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      龍巖地質災害的原因探究

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      龍巖地質災害的原因探究

      1地災成因概述

      根據滑坡體內地下水的補給、徑流和排泄條件分析,由于地下水受到降水入滲補給,滑坡內地下水動態屬非穩定流。坡頂屬補給區其地下水水力梯度小于零(ZXH、<0);在徑流區地下水水力梯度等于零(AH=O);坡腳屬排泄區其地下水水力梯度大于零(ZXH>0)。因此,在補給區的包氣帶巖土體的有效應力大于其總應力,該區包氣帶地下水動水壓力增強了巖土體的強度。坡腳為地下水的排泄區,巖土體承受超強的靜動水壓力,巖土體的有效應力大大減小,造成斜坡坡腳失穩。當達到臨界狀態時,即引發滑坡、崩塌等地質災害。

      2典型地災案例及事故分析

      2.1暴雨引發滑坡災害

      1)事故經過

      2010年6月13~16日,龍巖市因連續強降雨造成全市7個縣(市、區)107個鄉鎮(街道)受災,受災人員31.51萬人,倒塌房屋2816間;持續強降雨造成6人死亡1人失蹤,鐵路、公路、通訊、電力等基礎設施毀損嚴重。據龍巖市洪水預警報系統統計,13日8時至16日8時,全市161個雨量測站連續降雨基本都在100mm以上,其中超過200mm的站有48個,超過300mm的站有6個,最大的達387mm。另外,持續強降雨造成龍巖市經濟損失嚴重。農作物受災面積17591公頃;水產養殖受災3115公頃;堤防受損114處、15.3公里,沖毀塘壩117處,損壞灌溉設施1992處,水電站受損14座;全市停產工礦企業158家。2010年6月15日15時,新羅區白沙鎮大彎煤礦因連日遭受暴雨襲擊,引發+245主井工業廣場南側的山體滑坡,跨落的泥石和矸石快速沖向主井工業廣場,瞬間堵塞了井口前面的河道,造成洪水泛濫,山體滑坡覆蓋了大彎煤礦井口值班室和監控中心。

      2)成因分析

      在一定時期內,地形地貌等地災影響因子可以看成是相對固定的,而對于降雨因素,由于其時空變化較大而成為影響滑坡、崩塌、泥石流等突發性地質災害的一個很重要的誘發因子。臺風具有充足的水汽來源和強烈的上升運動,故本身易形成暴雨或大暴雨,也可以與其他天氣系統或環境共同促成暴雨,其暴雨強度主要與臺風強度、路徑、移動速度與地形及地形地貌條件有關。登陸影響福建省的臺風,主要來源于西太平洋海域,臺風登陸廣東汕頭一帶后轉而進入福建省南部,對龍巖地區影響較大,龍巖市臺風登陸一般均會伴隨出現暴雨。全省臺風降雨型地質災害以小型土質滑坡為主,其次為土質崩塌和泥石流。從空間分布上看,主要受地形地貌、巖土體厚度等地質環境條件和異常暴雨降雨區的制約;從時間分布來看,地質災害發育分布與每年的臺風型暴雨、強降雨密切相關,并且呈正相關的關系。福建省臺風多在5~9月份登陸,地質災害相應多數發生于臺風暴雨過程中或滯后幾天。龍巖地區屬亞熱帶海洋性季風氣候區,氣候溫熱濕潤,雨量充沛。降雨量隨季節的變化而變化,春夏多,秋冬少。其中11月、12月的月份降雨量32.9~46.4mm;1月、10月的月份降雨量52.5~73.5mm;2月、9的月份降雨量114.4~125.2mm;3月、4月的月份降雨量163.8~183.8mm;5月、6月、7月、8月的月份降雨量203.0~294.4mm。該區滑坡、崩塌、泥石流的災害性天氣主要發生于3~6月梅雨季節和7~8月臺風雷陣雨季節,成為地質災害多發的主要季節。暴雨、特大暴雨常常引發地質災害的發生,例如2010年6月13~15日的連日暴雨,造成多處山體滑坡、泥石流的發生。滑坡體多為坡殘積土,具有松散結構,遇水易軟化,當降雨大量入滲后,土體抗剪強度顯著下降,直接導致一些老滑坡的復活以及對新滑坡潛在滑動面起潤滑作用。地下水側向徑流,產生靜水壓力和動水壓力,增加下滑力,加上不合理的開發建設和人類活動范圍增大,尤其是采礦業、公路建設較為強烈,從而加劇了滑坡的發生。

