福建南部沿海地区地质灾害发育特点及孕灾环境分析
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发布时间：2022-04-25 04:48
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时间：2022-05-07 18:25
施文耀
（福建省地质工程勘察院，福州350002）
摘要：本文通过对福建南部沿海地区的地质灾害的现状调查与分析，阐述该地区地质灾害的发育特点，分析各种地质灾害的成灾因素，并从自然地理气候条件、地质环境条件、人类工程经济活动三方面对区域孕灾环境进行分析，提出地貌单元、地质单元的形态、结构、功能不同，区域气候环境的特征，对区域地质灾害的形成产生明显的影响。
关键词：地质灾害；特点；成灾因素；孕灾环境
地质灾害是岩石圈表部在内力作用和外力作用相互影响下，或地壳内部动力地质作用下，使地质环境产生变化，出现的对人类生命财产和精神遭受损害的地质现象和事件，地质灾害的孕育与发展受区域自然条件、区域地质环境条件、人类活动等的支配。
1 地质灾害的现状与区域特征
区域的自然地理条件、地质环境条件和人类工程活动的程度的特征，使得测区局部地区地质灾害比较发育，目前已有资料表明测区主要的地质灾害有4类，共206处，包括崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降。其中崩塌95处，占地质灾害总数的46.12％；滑坡76处，占地质灾害总数的36.％；泥石流2处，占地质灾害总数的0.97％；地面沉降33处，占地质灾害总数的16.02％。测区地质灾害详见附表，从地质灾害的统计资料看，测区地质灾害具有福建省地质灾害的普遍特征，即点多、面广、规模小、频率高、危害较大，受人类活动和降雨影响大［1］。
2 地质灾害的分布规模、特征与成灾因素
区内地质灾害具有明显的分布规律，崩塌、滑坡、泥石流分布于测区中西、西北部的低山、丘陵地带，崩塌、滑坡多沿公路、房前屋后的人工开挖形成的高陡斜坡分布；地面沉降分布于沿海的冲海积平原中，也有少量分布于未压实的松散素填土区；泥石流分布于丘陵沟尾斜坡地带，各类地质灾害又有其自身的特点与成灾因素。
2.1 滑坡与崩塌
2.1.1 滑坡［2］
滑坡为斜坡变形破坏的一种形式，是指斜坡上岩土体在河流冲刷、降雨等因素影响下，沿着一定的软弱结构面（带），整体或分散地、顺坡向下滑移的自然地质现象，滑坡体通常被分割成块体，滑坡经滑移后处于相对稳定阶段后，在降雨等其他因素的作用下有可能再次激活而滑动［3］。
根据滑坡物质组成、滑体厚度，形成原因，规模对测区滑坡进行划分统计，并对滑坡前斜坡坡度进行统计，统计结果分别见图1和表1。
图1 形成滑坡坡度百分比图
表1 滑坡类型划分统计表
发生于岩石内部的滑坡没有发现，这表明测区滑坡是由残积土和强风化岩控制，岩体内部的结构面并非控制测区滑坡的主要因素。
2.1.2 崩塌
崩塌是斜坡变形破坏的一种形式，是在一定条件下的斜坡，由于受到人工切坡、震动等因素的影响，使斜坡部分岩土体在重力作用下，沿一定的软弱面松动、脱离，突然从陡峻的斜坡上崩落下来，崩落于坡脚，形成具有一定天然休止角的岩土堆。测区目前发现有崩塌95处，根据崩塌物质组成、形成原因、规模对测区崩塌进行划分统计。表2为测区类型统计及特点表。
对有坡度记录的崩塌的统计表明，坡度大于40°形成的崩塌占.55％；30°～40°形成的崩塌占15.19％；20°～30°形成的崩塌占16.46％；＜20°形成的崩塌占3.80％。坡度＜20°形成的崩塌其规模仅为＜200m3，表明坡度越大越易形成崩塌地质灾害。
表2 崩塌类型统计及特点表
2.1.3 滑坡、崩塌成因分析
滑坡、崩塌产生是受多种内在和外在因素综合影响的，地形地貌、岩土体性质、地质构造等是内因，降雨和人类工程活动是外因，而其中降雨是最关键的主导因素。爆破震动也是崩塌产生的另一外因。
2.1.3.1 地形地貌
