滇西花岗岩区滑坡泥石流灾害链发育特征及防治对策

滇西花岗岩区滑坡泥石流灾害链发育特征及防治对策

蒋学广

（云南地质工程第二勘察院有限公司，云南 昆明  650218）

摘要：花岗岩区地质灾害属于高原环境特殊岩土体地质灾害的一种。通过收集分析资料和现场调查，对滇西花岗岩分布区的典型地质灾害链进行研究，查清花岗岩不同风化层特征，花岗岩区主要发育滑坡及滑坡泥石流地质灾害链，地质灾害沿构造带分布密集，滑坡泥石流灾害链成灾模式为连续强降雨→表层风化土体饱水→风化层滑坡+植被倒塌或坡面泥石流→堵塞沟谷→堰塞体溃决→溃决型泥石流，防治对策主要有三种：一是以稳固物源断链为主，拦挡固床结合；二是以拦挡为主，综合治理；三是以排导为主，排拦结合。滑坡治理采用“稳坡固脚、地表水疏排、坡面水土保持”等综合手段，尤其重视坡面生态修复重建。

关键词：花岗岩；滑坡；泥石流；灾害链；发育特征；防治

作者简介:蒋学广，男，汉族，1974年2月生，云南宣威市人，高级工程师，从事地质工程、地质环境与生态修复研究工作。

0  引言

地质灾害链是指多个单体地质灾害相互影响，共同成灾的地质灾害组合体[1]。在花岗岩地区，中弱风化以下花岗岩强度极高，稳定性普遍很好；强风化则是一个由亲水的粘土矿物+坚硬的石英颗粒+未风化岩块组成的胶结体；而全风化则是一个由亲水的粘土矿物+坚硬的石英颗粒组成的胶结体，全强风化层均具有典型的浸水崩解、水冲易散的特性[2]。在降雨作用下，花岗岩全-强风化层斜坡及冲沟岸坡极易形成浅层滑坡、塌岸、坡面拉槽或坡面泥石流等不良地质体，更容易形成流域地质灾害链[3]。

2013年以来，云南省启动了地质灾害综合防治体系建设，安排资金60余亿元，实施了1600多个地质灾害工程治理项目，基本上对危险性大的地质灾害隐患点进行了治理[4-5]。通过收集分析资料和现场调查，对滇西花岗岩分布区的典型地质灾害链进行研究，查清花岗岩地区地质灾害链的形成机制、主控因素、成灾特点，总结前人对地质灾害链防治的成败经验，探索地质灾害链的最佳防治途径，为以后在花岗岩地区开展地质灾害防治、监测、研究提供借鉴，对推动云南省高原环境特殊岩土体地质灾害防治技术学科的发展，具有十分重要的意义。

1  云南花岗岩分布范围

云南全境花岗岩分布较为广泛，基本都沿着大型断裂带周边呈条带状发育。境内有岩体200多个，出露总面积约2.43万km2，占全省面积的6.2%，其中滇西地区有岩体110个，出露面积约2.08万km2，滇中及滇东南地区有岩体90多个，但出露面积仅有0.35km2。花岗岩主要分布在三个大区：第一大区从凤庆县开始直至勐海县，主要分布在这两地间的云县、临沧、双江、澜沧、景洪一带，面积约2万km2；第二大区分布在德宏州的盈江、陇川、芒市、梁河、瑞丽一带，面积约6000km2；其余零星分布在保山、怒江州、迪庆州及滇中、滇南、滇东南的小部分地区等地[3]。

2  滇西花岗岩风化特征

花岗岩中矿物的风化顺序依次为：云母—斜长石—钾长石—石英[6]。滇西气候温暖，雨量充沛，相对湿度大，导致区内花岗岩岩体化学风化作用强烈，残积物以粘土矿物为主，风化层厚度较大。全风化花岗岩以粗粒的砾石、砂粒为主，其颗粒大、比表面积小、粒间粘接力弱，Φ值高、C值低，风化岩边坡对外力扰动敏感，尤其是受水的影响较大，主要表现在三个方面：一是遇水崩解速度较快，遇水后短时边坡浅表崩塌、剥落；二是抗冲刷能力弱，遇较高流速的地表径流易冲刷成坡面纹沟、细沟，进而形成冲沟，引起边坡坍滑；三是渗透系数较大，当地下水头差较大、形成超过限值的水力坡度时，易形成流土、管涌渗透变形，造成边坡失稳破坏[7-9]。滇西花岗岩风化层按颜色、结构特征、风化程度、可挖掘程度划分为残积层、全风化层、强风化层、中风化层及微风化层，各层特征见表1。

