湖南湘西紅層分布地區滑坡地質災害致災因素及特征研究

張海鋒　劉明超

摘要：湖南省地質災害易發，災害類型較多，因地質災害造成重大的經濟損失、人員傷亡以及嚴重的環境、社會問題，湖南湘西紅層分布地區滑坡地質災害尤為嚴重，紅層分布地區滑坡地質災害的成災機理十分復雜。基于此，本文通過收集、分析該區域滑坡致災因素的特征及關聯性，旨在為湖南湘西紅層分布地區滑坡地質災害的防治與氣象預警提供參考。

關鍵詞：地質災害；滑坡；致災因素

湖南湘西紅層（紅色陸相沉積為主的碎屑沉積巖層，巖性以砂巖、泥巖、粉砂巖為主）分布較大的區域主要集中在瀘溪縣、鳳凰縣、吉首市三個地區。由于紅層其形成條件的獨特性，千百萬年演化形成的地貌特征、構造特征以及巖土體成分組成導致的成災機理較復雜。該類型巖土體邊坡在暴雨、人工切坡等條件下極易產生滑坡地質災害，通過收集和分析該地區現存的滑坡資料，可以初步得到湖南湘西紅層分布地區滑坡地質災害誘發因素及特征。

一、紅層分布地區土質滑坡分析

總體上，湖南湘西紅層分布地區巖體表層風化較為嚴重，風化形成的殘坡積土、全風化層覆蓋層厚度達20～30m，殘破積土主要以粉質黏土為主，且大多數具有密度低、壓縮性低、透水性強等特性，整體表現為抗剪強度低、遇水崩解性強、水穩定性差。紅層殘坡積土天然狀態下具有一定的抗剪強度，但受強降雨的影響，抗剪強度會迅速降低，引發土質滑坡。

統計分析收集的歷年來湘西紅層分布地區包括瀘溪縣洗溪鎮洞底坪滑坡、鳳凰碧桂園滑坡、吉首丹青中學滑坡等72個土質滑坡從邊坡地表坡度、土層厚度、邊坡前緣切坡高度三個常規致災因素。

邊坡發生滑坡時，主要集中在地表坡度30～45°之間的邊坡，占比約為62.2%，邊坡地表坡度與滑坡個數如圖1所示。主要原因有：第一，紅層風化形成的殘破積土抗剪強度低，難以形成高陡土質邊坡，因此該區域高陡土質邊坡樣本相對較少，邊坡地表坡度主要集中在0～60°。第二，受降雨影響，地表水在30～45°坡體間沖刷流速、滲透時間最易達到邊坡滑動的臨界狀態，引發邊坡滑動。翻閱邊坡地表坡度在0～15°間的2個土質滑坡報告，發現全部為淺層的巖土交界面平面滑坡，非沿著土體內部形成的滑坡。故紅層地區殘破積土邊坡坡度在30～60°時更易產生土體內部滑動。同時，在0～60°坡度范圍內，滑坡發生的個數與坡度呈正相關，表明滑坡受邊坡坡度的影響較大。

根據統計發生滑坡的72個土質邊坡中有68個前緣有被人工開挖切坡，甚至部分還有擋墻支護，切坡度多在45～90°之間。由圖2可知，隨著切坡高度的增加，滑坡發生的個數也會增加，原因是切坡改變了原始坡體的應力平衡，在邊坡前緣坡度相差不大的前提下，邊坡越高，穩定性越差。統計表明，邊坡切坡高度在一些特定條件下與滑坡形成具有一定的相關性。

通過對72個滑坡邊坡土層厚度分析發現，發生滑坡的邊坡厚度主要集中在厚度為10～20m之間，邊坡土層厚度與滑坡個數如圖3所示，主要原因有：第一，區域內該類型土質邊坡樣本相對較多。第二，厚度的邊坡體風化侵蝕程度嚴重、殘坡積土具有疏松的微觀結構，易在雨水條件下崩解，抗剪強度急劇降低引發滑坡。本文由于收集的樣本不夠，很難找出邊坡土質厚度與滑坡發生之間的關聯性，表明單一的土層厚度因素與滑坡成災關聯性不強。

二、紅層分布地區巖質滑坡分析

湘西紅層巖體多為砂巖、泥巖、粉砂巖或其相間，一般來說，產狀較為平緩，但受地質構造影響也存在部分產狀較陡的邊坡，巖體多呈現薄層狀且多孔疏松，同時易破碎，巖層間剪切帶發育，砂、泥巖互層，成巖作用較差，有的呈半膠結狀，強度較低，巖石具有較強的親水性以及流變性，遇水易膨脹崩解、泥化、軟化。總體上，屬軟巖類，且大部分存在軟硬巖層面相間。雨水可以快速通過層間裂隙、節理滲透進巖體內，形成軟弱泥化夾層，層間的抗剪強度迅速降低，形成巖質滑坡。

