能力建設(shè)，同時對災(zāi)害易發(fā)區(qū)、危險區(qū)的群眾進行相應(yīng)的防災(zāi)教育。

5.1 工程防治措施

滑坡的工程防治措施：(1)可以修建截水溝、排水溝等清除地表水與地下水；(2)削坡減載、填方加載等改變滑坡體力學平衡；(3)采用抗滑擋土墻和抗滑樁、線路繞避等預防措施[4]。

崩塌的工程防治措施：(1)對于中小型崩塌，采取遮擋或攔截法，也可以大致沿著坡體等高線建造擋土墻；(2)對懸臂狀或拱橋狀之類的危險巖體，可以進行加固支撐；(3)采取錨固、灌漿加固、排水防滲、軟土地基加固、線路繞避等預防措施。

泥石流的工程防治措施：(1)在泥石流形成區(qū)可以采取植被護坡；(2)工程建設(shè)時，可采用跨越避險工程及穿越工程；(3)在潛在的隱患點修筑邊坡防護工程、排泄疏導工程、攔擋工程等。

地面塌陷的工程防治措施：(1)已經(jīng)發(fā)生過地面塌陷，且并未穩(wěn)定的地區(qū)，應(yīng)該禁止在此地區(qū)開展人類活動；(2)發(fā)生過少量地面塌陷的地區(qū)，經(jīng)過勘察，地層已趨于穩(wěn)定，應(yīng)避免在此進行施工建設(shè)；(3)在地面塌陷的潛在隱患區(qū)域，主要建筑物應(yīng)避開此區(qū)域；(4)在工程建設(shè)過程中，應(yīng)該將人為因素的影響降至最低，如利用排水系統(tǒng)排出地表水、填堵地表的坑洞等。

5.2 生物工程防治措施

生物工程治理是有效的地質(zhì)災(zāi)害防治措施，應(yīng)該科學合理的利用植被來治理地質(zhì)災(zāi)害，禁止亂砍濫伐，提倡植樹造林，以增強斜坡的穩(wěn)定性，同時減少松散堆積物，預防泥石流的發(fā)生，從根本上實現(xiàn)對地質(zhì)環(huán)境的有效保護。生物工程防治措施和工程防治措施綜合實施，能更好地起到防治作用。

5.3 綜合施策

(1)調(diào)查評價。查明已知地質(zhì)災(zāi)害潛在發(fā)生點的相關(guān)情況，對其發(fā)展變化過程進行記錄；對新近發(fā)現(xiàn)與發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進行應(yīng)急調(diào)查，基于災(zāi)害的特定情況采取特定的防治方案，并進行應(yīng)急處置。

(2)預警與預報。對危險地帶采取適當?shù)臉俗R或標志；對潛在災(zāi)害點活動狀態(tài)進行監(jiān)測，及時采取有效的預防措施；災(zāi)害發(fā)生后及時通報災(zāi)情，減少不必要的損失；加強群防群測體系的建設(shè)。

(3)應(yīng)急能力建設(shè)。各級政府應(yīng)加強應(yīng)急能力建設(shè)，配備應(yīng)急技術(shù)裝備與救災(zāi)人員，進行應(yīng)急演練；健全災(zāi)害預警機制，災(zāi)后及時應(yīng)對；宣傳地質(zhì)災(zāi)害防治的基本常識，提高人們的防災(zāi)意識[5]。

6 結(jié)語

長株潭地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，以滑坡、崩塌和地面塌陷為主，泥石流相對而言較少。其特點為數(shù)量多，災(zāi)情嚴重，分布廣而不均，具有突發(fā)性，主要集中在每年4—8月的雨季，通常發(fā)生在大雨或暴雨過后。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生不僅與自然環(huán)境有關(guān)，與人類活動更是密不可分。隨著長株潭一體化的推進，區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟快速發(fā)展，人類的活動對自然界進行了極大的改變，原有的生態(tài)平衡遭到破壞，必然加劇地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，影響區(qū)域內(nèi)的可持續(xù)發(fā)展，因而認識地質(zhì)災(zāi)害的特征、成因，并建立一整套的預防、預警與治理相結(jié)合的防災(zāi)減災(zāi)體系是必要的。