(中國地質(zhì)調(diào)查局 武漢地質(zhì)調(diào)查中心，湖北 武漢 430205)

珠江-西江經(jīng)濟帶是2014年國家發(fā)改委批準規(guī)劃的新區(qū)，地理區(qū)位優(yōu)勢顯著。梧州段處于其內(nèi)，地處粵桂兩省(區(qū))及東西部交界的重要連接地帶，是近、現(xiàn)代“兩廣商埠”“水上門戶”。梧州段地質(zhì)構造復雜、地質(zhì)環(huán)境及其脆弱，地質(zhì)災害點多面廣，在強降雨等極端氣候影響下，地質(zhì)災害隱患點頻繁發(fā)生變形破壞甚至失穩(wěn)。給人類生命財產(chǎn)造成重創(chuàng)[1-2]。對國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會安定造成嚴重影響。2018年4月初，自然資源部辦公廳印發(fā)通知，對2018年地質(zhì)災害防治工作作出總體部署，明確提出：全面貫徹落實黨的十九大精神，要切實加強地質(zhì)災害防治，將地質(zhì)災害防治作為生態(tài)文明建設和防災減災體系建設的重要內(nèi)容。本文選擇珠江-西江經(jīng)濟帶梧州段，在1：50 000地質(zhì)災害調(diào)查的基礎上，通過野外翔實調(diào)查資料的梳理、統(tǒng)計、分析，掌握了該區(qū)域地質(zhì)災害的發(fā)育特征、時空分布規(guī)律，進而對其成因機制及影響因素進行了系統(tǒng)分析，可為區(qū)內(nèi)國土規(guī)劃、重大工程建設、區(qū)域防災減災提供參考。

1 區(qū)域自然地理及地質(zhì)環(huán)境概況

珠江-西江經(jīng)濟帶梧州段地處粵桂兩省交界區(qū)域，西江億噸“黃金水道”核心區(qū)段，是橫跨聯(lián)結粵桂乃至東西的交通大動脈?？偯娣e470 km2。研究區(qū)屬亞熱帶季風氣候區(qū)，氣候溫濕多雨；區(qū)內(nèi)多年平均氣溫20℃～22℃，極端高溫39.7 ℃，極端低溫-3.0 ℃。多年平均降雨量1 459.0～1 700.0 mm，最大年降雨量1 925.9 mm，最小年降雨量1 002.9 mm，日降雨量≥50.0 mm的暴雨天數(shù)多年平均在4.1～5.2 d之間，最多年份為8.0～12.0 d；降雨量≥100.0 mm的大暴雨天數(shù)多年平均為0.5～1.1 d，最多年份2.0～3.0 d；最大日降雨量可達334.5 mm。研究區(qū)河流水系發(fā)育，地表水資源比較豐富。西江在南側自西向東橫貫研究區(qū)，境內(nèi)流長28.5 km，區(qū)內(nèi)溪流網(wǎng)布，主要發(fā)育有江北的桂江、江南的旺步?jīng)_、桃花沖、珠品沖、龍珠沖和界河沖。地形地貌特點是四周高，中間低，地勢由南北向中部西江傾斜，地形坡度集中發(fā)育在15°～40°之間。西江沿岸區(qū)域為地勢較低的Ⅰ～Ⅲ級河谷階地，高程一般為20～60 m，其他80%以上地區(qū)為丘陵地貌，高程一般為80～300 m。地層巖性上，區(qū)內(nèi)主要出露地層有上元古界震旦系、下古生界寒武系、新生界第四系以及燕山早、晚期的花崗巖。地質(zhì)構造上，研究區(qū)位于華南加里東褶皺系欽州殘余海槽與大瑤山凸起交匯處，地處濱太平洋構造域與特提斯構造域的復合區(qū)內(nèi)。以北東東向斷裂、北東向斷裂、北西向斷裂和南北向斷裂為主，交織成網(wǎng)、錯綜復雜。

2 地質(zhì)災害類型及規(guī)模

研究區(qū)地質(zhì)災害極其發(fā)育，通過調(diào)查，該區(qū)域主要發(fā)育滑坡、崩塌(危巖)、不穩(wěn)定斜坡、泥石流等地質(zhì)災害，共計151處。其中滑坡41處，占比27.2%；崩塌(危巖)35處，占比23.2%；不穩(wěn)定斜坡73處，占地質(zhì)災害總數(shù)的48.3%；泥石流2處，僅在旺步?jīng)_和桃花沖潛在發(fā)育，占比1.3%；災害點面密度為32處/100 km2。災害主要發(fā)育分布在巖體風化強烈、人類工程活動頻繁的區(qū)域。從地質(zhì)災害規(guī)模來看，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害規(guī)模以小型為主(小(一)型：1萬m3≤V<10萬m3；小(二)型：V<1萬m3)，見表1 。

