7.2.1 斜坡類型及我國的基本地勢特征
斜坡分類的方案有許多,其目的是為了對斜坡的物質組成和坡體結構有壹個清晰的認識,以便預測斜坡的穩定性並對可能出現的斜坡變形和破壞形式做出正確的判斷。
7.2.1.1 斜坡分類
常見的斜坡分類的方案有以下幾種。
7.2.1.1.1 按組成斜坡的巖性分類
(1)土質斜坡:由各類松散土組成。
(2)巖質斜坡:由基巖組成。
7.2.1.1.2 按巖層組合關系分類
(1)層狀結構斜坡:由含多組結構面的層狀巖層構成的斜坡。按層次多少分為:①單層結構斜坡,由壹種均壹的巖性構成;②雙層結構斜坡,由兩層不同的巖性構成;③多層結構斜坡,由多層不同的巖性構成。
(2)塊狀結構斜坡:由兩組以上結構面的巖體構成的斜坡,且結構的間距較大。
(3)網狀結構斜坡:由多組以上且比較密集的結構面的巖體構成的斜坡。
7.2.1.1.3 按巖層傾向與坡向的關系分類
(1)順向斜坡:巖層走向與坡向平行,傾向與坡向壹致。
(2)反向斜坡:巖層走向與坡向平行,傾向與坡向相反。
(3)斜向斜坡:巖層走向與坡向相交。
(4)直立斜坡:巖層產狀直立,走向與坡向垂直。
7.2.1.1.4 按斜坡成因分類
(1)剝蝕斜坡:主要由於地殼上升,外力對巖體表面產生剝蝕作用而成。地殼上升速度不同,斜坡的形狀亦異;如直線形斜坡說明上升運動與剝蝕作用均等;凹形斜坡表示上升運動小於剝蝕作用;凸形斜坡表示上升運動大於剝蝕作用。
(2)堆積斜坡:巖石風化剝蝕後,碎屑物質堆積在山麓而成。
(3)侵蝕斜坡:受地表水侵蝕而成,可分岸蝕和溝蝕兩種。
(4)滑塌斜坡:自然斜坡被破壞,產生滑動、崩塌而成的斜坡。
(5)人工斜坡:自然斜坡受到人為作用或人工開挖、堆積等而成的斜坡。
7.2.1.1.5 按斜坡的坡度分
(1)微坡:坡角小於15°的斜坡。
(2)中坡:坡角在15°~25°之間的斜坡。
(3)陡坡:坡角在25°~70°之間的斜坡。
(4)垂直坡:坡角大於70°。
7.2.1.2 中國的基本地勢及其特點
中國的基本地勢及其特點在第壹章中有較詳細的介紹,這裏只作概括性的簡介。中國的基本地勢特點是西高東低,構成了以青藏高原為核心的巨大斜坡,自西向東逐級下降與太平洋盆地相連接。這個傾斜面由西至東構成三個明顯的階梯地形組成,它是多次構造活動後的產物。每個階梯都有自己獨特的自然環境和社會環境。這些特性便決定了我國自然災害分布特性。
第壹階梯面積約230×104km2,平均海拔4 000m以上,號稱世界屋脊,對世界氣候的變化有較大影響,故又有地球第三極之稱。高原大部地區年平均氣溫-5℃,平均有4個月刮8級以上大風,大氣中的含氧量只及海平面的壹半,紫外線照射極為強烈,草木稀少,四季風沙六月飛雪是其特點。高山深谷並列,雪峰連綿。高原上除南緣及東南緣屬濕潤,亞濕潤區外,其余絕大部分地區屬高原幹旱半幹旱氣候區,年均降雨量不足300mm。冬季長達半年,最低氣溫在-40C°以下。
第二階梯位於中國中部,呈“丫”字型,面積約為470×104km2,平均海拔高度1 000~2 000m,有廣闊的高原與巨大的盆地相間分布。東側以大興安嶺,太行山及雲貴高原東緣的巫山、雪峰山、大明山等山脈為界。除擡升的山地外,主要由廣闊的高原如內蒙古高原、黃土高原、雲貴高原和大型沈降盆地構成。西北為幹旱和半幹旱區,多沙漠和戈壁,年降雨量小於400mm,個別地區年降水量小於25mm,河流多為季節性河流。其余地區濕潤多雨。太平洋東南季風、印度洋西南季風及來自西伯利亞的氣團伸入內陸後受山地阻障作用明顯,各地自然災害類型和嚴重程度均有較大的地域性差異。