表1  滇西花岗岩风化特征表

3  花岗岩区地质灾害发育分布特点

滇西花岗岩区地质灾害分布具有点多面广、沿构造带分布密集的特点。地质灾害类型主要以浅层滑坡、泥石流及滑坡泥石流灾害链为主，滑坡比例相对泥石流较高，地质灾害的灾情以泥石流最为严重，滑坡次之[3、10]。滑坡虽然直接造成的经济损失较小，但其潜在的危害最为严重。随着近年来社会经济的发展，人类工程活动的增多，以及灾害性天气和地震的频发，地质灾害也呈增长趋势。花岗岩区滑坡泥石流灾害在深大断裂影响区范围内较为频繁、密集。例如：（1）德宏州大盈江流域滑坡、泥石流灾害高易发区。区内新构造运动强烈，地质构造复杂（大盈江断裂），花岗岩分布广泛，物理和化学风化作用强烈，是云南省泥石流、滑坡强活动区。（2）澜沧江上游高山峡谷区滑坡、泥石流灾害高易发区和澜沧江中游峡谷—宽缓河谷区滑坡、泥石流灾害高易发区。地处滇西北横断山脉纵谷区和滇西高山峡谷地貌区，地质构造复杂，澜沧江断裂贯穿南北,无量山、把边江活动断裂发育，岩体破碎，花岗岩分布广泛，外动力地质作用十分强烈,滑坡、泥石流地质灾害发育。

4  滇西风化花岗岩地质灾害链成灾模式及机制

地质灾害链演变过程中各类灾害相互影响、相互作用、相互转化，后一个灾害构成前一个灾害的结果，同时也是孕育下一个灾害的过程，所有的灾害单体都是整个灾害链条上的一个过程环节，各个过程叠加在一起，横向上相互作用与影响，纵向上前“承”后“传”，就构成了灾害链的整个机理过程，具体演变过程见图1，归纳为：连续强降雨（偶遇工况）→表层风化土体饱水→风化层滑坡“山剥皮”+植被倒塌或切沟（坡面）泥石流→堵塞沟谷→堰塞体溃决→溃决型泥石流[11-13]。比如2016年发生于云南省德宏州梁河县芒东镇章巴小砂河泥石流即为典型滑坡泥石流灾害链[14]。2016年８月５日凌晨３时，梁河县局部地区出现强降雨天气，芒东镇清平村在5小时内连续降雨量高达

图1 地质灾害链演变过程

103mm。在强降雨激发下，章巴小砂河上游花岗岩区发生点多面散的37处滑坡、17处不稳定斜坡，同时伴生大量的沟岸坍塌、坡面冲沟、沟岸坍塌、小规模坡面泥石流等，形成的松散物在强降雨的冲刷下直抵沟床，在沟床狭窄及弯道处形成多个堰塞体。随着降雨的持续增加，上游来水逐渐增加后导致堰塞坝“多米诺”式逐级溃坝，沿途拉槽下切，对中下游弯道处及沟道狭窄处形成了严重的侧蚀、下切、爬高、截弯取直等情况，从而又引发了中下游岸坡垮塌，滑坡，不断补给壮大泥石流规模。暴雨后约10分钟，泥石流一次冲出泥石流松散物约9万m3堆积于沟口处，冲毁民房、道路桥梁、淤埋农田，泥石流相互作用相互影响最终形成了大规模的泥石流灾害，造成了严重损失。

5  花岗岩区地质灾害链影响因素

风化花岗岩区的滑坡泥石流灾害链形成过程需要多种因素相互影响，除通常泥石流灾害中需基本的地形、物源及水源条件外，其它特殊的影响因素主要有岩体风化、植被、地震、降雨。

5.1  岩体风化

滇西花岗岩具有抗风化能力弱，风化层厚、成土程度高、软弱、松散的特点，加之滇西片区气温高、气候潮湿、雨季降雨量大等因素导致风化表层多呈全风化残积土或全风化散粒结构砂状土。花岗岩随着风化程度的增加抗剪强度将降低，随之力学强度降低。另外花岗岩中的粘土矿物成分主要为高岭石，遇水软化，坡体在长期的风化和地表水（地下水）作用下会导致岩土体间内部局部形成软弱夹层。在花岗岩体中崩塌受地形和构造结构面控制，除特殊的断层陡崖和峡谷地段，崩塌弱发育，边坡变形破坏以蠕变、坡面水土流失为主。因此花岗岩松散软弱的风化层是滑坡发育的内在原因，同时也是泥石流发育的物质基础。

