梅嶺地質災害類型與形成機制

李子康，鄒 歷

(1.東華理工大學地球科學學院，江西南昌 330013；2.江西省南昌市城市規劃設計研究總院，江西南昌 330038)

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梅嶺地質災害類型與形成機制

李子康1，鄒 歷2

(1.東華理工大學地球科學學院，江西南昌 330013；2.江西省南昌市城市規劃設計研究總院，江西南昌 330038)

摘要梅嶺是國家級風景名勝區，滑坡、崩塌等地質災害頻發，嚴重威脅著景區的生態環境和生命財產安全。通過對梅嶺地質災害類型、分布與形成機制的實地調查與分析，結果表明：該區域的地質災害類型以滑坡、崩塌、危(滾)石和山洪為主，主要分布于人工活動較強的低山丘陵區沿溝谷分布的居民點附近和修建的道路兩側；發育機制與地質地貌有較大關系，更主要是受強降水和人類活動的影響。

關鍵詞梅嶺；地質災害類型；發育機制

南方丘陵地帶因地質條件復雜、降水豐富和人類活動較強，導致地質災害頻發，嚴重影響了生態環境和生命財產安全。近年來，隨著旅游業的迅速發展，許多山地被開發為旅游景區，日益增強的人類活動進一步增加了地質災害的潛在危險性。目前，學者對山區地質災害的類型、形成機制及其危害與防治進行了大量研究。陳曉清等[1]對峨眉山5·2崩塌事件的研究認為，地層接觸帶和山高坡陡的地質地貌條件是有利因素，而暴雨、采石挖空山體的不合理經濟活動是激發因素；高春海[2]分析了北山古寺景區滑坡特征，認為滑坡是由構造條件、地貌條件、地層巖性、水文地質條件等內在原因和暴雨與旅游開發誘發因素共同作用所致；張英平等[3]研究表明：野三坡百里峽景區的崩塌落石災害是由構造控制的破碎巖體抗拉強度減弱，巖塊存在著結構面外傾等內力因子和暴雨等外力因子共同作用導致，應根據隱患區不同特征分別采取防治對策；胡善風等[4]、郭福生等[5]、張林生[6]分別對黃山風景區崩塌災害危險性、龍虎山景區危巖景觀、丹霞山世界地質公園地質災害進行了分析評估，劃分出不同等級的危險區域，并提出了相應的防治對策；劉艷輝等[7]研究認為，強降雨或局地暴雨能同步誘發地質災害，而降雨強度不大但連續降雨過程誘發的地質災害有滯后效應；周創兵等[8]綜述了暴雨誘發滑坡的致災機理、風險評估與減災方法，提出了暴雨誘發滑坡的重點研究方向。梅嶺作為國家級風景名勝區，森林覆蓋率達67%[9]。近些年的開發建設與人類活動持續增強，一定程度地破壞了該區的生態環境，導致滑坡、崩塌等地質災害頻發。隨著旅游業的迅速發展和景區開發建設的加快，地質災害對游客和景區建設的威脅越來越大，因此，加大對山地景區地質災害的調查研究迫在眉睫。筆者于2014年7、9、10月對梅嶺獅子峰、紫陽宮、紫清山、竹海明珠等景區，縣道X004、X014、X052及其他公路干道和公路沿線的居民點及牛嶺村滑坡重點災害隱患點進行了考察，探討了梅嶺地質災害的類型、分布與形成機制，以期為該風景名勝區減災政策的科學制訂提供決策參考。

1災害的類型及其分布特征

受地質地貌、地層巖性、降雨及人類工程活動的影響，梅嶺地質災害及其隱患點主要分布在低山丘陵區沿溝谷分布的居民點附近和正在修建的公路兩側。地質災害主要分為滑坡、崩塌、球狀風化的危(滾)石、山洪等多種類型。該區共有滑坡94處，崩塌42處[10]，筆者調查發現有新的滑坡10處，崩塌5處，山洪3處(圖1)，危(滾)石分布廣泛。

圖1　梅嶺風景名勝區居民點附近的災害分布Fig.1　The disaster points mainly located near settlements found by investigation