統計分析收集的歷年來湘西紅層分布地區包括鳳凰領創滑坡、吉首太平村滑坡、瀘溪城南安置房滑坡等102個巖體滑坡從邊坡巖層走向、順向產狀坡度、切坡高度三個常規致災因素。

巖層傾向與坡向夾角與滑坡個數如圖4所示，邊坡巖體產狀傾角與坡向為0～30°的邊坡，發生滑坡數量占50%，巖質滑坡以順向坡滑動為主，總體上邊坡滑動個數從順向坡→切向坡→橫向坡→逆向坡逐漸減少。原因是紅層巖體層狀明顯，產狀構造清晰，軟弱泥化夾層層層相間。順向邊坡坡體很容易在切坡、暴雨等影響下沿著軟弱層面、產狀面滑動，而隨著巖層傾向與坡向夾角不能增大，變成斜交、逆交坡坡，邊坡滑動的主要控制因素變成了節理構造控制，只有多組節理或斷層等綜合作用下才能形成巖體滑坡。所以根據圖4可知，滑坡發生個數與邊坡巖層傾向同坡向夾角呈負相關。

順向滑坡巖體產狀傾角與滑坡個數如圖5所示，順向邊坡（順向滑坡巖體產狀傾角與坡向為0～30°）總數為51個，其中，發生滑坡的邊坡產狀傾角主要集中在30～60°之間為35個，占68.6%，而產狀傾角較緩或較陡的邊坡發生滑坡的數量較少，原因是產狀平緩的邊坡總體數量雖然很多，但巖層產狀平緩會大大降低邊坡失穩的可能性，發生滑坡的次數較少，又由于紅層獨特的形成條件，產狀較陡的巖質邊坡很難形成，導致收集此類型邊坡的樣本太少，是產狀較陡邊坡產生滑坡數量少的主要原因。但總體上，在一定的邊界條件范圍內，順向滑坡巖體產狀傾角與滑坡個數存在一定關聯，如果樣本充足，順向滑坡巖體產狀傾角與滑坡個數將呈正相關。

根據統計發生滑坡的102個巖質邊坡中有89個前緣有被人工開挖切坡，切坡度在75～90°之間。順向滑坡巖體產狀傾角與滑坡個數如圖6所示，切坡高度與發生滑坡的個數關聯性不強，證明單一切坡高度與的巖質邊坡滑動關系不大。因此，要綜合考慮其他影響因素或在特定條件下與滑坡形成具有的相關性。

三、降雨量對紅層分布地區滑坡影響分析

降雨是滑坡產生最重要的因素之一，湘西紅層分布地區發生滑坡95%以上都在雨天。尤其邊坡受強降雨的影響，大氣降水滲入土層內部或巖體軟弱夾層中，會增加巖土體重，同時降低巖土體、軟弱結構面的物理力學強度，最終使邊坡產生沿土體內部或軟弱結構面滑動，形成滑坡。

24h累計降雨量與滑坡累計發育個數如圖7所示，24h累計降雨量與滑坡災害累計個數大體上呈正相關性，24h降雨量可根據降雨量分成多個等級，當24h累計降雨量達到75mm左右（暴雨區間）時滑坡地質災害發災個數明顯增加，其中，在24h累計降雨量75～180mm（暴到大暴雨區間）段時發災數量集中，此時，天然狀態下穩定性相對較好的邊坡在雨水作用下陸續發生發育成滑坡；在湘西大部分地區24h累計降雨量達到220mm以上的降雨情況相對較少，故該紅層分布區域收集的樣本相對較少，但在穩定性較好的部分斜交、逆交巖質邊坡也可能發生滑動，形成滑坡。

過程降雨量與滑坡累計發育個數如圖8所示，統計曲線大致分為三個階段，對應三個降雨量值。過程降雨量小于75mm階段，滑坡發災數量隨降雨量增加而增加的趨勢平緩，主要是一些穩定性很差的邊坡點發育成滑坡；在75～150mm階段，邊坡發育成滑坡數量隨降雨量增加的趨勢加快；在150～275mm階段，邊坡發育成滑坡數量隨降雨量快速提升，一些穩定性較好的邊坡也發育形成滑坡；大于275mm 后，邊坡發育成滑坡數量隨降雨量增加而又趨于平緩，主要是穩定好的邊坡在持續雨水作用下陸續發育成滑坡。

四、結語

綜上所述，本文主要研究湖南湘西紅層分布地區土質滑坡、巖質滑坡成災因素與該地區滑坡發育數量的關系特征，同時研究在不同降雨頻率條件下滑坡地質災害發生的特點，對該地區滑坡地質災害的監測、氣象預警以及治理而言具有重要意義，可以為具有類似特征的其他紅層分布地區的滑坡地質災害研究提供參考。

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