福建龍巖新羅區地質災害形成條件及其機理探討

吳超凡，邱占林，鄒 丹

（1.龍巖學院 資源工程系，福建 龍巖 364012；

2.中國礦業大學 深部巖土力學與地下工程國家重點實驗室，江蘇 徐州 221008）

0 引言

龍巖市新羅區位于福建省西南部，地處北緯24°47'20″～25°35'22″；東經 116°40'29″～ 117°21'00″。北為連城縣、永安市，東鄰漳平市，南與永定縣、漳州市南靖縣接壤，西與上杭縣毗鄰，全區總面積2678km2。境內地層巖性復雜多變，構造斷裂發育，山區、丘陵與河谷平地交錯分布［1-2］。地表水系發育，降水多集中于春夏季、雨量充沛。近年來，由于人類活動加強，礦業開發增快，境內自然生態環境遭到嚴重破壞，滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等地質災害頻繁發生，并逐年加劇，給當地人民生命財產造成巨大損失，嚴重制約當地社會經濟的可持續發展。因此，正確認識新羅區地質災害分布特征，探討其產生機理，進而提出防治對策，對避免和減少地質災害的發生及危害，促進新羅區經濟發展具有重大意義。

1 地質災害形成的基礎因素

該區地質災害形成的基礎因素主要表現為：地形地貌、地層巖性、巖土體、地質構造、水文地質條件和水系植被。這些因素都是由獨特的地質環境條件所決定的。

1.1 地形地貌

新羅區地處中山、低山、丘陵、盆地區，山脈及河谷盆地走向均為NE向，總體地勢呈兩邊高中間低的態勢。

西北部的江山鄉及北部的萬安鎮、白沙鎮一帶屬構造侵蝕中山陡坡地形，山嶺高程1000～1600m，切割深度＞500m，坡度30°～40°。巖性以花崗巖為主，山頂呈尖錐或圓狀，山巒起伏，挺拔陡峭，植被發育。最高峰為黃連盂，標高1807m。東南部的適中鎮、巖山鄉一帶屬構造侵蝕中低山陡坡地形，山嶺高程700～1000m，切割深度 ＞500m，坡度35°左右，局部可達50°。巖性以沉積巖為主，山巒重疊，植被較發育，群山之中嵌有適中、仁和盆地。中部九龍江上游的雁石溪河谷盆地，由山間盆地及周圍的丘陵組成。其中龍巖盆地最大，此外還有雁石、大池、小池盆地，標高300～400m，由西南向東北逐漸降低，坡降1‰ ～3‰；盆地內緣的低丘陵多為沉積巖構成，高程400～700m，地形較平緩。

1.2 地層巖性

新羅區內地層發育較齊全，出露面積1789 km2，占區內總面積的66.9％，主要分布于東部、南部，以泥盆系、石炭系、三疊系的沉積巖為主，伴有志留系—奧陶系的變質巖及白堊系的紅層。東南部出露少量侏羅系火山巖，出露形態受華夏系、新華夏系構造控制，多呈北東向條帶狀展布。巖性以中粗粒—中細粒黑云母花崗巖為主，次為花崗閃長巖、花崗斑巖及花崗閃長巖脈等。火山巖主要為燕山早期噴出的灰綠、灰黑色酸性、中酸性熔巖夾火山碎屑巖，次為燕山晚期噴出的英安巖、流紋巖、熔巖。主要分布于適中、白沙等地。

第四系松散堆積層主要分布于山間盆地的河谷兩岸、山坡坡麓及坡腳處，主要為全新統、上更新統沖洪積層，部分山前臺地發育有中更新統沖洪積層，厚度一般＜20m。巖溶盆地第四系厚度變化較大，往往呈反盆地形。地貌上全新統、上更新統多呈Ⅰ級、Ⅱ級內迭階地，中更新統多分布于Ⅲ級基座階地。

1.3 巖土體

不穩定斜坡、滑坡、崩塌主要分布于坡殘積層的土體中。其中土質的有34處，占區內不穩定斜坡、滑坡、崩塌統計總數54處的 63.0％；碎塊石的有17處，占總數的 31.5％；巖質的有 3處，占總數的5.6％。

新羅區內不穩定斜坡、滑坡、崩塌的土層平均厚度都比較小，土層厚度為0～1m的為0處；土層厚度為1～2m的有10處；土層厚度為2～3m的有9處；土層厚度為3～4m的有15處；土層厚度為4～5m的有11處；土層厚度為5～6m的有9處；土層厚度 ＞6m的為0處。上述的土層特征說明區內的不穩定斜坡、滑坡、崩塌以淺層的土質、碎塊石為主。