5.2  植被

根据滇西花岗岩区滑坡泥石流灾害发生情况分析，其灾害的发生与植被关系密切，通常乔木覆盖率高的地区灾害少发，坡耕地、草地、灌木及根系不发达的区域滑坡、泥石流易发（照片1）。由于花岗岩风化差异明

照片1 斜坡耕地区花岗岩风化层滑坡

显、风化后岩土体结构松散，高大乔木其根系发达且生长深，能够对坡体松散土体起到固定作用，有效阻止浅层滑坡及水土流失。植被覆盖率高的地区，当特大暴雨超出植被对坡面的控制能力时，植被连同坡体表层一起失稳滑动，并参与到泥石流、洪水的运动过程中。漂浮树木一方面加强了泥石流的冲击力和破坏性，另一方面增加了沟道的堵塞程度、形成堰塞体，进而溃决，使泥石流流量增加，同时堵塞桥涵，增大了泥石流和洪水的泛滥范围，加重了灾害的危害程度（照片2）。

照片2 泥石流冲出物中夹杂大量树木

5.3  地震

云南属环太平洋地震带、欧亚地震带的组成部分，其中滇西片区处于喜马拉雅地震带由东西转向南北的南延地段上，位于云南省腾冲—龙陵—澜沧地震带及缅甸弧形地震带上。区内大部分区域位于地震基本烈度Ⅷ度区内。频繁的地震尤其是强震显著降低了花岗岩岩土体强度，造成土体松动，破坏坡体的稳定性，为地质灾害的发生提供了条件。

5.4  降雨

滇西片区亚热带季风气候区，年平均降雨量1200～2800mm，其中德宏州、临沧年平均降雨量均大于1600mm，年降雨量的89％以上集中在5～10月，雨季持续时间长，高强度的单点暴雨较多，加之区内地形地貌影响、流域汇水面积大，为滑坡泥石流灾害链的发生提供了丰富的水动力条件，因此降雨是激发滑坡、泥石流的主要诱发因素。降雨是滇西灾害链发生的先决条件，连续强降雨和短时极端暴雨将激发大量的崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等山地灾害单体的发生。对于泥石流的产生来说，水的作用一方面是产生运动的诱因，另一方面也是参与运动的主要物质组成，而强降雨就是快速促成泥石流水动力的主要方式，暴雨为泥石流灾害链的演化提供了必要条件。

6  滇西花岗岩区地质灾害链活动特点

（1）隐蔽性强，难以识别发现。花岗岩区由于受风化层及气候影响，斜坡植被覆盖率高，在日常巡查过程中难以对其变形情况及时发现识别，根据近年来发生的灾害情况发现，花岗岩区发生的滑坡泥石流灾害基本不属于已知隐患点，导致灾害发生时得不到及时的处置及避让。

（2）短时群发成灾、损失严重。区内的滑坡地质灾害主要诱发因素为降雨和地震，根据对德宏州地质灾害发生情况统计，近年来经历了3次由强降雨诱发的地质灾害群发事件（照片3）以及2次地震诱发的次生地质灾害。这5次地质灾害群发事件均发

照片3  群发性滑坡泥石流

生在花岗岩区，发生的地质灾害数量众多，发生时间相对集中。在暴雨或地震的诱发下，同一时间内集中爆发大量地质灾害，是花岗岩区地质灾害发育的一个规律。另外根据年内地质灾害分布规律来看，每年的5～10月是地质灾害高发时段，尤以发生在7、8、9月为多。调查区90%的降雨量集中在5～10月，而90%的地质灾害也集中发生在每年5～10月，一些大规模灾害或群发性灾害发生在暴雨之后，丰水年灾害的发生频率明显大于降水正常年份，尤其在发生区域性单点暴雨的情况下，经常会出现山剥皮、坡面泥石流，都是在短时间内集中发生[15-16]。

（3）成灾、致灾形式多样化。在灾害链发生过程中沿途将形成多个相互影响相互关联的地质灾害，由于灾害链运移路程长，沿途经过的地方对沟谷两岸造成冲刷，对堆积区造成堆积、掩埋等影响，对不同的沟谷灾害链演进模式来说，其最后也是危害最大的一环通常为溃决洪水，波及范围甚至可达上百公里[17-18]。沿途承灾体脆弱性及易损程度直接关系到灾害的损失情况。

