瀘溪新縣城地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及地質(zhì)背景解讀

李 晉

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局403隊(duì)，湖南常德 415000）

瀘溪新縣城地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及地質(zhì)背景解讀

李 晉

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局403隊(duì)，湖南常德 415000）

新城鎮(zhèn)的建設(shè)由于選址時論證不足導(dǎo)致后續(xù)發(fā)生連鎖的地質(zhì)環(huán)境問題，為了科學(xué)的分析新城建設(shè)與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系，為今后類似建設(shè)項(xiàng)目提供警示與借鑒。本文依據(jù)最新的詳細(xì)調(diào)查數(shù)據(jù)，對沅水中游瀘溪新縣城地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征與地質(zhì)背景進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示，沅麻盆地復(fù)雜的地質(zhì)背景導(dǎo)致新城地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)和多樣，脆弱的地質(zhì)環(huán)境條件是新城地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)的基礎(chǔ)，新城下伏地層巖溶發(fā)育，使得地面塌陷與地面沉降的發(fā)生機(jī)率較大，大大制約了城市發(fā)展?jié)摿?，今后?yīng)布設(shè)專業(yè)監(jiān)測，進(jìn)一步科學(xué)論證，為城市規(guī)劃提供基礎(chǔ)依據(jù)。

地質(zhì)災(zāi)害；地質(zhì)環(huán)境；沅麻盆地；沅水；白沙新城

0 前言

近幾十年來，我國時常出現(xiàn)大型水電站建設(shè)導(dǎo)致城鎮(zhèn)整體搬遷的事例，人們對新城鎮(zhèn)的選址進(jìn)行了大量研究，以長江三峽地區(qū)最為著名。實(shí)際上，許多次一級的河流上也有類似的案例，受建設(shè)時間、經(jīng)費(fèi)、級別等影響，一些新縣城在選址論證階段的研究不足，導(dǎo)致后續(xù)出現(xiàn)一系列的環(huán)境地質(zhì)問題。本文通過最新的詳細(xì)調(diào)查成果（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局403隊(duì)，2016），全面分析了瀘溪新縣城地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征，并結(jié)合其所處的地質(zhì)背景予以解讀，用客觀回顧與科學(xué)分析的辦法，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為今后類似的新城選址及建設(shè)提供指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況

瀘溪縣新縣城名白沙新城，20世紀(jì)80年代，沅水中游修建五強(qiáng)溪水庫，瀘溪老縣城成為淹沒區(qū)，于是在老城往沅水上游9km處的白沙村，耗資10多億新建此城。新縣城從1989年10月動工，到1995年8月縣府喬遷，距今僅僅20多年（圖1）。

圖1 白沙新城建設(shè)前后對比照片（上：1989年；下：2015年）Fig.1 The before-and-after pictures of construction in Baisha new town (above:1989; below:2015)

今天的白沙新城素以環(huán)境優(yōu)美、風(fēng)光旖旎、空氣清新聞名，享有“中國最年輕的氧吧城”等美稱，美中不足的是，新城的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率較高，威脅到學(xué)校、居民區(qū)等人口密集區(qū)，成為湖南省較為著名的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)縣城之一（楊順泉等，2000）。另外，根據(jù)后續(xù)工程地質(zhì)鉆孔揭露，地基下伏溶洞發(fā)育，很大程度上限制了城市發(fā)展?jié)摿?，這些環(huán)境地質(zhì)問題成為人們詬病瀘溪新縣城選址的主要理由。

2 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

（1）發(fā)災(zāi)頻率高

據(jù)2014—2015年完成的瀘溪縣1∶5萬地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查，白沙新城共發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害12處，數(shù)量雖然不是特別多，但由于城區(qū)面積小，相當(dāng)于每1.37km2便發(fā)育1處地質(zhì)災(zāi)害?？紤]到這些災(zāi)害發(fā)生在中心城區(qū)內(nèi)部或周邊，此發(fā)災(zāi)頻率很高。從時間分布上看，新城地質(zhì)災(zāi)害從縣城搬遷的第二年，即1996年便開始出現(xiàn)，近5年來有增加的趨勢（圖2）。

圖2 白沙新城地質(zhì)災(zāi)害年份分布Fig.2 Time distribution of geo-disasters occurred in Baisha new town

（2）致災(zāi)地層多

白沙新城的地質(zhì)背景較復(fù)雜，第一，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，斷層交錯復(fù)雜；第二，出露地層多，以新城的中心區(qū)域?yàn)槔?，在不?0km2的范圍內(nèi)，出露了寒武系、二疊系、白堊系、第四系等多套地層；第三，白沙新城下伏地層巖溶較發(fā)育，為巖溶塌陷、地面沉降等災(zāi)害的發(fā)育提供了條件。