第三階梯是第二階梯與大陸架連接地帶,陸地面積約為260×104km2,平均海拔高度小於500m。該階梯上丘陵和平原交錯分布,大片低山丘陵的海拔高度多低於500m,在部分中高山脈中有少數山峰可達2 000m。
由上述的地勢特點,決定了我國崩塌、滑坡和泥石流的分布特點(圖7.2)。
7.2.2 崩塌的形成及其對地質環境的影響
崩塌(avalanching)是陡峭的斜坡巖體因陡傾節理裂隙切割,或在其他因素的影響下,根部巖石被壓碎或折斷,巖石塊體在重力作用下,脫離母體,突然向山下崩落的自然地質過程。崩塌發生後,崩落巖體在向山下翻滾跳躍運動過程中相互碰撞、解體,最終在坡腳堆積形成錐形堆積體叫倒石錐(talus)。規模巨大的山體崩塌稱山崩(land fall)。而個別巖石崩落稱為落石(rock fall)。
7.2.2.1 崩塌的形成條件
7.2.2.1.1 地貌條件
崩塌多產生在陡峻的斜坡地段,壹般坡度大於55°,高度大於30m以上。坡面多不平整,上陡下緩。
7.2.2.1.2 巖性條件
當巖體中各種軟弱結構面的組合位置處於下列最不利的情況時,易發生崩塌:
(1)當巖層傾向山坡、傾角大於45°而小於自然斜坡坡度時;
(2)當巖層發育有多組節理,且壹組節理傾向山坡、傾角為25°~65°時;
(3)當二組與山坡走向斜交的節理(X型節理),組成傾向坡腳的楔形體時;
(4)當節理面呈弧形彎曲的光滑面或山坡上方不遠有斷層破碎帶存在時;
(5)在巖漿巖侵入接觸帶附近的破碎帶或變質巖中片理片麻構造發育的地段,風化後形成軟弱結構面,容易導致崩塌的產生。
圖7.2 中國(陸上)滑坡發育區劃略圖
7.2.2.1.3 其他條件
如晝夜溫差、季節溫度變化,促使巖石風化;地表水的沖刷、溶解和軟化裂隙充填物形成軟弱面,或水的滲透增加水壓力;強烈地震以及人類工程活動中的爆破、邊坡開挖過高過陡,破壞了山體平衡,都會促使崩塌的發生。
7.2.2.2 崩塌對地質環境的影響
崩塌的產生,常具突發性特點,並造成巨大的災害,如毀壞良田、摧毀房屋建築、阻斷交通、堰塞河道等,造成自然景觀的破壞及巨大的財產損失和人員傷亡。表7.1為國內外部分崩塌落石災害實例。
表7.1 國內外部分崩塌落石災害實例
圖7.3 塔子山危巖剖面示意圖
某些陡崖地段,因斜坡卸荷回彈致使山體開裂,形成危巖體。如四川省南部縣塔子山危巖體(圖7.3),位於該縣城區嘉陵江邊。近年來,危巖體變形加劇,多次發生小規模崩塌落石,威脅山下城區七個單位,其中包括全縣惟壹的自來水廠,嚴重影響居民的正常生活,制約著當地舊城改造和經濟發展。
高山冰雪是特殊的斜坡堆積物,是構成斜坡的組成部分。雪崩所造成的災害環境影響也相當顯著,如1962年1月10日,秘魯赫斯卡蘭山懸掛的冰川前緣墜落,發生了巨大的冰體崩塌,沖出4 000m,摧毀了沿途的壹切。以美麗富饒著稱的這個山谷小鎮被毀平,4 000人喪生,大批耕地被毀。鄰近的永蓋村,由於有鎮後小山阻擋,才幸免於難。再如1996年2月3日,雲南麗江大地震引起大規模雪崩,使昔日潔白的山體露出灰色的大理巖,破壞了美麗的自然景觀。
