湖南桂東大塘集鎮(zhèn)地質災害分布特征及形成條件

黃杰杰，朱天林

(湖南省湘南地質勘察院，湖南郴州 423000)

地質災害是多種地質環(huán)境因素共同作用的復雜物理過程[1，2]，對人們生命安全和財產損失造成巨大威脅的同時，也伴隨著地質環(huán)境的惡化和破壞[3]。根據(jù)湖南省自然資源廳安排，湖南省湘南地質勘察院承擔了桂東縣大塘集鎮(zhèn)地質災害勘查任務，旨在全面摸清目前桂東縣大塘集鎮(zhèn)境內發(fā)育的地質災害種類、數(shù)量、規(guī)模、災情及險情等情況，查明境內地質災害分布的主要類型、基本特征、時空分布以及形成條件，為后期地質災害防治提供依據(jù)[4]。本文通過對項目成果進行的總結，主要涉及境內地質環(huán)境條件、地質災害發(fā)育主要類型和基本特征，以及地質災害形成條件進行剖析，為地質災害的防止規(guī)劃和監(jiān)測預警提供一定參考。

1 地質環(huán)境條件

1.1 地形地貌

桂東縣大塘鎮(zhèn)位于桂東縣中部，湖南省東南邊陲，中心地理坐標：東經113°52′12″，北緯25°56′01″，鎮(zhèn)域東西最大橫距8.2 km，南北最大縱距11.0km，面積為62.09km2。屬于中山-低山區(qū)，總體地勢四面高中間低的盆地，漚江流向自北向南流。海拔標高最低點位于東側漚江，標高約691.5m，海拔最高點位于調查區(qū)西側峰地，標高約876.7m，相對高差大，地形坡度陡。詳見(圖1，圖2)。

圖1 湖南省桂東縣大塘集鎮(zhèn)地質災害遙感影像圖

圖2 地形地貌分區(qū)圖

1.2 地層巖性及巖漿巖

區(qū)內出露地層巖性簡單，主要為第四系(表2-1)。

第四系沖洪積層(Qpl+al)：主要分布于勘查區(qū)東部漚江兩岸平緩地段，為現(xiàn)代河床及河漫灘沉積，由沖洪積物組成。在剖面上具二元結構：上部為褐黃色細砂層及灰色砂質粘土層；下部為黃色含泥砂礫石層。厚度一般<20m。

第四系殘坡積層(Qdl+el)：主要分布于丘陵斜坡，為花崗巖風化殘積土，上部紅褐色、灰黃色粉質粘土、砂質粘性土；下部褐黃色砂土夾風化石英砂等。厚度一般小于5m，局部可達30m左右。

1.3 地質構造與地震

調查區(qū)大地構造上位于南嶺緯向構造帶中段北緣，湘東南加里東褶皺帶中南部，諸廣山南北向構造帶與炎陵-汝城新華夏系構造帶復合部位的南部[5]。新生代古近紀以來，境內以間歇性抬升隆起為主，形成了海拔800m～1200m的中山地勢。

據(jù)GB18306-2001《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，桂東縣地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特征周期為0.35s，對應的基本烈度為6度。

2 氣象與水文

桂東縣屬亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，溫暖濕潤，四季分明，年平均氣溫15.4℃，年平均降雨量約1742mm，年平均蒸發(fā)量1205.1mm。其中4月-9月(桂東汛期)占年降雨量的69%。桂東縣境內溪流密布，河網呈樹枝狀(圖3)，有大小河溪133條，平均地表逕流總量14.97億m3。其中流域面積大于10km2的46條，形成漚江、泉江兩大流域，縣城區(qū)主要為漚江流域。流向自北向南貫通整個老城區(qū)，流域面積771.46km2，占全縣總面積53.15%，流域面積10km2以上的支流有37條，全年徑流量在3.23m3/s～316 m3/s，年平均凈流量約為13.5 m3/s。

