地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險調(diào)查中孤（滾）石的地質(zhì)成因類型和孕災(zāi)情況分析
——以漳州云洞巖調(diào)查區(qū)為例

湯智超

（福建省196 地質(zhì)大隊 福建漳州 363007）

0 引言

福建省閩東南沿海區(qū)花崗巖廣泛出露（廈門、泉州、漳州尤為突出），漳州云洞巖位于漳州市龍文區(qū)藍田街道蔡坂村，距漳州市中心僅8 km，是漳州市區(qū)唯一的國家4A 級旅游景區(qū)、省級風(fēng)景名勝區(qū)、省級重點文物保護單位，被譽為“閩南第一洞天”。云洞巖主要由花崗閃長巖、晶洞花崗巖體組成，由于巖體長期受到風(fēng)化、剝蝕等外力地質(zhì)作用，形成了別致的花崗巖地貌。在整個云洞巖從山腳至山頂幾乎由各種形態(tài)各異的花崗巖孤（滾）石組成，云洞巖作為孤（滾）石的典型分布區(qū)域，主要具有孤（滾）石分布范圍較廣、大小不一、復(fù)雜疊加關(guān)系等特點［1］。云洞巖常年均有大量游客進行登山活動，人類活動頻繁，加之坡腳處多為蔡坂村居民區(qū)、旅游休閑配套設(shè)施區(qū)等，因此對云洞巖孤（滾）石的調(diào)查顯得尤為重要。本次通過項目工作，梳理、總結(jié)出云洞巖孤（滾）石主要地質(zhì)成因類型、穩(wěn)定性影響因素，以及典型孤（滾）石潛在致災(zāi)情況分析，并提出相應(yīng)防治措施。

1 調(diào)查區(qū)概況

1.1 調(diào)查區(qū)范圍

根據(jù)以往收集的資料及前期踏勘成果，云洞巖孤（滾）石調(diào)查區(qū)潛在影響對象集中分布在云洞巖南側(cè)斜坡坡底及上山旅游道路兩側(cè)，北側(cè)斜坡潛在影響范圍均為林地，植被發(fā)育，無承災(zāi)體。因此本次地面調(diào)查以南側(cè)斜坡及上山旅游道路兩側(cè)分布的滾石為主，北側(cè)斜坡僅作一般調(diào)查，主要利用高精度無人機進行航測，調(diào)查范圍見圖1。

圖1 云洞巖孤（滾）石調(diào)查區(qū)工作范圍、路線和點位

1.2 地形地貌概況

云洞巖位于漳州市龍文區(qū)東部，主峰海拔280 m，屬丘陵地貌，其西側(cè)為漳州平原。在云洞巖南坡及北坡局部區(qū)域存在陡崖、陡坡、緩坡、平臺等多種微地貌類型，其山巖突兀，怪石嶙峋。

1.3 地層巖性及構(gòu)造

（1）侵入巖。云洞巖主要為燕山期侵入巖，巖性絕大多數(shù)屬酸性、中酸性花崗巖類，受區(qū)域侵入巖體影響較大，主要為第一次侵入巖屬長泰巖體，出露在廈門—南靖斷裂帶上，巖體接觸面為花崗閃長巖相及第三次侵入巖屬新村晶洞花崗巖，多數(shù)巖體邊界彎曲，絕大多數(shù)僅出露邊緣相。

（2）構(gòu)造。云洞巖地處環(huán)太平洋地質(zhì)構(gòu)造帶，其花崗巖形成于中生代晚期（距今0.8 億～1 億a），該地質(zhì)時期地幔頂部的巖漿多次侵入到地殼中，經(jīng)歷多次的地質(zhì)構(gòu)造運動和多次海侵海退，隨著地殼上升，受到長期的風(fēng)化、侵蝕、剝蝕之后，構(gòu)成別致多姿的花崗巖地貌。

1.4 氣象水文條件

云洞巖屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，夏季主導(dǎo)風(fēng)為東南風(fēng)，冬季為西北風(fēng)，全年平均氣溫21.4 ℃，年平均降雨量1 560 mm，無霜期330 d。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，云洞巖山頂及斜坡未發(fā)現(xiàn)泉眼及地表水體，坡腳見有人工開挖池塘。在暴雨或持續(xù)降雨期間，在滾石裂隙見有滲水現(xiàn)象。