7.2.3 滑坡的形成及其對地質環境的影響
斜坡巖土體在重力作用下沿貫通破壞面或破壞帶以壹定的加速度向下滑動,這壹地質作用過程稱為滑坡(Landslide),滑坡滑動的剪切破壞面(帶)稱滑動面,下滑的那部分巖(土)體稱滑坡體。滑動面以下未動坡體稱滑床。
與崩塌相比,滑坡通常是較深層的破壞,滑動面可深入坡體內部,甚至深入到坡腳以下。滑坡可以在堅硬的巖體中發生,也能在軟弱巖體或松散土體中產生。
滑坡的運動速度壹般較崩塌的運動速度緩慢。滑動初期,其運動受滑床形態特征的制約,運動方式也以整體下滑為主。但在其下滑過程中,滑坡體總要發生不同程度的變形和解體,造成特殊的結構和外貌特征。其具體狀況不僅與滑動面的形狀有關,而且與斜坡原有結構特征、破壞前的變形基本組合形式、表生改造程度以及下滑速度等因素有關。
滑坡的破壞作用與崩塌類似,所不同的是滑坡以推掩方式造成破壞。
7.2.3.1 滑坡要素
為正確地識別滑坡,確定滑坡的存在與否,需要掌握滑坡的基本要素和形態特征。壹個發育完善而較典型的滑坡通常由滑坡體、滑動面、滑床、滑坡後壁、滑坡臺階、滑坡鼓丘、滑坡舌、滑坡裂縫等基本要素組成。如圖7.4所示。
圖7.4 滑坡基本要素及形態特征
7.2.3.1.1 滑坡體
指滑動的那壹部分巖土體。滑坡體表面起伏不平,裂隙縱橫,有時見積水窪地,地面可見馬刀樹和醉漢林。滑坡體大小不等,大者體積可達x×107乃至x×108m3,小者僅有十幾至幾十立方米。
7.2.3.1.2 滑動面和滑床
滑坡體沿著某壹軟弱結構面滑動,該面稱為滑動面。滑動面下部滑動體滑動時所依附的不動體稱為滑床。滑動面在均質粘性土和軟質巖體中近於弧形,在層狀巖體中多呈直線或折線形,但多數是由直線和弧形復合而成,其後部多為弧形,前部多為直線形。由於滑坡體滑動摩擦的緣故,滑動面常常是光滑的,有擦痕。滑動面往往是潮濕的,前緣常有泉線狀出露。
7.2.3.1.3 滑坡後壁
滑坡發生後,滑坡體的後緣斜坡未動部分形成的陡壁,稱為滑坡後壁。有時可在新的滑坡後壁上找到擦痕,擦痕的方向即表示滑動的方向。滑坡後壁及其左右部分呈弧形向前延伸的“圈椅”狀地形,稱為滑坡環谷。
7.2.3.1.4 滑坡臺階
滑坡體滑動後所形成的階梯狀地面稱為滑坡臺階,它是由滑坡體各段巖土體滑動速度的差異所造成的。
7.2.3.1.5 滑坡鼓丘
滑坡體在向前滑動時,如果前緣受阻,而形成隆起狀的小丘,稱為滑坡鼓丘。
7.2.3.1.6 滑坡舌
滑坡體的前部伸出的部分形如舌狀,稱為滑坡舌。
7.2.3.1.7 滑坡裂縫
滑坡體滑動時,由於滑坡體各部分移動的速度不等,在滑坡體內部及表面所形成的裂隙系統稱為滑坡裂縫。根據受力情況的不同,滑坡裂縫可分為四種:
(1)拉張裂縫:是在滑坡將要發生滑動時,由於拉力作用在滑坡體後部產生的壹些與滑坡壁方向大致平行的弧形張開裂縫。
(2)剪切裂縫:是滑坡體兩側與相鄰的不動巖土體相對位移時發生剪切作用而形成與滑動方向大致平行的裂縫,呈雁行排列。
(3)鼓張裂縫:滑坡體在下滑過程中,如果受阻或上部滑動較下部滑動快,滑坡下部便向上鼓起並開裂而成的裂縫,其方向垂直於滑動方向。
