湖南省長株潭地區地質災害特征及防治對策

劉健康， 匡文龍， 盧正新， 陳 偉

(湖南科技大學 資源環境與安全工程學院，湖南 湘潭 411201)

0 引言

長株潭地區是湖南省最主要的經濟區、人口聚集區，是國家“兩型”社會試驗區，經濟較為發達，文化繁榮。環境友好型社會是“兩型”社會中的一型，近些年，隨著長株潭一體化的推進，大量工程經濟活動在區域內展開，自然環境被進一步破壞。區域內的地質條件復雜，地貌類型多樣，在自然因素和人類活動的綜合影響下，各類地質災害發生量驟增，它們破壞橋梁道路，造成交通堵塞，毀壞房屋農田，損壞水利工程，引發洪水，危害生命，惡化生態，形成災害鏈。因此，有必要認識區域內地質災害的特征及成因，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 研究區概況

1.1 自然地理概況

長株潭地區位于湖南省中東部，屬湘中丘陵和湘東山地地區，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；整個區域處于北緯25°32′～28°41′，東經112°13′～114°之間，屬亞熱帶季風氣候區，氣候溫暖濕潤，降水豐富；區域面積為2.8萬km2，約占湖南省總面積的13.3%。

1.2 地質環境概況

長株潭地區的地層巖性主要為：前震旦系板溪群變質巖；泥盆系到侏羅系的砂頁巖、花崗巖、泥巖、灰巖；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。區域處于江南地軸的南緣，屬華南上隆剝蝕中低丘陵，經過長期的地殼演化，形成了多期次、多方向的構造體系，主要發育有北北東向、北東向等構造。

1.3 人類工程活動概況

長株潭地區的工程經濟活動主要有房屋建設、道路施工、水利工程、礦山開采等，隨著工程經濟活動日益頻繁，不規范的工程建設也逐漸增多，引發了山體滑坡、河岸坍塌、礦洞塌陷等地質災害[1]。

2 地質災害的分布特征

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

表1 長株潭地區主要地質災害類型及數量統計表

注:本資料來源于湖南省各縣市地質災害調查與區劃報告。

(2)從時間分布上看，長株潭地區的各類地質災害均集中發生在每年4—8月的雨季，其中，猶以4—6月最為顯著，為該地區地質災害的高發期(見表2)。

表2 長株潭地區氣溫及降雨統計表

注：本資料來源于湖南省各市氣候統計資料。

(3)從地質分布上看，區域地體形成于中元古代晚期，地體在下奧陶統為泥巖建造，至泥盆世以后，接受晚古生代碎屑巖、碳酸鹽沉積，廣泛存在于區域內的軟質巖層和易于親水軟化的土層，是各類地質災害嚴重的重要原因。本區域的滑坡和崩塌主要發生在震旦系板溪群、冷家溪群淺層變質巖和花崗巖分布區，少數發生在泥盆系和第四系分布區。泥石流主要發生在低山區和丘陵地區的碎屑巖、淺變質巖、巖漿巖區，大多表現出黏性泥石流的特征；巖溶塌陷主要發生在下部灰巖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的采空區地帶經常發生采空塌陷。

3 地質災害的發育特征

3.1 滑坡與崩塌發育特征

長株潭地區滑坡與崩塌發育特征：(1)以其物質組成劃分主要為土質類型，兼有少量的巖質類型；(2)區域內滑坡和崩塌的規模一般較小；(3)較大規模的滑坡和崩塌通常在高度>30 m、且坡度>55°的山坡上產生；(4)長時間的大暴雨是誘發滑坡與崩塌的主要原因；(5)區域內的滑坡與崩塌具有突發性、可監測性的特征；(6)人類不規范的工程建設活動是導致滑坡和崩塌大量發生的重要因素。(7)長株潭地區的崩塌主要因構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。