测区所有滑坡均分布于低山、丘陵地带。统计分析表明，绝大多数滑坡所处的微地貌单元为凸形坡。且随着坡度的增大，诱发滑坡几率也增大，当坡度超过一定角度时，斜坡变形破坏的形式产生变化，由滑坡演变成斜坡变形破坏另一种模式——崩塌。影响崩塌的因素主要是斜坡的坡型、坡度和坡高，其中又以坡度和坡高为主。坡度越高、坡度越大越易产生崩塌。坡度越大，坡面附近张应力范围也随之增大和增强，坡脚应力集中带最大剪应力也随之增大；而随着坡高增大，斜坡内各处的应力值也随之呈线性增大，这也就应证了公路开挖边坡和房屋后边坡形成高陡的斜坡易产生崩塌。
2.1.3.2 岩土体的性质
岩土体的性质是控制斜坡产生变形破坏的重要内在因素，测区滑坡主要受残坡积层及强风化岩厚度决定。残坡积层虽然薄不一，但普遍较厚。残积层与风化基岩，风化基岩与新鲜基岩之间是相对软弱带，地下水等活动比较活跃，滑坡主要受该带所控制，而残积层本身较为松散，在降雨驱使下，具有良好临空面的斜坡易产生滑移。从表中可看出，侵入岩残积层较易产生滑坡，而强风化岩中，侵入岩、火山岩、沉积岩均会产生较多滑坡。见表3。
表3 滑坡与岩土体类型关系统计表
松动、粘性差、易崩解的土体易产生崩塌，节理裂隙发育的斜坡也易产生崩塌。测区土质崩塌中，全为残积土型崩塌，且多为侵入岩类地区，主要由于侵入岩风化的残积土粘土粒含量低，粘聚力差，含砾高，土质结构松散，易湿化崩解，在遭雨降水作用下，也就易产生崩塌。而节理裂隙发育给地下水的入渗，径流提供了良好通道，加之破碎岩体块体间的结合力差，降雨入渗作用下也就易诱发崩塌。
2.1.3.3 地质构造
地质构造对斜坡产生滑坡的影响表现为强烈的改变岩土体的结构构造，使岩土体变形破碎，岩土体风化程度加大，在岩土体中形成良好的构造软弱面，岩土体力学强度下降。构造运动也使斜坡坡度、坡形了产生变化，对斜坡变形破坏起间接作用。地质构造在斜坡岩土体中形成的软弱结构面为滑坡产生提供了良好的基础条件。一旦的外界因素触发，斜坡极易沿构造的软弱面产生滑移、崩落，形成滑坡、崩塌。测区76处滑坡中有8处与断裂构造密切相关，占滑坡数的10.53％。
2.1.3.4 降雨
降雨是滑坡、崩塌的成灾因素中最为敏感、最为积极的因素，几乎所有的崩塌均与降雨密切相关。降雨通过改变斜坡岩土体的力学性质，降低抗变能力，改变斜坡岩土体的应力状况的途经来诱发斜坡产生灾害。在高强度降雨作用下，部分汇水条件较好的滑坡还有可能进一步转化为滑坡—泥石流型的地质灾害。
另外，滑坡的产生与降雨量密切相关，几乎所有滑坡其产生均与降雨有关。大部分滑坡分布于多年均降雨量＞1200mm的地区。资料显示，过程降雨时大于100mm的地区可能诱发产生滑坡，但经过长期阴雨，土体基本饱和后，又经过程降雨量大于50mm，也可能产生滑坡，当过程降雨量超过200mm时，则会普遍产生滑坡灾害现象。
2.1.3.5 人类工程活动
在区内滑坡中与人类工程活动有关的滑坡达处占85.53％。人类工程活动对斜坡的影响表现为切坡、填方等。切坡使斜坡的坡高和坡度产生改变，极大地改变了坡形，使原来处于应力相对平衡的斜坡失去支撑而临空，斜坡应力平衡遭受破坏，坡高增大，斜坡内应力随之呈线性增加，坡度变大，坡面附近张应力随之增强。范围随之扩大，而坡脚应力集中带的最大剪力也随之增强，因此，随着切坡坡度增大，坡高增大，斜坡变形产生滑坡的条件越充分，产生滑坡的机会也随之增大。另一方面，人类工程活动又使斜坡岩土体结构遭受扰动破坏，降低局部岩土体的强度，又为产生滑坡提供了条件。人类工程活动中又有不合理的堆填方，形成高陡斜坡，原本填方岩土体结构已遭受破坏，加之堆填成高陡斜坡，极易诱发产生滑坡。
人类工程活动是崩塌成灾因素中较为积极的因素。人类工程活动表现为改变斜坡的外形，实际上是改变了斜坡的临空状况及应力场，强烈的切坡活动，使处于应力平衡的斜坡失去临空支撑，形成临空面，相应地斜坡应力均随之改变。切坡坡度越陡，坡顶拉张力越强，在重力作用下也越能促进崩塌的产生，统计表明，由孕灾环境为人类工程活动引起的崩塌达71.58％