（3）災(zāi)害類型多樣

由于致災(zāi)地層多，白沙重點(diǎn)地段的地質(zhì)災(zāi)害類型多樣，而瀘溪縣甚至沅麻盆地其他地區(qū)一般僅發(fā)育滑坡和崩塌，二者形成鮮明對比。到目前為止，白沙新城的災(zāi)害類型包括：滑坡6處、崩塌2處、不穩(wěn)定斜坡1處、地面塌陷2處、地面沉降1處（圖3），涵蓋了較為全面的地質(zhì)災(zāi)害類型。

（4）規(guī)模小但威脅大

新城已發(fā)生的12處地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模全部為小型，但由于這些災(zāi)害發(fā)生在中心城區(qū)及周邊，其威脅范圍人口較多，學(xué)校、公路、民房等設(shè)施多，故威脅程度高。按湖南省現(xiàn)行評價規(guī)范，有災(zāi)情大型1處，中型2處，小型4處，共威脅人口976人，公路370m，潛在經(jīng)濟(jì)損失2070萬元。

（5）人為影響程度高

白沙新城從20多年前的一小漁村演變而來，發(fā)生了翻天覆地的變化，修建過程進(jìn)行了大量開挖、切坡等工程活動。由于當(dāng)時人們在地質(zhì)災(zāi)害、地質(zhì)環(huán)境方面的意識欠缺，對人工開挖斜坡的維護(hù)措施不到位或不合理，誘發(fā)了多處地質(zhì)災(zāi)害。最典型的如縣一中東南邊坡、縣職中的南部邊坡、白沙小學(xué)的西部邊坡等，這些地段先后發(fā)生了滑坡或崩塌災(zāi)害。

圖3 白沙新城主要地層分布面積與發(fā)育災(zāi)害數(shù)對比Fig.3 The Exposed area ratios and occurred geo-disasters of major strata in Baisha new town

3 地質(zhì)背景解讀

白沙新城位于沅麻盆地的邊緣，既有盆地內(nèi)最常見的陸相紅層，又有海相碎屑巖或碳酸鹽巖地層，盆地內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜（柏道遠(yuǎn)等，2015）。短短的幾年時間，新城從一個小漁村迅速演變?yōu)楝F(xiàn)代化的縣城，極強(qiáng)烈的工程活動疊加在了該地區(qū)的地質(zhì)背景之上（圖4）。

（1）陸相紅層碎屑巖

白堊系陸相紅層是沅麻盆地的主要地層，在白沙新城內(nèi)，陸相紅層與海相碎屑巖交錯接觸，紅層的工程特殊性——巖性遇水易崩解，導(dǎo)致了它常常成為致災(zāi)地層（李俊，2009；卿篤干等，2008）。在誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的過程中，白沙城區(qū)進(jìn)行了大量工程活動，需要在紅層山丘中通過開挖整平場地，周邊形成了許多人造巖質(zhì)邊坡，且往往是陡坡或陡崖，這是白沙新城的紅層災(zāi)害既有滑坡，也有崩塌的原因。由于紅層基巖節(jié)理裂隙發(fā)育，護(hù)坡措施又不足，在降雨、風(fēng)化等因素的疊加下，常常發(fā)生巖體的滑動或崩落。

（2）海相碎屑巖

白沙新城的修建不光開挖了紅層碎屑巖，也開挖了寒武系的海相碎屑巖，與紅層相比，寒武系碎屑巖較為堅(jiān)硬，巖性以頁巖為主。但白沙新城有大型斷裂穿過，是頁巖與紅層的分界帶，導(dǎo)致了斷裂附近的頁巖較為破碎，節(jié)理裂隙大量發(fā)育。在這樣的地質(zhì)背景下，人類工程活動往往是滑坡產(chǎn)生的直接誘因，而大氣降水是進(jìn)一步加速變形的重要條件。如職業(yè)中學(xué)東南邊坡，前緣為場地內(nèi)側(cè)陡坎，切坡嚴(yán)重影響了邊坡穩(wěn)定，坡體物質(zhì)主要由粉質(zhì)粘土組成，夾少量碎石，其特征是結(jié)構(gòu)松散、大小混雜，凝聚力小，而下伏頁巖形成隔水層，在暴雨季節(jié)，造成了邊坡失穩(wěn)，形成滑坡。

圖4 白沙新城地質(zhì)剖面簡圖與典型地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育Fig.4 The section-map and typical geo-disasters in Baisha new town

（3）碳酸鹽巖

研究區(qū)碳酸鹽巖分為兩類，第一類是泥質(zhì)含量較高的泥灰?guī)r，或者夾海相碎屑巖，這類碳酸鹽巖溶蝕作用較弱，但在內(nèi)外地質(zhì)營力共同作用下，在斜坡上形成坡積與崩積物，塊石粒徑較大，甚至形成巨石，它們與后期的殘坡積物混合后，形成了今天碳酸鹽巖斜坡上的覆蓋土層。例如在白浦公路黃金坨至辛女橋一段，公路內(nèi)側(cè)切坡影響了斜坡穩(wěn)定性，在降雨下滲后導(dǎo)致早期崩積、坡積物滑動。

