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四川省“4.20”芦山强烈地震后井研县地质灾害现状及防治对策*

2014-03-19常晓军邢光福葛伟亚叶念军杨献忠于俊杰孙强刘君安范飞鹏

华东地质 2014年1期
关键词:滑坡岩体灾害

常晓军,邢光福,葛伟亚,叶念军,杨献忠,于俊杰,孙强,刘君安,范飞鹏

(中国地质调查局南京地质调查中心 南京 210016)

2013年4月20日08 时02分,四川省芦山县发生Ms7.0级地震,成都、重庆等多地震感强烈,芦山、宝兴、天全等震中地区大面积房屋严重损毁,地震诱发的滑坡、崩塌等地质灾害导致G318 国道S210省道多处路段受阻,造成约200人死亡。地震不仅直接导致建筑变形毁坏,且间接导致很多山体边坡被震动开裂松弛,处于“引而未发”的状态,成为地质灾害隐患点,对人民群众的生命财产安全及生命线工程安全构成巨大威胁。

国土资源部及时部署了芦山“4.20”强烈地震灾区地质灾害应急排查工作。按照部署,笔者随南京地质调查中心专家队于2013年4月27日~5月10日对乐山市井研县震后地质灾害进行详细排查。在此基础上,本文介绍了井研县地质灾害发育现状,针对井研县地质灾害发育特征提出相应的地质灾害防治建议。

1 井研县地质环境与震前灾害概况

1.1 井研县地质环境

井研县位于四川盆地西南部,是典型的红层丘陵地区。区内地势由北向南逐渐降低,地形起伏自北向南趋缓,切割深度30~200 m,多圆顶丘,“U”型谷,且谷底较开阔,丘坡较陡。地貌上可分为低山、深丘、中丘和浅丘四类。区内水系发育,河网交错,河流源近流短,水量受降雨影响河流洪枯期水量变化较大,境内多年均降水量953.88 mm,最旱年为689.0mm,最大降水量为1260.9mm,降雨量多集中在5~9月,占全年降雨量的79.23%[1](图1)。这种时空分布不均的降雨类型,是诱发地质灾害的重要因素。地下水的补、径、排条件受降水、地形地貌、地层岩性和构造等因素制约,地下水位年际波动较大,是影响坡体内部动态平衡的主要因素之一。

图1 井研县多年月均降雨量直方图(据文献[1]修改)Fig.1 Histogram of per month rainfalls in recent years in Jinyan county

区内地层岩性以侏罗系紫红色砂岩夹泥岩、砂岩与泥岩互层为主,俗称“红层”,区内地层平缓,倾角一般3~8°。砂岩呈薄层状、厚层-巨厚层状。受新华夏系龙泉山构造带和华夏式构造式影响,岩体节理裂隙发育,表层风化强烈,泥岩大多已呈土状、碎块状,受雨水等外力剥蚀严重。

井研县境内岩层具有显著的软硬岩层相间的岩性组合和岩体结构破碎等特征,地貌上形成较大面积的临空坡面和陡壁,区域降水集中、强度大等是导致井研县境内地质灾害发育的因素。

1.2 震前地质灾害概况

井研县曾系统地开展过2 次地质灾害调查工作。据调查结果,井研县境内发育地质灾害221处,其中滑坡144处,崩塌危岩77处,因地质灾害造成1人死亡,直接经济损失200多万元[1]。全县27个乡镇均有地质灾害发育,主要分布于井研县西北低山区和东部中丘区。四川国土资源厅与地方政府联合开展地质灾害防治工作,通过危岩体清理、工程治理、搬迁避让和群测群防等多种途径减少灾害损失,排除了部分地质灾害隐患点。

据2011年调查[2],井研县境内发育的地质灾害主要为滑坡、崩塌,共有灾害隐患点98处,其中滑坡66处,占总数的67.3%;崩塌32 处,占总数的32.7%。

两次调查结果均表明,井研县地质灾害类型以滑坡、崩塌为主,灾害体规模一般较小,仅在镇阳、乌抛等乡镇存在个别中型滑坡,地质灾害隐患点的稳定性普遍较差。

2 震后地质灾害

2.1 地震对地质环境的破坏

井研县县城距震中芦山县龙门乡约180km,地震度烈为Ⅴ度,处于芦山“4.20”地震外围,受地震影响总体不严重。但这次地震对井研县地质环境造成了破坏,局部出现山体松动,岩石坠落,引发了新的地质灾害。如高凤乡建国村十组翘岩沟后山于4月20日地震当天发生崩塌(图2a),大佛乡大力村二组村边陡崖出现崩塌(图2b),一些老滑坡体斜坡上出现裂缝(图2c、图2d)。5月1日受地震和降雨影响,胜泉乡石民村发生崩塌,坠落的巨石压垮了坡下一户民房,对该户民房中居住的4人安全构成威胁(图2e、图2f)。