長株潭地區年降水量>1 300 mm，區域內的滑坡與崩塌90%以上是由長時間降雨和大暴雨所引發。當單次降雨量為150 mm時，滑坡災害極易發生，如位于長沙縣北部的脫甲小學滑坡，因當地土質多為疏松的石英砂，且該坡面坡度>30°。每當雨季，大量雨水滲入滑坡體內，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，降低其抗剪強度，致使該地滑坡災害經常發生。

3.2 泥石流發育特征

(1)按規模大小：通過實地調查，區域內共有36條泥石流溝，其中小型泥石流溝有30條，中型6條，區域內泥石流發育以小型為主，且近年來泥石流的發生次數有逐漸減少的趨勢。

(2)按物質組成：本次野外調查發現區域內有泥石流和水石流兩種類型的泥石流，暫未發現泥流。

(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，區域內泥石流發育以溝谷型為主。如2017年7月，寧鄉市王家灣特大暴雨引發的泥石流為典型的溝谷型泥石流，造成了多人死亡及失聯。

3.3 地面塌陷發育特征

(1)按規模大小：調查區域內的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：長株潭地區地質條件非常復雜，且錳、鐵等礦產資源較為豐富，經濟比較發達，礦山開采工程較多，因此，區域內主要有巖溶塌陷和礦山采空區塌陷，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山田村地面塌陷，自2003年以來，斷續發生地面下沉和開裂，造成房屋倒塌，道路斷裂，農田滲漏等災害。調查表明，其地面塌陷的影響區域基本分布在礦場采空區的上方。

4 地質災害的成因

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、地質構造、水文氣象條件等因素。如湘潭市岳塘區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，引發崩塌。

(2)人為因素。人為因素主要是指各類公路的建設，在路基工程中經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力情況，破壞了邊坡巖土體的穩定性；或者采用不合理的工程方案及違規施工，如過深的開挖路塹，過高過陡的設置邊坡，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。區域內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，區域內泥石流主要形成于山坡坡度為35°～55°的地區。

(2)地質條件。區域內具有復雜的地質構造，發育著眾多斷層與褶皺，且新構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基礎[2]。

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

(4)人類活動。區域內的人類活動常常會破壞地表原有結構，造成水土流失，使坡體失去穩定性，導致坍塌、滑坡，加上在礦山建設和采煤的過程中，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 地質災害的防治建議

地質災害的防治建議：“以人為本”是原則；“預防為主、預警為輔、及時治理相結合”是方法；“時間差”和“空間差”是處理地質災害問題的關鍵。地方政府應加強防災能力建設，同時對災害易發區、危險區的群眾進行相應的防災教育。

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)在泥石流形成區可以采取植被護坡；(2)工程建設時，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)已經發生過地面塌陷，且并未穩定的地區，應該禁止在此地區開展人類活動；(2)發生過少量地面塌陷的地區，經過勘察，地層已趨于穩定，應避免在此進行施工建設；(3)在地面塌陷的潛在隱患區域，主要建筑物應避開此區域；(4)在工程建設過程中，應該將人為因素的影響降至最低，如利用排水系統排出地表水、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災害防治措施，應該科學合理的利用植被來治理地質災害，禁止亂砍濫伐，提倡植樹造林，以增強斜坡的穩定性，同時減少松散堆積物，預防泥石流的發生，從根本上實現對地質環境的有效保護。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)調查評價。查明已知地質災害潛在發生點的相關情況，對其發展變化過程進行記錄；對新近發現與發生的地質災害進行應急調查，基于災害的特定情況采取特定的防治方案，并進行應急處置。

(2)預警與預報。對危險地帶采取適當的標識或標志；對潛在災害點活動狀態進行監測，及時采取有效的預防措施；災害發生后及時通報災情，減少不必要的損失；加強群防群測體系的建設。

(3)應急能力建設。各級政府應加強應急能力建設，配備應急技術裝備與救災人員，進行應急演練；健全災害預警機制，災后及時應對；宣傳地質災害防治的基本常識，提高人們的防災意識[5]。

6 結語

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