另一類是質(zhì)純的碳酸鹽巖，這類巖石溶蝕作用強(qiáng)烈，地下溶洞、溶蝕管道發(fā)育，新城主城區(qū)被沅水干流環(huán)繞，地下水與地表水的頻繁活動加劇了溶蝕過程，在地下溶蝕過程中，部分上覆土層被潛蝕，當(dāng)土層的應(yīng)力場平衡被打破后，形成地面塌陷，這類塌陷往往具有突發(fā)性，如國土資源局院內(nèi)塌陷和縣一中操場塌陷。白沙新城的地面沉降的速率較緩慢，可能是城市建筑物加載與地下溶蝕作用相結(jié)合的結(jié)果。

4 結(jié)論與建議

瀘溪新縣城是湖南省典型的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)縣城，災(zāi)害發(fā)生頻繁高，類型多樣，目前威脅核心城區(qū)，包括眾多的居民樓、企事業(yè)單位、政府機(jī)關(guān)、城區(qū)街道等。地質(zhì)背景決定了白沙新城的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征，體現(xiàn)當(dāng)?shù)剌^為脆弱的地質(zhì)環(huán)境條件。人類工程活動是新縣城絕大多數(shù)地質(zhì)災(zāi)害的直接誘因，及時對切坡采取防護(hù)措施可以大大降低發(fā)災(zāi)率。

瀘溪新縣城應(yīng)重點(diǎn)防范地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域包括：第一，縣城西部及白浦公路沿線丘陵區(qū)，屬新城的郊區(qū)地帶，易發(fā)地質(zhì)災(zāi)害類型為崩塌與滑坡；第二，白沙核心城區(qū)，下伏地層巖溶較發(fā)育，易發(fā)災(zāi)害類型是地面塌陷、地面沉降。地面沉降雖然目前未造成明顯的災(zāi)情和隱患，但其影響范圍較大，目前仍在緩慢發(fā)展之中，今后會造成房至變形等危害。

瀘溪新縣城的案例，進(jìn)一步說明了對城鎮(zhèn)整體搬遷選址評估的重要性，在巖溶地區(qū)，由于地下巖溶具隱伏性，僅地表調(diào)查得出的結(jié)論是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須在選址階段就利用鉆探、物探等手段論證。目前，有關(guān)瀘溪新縣城的地面塌陷和地面沉降資料很缺乏，且未得到地質(zhì)環(huán)境管理部門的足夠重視，今后應(yīng)加大監(jiān)測與科學(xué)論證，成為城市規(guī)劃的重要依據(jù)。

柏道遠(yuǎn)，姜文，鐘響，等，2015. 湘西沅麻盆地中新生代構(gòu)造變形特征及區(qū)域地質(zhì)背景[J]. 中國地質(zhì)， 42(6)：1851-1974.

湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局403隊(duì)，2016. 湖南省瀘溪縣1∶5萬地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查報告[R].

李俊，2009. 湖南紅層地區(qū)順層巖質(zhì)高陡邊坡穩(wěn)定性及處治技術(shù)研究[D]. 長沙：中南大學(xué)博士學(xué)位論文：55-64.

卿篤干，朱自強(qiáng)，楊鎧，2008. 常吉高速沿線紅砂巖工程地質(zhì)特征研究[J]. 公路工程，33(6)：1-4.

楊順泉，場培焱，李佐海，等，2000. 湖南省地質(zhì)災(zāi)害[M]. 長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社：191-197.

Growth Characteristics of Geo-disasters and Its Geological Background in Luxi New County Town

LI Jin
(No. 403 Team, The Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Hunan Proνince, Changde, Hunan 415000)

The new towns’ construction will lead to many geological environmental issues if it is not enough to demonstrate. This paper attempts to provide some experiences and warnings about new towns’ construction and geological disasters based on their relationship. By the recent data from detailed survey, this paper mainly studies the growth characteristics of geo-disasters and its geological background in Luxi New County Town, located in the middle reaches of the Yuanjiang River. The following conclusions are obtained: (1) the geo-disasters’ susceptibility and variety are caused mainly by complicated geological conditions of Yuanma basin, which will lead to the weak geologic environment, and form the geo-disasters in the new town; (2) A developed karst from the lower strata probably increases the risk of surface collapse and subsidence, which will restrict the development of new town in future; (3)In other town planning, new techniques should play an important role in hazards monitoring, which will provide some experiences for other towns' scientific construction.

Geological disasters; Geological background; Yuanma basin; The Yuanjiang River; Baisha new town

A

1007-1903（2017）04-0050-04

10.3969/j.issn.1007-1903.2017.04.009

湖南省國土資源廳地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目（湘[2013]地詳433130-44）

李晉（1984- ），男，碩士，主要從事環(huán)境地質(zhì)研究。E-mail: hard115@163.com