3 地質(zhì)災害時空分布及發(fā)育規(guī)律

3.1 區(qū)縣發(fā)育分布特征

受到地形地貌、氣象水文、巖性組合、地質(zhì)構造、人類工程活動等多方面因素影響，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害在區(qū)域上發(fā)育、分布特征差異性明顯[3-5]。研究區(qū)包含梧州市長洲區(qū)、萬秀區(qū)、龍圩區(qū)、蒼梧縣和肇慶市封開縣4個行政單元中的部分區(qū)域，其中封開縣占調(diào)查區(qū)面積最大，其轄區(qū)內(nèi)發(fā)育各類地質(zhì)災害達84處，其次是龍圩區(qū)和萬秀區(qū)，3個區(qū)地質(zhì)災害發(fā)育數(shù)量占比達85%以上，見表2。

3.2 沿高程和坡度發(fā)育分布規(guī)律

垂直方向，通過地質(zhì)災害所分布的高程，可以直觀反映不同高程的地形地貌、地層巖性、物質(zhì)組成特征與地質(zhì)災害孕育的地質(zhì)環(huán)境條件[6]。經(jīng)調(diào)查、統(tǒng)計(后緣高程)，高程大于200 m以上多為山丘頂部區(qū)域，均屬植被茂密覆蓋區(qū)，坡度相對平緩，地質(zhì)災害極少發(fā)育。地質(zhì)災害多集中發(fā)育在高程50～150 m(見圖1)，其地質(zhì)災害總和105處，多為滑坡、不穩(wěn)定斜坡，占比達70%。

從地形坡度上分析，有120處地質(zhì)災害發(fā)育、分布在坡度25°～55°的斜坡上(見圖2)，占災害總數(shù)的80%以上。

表2 研究區(qū)各區(qū)縣地質(zhì)災害統(tǒng)計表Tab.2 Statistics of geohazards in townships of the research area

圖1 地質(zhì)災害與高程的關系Fig.1 Relationship between geohazards and elevation

圖2 地質(zhì)災害與地形坡度的關系Fig.2 Relationship between geohazards and topographic slope

3.3 地層巖性和岸坡結構分布特征

經(jīng)調(diào)查、統(tǒng)計，寒武系共發(fā)育地質(zhì)災害74處，主要分布在小內(nèi)沖組(∈x)和黃洞口組(∈h)碎屑巖中，占地質(zhì)災害總數(shù)的49.00%；震旦系共發(fā)育地質(zhì)災害53處，主要分布在培地組(Zp)碎屑巖中，占比35.10%；花崗巖中發(fā)育19處，占比12.58%；第四系中發(fā)育5處，占地質(zhì)災害總數(shù)的3.31%。由此可見，研究區(qū)地質(zhì)災害主要發(fā)育在分布面積廣泛的寒武系、震旦系劣質(zhì)巖性段，其數(shù)量超過地質(zhì)災害總數(shù)的80%(見圖3)。

圖3 地質(zhì)災害與巖性的關系Fig.3 Relationship between geohazards and formation lithology

從岸坡結構分析，研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害在順向、斜向、橫向、逆向、堆積層結構斜坡均有發(fā)育。發(fā)育在逆向結構斜坡中的地質(zhì)災害數(shù)58處，占比為38.41%，其次是順向、橫向、斜向、堆積層斜坡，見圖4。

圖4 地質(zhì)災害與斜坡結構類型的關系Fig.4 Relationship between geohazards and slope structure type