2 調(diào)查成果

2.1 旅游路線調(diào)查（地面調(diào)查）

云洞巖（孤）滾石調(diào)查區(qū)地面調(diào)查面積0.60 km2，調(diào)查路線均從斜坡坡底至坡頂，主要沿著旅游道路兩側(cè)孤（滾）石開展詳細調(diào)查。本次地面調(diào)查共4 條調(diào)查路線，重點調(diào)查對景區(qū)旅游路線安全威脅較大的孤（滾）石118 個，具體工作量見表1。

表1 調(diào)查工作量一覽表

各路線具體調(diào)查情況如下：

（1）0 號調(diào)查路線由南側(cè)斜坡坡底至坡頂，滾石空間上沿著斜坡中下部分布較為稀疏，中上部分布較為密集；中下部滾石堆疊現(xiàn)象較少，多數(shù)為單個滾石獨立存在，下底面多為坡積土或殘積土，節(jié)理裂隙多不發(fā)育，周邊植被較發(fā)育；中上部普遍見有大小不等滾石相互堆疊現(xiàn)象，多數(shù)滾石發(fā)育裂隙，并存在臨空面，滾石粒徑較大，周邊植被較為稀疏。

（2）1 號調(diào)查路線由南側(cè)斜坡坡底至坡頂，滾石空間分布不均勻，集中分布在斜坡坡底及坡頂處，該路線上部較典型的特征是大小不等滾石發(fā)育于2 個基巖裂隙之間，接觸面較小，下底面均處于臨空狀態(tài)，并位于旅游路線上方，滾石兩側(cè)基巖可見砂土狀強風(fēng)化。

（3）2 號調(diào)查路線終點為南側(cè)斜坡中部，與1 號路線相連接，該路線滾石零星分布，斜坡類型為土質(zhì)斜坡，多數(shù)滾石局部嵌入或半嵌入至坡積土內(nèi)，個別滾石因下底面坡積土被沖刷而形成臨空面，滾石粒徑普遍較小，滾石周邊植被較發(fā)育。

（4）3 號調(diào)查路線共調(diào)查滾石17 個，由南側(cè)斜坡坡腰至坡頂，該條路線上滾石均勻分布，多數(shù)滾石單個存在，滾石堆疊現(xiàn)象較少。周邊植被多數(shù)為榕樹，少量雜木，榕樹根系較發(fā)育，下底面多為坡積土，坡積土內(nèi)可見榕樹根系，但未見植被根劈作用。

2.2 調(diào)查區(qū)外圍調(diào)查

滾石地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生通常受外界環(huán)境干擾，導(dǎo)致滾石自身力學(xué)平衡遭到破壞，在重力作用下沿著斜坡向下翻滾、跳躍等運動方式，由于速度快，沖擊力大，往往對下方承災(zāi)體造成較為嚴(yán)重的破壞［2］。本次對云洞巖外圍主要調(diào)查是否存在殘留在現(xiàn)場的滾石、受破壞的承災(zāi)體、滾石發(fā)生后形成破壞軌跡等，并詢問當(dāng)?shù)鼐用駳v史上是否發(fā)生過滾石地質(zhì)災(zāi)害的一些基本情況。本次共采集16 個調(diào)查點。

通過對云洞巖孤（滾）石調(diào)查區(qū)外圍調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其周邊植被發(fā)育，建筑物稀疏，人口密度較小，多數(shù)為臨時搭建工棚、簡易木屋等，土地利用類型多為農(nóng)田、園地、村道等，調(diào)查斜坡、坡腳等處未發(fā)現(xiàn)地表水及泉眼出露。各調(diào)查點周邊尚未發(fā)現(xiàn)新發(fā)生或歷史上發(fā)生的滾石滾落及受破壞痕跡。經(jīng)詢問當(dāng)?shù)鼐用?，近年來未發(fā)生滾石地質(zhì)災(zāi)害［3］。

2.3 航測影像解譯（傾斜攝影三維建模）

數(shù)字航空攝影測量主要針對云洞巖孤（滾）石調(diào)查區(qū)，利用高精度無人機（飛馬D2000），設(shè)定相對航高96 m 進行測量，測量面積0.68 km2，影像分辨率1.5 cm，測量精度完全滿足本次調(diào)查工作需要。