(4)扇形張裂縫:是滑坡體在下滑時,滑坡舌向兩側擴展而形成的放射狀的張開裂縫。
7.2.3.1.8 滑坡軸
又稱主滑線,為滑坡體滑動速度最快的縱向線。它代表整個滑坡的滑動方向,壹般位於推力最大、滑床凹槽最深(滑坡體最厚)的縱斷面上,在平面上可以是直線或曲線。
較老的滑坡,由於風化、水流的沖刷、坡積物的覆蓋等,原來的構造形態特征往往遭到破壞,或者被掩蓋起來以致不易觀察。但是在壹般情況下,必須盡可能地觀察和研究滑坡的基本要素和形態特征,這將有助於確定滑坡的性質和發展狀況,從而整治滑坡。
7.2.3.2 滑坡分類
滑坡分類的方法很多,不同的學者從不同的角度對滑坡進行分類,根據我國的工程實踐,滑坡分類見表7.2。
7.2.3.3 滑坡的形成條件
為了防止滑坡產生,或對已有滑坡進行恰當的治理,必須分析滑坡發生的條件。
7.2.3.3.1 斜坡的外形
如高度、坡度、橫斷面的形狀等,直接影響滑坡的形成。顯然,斜坡的外形不同,其內部的應力狀態也不同。壹旦改變斜坡的外形也為風化作用、水的作用等提供了特定的條件。
表7.2 滑坡分類表
從斜坡的局部地段可以看出,下陡中緩上陡的斜坡和上部呈馬蹄形狀地形且匯水面積較大的斜坡,無論是在坡積層中還是沿著基巖面均容易發生滑坡。斜坡愈陡,高度愈大,以及當斜坡中上部突起而下部凹進,且坡腳無抗滑地形時,滑坡容易產生。
7.2.3.3.2 斜坡的巖土組成
自然界的斜坡是由各種巖土組成。由於巖土成分的不同,對於風化作用、水的作用等的反映便有顯著的差別。根據巖土體在剪切作用下的破壞變形特征,可將組成斜坡巖土分為兩種主要類型:壹種是硬質巖層,如堅硬致密的塊狀石灰巖、花崗巖、石英巖等,它們的抗剪強度大,可以經受很大的剪切力而不變形,且抗風化能力較強。所以由這些巖石組成的斜坡較少發生滑坡。只有當巖層內有軟弱結構面或軟巖夾層,而且傾角小於坡角,傾向與坡向壹致時,才容易形成滑坡。另壹種是軟質巖層和土層,如頁巖、泥巖和千枚巖,以及各種成因的第四紀堆積物如成都粘土和黃土,它們的抗剪強度低,遇水易起物理、化學作用,容易風化,在剪力作用下易於變形,故容易形成滑坡(表7.3)。
表7.3 我國主要易滑地層及其與滑坡分布的關系
7.2.3.3.3 斜坡巖土體的結構
巖土體結構是影響斜坡穩定性的主要因素。滑坡的發生總是與結構面及結構體有關。所以滑坡的形成發展常受到巖體結構的控制。這主要取決於結構面的物理力學性質及遇水後的變化情況、空間組合及其與斜坡的組合關系。軟弱結構面的傾向與斜坡坡向壹致且傾角小於坡角時,容易產生滑坡。堆積層與基巖的接觸面,裂隙密集帶或斷層破碎帶,由於抗剪強度低,滲水條件好,常成為危險的軟弱結構面,這是產生滑坡極為有利的條件。
7.2.3.3.4 水的作用
水是引起滑坡發生的壹種活躍因素。各種水滲入斜坡,充填於巖土孔隙或裂隙中,形成含水層:壹方面可增加巖土的重度,加大巖土體的下滑力;壹方面可將巖土浸潤、軟化、膨脹、崩解,以致降低巖土的內聚力,削弱抗剪強度,使滑動面上的抗滑力減小。大氣降水,尤其是長時間下雨和冰雪消融,水大量滲入地下,甚至在不透水層上形成暫時的含水層。對滑坡的產生十分有利,故有“大雨大滑,小雨小滑,不雨不滑”之說。地表水既有滲入地下降低巖土體強度的作用,又有沖刷淘空坡腳使斜坡下部失去支撐而下滑的作用。地表水還能沖刷坡體使斜坡產生溝槽,給斜坡穩定性增加不利因素。當有地下水滲入斜坡或其水位變化時,還會產生動水壓力和靜水壓力,使滑坡體下滑力增加,抗滑力減少,從而促使滑坡的產生。