1.1滑坡滑坡是指斜坡上的巖土體，受河流、地下水、地震及人類活動等因素的影響，在重力作用下失穩，整體或分散地向下滑動[11]。滑坡的發生并非單因素影響，而是多種因素共同作用下的綜合效應。斜坡土體性質、結構和外形是決定滑坡發育及其類型的內部條件，而水的作用、地震和人為因素的影響則是誘導或加速滑坡的外部條件，內部條件是形成災害的基礎，外部條件加速災害的發展過程[12]。暴雨和人類工程活動已成為誘發滑坡災害的主要因素[13-14]。

滑坡是梅嶺主要地質災害類型，數量較多但規模較小，僅有招賢鎮牛嶺村義富坪魏家滑坡為中型滑坡(潛在體積約為62.5×104m3)，牛嶺村半嶺諶家滑坡為小型滑坡(體積約為3.0×104m3)，其余均為微型滑坡[15](體積<1.0×104m3)，滑坡主要以淺層土質(主要為全風化花崗巖)滑坡為主，少部分滑坡帶有碎石塊，巖質滑坡較少。牛嶺村義富坪魏家和半嶺諶家滑坡規模較大，斜坡下部均為花崗閃長巖，風化強烈，產物多為高嶺土和石英砂，降水易入滲而使土體飽水軟化，高嶺土易受雨水沖刷流走，風化層結構松散，黏聚力降低。義富坪魏家因建房形成的切坡高5～8 m，坡度大于60°，坡腳臨空，降低斜坡的土體支撐力；半嶺諶家滑坡隱患體上水方稻田積水，長期滲入加速土體飽水軟化，降低了土體的黏著力，下滑力增大，因而在汛期和持續降雨期間易導致滑坡發生[10]。微型滑坡主要分布在人類活動較強的區域，如山區公路兩側與切坡建房的地段。切坡、修路和開挖山體等工程活動改變了原始的坡面結構，破壞了山坡的穩定性，使公路上側山體的坡腳失去支撐，應力集中于斜坡前緣，遇到強降水時，雨水下滲，坡體重量增加，巖土體的抗剪力降低，使前緣段先發生滑坡，牽引后緣坡體整體下滑。如櫻花谷滑坡(圖2)。通過修建擋土墻并預留排水孔對該滑坡體進行防治。然而，由于坡面未恢復植被，排水孔經過長期沖刷導致排泄不通，2015年在原有滑坡體再次發生滑坡。在公路下側坡體，過往車輛的加載使公路下方坡體的承載重量增加，坡體上方的公路地形平坦，降雨時能匯集公路上側山坡和側方高地坡面的雨水，使雨水下滲、沖刷作用增強，導致坡體的含水量迅速增加、重力增大、可塑性增強，中上部滑體擠壓推動前緣段滑體發生滑動，形成滑坡。如團山村公路下側的滑坡體(圖3)。

圖2　櫻花谷公路上側的滑坡Fig.2　Landslide above the road on cherry blossom valley

圖3　團山村公路下側的滑坡Fig.3　Landslides under the road in Tuanshan Village

1.2崩塌崩塌是指陡峻斜坡上的巖土體在重力作用下脫離母體的崩落現象，一般發生在高陡邊坡。河流切割或人工開挖的高陡邊坡在卸荷作用的影響下，應力重新分布，在邊坡卸荷區內形成拉張裂縫，并與其他裂隙和結構面組合，逐步貫通形成危巖體，在地面震動、降水等外力作用的誘發下，危巖體突然脫離母體，翻滾、墜落并堆積于坡腳[16]。

據考察，梅嶺主要為花崗巖分布區，受地殼運動的影響，構造破碎，裂隙和節理發育。經過長期的風化作用，基本處于全風化-半風化狀態，在表面形成巖性為砂土或砂土夾碎石塊的殘坡積層及全風化層，顆粒松散，孔隙度大。由于修路和建房等開挖自然坡腳形成高陡的切坡高達8～12 m，坡度達60°～80°。大多數切坡直接裸露于地表，既無植被覆蓋，又缺乏工程保護，穩定性較差或極不穩定(圖4)。在持續性降水或暴雨的作用下，雨水大量下滲，增加了坡體的含水量，使坡體質量增加，導致重力增大，土體之間抗剪力下降，可塑性增強，最終在重力和流水的作用下，巖土體崩塌并堆積于坡腳。崩塌體的碎石含量不等，石塊大小也不盡相同，粒徑小的多為5～10 cm，粒徑大的可達50～100 cm。