經(jīng)現(xiàn)場航測，室內(nèi)影像拼接、解譯，本次共解譯滾石1 419 個，主要解譯滾石大小、形狀、下底面物質(zhì)組成，斜坡坡向、坡度、滾石長軸方向、滾石堆疊情況、裂隙發(fā)育程度等相關(guān)參數(shù)。通過對滾石各參數(shù)進行綜合分析，定性評價每個滾石的穩(wěn)定性，并對調(diào)查或解譯的每個滾石填寫相應(yīng)的調(diào)查表，保證每個滾石穩(wěn)定性評價有跡可循［3］。

3 地質(zhì)成因類型分析

孤（滾）石與崩塌、滑坡等重力地質(zhì)現(xiàn)象一樣，是斜坡或邊坡重力演化的一種形式［2］，即重力作用下內(nèi)部因素和外部因素共同作用的結(jié)果，其成因受到地形地貌、地震、降雨、植被根劈作用、人類工程活動等外部因素的影響。滾石在不同的外因影響下，成因存在一定差異。根據(jù)本次地面調(diào)查成果，大致將云洞巖孤（滾）石調(diào)查區(qū)內(nèi)滾石分為4 種成因類型，見圖2。

圖2 云洞巖孤（滾）石調(diào)查區(qū)不同成因分區(qū)示意圖

3.1 整體崩落

主要分布在南部斜坡東側(cè)～東南側(cè)一帶，地形坡度相對平緩，多數(shù)由于地震或構(gòu)造活動，導(dǎo)致受到強烈的外力作用，大小不等滾石經(jīng)一段距離的位移，在地形低洼處堆積。其主要特點為大小不等滾石之間相互疊置，具有復(fù)雜的堆疊關(guān)系，并形成大小不等的“石洞”。孤（滾）石分布較為集中，且數(shù)量多，滾石之間粒徑相差較大（分選性差），往往形成一定的臨空面，但滾石間的相互作用力處于平衡狀態(tài)，在無外力作用下，僅靠自身重力作用，難以發(fā)生滾石下落、回彈、跳躍等運動形式，總體處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 風(fēng)化殘留

主要分布在斜坡坡頂，地形坡度平緩，滾石多呈單個分布，下底面多為基巖。由于地勢平坦，在無外力作用下，僅靠自身重力作用，難以發(fā)生滾石下落、回彈、跳躍等運動形式，總體上相對穩(wěn)定。但個別滾石位于斜坡（陡崖）邊緣，局部存在臨空面，滾石在外力作用下，可能發(fā)生沿斜坡或陡崖自由飛落。由于高差大、坡度陡，此類型滾石往往沖擊力巨大，破壞性強。

3.3 滾落

主要分布在南部斜坡西側(cè)一帶，自然坡度較陡，滾石位于斜坡坡面上。由于受到各種因素影響，一部分滾石堆積在地形平緩區(qū)域，受外界影響因素較小，穩(wěn)定性較好；另一部分滾石滾落過程中受到障礙物的阻擋而停留在斜坡上（坡度較陡）。當(dāng)外界因素發(fā)生改變，如降雨導(dǎo)致滾石下底面坡積土力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變、植被受到破壞等導(dǎo)致力學(xué)平衡發(fā)生改變，在自身重力作用下，滾石可能再次發(fā)生滾落，形成滾石地質(zhì)災(zāi)害，此類滾石穩(wěn)定性相對較差，受外界因素干擾較強，其穩(wěn)定性需引起重視。

3.4 剝落

該成因分布范圍較局限，僅分布在云洞巖南北兩側(cè)陡崖。滾石位于陡坡坡面上，其塊體大小受節(jié)理裂隙及基巖風(fēng)化程度等因素影響，當(dāng)塊體剝離并滑落至靜止時，其相對較穩(wěn)定，在上部塊體不斷滑落并堆疊時，由于堆載力的不斷增大，整個堆體受力不平衡，塊體會發(fā)生沿著陡坡二次滑落的可能性。

4 穩(wěn)定性影響因素分析

云洞巖孤（滾）石穩(wěn)定性受諸多因素共同影響，起到?jīng)Q定性作用的主要為滾石形狀、所處斜坡（邊坡）坡度及物質(zhì)組成內(nèi)因，而誘發(fā)其發(fā)生滾石地質(zhì)災(zāi)害的因素主要為降雨、人為活動等外因。