圖3 桂東縣境內水系分布圖

3 地質災害主要類型及特征

3.1 地質災害主要類型

根據(jù)湖南省桂東縣1∶5萬地質災害詳細調查以及本次勘查工作數(shù)據(jù)統(tǒng)計，目前大塘集鎮(zhèn)境內發(fā)育地質災害及隱患點共計9處，其中滑坡7處、不穩(wěn)定斜坡2處(表1)。

表1 桂東縣大塘集鎮(zhèn)地質災害類型統(tǒng)計表

3.2 地質災害發(fā)育特征

3.2.1 滑 坡

滑坡是境內分布最廣泛、數(shù)量最多以及危害性最大的地質災害類型。研究區(qū)內有7處滑坡，規(guī)模均為小型，物質組成均為土質滑坡，形成時間均為新滑坡，滑體厚度均為淺層滑坡；按運動形式均為牽引式滑坡；按形成原因，人為因素有5處，占71.43%，綜合因素2處，占28.57%。

滑坡體的剖面形態(tài)可分為直線形、凹形、凸形和階梯狀四種類型。根據(jù)本次調查的結果顯示大塘集鎮(zhèn)境內7個滑坡體中，滑坡剖面形成特征為凹形、直線形、階梯狀各2處，凸形最少僅1處(圖4)。詳見表2滑坡剖面特征統(tǒng)計表。

表2 桂東縣大塘集鎮(zhèn)滑坡剖面特征統(tǒng)計表

圖4 羅霄變電站滑坡，滑動面呈凹形

根據(jù)現(xiàn)有7個滑坡資料顯示，勘查區(qū)滑坡地質災害(隱患)點主要變形特征見表3。

表3 勘查區(qū)滑坡地質災害(隱患)點主要變形特征匯總表

3.2.2 不穩(wěn)定斜坡

區(qū)內不穩(wěn)定斜坡坡面形態(tài)可分為直線形、凹形、凸形和階梯狀四種類型。根據(jù)調查結果顯示，大塘集鎮(zhèn)境內2個不穩(wěn)定斜坡體中，坡面形態(tài)特征凹形1處，階梯狀1處。見表4。

表4 桂東縣大塘集鎮(zhèn)不穩(wěn)定斜坡坡面形態(tài)特征統(tǒng)計表

不穩(wěn)定斜坡變形特征主要有拉張裂縫、坡面流沖刷掏空、坡腳隆起、沉降、剝落、房屋變形、樹木歪斜和滲冒渾水等。其變形存在多個方面，因建房切坡形成的不穩(wěn)定斜坡，其坡體上均出現(xiàn)不同程度的下切凹腔，成因多為雨水長時間沖刷所致，這些不穩(wěn)定斜坡坡體上的多條下嵌的凹腔皆有進一步發(fā)展的趨勢，而坡體上部殘坡積層下滑至坡體中部較緩處堆積的現(xiàn)象或是上部植被出現(xiàn)歪斜的跡象，斜坡大多目前處于穩(wěn)定性較差的狀態(tài)，在暴雨作用下，易發(fā)生滑坡地質災害。

斜坡表部地形地貌特征主要包括斜坡體表部的拉裂縫、表層巖土體蠕動、滲冒渾水等特征。如已查明的不穩(wěn)定斜坡均呈現(xiàn)出較明顯的變形特征，其中以拉張裂縫和坡面流沖刷掏空、滲冒渾水等特征最為顯著，而拉張裂縫是表征斜坡不穩(wěn)定的一個重要方面，也是不穩(wěn)定斜坡野外調查的一項重要內容。斜坡在下滑過程中，通常會在土體表部形成一系列走向與斜坡主滑方向大致垂直的拉裂縫。區(qū)內拉裂縫寬度一般在數(shù)厘米至數(shù)十厘米之間，延伸長度則從數(shù)米到十幾米不等。每個斜坡的變形和運動雖不盡相同，但總體上主要經過了初始蠕變、加速變形、劇裂變形、破壞和休止五個階段。但對于不同地質環(huán)境條件和不同斜坡而言，五個階段經歷的時間不盡相同，不同斜坡不同階段的轉化也存在不確定性而難以準確界定。