1.4 地質構造

區域構造上，新羅區位于呈北北東向展布的閩西南拗陷帶東側，次級構造為大田—龍巖拗陷，表現形式為漳平—龍巖復式向斜。

北北東向的政和—大埔深大斷裂帶從新羅區的東側部位經過，其影響寬度在本區長度120km，寬約40～60km，總體走向北東30°～35°，由一系列平行分布的陡傾角次級斷裂組成，為閩東燕山期與閩西北隆起帶及閩西南拗陷帶的分界線，斷裂帶兩側地層沉積差異較大并伴有后期花崗巖侵入；表現為北東向的次級構造發育，巖漿多期次侵入，各類礦點帶狀分布。

此外，新羅區中南部為龍巖山字形構造影響區，表現形式為局部環狀構造分布，壓性斷裂較為發育。

1.5 水文地質

區內地下水可分為第四系松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、基巖裂隙水及碳酸鹽巖類裂隙溶洞水四大類型。第四系松散巖類孔隙水分布于雁石、適中等山間盆地河谷兩側，面積110.9 km2，厚度一般＜20m，局部覆蓋型巖溶區可達100m。碎屑巖類孔隙裂隙水分布于白沙一帶，面積86.6 km2。含水巖組為沙縣組、赤石群，巖性為紫紅色中厚層狀砂巖、砂礫巖與粉砂巖、泥巖互層，含鈣質，多為孔隙—基底式膠結。基巖裂隙水分布廣泛，賦存于各類巖石的構造裂隙及風化裂隙中，多數為裂隙潛水，局部為承壓水，富水性等級為水量貧乏。碳酸鹽巖類裂隙溶洞水由黃龍組、船山組、棲霞組等組成，地下水賦存于溶蝕裂隙及溶洞中，主要分布于龍巖、適中、雁石等盆地。地下水具有徑流途徑短，水循環交替強烈，就地補給、就地排泄的顯著特點。

1.6 水系植被

區內地表水系發育，屬九龍江水系的有雁石溪、萬安溪、柳溪，屬汀江水系的有黃潭河。河流均具有山地性河流的特征，比降大，流量變化大，一般3～8月為豐水期，11月至翌年2月為枯水期。山巒起伏，挺拔陡峭，植被發育。

2 地質災害形成的動態因素

對于基礎因素的探討，屬于靜態方面，而該區地質災害形成的動態因素主要為降雨和人類工程活動兩個方面。

2.1 降雨

新羅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月降雨量32.9～46.4mm；1月、10月降雨量 52.5～73.5mm；2月、9月降雨量114.4～125.2mm；3月、4月降雨量 163.8～183.8mm；5月～8月降雨量203.0～294.4mm（圖1）。

新羅區滑坡、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。暴雨、特大暴雨常常引發地質災害的發生，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。

2.2 人類工程活動

礦山開發、基礎設施建設、人工切坡建房等人類活動對區內的滑坡、崩塌等地質災害影響較大。大多數滑坡、崩塌有過人工切坡、礦山開采的影響。其中涂潭滑坡、張陳下坪坑滑坡、秋竹坪不穩定斜坡是受水庫蓄水位漲落的影響；渡頭滑坡是受灌溉渠道滲漏水的影響。

圖1 月份降雨量分布統計圖Fig.1 Statistical chart of monthly rainfall distribution

3 地質災害類型及分布特征

根據資料分析，新羅區地質災害點共有98處。其中不穩定斜坡有5處，占總數的5.1％；滑坡有45處，占總數的45.9％，是區內地質災害的最主要類型；崩塌有4處，占總數的4.1％；泥石流有4處，占總數的 4.1％；巖溶地面塌陷有 36處，占總數的36.7％；采空區地面塌陷有4處，占總數的4.1％（圖2）。

圖2 地質災害發育類型統計圖Fig.2 Statistical chart of geohazard development type

根據資料分析，新羅區地質災害點的空間分布具有不均一性（即隨機性），主要分布如圖3所示。

圖3 地質災害分布統計圖Fig.3 Statistical chart of geohazard distribution

4 地質災害基本特征及機理分析

4.1 滑坡

4.1.1 規模和特征

調查結果顯示，區內發現滑坡45處，占該區地質災害總數的45.9％。是新羅區最主要的地質災害類型。規模為中型1處，小型44處，主要分布在海拔高度50～500m丘陵地帶。以土質滑坡為主，區內穩定性均差。

4.1.2 成因分析

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［3-6］。地下水側向逕流，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。

4.2 崩塌

4.2.1 規模和特征

調查結果顯示，發現崩塌4處，占該區地質災害總數的4.1％。規模均為小型。崩塌物質組成以土質和石英礫巖、石英砂礫巖、粉砂巖、細砂巖夾頁巖、變質石英砂巖、變質粉砂巖夾千枚狀泥巖、千枚巖、以土質滑坡為主。區內穩定性均差。

4.2.2 成因分析

區內崩塌主要是由于巖土體較破碎，節理和裂隙發育，加之地下水活動頻繁，而組成地質體的巖性抗風化能力相對較弱所引起的。此外，在易發生此類地質災害的周邊，人類工程活動活躍，也是引起崩塌的因素之一。

