劉健康， 匡文龍， 盧正新， 陳 偉

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

0 引言

長(zhǎng)株潭地區(qū)是湖南省最主要的經(jīng)濟(jì)區(qū)、人口聚集區(qū)，是國(guó)家“兩型”社會(huì)試驗(yàn)區(qū)，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，文化繁榮。環(huán)境友好型社會(huì)是“兩型”社會(huì)中的一型，近些年，隨著長(zhǎng)株潭一體化的推進(jìn)，大量工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)在區(qū)域內(nèi)展開(kāi)，自然環(huán)境被進(jìn)一步破壞。區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件復(fù)雜，地貌類(lèi)型多樣，在自然因素和人類(lèi)活動(dòng)的綜合影響下，各類(lèi)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(rèn)識(shí)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的特征及成因，提出科學(xué)的防治措施，以減少人民群眾的損失，維護(hù)社會(huì)的安定和諧。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理概況

長(zhǎng)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(diǎn)為東、南面高，西、北面低；整個(gè)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(fēng)氣候區(qū)，氣候溫暖濕潤(rùn)，降水豐富；區(qū)域面積為2.8萬(wàn)km2，約占湖南省總面積的13.3%。

1.2 地質(zhì)環(huán)境概況

長(zhǎng)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(yè)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(guò)長(zhǎng)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(lèi)工程活動(dòng)概況

長(zhǎng)株潭地區(qū)的工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)主要有房屋建設(shè)、道路施工、水利工程、礦山開(kāi)采等，隨著工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)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(lèi)型上看，長(zhǎng)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(yán)重，占區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的49.92%，長(zhǎng)沙次之，占30.31%，湘潭相對(duì)較少，只占19.77%(見(jiàn)表1)。

表1 長(zhǎng)株潭地區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型及數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

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

(2)從時(shí)間分布上看，長(zhǎng)株潭地區(qū)的各類(lèi)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(jiàn)表2)。

表2 長(zhǎng)株潭地區(qū)氣溫及降雨統(tǒng)計(jì)表

注：本資料來(lái)源于湖南省各市氣候統(tǒng)計(jì)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(lèi)地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)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(zhǎng)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(lèi)型，兼有少量的巖質(zhì)類(lèi)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(zhǎng)時(shí)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(cè)性的特征；(6)人類(lèi)不規(guī)范的工程建設(shè)活動(dòng)是導(dǎo)致滑坡和崩塌大量發(fā)生的重要因素。(7)長(zhǎng)株潭地區(qū)的崩塌主要因構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙導(dǎo)致，且崩塌體的長(zhǎng)和寬分別為25～260 m和30～75 m。

長(zhǎng)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(zhǎng)時(shí)間降雨和大暴雨所引發(fā)。當(dāng)單次降雨量為150 mm時(shí)，滑坡災(zāi)害極易發(fā)生，如位于長(zhǎng)沙縣北部的脫甲小學(xué)滑坡，因當(dāng)?shù)赝临|(zhì)多為疏松的石英砂，且該坡面坡度>30°。每當(dāng)雨季，大量雨水滲入滑坡體內(nèi)，不僅增加了滑坡的滑動(dòng)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(qiáng)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)模大小：通過(guò)實(shí)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(lái)泥石流的發(fā)生次數(shù)有逐漸減少的趨勢(shì)。