7.2.3.3.5 地震的影響
主要是強震誘發滑坡發生,此現象在山區非常普遍。地震首先將斜坡巖土體的結構破壞,使可液化地層液化,從而降低斜坡巖土體的抗剪強度;同時地震波在巖土體中傳遞使巖土承受地震慣性力,增加滑坡體的下滑力,促使滑坡的產生。
7.2.3.3.6 人為因素
包括下列幾個方面
(1)在興建土建工程時,由於切坡不當,斜坡的支撐被破壞,或者在斜坡上方任意堆填土石方、興建工程、增加荷載,都會破壞原來斜坡的穩定條件,情況嚴重的可產生滑坡。
(2)人為地破壞表層覆蓋物,增強地表水下滲作用,或破壞自然排水系統,或排水設備布置不當,泄水斷面大小不合理而引起排水不暢、漫溢亂流,使坡體水量增加。
(3)人為地在斜坡地帶滲水,如引水灌溉、排水管道漏水等,使水滲入斜坡而使滑動的因素增加。
7.2.3.4 滑坡對地質環境的影響
滑坡在其發生、發展過程中,所造成的災害是多種多樣的。滑坡活動所形成的地勢較為平坦,往往容易吸引人們加以利用。其形成的松散土石,容易被地表水流搬運,是造成江河水流渾濁的重要物源。
7.2.3.4.1 滑坡活動
正在活動的滑坡對人類的危害十分嚴重,它可破壞地表、毀壞農田,掩埋和阻斷公路、鐵路和航運交通,摧毀村莊房屋和其他地面建築物,破壞礦山建設以及人員傷亡。並且明顯改變地表形態,造成工程建設的困難。毀損森林,破壞植被。我國每年因滑坡所造成的損失就達數十億元人民幣。
7.2.3.4.2 老滑坡
老滑坡由於其運動過程中的慣性和其停止活動後的長期固結作用,其穩定性略強於極限平衡狀態。若保持其穩定條件,老滑坡多能維持長期穩定。壹旦其穩定條件被破壞,老滑坡可以重新復活。特別是滑坡的坡腳對擾動特別敏感,是引起老滑坡復活的重要部位。由於老滑坡的表面形態在長期的地質作用過程中遭受了嚴重破壞,往往難以識別。因而在人們的工程活動中促使滑坡重新復活的事例屢見不鮮。
7.2.3.4.3 滑坡堵江
大江大河兩岸是滑坡密集發育的地帶,由於山高坡陡,往往形成滑坡的高速運動,使滑坡物質進入河谷,造成天然堆石壩,堵塞河流,形成天然的湖泊,稱為堰塞湖。堰塞湖的形成,湖內水位高漲,淹沒農田、村鎮,並且形成新的自然環境。當堰塞湖潰決時,湖內積水狂瀉,對下遊岸邊的所有工程設施、建築物形成毀滅性的破壞,並且造成生命和財產的巨大損失。不僅如此,高速運動的水流對下遊兩岸的山體強烈沖刷,可以誘發更多的地質災害,並對斜坡環境造成強烈破壞。
岷江上遊疊溪在1933年8月25日發生7.5級地震,在岷江上遊及支流形成多個滑坡形成的天然堆石壩,並迅速形成多個海子。其中疊溪海子壩高160多米,壩頂超過岸上遊的大海子壩和小海子壩,江水灌註各海子後使上述三個海子連成壹片。10月9日4.5級余震致使岷江支流松平溝內的合棚、白臘寨海子決口,洪水入註大、小海子,造成疊溪壩潰決,堰塞湖內的江水傾瀉而下,沿江村鎮、關堡、房屋和城墻等建築均被壹掃而光,農田淤埋,人、蓄淹斃入水者無壹幸免。