      2.2巖溶地面塌陷

      1)事故經過

      2010年10月19日11時30分許,福建龍巖市新羅區適中鎮洋東村下坂突然發生地面巖溶塌陷地質災害,導致6名工人失蹤。塌陷坑長約50m、寬約45m,可見深度25~28m。據專家對周邊石灰石礦的現場勘測分析,塌陷坑所在的地表巖溶發育區為順層狀“開口”型半充填溶洞,在地表水、地下水的長期作用下造成自然塌陷。據對現場人員的核實,有6名工人陷入坑內,下落不明。事情發生后,福建省委書記孫春蘭、省長黃小晶等省市領導先后作出批示,要求全力搶救。新羅區立即啟動緊急突發事件處置預案,黨政主要負責人和市區有關部門第一時間趕到現場科學組織施救。根據省、市專家初步意見,調集了20多部挖機、推土機、運輸車、抽水機,逐步對地表進行全面清理,開始長臂鉤機救援作業;嘗試使用云梯車在塌陷區中心區域實施生命探測;從市內外調集300多名區、鎮干部及消防、武警官兵和民兵組成救援突擊隊,實行三班倒救援作業。

      2)成因分析

      人類工程活動是巖溶地面塌陷的最主要影響因素,尤其是降低區域地下水位。從區內發生巖溶塌陷的時間、分布地段來看,巖溶地面塌陷主要發生在地下水位突然降低且頻繁變化的地段,其中有一部分塌陷是發生在以抽水井為圓心,半徑<100m的范圍內。因為在抽水過程中改變了地下水的水動力平衡條件,人工降低地下水位時,地下水的流速變化幅度、水位升降變化幅度及其變化頻率遠遠大于自然條件下的變化。當抽水量變化時,水位降深也隨之變化,地下水力坡度迅速變化。水位下降導致水力坡度增大,引起地下水位變動帶中細小的土體顆粒易被搬運,強化了潛蝕作用,這些因素加劇了地下水流對土體的沖刷搬運,加劇對土體的沖蝕、淘空,更容易引發巖溶塌陷。

      2.3巖溶突水引起地面塌陷

      1)事故經過2009年12月23日10時左右,龍巖―廈門高速鐵路象山隧道在初期支護噴射混凝土施工時,掌子面及后方初期支護面出現開裂、掉塊現象,并逐步發展為塌方、突水,坍塌方量約600m,初期突水量約200m/h,最大突水量達7227m/h(12月24日)。至2010年1月12日平均突水量為603m/h,總突水量51.09萬m,由于地下水位急劇下降,引起隧道上方地表新祠村(巖溶盆地內)地面塌陷及不均勻沉降等地質災害。

      2)成因分析

      ①地形地貌及構造象山隧道巖溶突水引發地面塌陷地質災害的場地,位于山間河谷盆地的中部,屬溶蝕洼地,在微地貌上處于河流Ⅰ級沖洪積堆積階地。構造位置處于向斜的軸部,因此構造裂隙較發育,上部灰巖巖溶較發育。

      ②地層巖性場地處于淺覆蓋型巖溶區。上部覆蓋第四系松散堆積層,巖性為含礫、卵石粘質砂土,厚度5~15m,沖洪積成因,結構松散。土體中松散的顆粒在水動力條件頻繁劇烈的變動狀態下,易產生崩解、流動、淘蝕。

      ③人類工程活動象山隧道巖溶突水引發地面塌陷地質災害,主要發生在象山隧道巖溶突水、塌方、地下水位劇烈降低的時段內,突水點的上方地表附近。由于龍巖———廈門高速鐵路象山隧道在初期支護噴射混凝土施工時,掌子面及后方初期支護出現開裂、掉塊現象,并逐步發展為塌方、突水。地下100m深處發現編織袋等物品,說明現場有堵水行為。由于地下水位急劇下降約40m,引發隧道上方地表新祠村地面塌陷等次生地質災害。因為在地下水位急劇下降的過程中改變了地下水的水動力平衡條件,地下水的流速、水位變化幅度大,地下水的水力坡度迅速變化,土體中的顆粒易被搬運、潛蝕,引發隧道上方地面塌陷、地面傾斜變形,村民房屋、職工宿舍樓、小學、水泥生產線車間建筑物、構筑物等的基礎不均勻沉降,建筑物及構筑物開裂變形等次生地質災害。

      3結論與建議

      龍巖市臺風降雨型土質滑坡、崩塌等地質災害的防治對策主要是消除或減輕地表水、地下水的影響,在此基礎上可以采取必要的監測預報和簡易的支護措施;對各類工程建設、新建礦山、坑道、隧道、地鐵等地下工程,要做到統籌規劃,合理布局,科學選址,并執行地質災害易發區工程建設地質災害危險性評估制度。

      作者:鄒丹吳超凡邱占林單位:龍巖學院資源工程學院

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