4.3 泥石流

4.3.1 規模和特征

調查結果顯示，發現泥石流4處（排土場）、占該區地質災害總數的4.1％，規模為中型2處，小型2處。以碎石土、砂礫卵石、變質砂巖、含角礫碎石粘性土、石英斑巖等為主。此外，龍巖新羅區屬山區，溝谷發育，滑坡與崩塌頻發，為泥石流的發生提供了充足的物源。該區降雨豐沛，也滿足了泥石流發生的動力條件。

4.3.2 成因分析

排土場的穩定性是受多種因素控制的，主要表現在以下3個方面：①地表水：由于排土場上游匯水面積大，水量豐富，補給面積大，當降暴雨時，溝谷縱坡降較陡，匯流速度快，由于排土場上方的攔水壩被淤積，失去攔水功能，因此，上游地表水全部匯入排土場內，入滲到廢碴石內，形成排土場內動水壓力，導致排土場內地下水水位上升。②排土場內的礦碴：由于排土場內礦碴未經過碾壓，結構比較松散，所以其抗剪強度較低［7-10］。③攔碴壩年久失修，穩定性差，在大壩壩基下部已出現渾濁泥水滲出，說明攔碴壩基礎長期受雨水的浸泡，大壩處為泥質粉砂巖，該巖石在水浸泡作用下易產生軟化、崩解，承載力下降，抗剪強度降低，有可能引發大壩的潰壩。

4.4 不穩定斜坡

4.4.1 基本特征

調查結果顯示，發現不穩定斜坡共有5處，占該區地質災害總數的5.1％，主要以順向坡和斜向坡，穩定性好1處，不穩定4處，占80％。不穩定斜坡、滑坡、崩塌以淺層的土質、碎塊石為主。

4.4.2 成因分析

不穩定斜坡產生主要以陡坡、陡崖為主。坡度角均＞35°以上，同時其產生也與地層巖性、巖土體類型有關。區內斜坡多為坡殘積土，以粉質粘土為主，抗風化能力弱，透水性好，坡體穩定性差。加上新羅區山多地少，用地條件差，削坡建房現象普遍，礦山開采、興建公路等人類活動強烈；臺風暴雨多，降雨量大，從而誘發了大量的不穩定斜坡產生。

4.5 巖溶地面塌陷

4.5.1 基本特征

調查結果顯示，發現巖溶地面塌陷共有36處，占該區地質災害總數的36.7％。規模為中型1處，小型35處。巖溶地面塌陷主要分布于上部第四系松散覆蓋土層厚度＜20m的區域，灰巖上部土層巖性為土體結構松散的砂性土的地段，灰巖淺部巖溶發育的河流兩側，且絕大多數巖溶塌陷發生于河流Ⅰ級堆積階地上，少部分的巖溶塌陷分布于Ⅱ級階地上。巖溶地面塌陷一般發生于灰巖淺部巖溶發育的地段，主要出露灰巖、白云質、含燧石灰巖。

4.5.2 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的且頻繁變化的地段，且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的發生。

4.6 采空區地面塌陷

4.6.1 基本特征

新羅區礦產資源豐富，采礦活動頻繁，主要生產煤、鐵、石灰巖等。由于礦山采空引起塌陷4處，規模為中型1處，小型3處。

4.6.2 成因分析

由于采空區頂板較薄，局部地表在水作用下誘發了塌陷。地下采礦對塌陷區進行強排水，從而加速了滲透的發生，水動力條件增強，因強排而導致塌陷的產生；地下采礦，使洞頂厚度變薄，使其原有的平衡條件破壞，加上地質構造發育，巖性破碎，巷道維護不到位，開采無序，難以再維持平衡，致塌陷產生；地下采礦，在溶洞周圍堆土加載而導致塌陷產生。總之，地面塌陷的產生過程受制因素較多，但從力學角度而言，主要是由于土洞頂板的抗塌力小于致塌力所形成。

5 結論與建議

（1）新羅區地質災害發育的主要類型為滑坡、崩塌、泥石流、不穩定斜坡、巖溶地面塌陷和采空區地面塌陷。

（2）新羅區地質災害的主要影響因素是基礎因素與動態因素，其中基礎因素主要包括地形地貌、巖土體特征、地質構造及地下水；動態因素則為降雨和礦山開采、興建公路等人類活動。

（3）對區內所有潛在危害的隱患點都應進行監測，掌握其發展動態，重點是不穩定斜坡、滑坡、巖溶地面塌陷。地質災害點的監測工作應以宏觀觀測為主，監測內容主要包括：斜坡開裂變形、實體整體變形、建筑物變形、地下水、泉流量、汛期降雨量等。同時采取避讓措施、生物措施、工程措施。

（4）根據新羅區地質災害發育特征及形成影響因素，其防治工作應貫徹預防為主，防治結合的原則；加強人民群眾保護環境的意識，宣傳地質災害有關知識；對于受地質災害威脅的居民區，采取搬遷避讓的防災措施，威脅生命財產安全的地質災害點應實施群測群防措施；對于新建礦山或建設用地應合理規劃。

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