测区调查表明，区内由爆破震动引起的崩塌仅3处，分布于采石场区域，主要由于爆破使部分岩土体开裂松动，其斜坡已开挖成陡坡悬崖状，爆破产生的弹性波使松动岩土体产生附加应力，松动斜坡岩土体的结构，造成破裂面，反复作用造成累积，促使岩土体变形破坏而崩落。
2.2 地面沉降
区内地面沉降表现为在软土区的建筑物不均匀沉降。软土区地面沉降分布于泉州、厦门、漳州冲海积平原区，共有32处。
由于组成软土的粘土矿物为高岭石、伊利石、绿泥石，其化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3等。其物理力学性质指标主要有以下特征，天然含水量大（W＞36％），呈软塑－流塑状，仅局部为可塑状；孔隙比大（e＞1），高液限（W1＞45.9％），低渗透性，高饱和度，高压缩性（a1－2＞0.7MPa－1），强度低（fk＝100kPa），抗剪强度低（C＝2～4kPa，φ＝0～14.5°）。大部分呈欠固结状态，具有流变性和触变性的特点。当建筑基坑排水抽取地下水后，随着地下水位的下降，土层有效应力增加，促使软土固结而产生沉降。而建筑物置于软土区，土层中的附加应力大增，引起高压缩性的软土由于压缩固结而产生沉降，测区软土沉降多分布于全新统的海积软土中，建筑物常由于软土不均匀压缩固结而出现不均匀沉降现象，致使建筑物产生倾斜、开裂、破坏。
2.3 泥石流
区内目前仅发现有2处泥石流，其规模均很小，土方量＜1.0万m3，均为暴雨型、沟坡型泥石流。其实际模式为滑坡－泥石流。泥石流的物质组成以残坡积粘性土为主，夹含少量的强风化岩体。物源区处于坡度30°～35°的凹形斜坡。泥石流的流通距离比较短促。物源区也没有常年性沟谷水流，均为自然状态下产生的泥石流。
区内泥石流物源区处于凹形斜坡，有利于地表水的汇积。地表汇水的冲蚀能力较强。物源区处于残坡地层较厚，残坡积土遇水易饱和，易崩解。而散体状的强风化岩强度较低，这为泥石流的形成提供了良好的物质来源条件，两处均由于长历时高强度的降水引起。斜坡岩土体首先出现崩滑现象，而后崩滑体在地表水流的携带下向坡下方向流动而形成。两处泥石流均处于人类活动微弱区域，对人类的影响不大。
3 区域孕灾环境分析［4］
地质灾害的分布、发生与发展与自然地理条件、地质环境条件和人类工程经济活动密切相关，测区地处南*带海洋性季风湿润气候区，地处福建东南沿海地区地质环境条件较为复杂，人类工程经济活动强烈。由于地貌单元、地质单元的形态、结构、功能不同，区域气候环境的特征，导致测区孕灾环境对区域灾害的形成产生明显的影响。
3.1 自然地理气候条件
区内虽然均处于南*带海洋性季风湿润气候区，但测区地貌形态却多种多样，从滨海的平原、台地到中西北部的丘陵、山地，使得测区的降雨量分布不均。滨海平原、台地的多年平均降雨量900～1100mm，而丘陵，山地的多年平均降雨量却可达1500～1700mm，而沿海岛屿、半岛处局部蒸发量与降雨量大致相当，并且测区地处太平洋沿岸，受热带暖湿气流的影响，每年均会遭遇不同次数和强度的台风暴雨的影响，台风过程降雨量在200～350mm之间。充沛而分布不均的降雨量与短时间的台风暴雨的降雨量，强烈地促进测区地质灾害的发育。温暖湿润的气候条件使测区岩石的风化过程加快，给地质灾害的产生与发展提供了良好的自然环境孕灾条件。从测区前述地质灾害的成因分析中，过程降雨量和暴雨对测区地质灾害的发育影响异常明显，几乎所有的斜坡变形破坏均与降雨相关。这说明测区区域气候环境条件是地质灾害分布、产生与发展最为直接，最为敏感的影响因素。
3.2 地质环境条件
从地貌上看，区内沿海海岸附近，遭受海潮、风暴潮的影响，局部土质海岸蚀退明显，如厦门岛东海岸，而区内大部分地区为山地丘陵地带，河谷冲沟发育，地形形态不一，地形坡度20°～40°不等，局部更陡，高程100～1000m，变化较大，有利的地形条件给地质灾害的发育提供了良好的孕灾环境。
从地质构造上看，区内处于闽东南滨海断隆带和闽东火山断拗带之间，整体处于间歇性上升地区，地质构造活跃，断裂构造发育，深受长乐－南澳等活动断裂构造影响，地质构造较为复杂，岩石较为破碎；地震设防烈度为Ⅶ、Ⅷ度地区。地质构造的复杂性为测区地质灾害的发育又提供了良好的孕灾环境。