（1）滾石形狀：滾石的形狀對滾石穩(wěn)定性起著決定性作用。工作區(qū)內(nèi)滾石形態(tài)多種多樣，多呈近圓狀、橢球狀或不規(guī)則狀，部分呈板狀、楔形。當(dāng)滾石形狀呈圓形或近圓形，在外力作用下，力學(xué)平衡發(fā)生改變時，極易沿斜坡發(fā)生滾落；當(dāng)滾石形狀呈板狀、長柱狀等，受形狀限制，難以沿斜坡發(fā)生滾落，穩(wěn)定性相對較好；當(dāng)滾石呈橢球狀時，若其長軸方向與斜坡坡向一致，則相對穩(wěn)定；若短軸方向與斜坡坡向一致，則穩(wěn)定性較差。

（2）斜坡（邊坡）坡度：云洞巖孤（滾）石發(fā)部分分布于平緩斜坡，局部分布于較陡的斜坡，直接影響坡面上塊體的穩(wěn)定性和運動路徑，滾石受自身重力作用較大，穩(wěn)定性相對較低，較容易發(fā)生滾落。

（3）坡面的物質(zhì)組成：云洞巖孤（滾）石調(diào)查區(qū)坡面物質(zhì)組成主要為巖石和松散堆積物2 種，其中松散堆積物主要為坡積土和殘積土等，巖石則包括基巖或滾石。另外，坡面的物質(zhì)組成及物理力學(xué)性質(zhì)則決定滾石在坡面上運動時的摩擦系數(shù)（包括滑動摩擦和滾動摩擦）、回彈系數(shù)等。當(dāng)坡面為松散堆積物時，由于屬軟弱結(jié)構(gòu)面，在降雨或地表水浸泡時，強度將大大降低，摩擦力隨之下降，因此滾石下底面為松散堆積物時，穩(wěn)定性相對較差，反之當(dāng)下底面為基巖時，穩(wěn)定性相對更好。

（4）降雨：該區(qū)受暴雨或持續(xù)降雨影響較為明顯，在雨后，部分地表水沿著滾石節(jié)理、裂隙滲入滾石內(nèi)部或作用在結(jié)構(gòu)面，而水具有潤滑作用及提高靜水壓力等作用，可能使本已接近極限平衡狀態(tài)的滾石失穩(wěn)，對其穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響。

（5）人類活動：云洞巖孤（滾）石調(diào)查區(qū)屬云洞巖風(fēng)景區(qū)，無人為開挖、爆破等活動，但因該區(qū)西北側(cè)為工業(yè)區(qū)，工程活動頻繁，各種大型機械、車輛產(chǎn)生的震動對滾石穩(wěn)定性可產(chǎn)生一定的影響。

5 典型孤（滾）石潛在孕災(zāi)情況及防治措施

5.1 蠕動孕災(zāi)及防治措施

5.1.1 蠕動孕災(zāi)分析

通過本次對云洞巖孤（滾）石調(diào)查區(qū)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)個別滾石存在蠕動現(xiàn)象，穩(wěn)定性較差。當(dāng)受外界因素影響時，如滾石周邊植被變形情況、下底面堆疊滾石開裂情況等，可能繼續(xù)蠕動，具有潛在的危險性。當(dāng)力學(xué)平衡發(fā)生改變，可能發(fā)生突發(fā)性滾石災(zāi)害。

以較典型的孤（滾）石（編號YDYGS102）為例。該滾石位于1 號調(diào)查路線上，出露可見長3.5 m，寬6.6 m，高6.0 m。所處斜坡坡向285°，發(fā)育2 組裂隙，產(chǎn)狀330°∠45°，270°∠40°。周邊植被較發(fā)育，多為雜木，下底面為坡積土，后側(cè)存在滾石堆疊現(xiàn)象，見圖3。