（4）灾害规模逐步放大。根据近年来发生的地质灾害来看，滑坡泥石流灾害链在发生时规模较单一的灾害破坏大、规模大。近年来随着自然条件的变化，有的植被覆盖好的几百米长的沟谷，强降雨导致冲沟内出现小规模的滑坡崩塌，坡体表面的树木直接横倒在沟道内形成堰塞坝，随之溃决后增加了水动力条件，沿途侧蚀岸坡，下切沟床，进而引发大规模泥石流灾害，造成人员伤亡。

7  滇西花岗岩区滑坡泥石流防治常用技术及不足之处

7.1滑坡防治技术及不足之处

通过近年来工程治理总结，目前针对花岗岩区的滑坡防治都是根据滑坡的规模、滑体厚度等采取相应的治理措施，主要有削坡压脚、抗滑挡墙、抗滑桩、锚索框格梁、截排水等[19]。不足之处主要是治理工程中未充分考虑花岗岩风化物特性，导致削坡后滑坡范围不断扩展，风化土体从抗滑桩桩间滑动或坡面冲刷严重导致框格梁失效等（照片4）。

照片4  桩间滑动及抗滑桩垮塌

7.2泥石流防治技术及不足之处

滇西花岗岩地区泥石流大部分以灾害链的形式发生，针对泥石流灾害的防治也是属于滑坡（崩塌）泥石流灾害链的防治[20]。目前滇西花岗岩区滑坡（崩塌）泥石流灾害链的防治方法主要有三种类型，下面结合工程实例分析每种方法的适用对象及存在的不足之处。

7.2.1  以稳固物源断链为主，拦挡固床结合。

（1）适用对象：该方案主要适用于崩滑体为主要物源且滑坡体规模较大的泥石流沟，治理方案重点考虑稳固滑坡体，通过物源稳固将泥石流转变为洪水从而降低其危害性。

（2）工程实例：临沧市云县爱华镇大帮卡滑坡泥石流治理

该泥石流上游发育一个大型不稳定滑坡（图2），体积约99万m3，为泥石流的主要物源。所有泥石流物源中以崩滑体的物源最多，沟床堆积物再启动次之，坡面侵蚀物源最少。要减轻泥石流灾害，应该通过工程措施稳定沟床和崩滑体，并且保护流域内植被。根据该滑坡泥石流特征，治理方案设计为：在大滑坡下游设置2座桩基础拦沙坝，形成较大库容，并在拦渣坝上游预留出分期治理沟段，进行回淤反压滑坡，达到稳固滑坡的目的，在滑坡发生滑动时能够及时将物源进行拦挡起到断链的作用；在下游沟道内设置7座固床坝、1座桩基础拦沙坝、4座谷坊坝，起到拦挡固体物源，回淤反压崩滑体，控制沟床堆积物再启动，兼具平峰减流的作用。工程竣工后运行良好，基本达到了设计目的。

图2  大帮卡滑坡泥石流治理工程示意图

（3）不足之处：缺乏全域综合治理理念，没有设计生态修复、植被恢复、退耕还林等水土保持措施。由于上游分期治理沟段配套延续工程、退耕还林及坡面恢复植被措施未能实施，治理效果得不到及时加强，水土流失仍然严重，泥石流松散固体物源仍在不断蓄积，未来还可能爆发泥石流灾害。

7.2.2  以拦挡为主，综合治理。

（1）适用范围：该方案主要适用于上游物源主要为坡面冲刷、滑坡（崩塌）规模小、分布散，松散固体物质丰富，沟道内具备良好的筑坝条件及库容条件的泥石流。通过设置梯级拦挡工程拦蓄固体物源，降低沟床坡降，减少沟床下切和侧蚀，减缓流速，从而减小下游排导压力。

（2）工程实例：云南省梁河县芒东镇清平村、那勐村章巴小砂河泥石流治理

该泥石流上游发育37处滑坡、17处不稳定斜坡，以及大量的沟岸坍塌、坡面冲沟、小规模坡面泥石流等，固体松散物源丰富。采用“中上游稳坡固源拦挡，中下游固床护岸＋下游过村段排导”的系统治理思路，达到抑制泥石流再次大规模启动的目的

[21]。治理工程共设置11座谷坊坝、12座拦渣坝、575.90ｍＶ型排导槽。治理工程实施后，对中上游最易启动的松散物源进行稳源固床，约束控制，改变了其启动模式，由原来的降雨集中汇集启动调整为零星启动→拦挡停淤→未有工程区沟道物源沿主沟减势淤积→细碎流排导下泄。