調查區(qū)內不穩(wěn)定斜坡共計2處，主要為土質斜坡，成因主要為人工建房切坡所致。

區(qū)內不穩(wěn)定斜坡坡面形態(tài)可分為直線形、凹形、凸形和階梯狀四種類型。根據(jù)本次調查的結果顯示，大塘集鎮(zhèn)境內2個不穩(wěn)定斜坡體中，坡面形態(tài)特征凹形1處，階梯狀為1處。由于殘積土層的母巖為花崗巖，風化后砂礫質含量較高，透水性較好。斜坡上部為全風化層類沙土，孔隙比較大，雨水易崩解；而下部強風化層透水性弱。在大氣降水作用下，細粒泥質沿粗?？紫断聺B至基巖面上，在基巖面上形成泥層，巖土界面抗剪強度將大大降低，不穩(wěn)定斜坡將從蠕動變形-加速變形-劇烈變形-破壞，從而發(fā)生地質災害。

斜坡變形特征方面，公路建設與建房切坡形成的不穩(wěn)定斜坡目前未出現(xiàn)大面積滑移破壞的變形跡象，但斜坡體穩(wěn)定性較差，公路邊坡雖然采取了截排水措施，但維護不及時，沒有起到其應有的作用，雨水溢出截排水溝，在坡面形成坡面流，長時間的坡體沖刷，在坡體中部和坡腳處容易形成凹腔，下切坡體，導致邊坡失穩(wěn)而引發(fā)滑坡地質災害。

4 地質災害形成條件分析

通過對境內滑坡和不穩(wěn)定斜坡形成條件和控制因素分析，主要包括地形地貌、巖土體工程地質條件、地質構造、水文條件以及人類工程活動等五個方面。

4.1 地形地貌

從地貌條件來看，大塘鎮(zhèn)屬于中山-低山區(qū)，且以低山峰谷相間的地貌為主。同時，桂東縣城受新構造運動影響發(fā)生間歇性抬升，形成高聳的山地，導致地形切割強度和密度都很大，造成普遍高大臨空面和陡峻斜坡，使邊坡發(fā)生破壞的機率大為增加，因而滑坡和不穩(wěn)定斜坡在暴雨后易發(fā)生。因此，地形地貌是滑坡、不穩(wěn)定斜坡山地地區(qū)地質災害類型和規(guī)模的主控因素，有利于各類地質災害發(fā)生，且中山、低山區(qū)是地質災害最為發(fā)育的區(qū)域。

4.2 巖土體工程地質條件

研究區(qū)內花崗巖分布廣泛，巖漿巖風化剝蝕低山區(qū)共有地質災害9處，滑坡7處，占該區(qū)災點總數(shù)的77.78%；不穩(wěn)定斜坡2處，占該區(qū)災點總數(shù)的22.22%；目前崩塌、地面塌陷及泥石流不發(fā)育。在巖漿巖風化剝蝕低山地區(qū)，地表水系較發(fā)育，溪溝下切強烈，臨空面發(fā)育，斜坡巖體破碎，花崗巖節(jié)理裂隙發(fā)育，大部分地區(qū)風化嚴重，殘坡積土層較厚，易發(fā)生小規(guī)模滑坡和不穩(wěn)定斜坡地質災害。因此，區(qū)內滑坡和不穩(wěn)定斜坡均與花崗巖風化形成的殘坡積土層有關。

4.3 地質構造

研究區(qū)內地質構造單一，地貌形態(tài)控制不明顯，與地質災害發(fā)育沒有明顯的聯(lián)系；值得注意的是，區(qū)內滑坡多形成于散體結構的殘坡積土層中，而在層狀、塊狀結構的巖體中少見。