(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(lèi)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(jiàn)，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(zhǎng)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(zhǎng)株潭地區(qū)地質(zhì)條件非常復(fù)雜，且錳、鐵等礦產(chǎn)資源較為豐富，經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)，礦山開(kāi)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(lái)，斷續(xù)發(fā)生地面下沉和開(kāi)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(chǎng)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(chǎng)湘江西岸的崩塌，主要是因?yàn)楹佣蔚陌及堕L(zhǎng)期受流水侵蝕，導(dǎo)致下部被掏空，但上部正常，形成了一個(gè)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(lèi)公路的建設(shè)，在路基工程中經(jīng)常要在斜坡的坡腳處進(jìn)行路塹的開(kāi)挖，修建人工邊坡，改變了坡體原來(lái)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(guò)深的開(kāi)挖路塹，過(guò)高過(guò)陡的設(shè)置邊坡，在斜坡頂堆積過(guò)量的物體或爆破施工不當(dāng)，都會(huì)導(dǎo)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(qiáng)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(fù)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(dòng)與風(fēng)化作用強(qiáng)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(zhǎng)株潭地區(qū)處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，全年平均氣溫在16.5～17.4 ℃之間，雨季長(zhǎng)，多暴雨，短時(shí)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(lèi)活動(dòng)。區(qū)域內(nèi)的人類(lèi)活動(dòng)常常會(huì)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(dǎo)致坍塌、滑坡，加上在礦山建設(shè)和采煤的過(guò)程中，會(huì)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(lái)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(dòng)，地鐵施工或人工開(kāi)挖后回填不實(shí)等因素引起，當(dāng)采礦工程在地下進(jìn)行時(shí)，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(yù)防為主、預(yù)警為輔、及時(shí)治理相結(jié)合”是方法；“時(shí)間差”和“空間差”是處理地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題的關(guān)鍵。地方政府應(yīng)加強(qiáng)防災(zāi)能力建設(shè)，同時(shí)對(duì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)的群眾進(jìn)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(xué)平衡；(3)采用抗滑擋土墻和抗滑樁、線路繞避等預(yù)防措施[4]。

崩塌的工程防治措施：(1)對(duì)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(duì)懸臂狀或拱橋狀之類(lèi)的危險(xiǎn)巖體，可以進(jìn)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(yù)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(hù)坡；(2)工程建設(shè)時(shí)，可采用跨越避險(xiǎn)工程及穿越工程；(3)在潛在的隱患點(diǎn)修筑邊坡防護(hù)工程、排泄疏導(dǎo)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(guò)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(kāi)展人類(lèi)活動(dòng)；(2)發(fā)生過(guò)少量地面塌陷的地區(qū)，經(jīng)過(guò)勘察，地層已趨于穩(wěn)定，應(yīng)避免在此進(jìn)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(kāi)此區(qū)域；(4)在工程建設(shè)過(guò)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(xué)合理的利用植被來(lái)治理地質(zhì)災(zāi)害，禁止亂砍濫伐，提倡植樹(shù)造林，以增強(qiáng)斜坡的穩(wěn)定性，同時(shí)減少松散堆積物，預(yù)防泥石流的發(fā)生，從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的有效保護(hù)。生物工程防治措施和工程防治措施綜合實(shí)施，能更好地起到防治作用。

5.3 綜合施策

(1)調(diào)查評(píng)價(jià)。查明已知地質(zhì)災(zāi)害潛在發(fā)生點(diǎn)的相關(guān)情況，對(duì)其發(fā)展變化過(guò)程進(jìn)行記錄；對(duì)新近發(fā)現(xiàn)與發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)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(jìn)行應(yīng)急處置。

(2)預(yù)警與預(yù)報(bào)。對(duì)危險(xiǎn)地帶采取適當(dāng)?shù)臉?biāo)識(shí)或標(biāo)志；對(duì)潛在災(zāi)害點(diǎn)活動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)采取有效的預(yù)防措施；災(zāi)害發(fā)生后及時(shí)通報(bào)災(zāi)情，減少不必要的損失；加強(qiáng)群防群測(cè)體系的建設(shè)。

(3)應(yīng)急能力建設(shè)。各級(jí)政府應(yīng)加強(qiáng)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(jìn)行應(yīng)急演練；健全災(zāi)害預(yù)警機(jī)制，災(zāi)后及時(shí)應(yīng)對(duì)；宣傳地質(zhì)災(zāi)害防治的基本常識(shí)，提高人們的防災(zāi)意識(shí)[5]。

6 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)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(duì)而言較少。其特點(diǎn)為數(shù)量多，災(zāi)情嚴(yán)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(guò)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(lèi)活動(dòng)更是密不可分。隨著長(zhǎng)株潭一體化的推進(jìn)，區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人類(lèi)的活動(dòng)對(duì)自然界進(jìn)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(rèn)識(shí)地質(zhì)災(zāi)害的特征、成因，并建立一整套的預(yù)防、預(yù)警與治理相結(jié)合的防災(zāi)減災(zāi)體系是必要的。