圖4　團山村人工切坡崩塌后的邊坡Fig.4　Slope after artificial cutting slope collapse in Tuanshan Village

1.3危(滾)石巖體因受自然或人工活動的擾動，處于不平衡狀態，給安全生產帶來威脅，且有滑移趨勢的塊體稱為危石[17]。滾石是指塊石因某種原因從地質體表面失穩后經過下落、回彈、跳躍、滾動或滑動等運動方式沿著坡面向下快速運動，最后在較平緩的地帶或障礙物附近靜止下來的一個動力演化過程[18]。

危(滾)石在梅嶺分布較廣。梅嶺花崗巖山體內有多條平推斷層，巖體內的節理廣泛發育，在不同方向上相互交錯，相互切割，將巨大的巖體分成許多菱形塊體，加之梅嶺降水豐富，經過流水、風化等物理、化學作用的侵蝕，形成花崗巖風化球。這些花崗巖風化球大小迥異、形態復雜，直徑大多為0.3～5.0 m。部分因山體坡度較陡，層理較差，結構松散、雜亂、多空隙，表面植被覆蓋較差并順著山麓滾動和堆積，很多仍處于不穩定狀態，形成危石。

很多危石地帶因其獨特的地貌形態而具有較高的觀賞價值，如獅子峰、紫陽宮、紫清山、竹海明珠等地已被開發為景區。景區的游步道、餐飲、商店等接待設施的開發建設活動以及大量游客的觀光游覽對危石干擾強烈且密集，使得危石更加不穩定，在強降雨等極端條件下可能發生滾動，由危石轉變為滾石，進而對游客和景區基礎設施造成嚴重威脅，加劇了危石的潛在危害性，如位于游步道上的危石(圖5)。景區外人工活動較強的區域，尤其是修公路、建造房屋等地段，容易形成裸露的切坡。雨水沖刷帶走了花崗巖周圍的細顆粒，使風化球體逐步暴露于坡面，形成花崗巖風化球與風化強烈的殘積土或全風化花崗巖混雜的坡體結構(圖6)。在持續強降雨沖刷和在重力的作用下，花崗巖風化球會發生移動、翻滾形成滾石，由勢能轉化為動能，雨季更容易對道路通行和人員安全構成威脅。公路也是山區頻繁的匯水區域，常在雨季匯聚大量水流，滾石滾落到公路內側(圖7)，覆蓋或鑲嵌于排水溝上的巖石可能阻塞溝渠，引發較嚴重的坡面侵蝕甚至誘發山洪等災害。

圖5　紫清山游步道上側的危石Fig.5　Dangerous rock above the trail in Ziqing Mountain

圖6　花崗巖球狀風化邊坡Fig.6　Slope of granite spherical weathering

圖7　公路內側的滾石Fig.7　Rockfall inside the road

1.4山洪山洪是指山區溪溝中發生的暴漲洪水。山洪具有突發性，流速大、沖刷破壞力強，水流中挾帶泥沙甚至石塊等，常造成局部性洪災[19]。

梅嶺降水豐富，集中分布在4～6月。近年來，修路、建房等人工活動使大量植被被破壞，造成坡面土層裸露，降低了植被對雨水的截留作用，增強了坡面沖刷能力。由于梅嶺土層以花崗巖風化殼為主，下伏基巖為塊狀構造的花崗巖，其巖性堅硬致密，孔隙度僅約1%，不透水，不利于水的下滲，易在花崗巖表面形成散流和暴流[20]。尤其是公路等基礎設施的修建，使平坦的路面形成新匯水區域，不僅匯集了路面上部的眾多水源，硬化的路面亦減少了流水的下滲量，使流量短時間內驟增，形成山洪。山洪容易在公路的拐彎處或坡度增大的地段傾瀉而下，沖垮路基，破壞植被(圖8)，形成溝谷(圖9)，甚至有可能形成泥石流，對基礎設施和行人的安全造成威脅。