4.4 水文條件

據(jù)桂東縣近二十年暴雨資料統(tǒng)計，研究區(qū)內多年平均降水量為1742.4mm，多年平均降水日151.3天，其中4～9月份(桂東汛期)占年降雨量的69%。鑒于研究區(qū)內已發(fā)生的滑坡和不穩(wěn)定斜坡，均與降水有直接或間接作用有關，表明滑坡和不穩(wěn)定斜坡與大氣降水關系密切。這是由于在降雨過程中或之后的較短時間內，特別是在大暴雨前期有小至中雨的降雨過程，因殘坡積層中碎石或砂礫質成分含量較高，孔隙度相對較高且發(fā)育，表層植被發(fā)育，有利于降雨的滲透，使土體達到飽和狀態(tài)，斜坡上的土體處于極限平衡狀態(tài)時，在暴雨的作用下，土體極易失穩(wěn)而發(fā)生滑坡和不穩(wěn)定崩塌。

4.5 人類工程活動

研究區(qū)內交通較為便利，國道106分布于侵蝕谷地低山地貌區(qū)，地形相對較平緩，大塘加油站以東至漚江段形成了5m～15m高的切方邊坡，邊坡采用了放坡+擋墻+格構護坡治理；鄉(xiāng)村道路工程規(guī)模小，由于山高坡陡，存在一定的切坡，局部引發(fā)了小型的土體剝墜落現(xiàn)象，有崩落發(fā)生后，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

研究區(qū)屬低山區(qū)，居民區(qū)大多分布于溝谷低山地貌平緩地段，地形坡度一般5°～15°，房屋建設是最為普遍的人類工程活動。大塘中學因擴建產生高陡切方邊坡，在降雨影響下，坡體產生拉張裂縫，局部土體剝墜落，形成不穩(wěn)定斜坡，對坡頂電塔及下方教學樓產生威脅。大塘集鎮(zhèn)居民安置點因場地整平，形成的切方邊坡未進行有效的護坡治理工程，在降雨的不斷沖刷下，坡面水土流失，下方擋墻頂部有渾水冒出，斜坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4.6 水利建設

水利建設主要是對大塘集鎮(zhèn)區(qū)主要河流段進行疏通和修建護岸，使得流經大塘集鎮(zhèn)的河段應付百年一遇山洪能力得以提升，但大塘集鎮(zhèn)周邊村組的灌溉水渠多為簡易的水溝或是磚石結構，砂漿抹面的小水渠，在大暴雨時，渠水陡漲溢出，剝蝕溝渠外側斜坡，掏空溝渠底部使得溝渠斷裂，最終導致渠水沖刷下部坡面誘發(fā)局部水土流失。

桂東縣大塘集鎮(zhèn)境內人類工程活動強度劇烈，其主要表現(xiàn)為交通建設、房屋建設、水利建設、梯田梯土耕種和礦業(yè)活動等。大塘集鎮(zhèn)境內的滑坡和不穩(wěn)定斜坡受自然因素和人為因素共同作用引發(fā)的最為普遍。自然因素形成了滑坡和不穩(wěn)定斜坡的基本條件，而人為因素為其的產生更進一步創(chuàng)造了條件，使滑坡和不穩(wěn)定斜坡的穩(wěn)定性更加減小，從而誘發(fā)各種地質災害。

5 結論

調查區(qū)主要發(fā)育滑坡和不穩(wěn)定斜坡等地質災害，主要分布在海拔高程為786.5m～1102.4m的剝蝕構造中山、低山地貌區(qū)內。滑坡和不穩(wěn)定斜坡大多發(fā)生在基巖風化表層的殘坡積砂質粘性土與下伏基巖的接觸面。由于區(qū)內氣候溫暖潮濕，物理和化學風化作用強烈，且4月-9月為雨季，是地質災害的高發(fā)期。鑒于區(qū)內人類工程活動強度劇烈，因此，自然因素形成了滑坡和不穩(wěn)定斜坡的基本條件，而人為因素為其的產生更進一步創(chuàng)造了條件，從而形成滑坡和不穩(wěn)定斜坡等地質災害。

綜上所述，研究區(qū)內滑坡和不穩(wěn)定斜坡等地質災害的形成與地形地貌、巖土體工程地質條件、地質構造、水文條件及人類工程活動等多種因素控制有關，是以外力地質作用為主導的結果。