地震引发的山体震动对岩土体内部产生扰动,造成岩土体节理裂隙出现贯通、延伸、衍生及潜在崩滑面,间接增加了地质灾害发生的可能性。

图2 芦山地震引发的地质灾害Fig.2 Geological disasters initiated by Lushan earthquake

2.2 震后地质灾害发育现状

此次共排查出滑坡等各类地质灾害隐患点129处,其中核查原地质灾害点98处,新增点31处,分别发育分布于21个乡镇(图3)。灾害类型为不稳定斜坡(2处,新增1处)、滑坡(71处,新增5处)和崩塌(56 处,新增25 处),分别占总数的1.55%、55.04%和43.41%。地质灾害主要分布于北部的低山区和东部、南部的中丘地形区,在该区域发育的地质灾害占总数的90%左右,该区域内地质灾害发育数量超过10处的乡镇有5个,镇阳乡、黄钵乡、东林镇等3个乡镇发育地质灾害达15处以上(图3)。可见,井研县地质灾害具有呈片状、带状密集发育分布的特征,这可能与地形地貌及岩性组合存在一定关系。

图3 井研县地质灾害隐患点分布图(据文献[3]修编)Fig.3 Distribution of hidden dangerous points of geological disaster in Jingyan county

3 井研县地质灾害特征

3.1 地质灾害特征

井研县境内不同类型的地质灾害具有以下特征:

(1)一般发育于村民房屋附近与不同等级的公路边。威胁村镇等人口密集区地质灾害111处,危害生命线工程G213国道3处,S305省道4处,县道及村村通公路11处。

(2)滑坡均为土质、浅表层土体边坡的局部溜滑,很少有连贯、统一的滑动面,规模普遍较小,一般在5000m3以下,滑体厚度1~3 m,仅有老瓜子岩滑坡、周家沱滑坡、冯池塘滑坡等3 处规模达到中型。滑坡形态以半圆形、矩形居多,坡面微凹,总体呈似圈椅状。牛头滩滑坡见图4,其滑坡纵向剖面具有三段式特征(图5):滑坡后缘为岩质陡壁,高3~7m;滑坡体中部平缓,平均约12~20°;前缘为陡坎或陡坡地形,高1~4m,坡角35~55°,常是坡体变形破坏的剪出口位置。20多处滑坡顶部陡崖岩体破碎,时常有岩块掉落。

(3)崩塌灾害隐患点绝大多数为自然岩质边坡经长期变形演化形成,规模等级多为小型,崩塌灾害孕育微地貌为陡崖,崩塌体岩性为砂岩夹泥岩,由于泥岩的抗风化、抗侵蚀能力相对较弱,常形成泥岩被侵蚀掏空形成凹腔使上部砂岩悬空,在暴雨、地震等诱发因素作用下沿纵向节理裂隙面发生倾倒式崩落,有时在重力作用下甚至会沿顶部的裂隙直接将岩体拉裂、断开,形成崩塌(图6)。

图4 牛头滩滑坡Fig.4 Landslide in Niutoutan area

图5 牛头滩滑坡剖面示意图Fig.5 Schematic cross section of landslide in Niutoutan area

3.2 主要危害

井研县地质灾害分布点多面广,给当地居民正常生产生活造成威胁。目前,129 处地质灾害隐患点共威胁311户1169人,房屋等固定财产约3754万元。此外,还威胁国道G213、省道S305及乡村公路部分路段的交通安全。

图6 大岩湾崩塌及剖面示意图Fig.6 Collapses and section in Dayanwan area

区内滑坡、崩塌等地质灾害规模较小,多以快速、突发形式出现,直接危害民房及公路。与川西高山峡谷地区地质灾害规模大、村民大多居住于滑坡体中上部不同,井研县村民通常将房屋修建于滑坡体下,降雨过程中滑坡体多因局部破坏而滑动,滑坡发生时崩滑体直接冲击下方房屋造成房屋受损和人员伤亡。除少数规模较大的滑坡外,很少出现因滑坡原因造成房屋裂缝等损坏。

崩塌是井研县发育较多的灾害类型,存在方式主要有两种:一是局部存在孤立危岩,规模小,由数百方稳定性差的块石堆积而成;二是由于区域地层的特殊性,全区的高陡边坡普遍存在发生崩塌的可能性。边坡岩体整体破碎,崩塌随时零散崩落造成灾害,规模相对较大。