3.4 沿地質(zhì)構造發(fā)育特征

研究區(qū)褶皺構造簡單，僅發(fā)育登元背斜，發(fā)育在東南角廣東封開縣登元一帶，主要為近南北向的秭歸向斜；褶皺附近調(diào)查中僅零星有不穩(wěn)定斜坡發(fā)育。但研究區(qū)斷裂較為發(fā)育，主要發(fā)育走向NE、NEE、NW和SN向4組。調(diào)查顯示，地質(zhì)災害的發(fā)育程度受斷裂構造影響顯著，其中大型的斷裂有白洲斷裂、竹洲塘斷裂、大雷頂斷裂、大村-旺甫斷裂、金巖斷裂和平浪斷裂，區(qū)內(nèi)發(fā)育長的均超過10 km。通過對斷裂兩側各1 km范圍內(nèi)地質(zhì)災害發(fā)育數(shù)量進行統(tǒng)計分析，沿主要斷裂2 km2范圍內(nèi)共發(fā)育地質(zhì)災害109處，占比70%以上，且均超過25處/100 km2，而在平浪斷裂、竹洲塘斷裂兩側達60處/100 km2(見表3)，面密度遠大于研究區(qū)平均發(fā)育面密度。究其原因為：在斷裂構造影響下原本的地形地貌、地表水系發(fā)生明顯改變，斷裂構造使其影響范圍內(nèi)的巖層、巖土體遭到不同程度的破壞，結構松散、破碎，易形成地質(zhì)災害。

表3 地質(zhì)災沿害沿主要斷裂構造發(fā)育統(tǒng)計Tab.3 Statistics for the development of geohazards along major fault structures

3.5 時間發(fā)育特征

降雨期間歷來是地質(zhì)災害的高發(fā)期[7]。通過野外實地調(diào)查、搜集當?shù)胤罏臏p災部門記錄資料以及對當?shù)厝簻y群防相關人員的走訪，針對每個災害點的變形、破壞、失穩(wěn)時間進行了梳理統(tǒng)計。調(diào)查顯示，地質(zhì)災害主要發(fā)生在汛期5～8月，地質(zhì)災害的發(fā)生頻次與降水量呈明顯的正相關關系。數(shù)十年一遇的強降雨往往誘發(fā)群發(fā)性地質(zhì)災害，其爆發(fā)時間與降雨過程同步或略有滯后，且具夜發(fā)性。歷史上共有2次大規(guī)模群發(fā)性地質(zhì)災害事件，其特征具有顯著的相似性。1966年6月12日的強降雨過程，歷時17 h，連續(xù)小時降雨量達315 mm；2006年6月8日的強降雨過程，歷時15 h，連續(xù)小時降雨量達305 mm。2次特大暴雨都是出現(xiàn)在6月，強降水時段均出現(xiàn)于01：00～07：00，最強60 min雨強的開始時間均出現(xiàn)在02：50～03：00之間。2次強降雨均誘發(fā)了群發(fā)性滑坡、崩塌和泥石流地質(zhì)災害，造成巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。

4 成因機制分析

4.1 內(nèi)在因素

4.1.1地形地貌

地形地貌特征是地質(zhì)災害活動的基礎，不同類型地質(zhì)災害的發(fā)生與其所處的地形地貌條件、相對高差、地形坡度的差異性密切相關[8]。研究區(qū)內(nèi)屬低丘崗地貌，高程超過250 m處由于近山頂，地勢平坦、植被覆蓋率高，地質(zhì)災害發(fā)育較少；高程50～150 m為第四系松散堆積物集中分布區(qū)，同時為人類工程活動集中區(qū)，地質(zhì)災害高發(fā)。此外，地質(zhì)災害多發(fā)育在20°～55°斜坡中，此類斜坡有較好松散物質(zhì)賦存和接受降雨的空間。小于25°的斜坡，地形平緩，土層不易滑動，大于55°的斜坡坡度較大，不利于松散物的賦存。該區(qū)域的崩塌(危巖)多數(shù)發(fā)育地形坡度均大于45°。在西江水位漲落升降、沖刷淘蝕作用下，沿江地質(zhì)災害體也會發(fā)生變形破壞乃至失穩(wěn)。由此可見，地質(zhì)災害的數(shù)量及發(fā)育分布特征與地貌條件密切相關。

4.1.2地層巖性

研究區(qū)大面積發(fā)育寒武系、震旦系碎屑巖，多為砂巖、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖軟硬互層結構。針對滑坡，地層巖性是其失穩(wěn)坡內(nèi)在條件。由于地層巖性的差異，力學性質(zhì)各不相同，滑坡發(fā)生的難易程度明顯不同。兩套巖組中的泥巖夾層，在構造影響及其他外力、降雨作用下，極易形成泥狀軟弱夾層，進而形成潛在的滑動面或滑動帶，為滑動失穩(wěn)創(chuàng)造良好的條件；同時，碎屑巖總體抗風化能力弱，節(jié)理裂隙發(fā)育、巖體破碎，易形成松散堆積物。相反，硬質(zhì)巖類，巖體抗風化能力強，不易形成潛在滑移面和滑體物質(zhì)。對于崩塌(危巖)而言，軟硬互層對其極為不利，尤其上硬下軟的巖性組合，容易發(fā)生危巖崩塌。由于差異性風化，抗風化能力低的軟弱巖層，易風化內(nèi)凹形成巖腔，上部堅硬的巖體挑出，在風化、降雨作用下極易發(fā)生變形破壞。在重力作用下，平挑呈“懸臂梁”狀的塊狀巖體，因重心不穩(wěn)而產(chǎn)生崩塌[9]。