又如2000年4月9日,西藏自治區波密縣易貢鄉紮木弄溝源區發生巨大山體崩滑,在重力作用下,強大的沖擊力激發了溝內沈浸百年的碎屑物質,在短暫的2~3min裏,溝內的塊石碎屑物質瞬間形成高速滑坡並解體,旋即轉化為超高速塊石碎屑流,以銳不可當之勢,掃蕩谷口兩側山體,傾瀉於易貢湖出口處,完全堵塞了易貢藏布河,形成了長達4.6km,前沿最寬達3km,高達60~100多米的近喇叭狀天然壩體,堆積方量約3×108m3,再次形成了易貢堰塞湖。本次災害造成了約8km2的森林瞬間化為烏有,易貢、八蓋兩鄉及易貢茶場等4 000余人受災。著名的易貢茶廠近1 333 340m2茶園受淹,造成直接經濟損失1.3×108元以上(不包括毀壞的森林)。6月10日19時,被特大山體崩塌滑坡堆積體堵塞了62d的易貢湖水,沖毀了人工導流明渠,流速達9.5m/s,流量達2 940m3/s。6月11日2時50分,易貢湖下遊(約23km)最大橋梁——通麥大橋,水位升至52.07m,漲幅達41.77m,高出橋面32m,最大流量達12 000m3/s之巨,是雅魯藏布江年平均流量的26倍,狂瀉的洪水,造成下遊的易貢藏布、帕隆藏布、雅魯藏布江水位猛漲,沿線公路、光纜通信設施嚴重破壞,各種橋梁悉數被沖毀,因指揮部組織得力,未造成壹人傷亡。洪水過後,兩岸山體崩塌、滑坡不斷,斜坡環境破壞十分嚴重。
我國為多山的國家,也是滑坡災害頻繁發生的國家。滑坡地質災害的研究和整治對保護我們的生活環境,防災、減災的意義十分重大。
7.2.4 泥石流的形成及其對環境的影響
泥石流(mud flow)簡稱泥流,是山區特有的壹種自然地質現象,它是斜坡上風化物質或松散堆積物被降雨、融雪、冰川融化形成的水流攜帶大量的泥沙、石塊等固體物質沿山坡溝谷流動形成的特殊洪流。泥石流爆發突然、歷時短暫,具有強大的破壞力。
7.2.4.1 泥石流的形成條件
典型的泥石流域從上遊至下遊可分三個區,即泥石流的形成區、流通區和堆積區。形成區壹般為上遊源頭壹帶地勢開闊的環形谷坡。斜坡上裸露的巖石在外力地質作用下形成許多巖石碎塊,它們為泥石流的形成提供了豐富的物源。雨季來臨,開闊的斜坡具有較大的匯水面積,降雨形成的片流在向山溝中匯集過程中將山坡上的巖石碎塊攜帶至溝中,發育成洪流。流通區壹般為狹長溝谷,縱比降較大。洪流在流通區流速加大,攜帶搬運能力成倍增加,洪流在高速流動中將溝谷中的土石攜帶走,形成泥石流。堆積區壹般為溝谷的出口,地勢開闊,縱坡降較小,山區泥石流在此流速減緩,將其攜帶的固體顆粒逐漸堆積,形成扇狀泥石流堆積物,淤塞溝谷和河道。
由上所述,可知泥石流的形成主要受地形、地質和氣象條件等因素的影響。
7.2.4.1.1 地形條件
(1)山高溝深,地勢陡峻,溝床縱坡大,流域的形狀便於水流的匯集。
(2)上遊形成區地形多為三面環山壹面出口的瓢狀或漏鬥狀,地形比較開闊,周圍山高坡陡,山體破碎,植被生長不良。這樣的地形有利於水和碎屑物質的集中。
(3)中遊流通區地形多為狹窄陡深的峽谷,谷床縱坡大,使泥石流得以迅猛直泄。
(4)下遊堆積區地形為開闊平坦的山前平原或河谷階地,使碎屑物質有堆積的場所。
7.2.4.1.2 地質條件
(1)地質構造復雜,斷層褶皺發育,新構造活動強烈,地震烈度較高的地區,壹般有利於泥石流的形成。由於這些因素導致地表巖層破碎、滑坡、崩塌、錯落等不良地質現象發育,為泥石流的形成提供了豐富的固體物質來源。