圖3 根據(jù)下方堆疊滾石情況觀察滾石蠕動現(xiàn)象

該滾石潛在蠕動判斷依據(jù)如下：

（1）滾石傾伏方向與所處斜坡坡向基本一致。

（2）滾石下底面為坡積土，為軟弱面。

（3）滾石上方存在滾石堆疊現(xiàn)象，上方堆載受力方向與傾伏方向基本一致。

（4）該滾石下方與另一滾石相互堆疊，下方滾石因受力，見有開裂現(xiàn)象。由于該滾石存在蠕動，導(dǎo)致下方滾石受力，發(fā)生開裂。

（5）該滾石所處斜坡坡度大，滾石重心及外傾臨空面往斜坡方向移動。

5.1.2 蠕動孕災(zāi)防治措施

針對該滾石，主要采取主動防護與被動防護相結(jié)合的方式，主要措施有3 個：①可在滾石下方修建混泥土擋墻支撐滾石，減緩或停止?jié)L石位移，或用鋼絲繩或鋼絞線等拉住等措施保持滾石受力平衡；②安排專門定期巡查，并設(shè)立警示牌；③安裝簡易監(jiān)測儀器，對滾石實時監(jiān)測。

5.2 失穩(wěn)致災(zāi)及防治措施

5.2.1 失穩(wěn)孕災(zāi)分析

滾石穩(wěn)定性受多種因素影響，如滾石裂隙發(fā)育情況、周邊植被及根系發(fā)育程度、滾石所處位置、斜坡坡度、地下水及地表水、滾石參數(shù)等。滾石現(xiàn)狀處于較穩(wěn)定狀態(tài)，但在某些因素發(fā)生改變時，滾石可能由穩(wěn)定狀態(tài)向不穩(wěn)定轉(zhuǎn)變。

本次對云洞巖旅游道路兩側(cè)分布的滾石調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分滾石調(diào)查現(xiàn)狀處于較穩(wěn)定狀態(tài)，但在影響其穩(wěn)定性因素發(fā)生改變時或受到其他外力作用下，可能導(dǎo)致滾石發(fā)生失穩(wěn)。

以較為典型的孤（滾）石（編號YDYGS205）為例。該孤（滾）石調(diào)查編號YDYGS205，所處斜坡坡度約40～45°，近似于長柱狀，滾石分布斜坡坡向235°。滾石出露可見長1.8 m，寬2.8 m，高1.6 m，節(jié)理裂隙不發(fā)育，滾石長軸方向345°，下底面為坡積土，局部嵌入坡積土內(nèi)，前緣見臨空面，規(guī)格0.7 m×1.5 m。周邊植被較發(fā)育，多為喬木夾灌木，根系發(fā)育，滾石現(xiàn)狀處于較穩(wěn)定，見圖4。

圖4 YDYGS205 孤（滾）石照片

從圖4 可以看出，該滾石所處斜坡與其長軸方向不一致，局部嵌入至坡積土內(nèi)，影響其穩(wěn)定性因素主要為下底面坡積土，其次為周邊植被根系發(fā)育情況。當(dāng)在強降雨條件下，在地表水沖刷下底面坡積土（較為松散）時，導(dǎo)致滾石臨空面增大，加之根系對滾石存在一定的作用力，可能導(dǎo)致該滾石穩(wěn)定性變差。

5.2.2 失穩(wěn)孕災(zāi)防治措施

該孤（滾）石位于旅游道路上方的斜坡坡面上，石頭下底面為坡積土，下方發(fā)育植被根系，并存在地表水沖刷痕跡，對游客潛在威脅相對較大。該滾石體積較小，清除難度相對較低，可利用較低成本，來消除滾石災(zāi)害威脅，因此，以清除滾石為主要防治手段。

6 結(jié)語

通過對漳州云洞巖孤（滾）石調(diào)查區(qū)的調(diào)查分析，查明了云洞巖孤（滾）石有整體崩落成因、風(fēng)化殘留成因、滾落成因、剝落式成因共4 種地質(zhì)成因類型，以及主要影響調(diào)查區(qū)（孤）滾石穩(wěn)定性的有滾石形狀、所處斜坡（邊坡）坡度及物質(zhì)組成等內(nèi)因，而誘發(fā)其發(fā)生滾石地質(zhì)災(zāi)害的因素主要為降雨、人為活動等外因，針對調(diào)查區(qū)較典型的（孤）滾石孕災(zāi)情況提出相應(yīng)的防治措施，可為今后孤（滾）石調(diào)查和防治措施提供借鑒。