圖8　山洪沖垮路基Fig.8　The subgrade washed away by flash flood

圖9　山洪沖刷形成的溝谷Fig.9　The valley formed by flash flood

2致災因素分析

通過對梅嶺地質災害類型與分布特征的分析可知，地質災害主要受地質地貌的控制，豐富的降雨和不合理的人類活動等成為重要的誘發因素。

2.1地質地貌條件梅嶺位于西山脈中段，九嶺復背斜的南翼，與萍東坳陷接壤，是九嶺南緣大型推覆構造的組成部分之一，主要由花崗巖組成，風化嚴重。由于石英和長石的膨脹系數相差近1倍，在熱脹冷縮過程中，花崗巖表面的礦物之間容易產生裂隙，進而有利于水的滲入和后期化學風化作用進行[21]。由于石英的抗風化能力較強，花崗巖經過長期的風化作用形成的風化殼中以石英顆粒為主，結構疏松、滲水性強、抗剪力差的松散風化殼為災害的發生提供了地質條件。

梅嶺海拔50～841 m，屬低山丘陵地貌，自然坡度多為25°～35°，屬于滑坡形成的最佳坡度[15]。在長期的侵蝕和沖刷作用下，形成溝谷縱橫、地勢落差較大的地貌區，有利于災害的形成。此外，坡向對孕育地質災害有較大影響。陽坡與陰坡相比，光照充足，是夏季風的迎風坡，降水充沛，導致風化程度更高；在陽坡建房種地，影響坡面的原始結構和地表植被，更有利于滑坡和崩塌等地質災害發生。

2.2降水降雨是誘發地質災害的重要因素之一[22]。梅嶺屬中亞熱帶季風氣候，年均降雨量約1 596 mm，主要集中于4～6月，占全年降水的51.3%，降雨量約為798 mm[23]。持續的降水或暴雨使雨水沿著斜坡的裂隙和孔隙大量下滲，增加坡體的重量和塑性，下滲到地層接觸面時，形成滑動面，使巖土之間的抗剪能力下降，誘發地質災害。地質災害的高峰期與月均降雨量的高峰期基本一致，發生時間大致與強降雨發生相對應或滯后1～2 d[7-8，24-25]。

2.3人工活動人類工程活動是誘發地質災害的重要因素[26]。梅嶺作為第5批國家級風景名勝區、國家級森林公園，旅游人數大幅度增加(2010年已達120萬人)，開發力度的不斷加大，不僅修建了許多交通干道和游步道(公路里程近190 km，景區的主干道逾80 km)，還興建了餐飲、商店、旅館等旅游接待設施。工程活動改變了斜坡的自然狀態，產生了新的人工切坡和匯水處，破壞了斜坡的原始平衡，使斜坡應力集中于前緣，導致坡體失衡而產生變動，為滑坡、崩塌等地質災害的發生提供了條件。

3結論

通過對梅嶺地質災害類型、分布與形成機制的調查與分析，得出如下結論：①梅嶺地質災害以滑坡、崩塌為主，危(滾)石分布普遍，山洪較少，主要分布于人工活動較強的低山丘陵區沿溝谷分布的居民點附近和修建的道路兩側；②地質災害的發育機制與地質地貌有較大關系，但更主要是受強降水和人類活動的影響。

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Types and Forming Mechanism of Geohazards in Meiling

LI Zi-kang1, ZOU Li2

(1. College of Earth Sciences, East China University of Technology, Nanchang, Jiangxi 330013; 2. Nanchang Urban Planning and Design Research Institute, Nanchang, Jiangxi 330038)

AbstractMeiling is a national tourist attraction. In recent years, landslide, collapse and other geological disasters occur frequently which seriously threat the ecological environment, life and property safety in the scenic spot. In this research, we analyzed the geological disaster type of Meiling, carried out field survey on the distribution and formation mechanism and concluded that geological disaster types mainly contain landslide, collapse, dangerous rock or rockfall and mountain torrents. They were mainly distributed nearby residential areas along the valleys of low hilly land and both sides of building roads where human activities were strong. Geohazards forming mechanism had close relationship with geologic physiognomy. Furthermore, it was mainly affected by the strong rainfall and human activities.

Key wordsMeiling; Geohazards types; Forming mechanism

基金項目江西省數字國土重點實驗室開放基金項目(DLLJ201511)；東華理工大學梅嶺地質災害實習基地。

作者簡介李子康(1990- )，男，河北邯鄲人，碩士研究生，研究方向：自然地理學。

收稿日期2016-02-10

中圖分類號S 181

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)08-028-04