（3）不足之处：设置拦挡工程均为砌筑实体坝，坝形单一，坝后库容小、易淤满，不能“拦大放小”；未设置固床坝防治沟床揭底搬运；排导槽束流措施不足，槽底纵坡偏小。

7.2.3  以排导为主，排拦结合。

（1）适用对象：该治理方案适用于上游拦挡工程设置条件差，难以将大部分固体物拦蓄在沟内，但下游具备良好的排导条件或停淤条件的泥石流。

（2）工程实例：云南省盈江县弄璋镇南永村南怀河泥石流治理

南怀河历史上曾多次发生泥石流，并进行了多次治理，但仍存在一些题：一是受下游河床纵坡平缓的沟槽条件限制（最缓处为2‰），排导槽局部沟段排砂效果较差，排导槽内淤砂严重；二是排导槽以上护岸墙之间河道淤塞严重，河道内杂草丛生、部分沟道内甚至整理成了农田；三是出山口后沟道段无系统的固床、护岸工程，河床下切、侧蚀强烈，沟岸坍塌严重；四是出山口以上泥石流形成区沟道内无拦挡措施，沟道内卵漂石较多，且沟道内树木发育，一旦遇到洪水，树木、卵漂石易被冲走，并堵塞下游沟道、排导槽和桥涵[22]。针对上述存在的问题，2014年度再次立项治理，采取了“上游拦、中游稳、下游排”的治理思路。该治理工程区别于其他泥石流治理项目的主要亮点在于拦渣坝从上游到下游为切口坝（照片5）、缝隙坝（照片6）、实体坝，逐级减小其泄水孔尺寸，起到“拦大放小”的效果，将上游孤石、树干拦蓄在上游，减少下游排导压力。工程竣工6年来，运行情况良好，达到了良好的治理效果。

照片5  切口坝

照片6  缝隙坝

（3）不足之处：上游受公益林影响，拦渣坝设置数量有限，库容不足；大量堆积物由于坡降较缓无法汇入大盈江，在每年汛期前后均需进行清淤工作，但受资金及项目管理办法限制，缺少项目后期维护费用，开展清淤工作较为困难。

8  结论

（1）滇西气候温暖，雨量充沛，相对湿度大，花岗岩岩体化学风化作用强烈，能形成深达数米至十几米，宽度小于10cm的密集纹沟，残积物以粘土矿物为主，风化层厚度较大，不同程度的风化层物理力学性质差异较大，地质灾害防治时应充分考虑其风化特征。

（2）滇西花岗岩区泥石流灾害多为滑坡泥石流灾害链，在降雨作用下，表层风化土体饱水形成“山剥皮”滑坡，植被倒塌，滑坡和树木汇集堵塞沟谷形成堰塞体，逐级溃决形成泥石流，具有隐蔽性强，难以识别发现；短时群发成灾、损失严重；成灾、致灾形式多样化；灾害规模逐步放大的特点。

（3）花岗岩滑坡的治理宜采用“稳坡固脚、地表水疏排、坡面水土保持”等综合手段进行治理，尤其重视坡面生态修复重建，加强坡面水土保持能力，提高滑坡治理效果。泥石流流域内的强度侵蚀区也应设置森林植被恢复措施防治坡面侵蚀。

（4）滑坡泥石流灾害链的防治对策主要三种模式：一是以稳固物源断链为主，拦挡固床结合；二是以拦挡为主，综合治理；三是以排导为主，排拦结合。具体模式的选择要结合滑坡泥石流特征确定。

（5）花岗岩区多数泥石流流域内森林植被较发育，拦挡工程宜选择合适地形设置格栅坝、切口坝、桩林坝、柔性拦挡坝的坝体形式进行分级拦挡，起到“拦大放小”、提高坝体库容的作用，从而使坝体在发生群发滑坡灾害时能够起到更好的拦挡效果。

（6）在下游沟床松散堆积物集中的沟段，需要尽可能的考虑防治沟床物质再启动的工程措施，可以多设置出土1～2m的固床坝群，使泥石流经过流通堆积区时降低“滚雪球”、揭底作用，从而减少泥石流松散物源的可移动量。

（7）排导槽应设置束流堤，槽底纵坡尽量大于10‰，避免泥石流爆发时改道或不进入排导槽，保证上游“拦大放小”后剩余的细颗粒能够尽快通过排导槽排出，避免造成灾害。

（8）针对交通条件和施工条件受限的泥石流沟段，探索使用“柔性”拦挡坝作为“拦大放小”的主要工程，其具有施工便捷、投资低、便于维护的特点。

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