4 地质灾害发展趋势

井研县境内地质灾害数量较多且分布集中,具有潜在的危害性,发生地质灾害的可能性很大,主要表现在以下几个方面:

(1)区内的地质环境具备孕育地质灾害的条件。区内地层岩性组合为砂岩夹泥岩,具有典型的软弱夹层,即软弱结构面。表层透水性较好土层与下面相对隔水的岩层之间形成潜在的滑动带,构成降雨型滑坡的基础条件。区内岩体结构破碎,泥岩风化剥蚀强烈,差异的风化剥蚀速度形成块裂状的砂岩悬空,为形成崩塌提供了条件。

(2)多次地震的扰动使岩体结构受到内在损伤。在“5.12”汶川地震、“4.20”芦山地震等多次地震及余震中,虽然井研县不是真正意义的灾区,未发现直接由于地震造成的重大地质灾害,但由于受多次地震的影响,井研县境内的岩体结构受到不同程度的扰动,对岩体内部的损伤目前尚难以评估,但这种损伤和扰动严重破坏了岩体的稳定性。因此,在大部分地区,虽然这次地震没有直接诱发地质灾害,但促使了地质灾害的孕育和发生。

(3)区内的气象条件可能导致地质灾害的发生。相对四川其他地区,井研县每年的降雨量并不大,但强降雨和连阴雨的降雨结构却易诱发地质灾害。井研县气候阴湿,导致水体对岩土侵蚀、潜蚀。

(4)植物作用及风化卸荷严重。调查区内陡崖上部树木等植物根系发育,根劈作用对岩体破坏显著。树木根茎沿岩体节理裂隙生长,甚至能沿泥岩层理植入,使得岩石沿垂直层理方向的裂隙面不断拓展延伸并产生新的裂隙,加剧了岩体风化破坏的速度。在一定条件下,根系生长会直接推倒岩体,造成灾害。

综上,井研县各类地质灾害及较高边坡稳定情况不容乐观,大部分地区稳定性较差,在降雨及内外动力因素叠加作用下极易发生边坡失稳崩滑的地质灾害。

5 地质灾害防治建议

由于区内滑坡、崩塌规模小、突发性强,专业监测预警难度较大,区内地质灾害的防治建议主要有几个方面:

(1)停止在房屋坡体上挖坑蓄水和灌溉

蓄水和灌溉导致水在坡体中渗漏,严重影响坡体的稳定性。应立即停止房后坡体耕地灌溉,对原来的坑洞进行填埋夯实并做好雨季坡面排水,防止水体渗透。

(2)危岩清理,警示提醒,局部重点治理

目前,乡村公路边的崩塌危岩体治理较困难,对经常有掉块石落的路段适当进行危岩清理,安排专门人员定期巡查,雨季加密巡查间隔,发现明显变形和危险信号应及时组织力量处理,设立明显的危岩警示牌,尽快对危岩体进行清理并实施工程治理。

对人口密集区、交通繁忙的省道S305、国道G213存在的多处高陡边坡岩体破碎,易发生块体崩落,工程治理具有更可靠的防灾效益。下部修建挡土墙,中上部可做喷浆或设置钢丝网拦挡碎石,确保交通安全。

(3)加强群专结合的防灾体系建设

一方面专业技术人员要指导居住区的民众正确识别地质灾害,提高防灾意识;另一方面,对地质灾害频发地区群众应每年定期进行先进成熟的防灾知识和技术传授指导。在专业人员的指点下,灾害隐患点附近居民及监测人员在每年雨季对灾害点仔细巡查,发现变形破坏迹象,应及时疏散和上报。

(4)改变观念,科学规划,合理搬迁避让

加强科学宣传教育,改变群众“背山面水”的风水意识,政府应做好合理的统筹规划,科学指导村镇建设,避免从一个灾害体搬迁到另一个灾害体的盲目做法。搬迁或新建住房尽量选择平坦开阔地带,避开较高的陡坡。

致谢:此次排查工作得到了井研县国土局的大力支持和协助,金明庆、杨冬、左燚、刘红刚、税立波和南京地质调查中心周挺、陈可喜、范卓伟等人员参与了排查工作,在此表示衷心感谢!

[1]四川省地质环境监测总站.四川省井研县地质灾害调查与区划报告[R].成都:四川省地质环境监测总站,2007.

[2]井研县国土资源局.井研县地质灾害防治规划[R].乐山:井研县国土资源局,2011.

[3]中国地质调查局南京地质调查中心.四川省“4.20”芦山特大地震灾区乐山市井研县地质灾害应急排查总结报告[R].南京:南京地质调查中心,2013.

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