(2)結構疏松軟弱、易於風化、節理發育的巖層,或軟硬相間成層的巖層,易遭受破壞,碎屑物質來源豐富(圖7.5)。
7.2.4.1.3 水文氣象條件
(1)水是泥石流組成部分,又是搬運介質的基本動力。泥石流的形成是與短時間內突然性的大量流水密切相關。突發性大量流水如大暴雨、冰川、積雪強烈消融、湖或水庫等突然潰決等。
(2)水浸潤飽和山坡松散物質,使其摩擦阻力減小,滑動力增大,以及水流對松散物質的側蝕掏挖作用產生滑坡、崩塌等,增加了物質來源。
7.2.4.1.4 其他條件
圖7.5 向家壩庫區泥石流與地層的關系
如人為地濫伐山林,造成山坡水土流失;開山采礦、采石棄渣堆石等。往往提供大量物質來源。
7.2.4.2 泥石流的分類
7.2.4.2.1 根據流域特征分類
(1)標準型泥石流流域,流域呈扇形,能明顯地分出形成區、流通區和堆積區(圖7.6)。溝床下切作用強烈,滑坡、崩塌發育,松散物質多,主溝坡度大,地表徑流集中,泥石流的規模和破壞力較大。
(2)河谷型泥石流流域,流域呈狹長形,形成區分散而顯得不明顯,松散物質主要來自中遊地段,泥石流沿溝谷有堆積也有沖刷搬運,形成逐次搬運的“再生式泥石流”。
圖7.6 泥石流流域示意圖
(3)山坡型泥石流流域,流域面積壹般小於1km2,呈漏鬥狀,流通區不明顯,形成區直接與堆積區相連,堆積作用迅速。由於匯水面積不大,水源壹般不充沛,多形成重度大、規模小的泥石流。
7.2.4.2.2 根據物質特征分類
(1)按物質組成分,可分為:①泥流,以粘性土為主,砂粒、石塊少量,粘度大,呈稠泥狀;②泥石流,由大量的粘性土和粒徑不等砂粒、石塊組成;③水石流,以大小不等石塊、砂粒為主,粘性土含量較少。
(2)按物質狀態分,可分為:①粘性泥石流;含大量粘性土的泥石流或泥流,粘性大,固體物質占40%~60%,最高達80%,粘性泥石流中的水不是搬運介質,而僅僅是泥石流中的組成物質,泥石流的稠度大,石塊懸浮,爆發突然,持續時間短,破壞力大,堆積物在堆積區不散流,停積後石塊堆積呈“舌狀”或“崗狀”;②稀性泥石流,水為主要成分,粘性土含量少,固體物質占10%~40%,有很大分散性,水為搬運介質,石塊以滾動或躍移方式前進,有強烈的下切作用,堆積物在堆積區呈扇狀散流,停積後似“石海”;
(3)按《巖土工程勘察規範》的分類,根據泥石流爆發頻率劃分為高頻率泥石流溝谷和低頻率泥石流溝谷,又根據破壞嚴重程度劃分為三個亞類,如表7.4。
表7.4 泥石流工程分類
7.2.4.3 泥石流對地質環境的影響
泥石流是松散土石和水的混合體在重力作用下沿溝道或坡面流動的現象,多發生於山區。其發生具有突發性的特點,常沖毀和掩埋農田、村莊,摧毀交通、水利、國防、礦山和旅遊設施。由於其常伴生崩滑、滑坡和洪水發生,其危害程度往往比單壹的滑坡、崩塌和洪水更為嚴重,造成巨大的生命和財產損失。
我國為泥石流多發的國家之壹,泥石流常具沿斷裂成帶分布或沿江河支流分布特點。川西地區的泥石流分布見表7.5。
表7.5 川西地區泥石流的發育分布特征
在泥石流多發地區,其危害不可忽視。如1891年,西昌城郊東河爆發泥石流,沖毀街道五條,1 000余人喪生。二郎山隧道西口的和平溝滑坡曾於1997年7月3日和8月15日兩度爆發泥石流,致使隧道施工的壓風機房及部分施工機械被埋,嚴重影響隧道施工工期。