4.1.3斜坡結構類型

斜坡結構類型對于地質(zhì)災害的孕育、破壞、失穩(wěn)具有顯著的控制作用[10-11]。研究區(qū)發(fā)育在順向和逆向結構斜坡地質(zhì)災害84處，占比55%。順向斜坡中由于軟弱夾層的存在[12]，形成潛在滑面，加之發(fā)育大量切層節(jié)理，在降雨、自重作用下極易發(fā)生滑動失穩(wěn)(見圖5)；寒武、震旦系碎裂結構逆向結構斜坡中，發(fā)育大量陡傾坡外的節(jié)理、裂隙，巖體結構極其松散，在外界條件及重力作用下極易發(fā)生崩滑失穩(wěn)(見圖6)。

圖5 省道304滑坡(順向斜坡)Fig.5 Landslide near the 304 provincial road (bedding slope)

4.1.4地質(zhì)構造

研究區(qū)僅東南角發(fā)育登元背斜，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害發(fā)育與斷裂構造有明顯的相關性(見圖7),但背斜兩翼地質(zhì)災害發(fā)育較少。區(qū)內(nèi)斷裂構造多呈張扭性、壓扭性，其兩側地層受到強烈擠壓，多形成數(shù)十米寬的破碎帶，局部存在軟弱面或軟弱帶，如斷層泥、角礫巖等，巖土體力學性質(zhì)較差，易風化剝蝕，巖體的完整性極差，多形成破碎、松散堆積物，為地質(zhì)災害提供了良好的物源條件[13]。同時松散結構易于降雨入滲和水體運移，為地質(zhì)災害發(fā)生提供有利條件。調(diào)查分析表明，NE、NW兩組交錯斷裂對區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害有明顯的控制作用，沿這兩組斷裂兩側發(fā)育地質(zhì)災害數(shù)量最多。

圖6 李家灣崩滑體(逆向斜坡)Fig.6 Lijiawan landslide(reverse slope)

4.2 外在因素

4.2.1降 雨

大氣降雨對地質(zhì)災害影響尤其是對滑坡、崩塌災害的影響十分強烈[14-15]。通過實地調(diào)查結合以往數(shù)據(jù)資料收集，地質(zhì)災害多發(fā)生在汛期5～8月份。為了進一步掌握地質(zhì)災害與降雨的相關性，課題組于2016年自建氣象監(jiān)測站，對雨量進行實時監(jiān)測，同時調(diào)查過程中進行雨前排查、雨中巡查、雨后復查的汛期“三查”工作。通過1 a的降雨及地質(zhì)災害變形破壞數(shù)據(jù)梳理分析表明：80%以上地質(zhì)災害發(fā)生在5～8月降雨集中時段，并且一段時間持續(xù)性的弱降雨和突發(fā)強降雨對地質(zhì)災害影響顯著。調(diào)查發(fā)現(xiàn)：對于持續(xù)性的弱降雨，地質(zhì)災害發(fā)生有明顯的滯后性，滯后期5～10 d，對于強降雨，當日便有一定數(shù)量地質(zhì)災害變形破壞，其后3～5 d地質(zhì)災害發(fā)生數(shù)量最多。由圖8可見，2017年5月中旬至7月中旬地質(zhì)災害發(fā)生最為頻繁，是這期間不間斷降雨和頻繁強降雨疊加所致[16]。由此可見，降雨是研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害發(fā)生的重要外在因素。

4.2.2水位升降

由于長洲樞紐船閘的建設，西江水位隨旱季、汛期而升降。水位上升會使沿岸涉水斜坡巖體受到江水浸泡、入滲，導致內(nèi)部裂隙的拓展和延伸。此外，江水的浸泡促使巖體內(nèi)部的凝聚力和摩擦力也逐步降低，巖體發(fā)生弱化，巖體力學性質(zhì)降低，同時對潛在滑帶起到潤滑作用，抗剪強度降低，對于存在泥巖夾層的順向碎裂巖斜坡尤為明顯。水位下降會使斜坡內(nèi)部賦存水體向外運移，此過程中水體的牽引、拖拽作用顯著，促使?jié)撛诨w隨水運移，對于松散堆積型斜坡尤為明顯。地質(zhì)災害前緣在受江水長期升降干濕循環(huán)條件作用下，會強烈變形破壞，最終導致整體發(fā)生失穩(wěn)[17-18]。