从地质条件上看，滨海地区的平原区分布广泛和厚度不同的高压缩性、低强度的软土和饱和液化砂土，从而使这些区域易产生软土沉降、震陷和饱和砂土液化现象。而台地、丘陵、山地却分布有厚薄不一的残坡积土以及各种母岩，地层岩性复杂，强度不一，复杂的岩土体条件又为地质灾害的发育提供了较好的孕灾环境，特别是测区丘陵台地残坡积土层较为深厚，却又深受降雨影响，使得测区地质灾害较发育。
3.3 人类工程经济活动
测区为厦－漳－泉闽南金三角地区，区域经济异常活跃，人口密度大，工程活动强烈，各级别的公路星罗密布，在测区范围分布有泉厦高速公路、厦漳高速公路、漳诏高速公路、漳龙高速公路、鹰厦铁路、漳泉铁路、324国道以及九龙江引水、晋江引水工程、后石电厂、集杏海堤、高集海堤等。各重大工程、各种省道、县道工程建设对地质环境的改变程度较大。测区经济活动强烈，人均国民生产总值多在10000元以上。而且测区人口密度大，沿海地区人口密度800～1800人/km2，山区也有200～700人/km2。山区可利用土地少，造*多地少的局面，进*屋建设中迫使居民挖山切坡，从而形成大量的房屋高陡后边坡。密集的人口分布，强烈的工程经济活动，极大地改变了局部的地质环境，森林植被覆盖率下降，局部水土流失加剧，地质灾害频繁发生，测区活跃而强烈的人类工程经济活动对地质灾害的发育又提供了一个很好的孕灾环境。
4 结束语
区内地质灾害类型主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等几种，具有点多、面广、规模小、频率高、危害较大、受人类活动和降雨影响大的普遍特征。由于区内的区域地理位置，也就有测区地质灾害的孕灾环境。充沛的降水、台风影响强烈、不利的地形条件、地质构造的复杂性、复杂的岩土体条件、活跃而强烈的人类工程经济活动都在加剧着地质灾害的发育。
参考文献
［1］何永金.福建地质灾害的特点、成因及其对策.福建地质，1995（4）
［2］晏同珍，杨顺安，方云.滑坡学.武汉：中国地质大学出版社，2003
［3］高天钧，何永金.福建沿海及海域地质灾害与防治.福建地质，2000（2）
［4］陈亚宁.新亚欧*桥段环境地质研究.北京：地质出版社，2001
The Development Characteristic and Formation Principle of Geologic Hazards in the Coast of Southern Fujian
Shi Wenyao
(Geological Engineering Exploration Faculty of Fujian Province, Fuzhou 350002)
Abstract: According to the investigation and analysis of geologic hazards, the paper expatiates the characters of geologic hazards and analyses formation factors of geologic hazards from three aspects, geographic and climatic condition, geologic environment condition. The conclusion is that geologic cell, the modality, structure and function of physiognomy cell and the characteristic of climate clearly influence the formation of geologic hazards.
Key words: Geologic hazards; Characteristic formation factors of geologic hazards; Environment of formation geologic hazards