圖7 地質(zhì)災害與褶皺及斷裂分布Fig.7 Distribution of geohazards,folds and fractures

圖8 2017年降雨量與地質(zhì)災害的關系Fig.8 Relationship between rainfall and geological hazards

4.2.3人類工程活動

研究區(qū)地質(zhì)災害的形成受人類工程活動影響極其明顯[19-20]，主要表現(xiàn)為公路建設、城鎮(zhèn)遷建、居民建房、礦產(chǎn)資源開發(fā)等。區(qū)內(nèi)由人類工程活動誘發(fā)的地質(zhì)災害點51處，占比33.77%。尤其在正在開工建設的粵桂合作先行試驗區(qū)，頻繁的人類工程活動破壞了原本穩(wěn)定的斜坡狀態(tài)，形成了大量的不穩(wěn)定斜坡。調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)：坡體開挖造成應力釋放，卸荷作用明顯，其后卸荷裂隙發(fā)生延伸、貫通，巖體趨于破碎、松散，緩傾角的坡體易形成滑坡、不穩(wěn)定斜坡隱患；而陡傾角的坡體易形成危巖、崩塌隱患。同時，先行試驗區(qū)內(nèi)有大規(guī)模的填挖工程，在填挖之前斜坡在自然條件下處于穩(wěn)定狀態(tài)(見圖9(a))，當對山脊進行開挖轉填至兩側支溝內(nèi)時，通過碾壓、夯實，自然狀態(tài)下也保持基本穩(wěn)定狀態(tài)(見圖9(b))，當在降雨和坡底水流侵蝕、沖刷條件下，填方區(qū)將出現(xiàn)土體松動，地表、尤其填方平臺坡頂近邊緣處，出現(xiàn)平行于坡面或與主溝方向小角度斜交的的拉張裂縫，由于土體各向異性，裂縫延伸、張開、錯動形態(tài)不一。隨著拉裂縫的拓展、貫通邊緣處逐漸出現(xiàn)局部坍塌、下挫，形成小型臺階狀平臺(見圖9(c))，最終破壞失穩(wěn)堆積堵塞下方?jīng)_溝(見圖9(d))，在強降雨或持續(xù)性降雨條件下將形成泥石流災害[21]。這是區(qū)內(nèi)泥石流形成的重要成因機制。區(qū)內(nèi)江南旺步?jīng)_、桃花沖等幾條大型沖溝要尤為關注該問題。

圖9 人類工程活動誘發(fā)泥石流致災機理模式Fig.9 Mechanism of debris flow induced by human engineering activities

5 結 語

通過調(diào)查，研究區(qū)地質(zhì)災害點多、面廣、規(guī)模小，共發(fā)育151處地質(zhì)災害，災害類型主要為滑坡、崩塌(危巖)和不穩(wěn)定斜坡，泥石流僅發(fā)育2處，地質(zhì)災害點面密度32處/100 km2。其中不穩(wěn)定斜坡最為發(fā)育，占比45%以上，地質(zhì)災害規(guī)模以小型為主?？臻g上，地質(zhì)災害分布不均，50%以上發(fā)育在封開縣；且多發(fā)育在高程50～150 m、坡度25°～55°斜坡地帶；80%以上地質(zhì)災害發(fā)育在寒武系小內(nèi)沖組(∈x)和黃洞口組(∈h)、震旦系培地組(Zp)碎屑巖中；55%以上地質(zhì)災害發(fā)育在順向、逆向結構岸坡中；且沿主要構造斷裂呈條帶狀分布、NE向斷裂對地質(zhì)災害有明顯控制作用。時間上，主要發(fā)生在汛期5～8月。誘發(fā)地質(zhì)災害的內(nèi)在因素主要為：地形地貌、地層巖性、岸坡結構類型和地質(zhì)構造。外在因素主要為降雨、水位升降和人類工程活動。據(jù)當前地質(zhì)災害發(fā)育分布現(xiàn)狀、變形破壞特征和發(fā)展趨勢，建議落實群測群防，尤其是汛期的“三查”工作，同時推進群測群防向群專結合轉變，要大力提升地質(zhì)災害隱患排查技術水平，破解地質(zhì)災害隱患發(fā)現(xiàn)難、認識難的問題。