天塹變通途——公路鐵路上的地質災害與防治
俗話說：要想富，先修路。一個地區的交通如何，決定了其經濟發展前途。因此，修建公路、鐵路，是我國促進經濟發展的重要舉措。截至2020年底，我國公路通行總里程519.81萬公里，鐵路營業里程14.6萬公里[1]，并仍在加速發展的過程中?！笆惺型ǜ哞F，縣縣通高速”，正在逐步成為現實。而我國的青藏高原地區，毗鄰中亞、南亞，在這里修建公路鐵路，對于區域經濟發展、“一帶一路”建設等，更是至關重要。
圖1 2013年10月31日，墨脫公路通車儀式在西藏林芝地區波密至墨脫縣80公里處舉行，宣告中國最后一個未通公路的縣正式通車。
圖2 2016-2020公路鐵路通行里程情況[1]，公路鐵路運營里程持續高速增長。
（數據來源:交通運輸部）
公路鐵路的通行，讓過去難以逾越的天塹變成了通途。一條條公路鐵路，如同一條條騰飛的巨龍，盤踞在山間、谷地，連接著高山峽谷，城市鄉村，為我們的生活帶來便利。但是，不論是在道路修建的過程中，還是在建成后的使用階段，都有一件事情不容忽視，那就是道路兩側的地質災害。在地勢陡峭，構造運動強烈，降雨、凍融、風化嚴重的青藏高原地區，更不可小覷。中尼鐵路、中巴鐵路、新藏鐵路、川藏鐵路等重大工程的建設，都要建立在充分的地質災害調查基礎上。
地質災害（Geologic Hazard / Geohazard）是指在自然或人為因素下引發的，對人類生命財產、環境造成損失的地質現象。廣義的講，崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、地面塌陷、地面沉降、地震、火山噴發等，都屬于地質災害。對于穿山越嶺的公路鐵路而言，崩塌、滑坡、泥石流（以下簡稱崩滑流災害），是引發經濟損失和人員傷亡的主要災害。對其進行勘察、預測和防護，對于公路鐵路建設、交通運輸的安全運行至關重要。
圖3 在青藏高原的公路上俯瞰，一邊是沃野良田，一邊是巨石山顛。(攝影|孫凱)
崩塌
山體或較陡斜坡上的巖土體突然脫離母體崩落、滾動的地質現象，就叫做崩塌。崩塌多發生在較陡峭的山體斜坡上，其傾角多在60°以上。
圖4 山區發生的山體崩塌，傾瀉而下，摧毀了房屋和農田
圖5 滾落的塊石沖壞了擋墻（攝影|孫凱）
滑坡
斜坡上的巖土體，由于降水、地震、人類活動等因素，沿著一個軟弱面下滑的過程，就稱為滑坡。軟弱面和邊坡的傾角，是引起滑坡的兩個地質條件。傾角越大，越容易發生。但也有極個別的邊坡，如膨脹土邊坡，海底邊坡等，即使在坡角很小的條件下，也會發生滑坡。
圖6 頃刻之間，山體滑落。
泥石流
在地勢險峻的山區，由于暴雨、暴雪等引發的攜帶有大量泥沙和石塊的洪流，稱為泥石流。泥石流的發生往往比較突然，頃刻之間，大量裹挾著泥沙的洪水奔涌而下，摧毀阻擋的一切。泥石流的發生有三個條件，即陡峭的地勢提供勢能，短時大量的降水和豐富的松散堆積物。
圖7 奔騰的泥石流，滾滾而下，沖毀沿途的一切。
圖8 318國道亞東縣沿線，被泥石流沖斷的電線桿（攝影|孫凱）
防治手段
為了防止崩滑流災害的發生，在人類活動密集、有災害隱患的邊坡上，常常需要建設護坡工程。“砍頭、壓腳、束腰、排水”，是工程上常用方法的總結?！翱愁^”，即減輕坡體的高度和頂部的負重。坡體越高，頂部負重越大，坡體越容易下滑；“壓腳”就是增加邊坡底部的負重，防止其在上部重量的作用下破壞；“束腰”，是對邊坡中部進行約束；“排水”，則是要及時排走邊坡內部的水，防止邊坡巖土體在水的浸潤下強度降低，發生破壞。
圖9 常用的邊坡工程防護手段示意圖（作者繪）
在山區的公路鐵路沿線，我們常?？梢钥吹礁魇礁鳂拥淖o坡工程：
擋土墻
在邊坡下部修建墻體，以阻擋邊坡運動，這樣的墻體就叫擋土墻。根據擋土墻作用原理的不同，可以劃分為多種類型，如通過自身重力“壓腳”來阻止坡體的重力式擋土墻，與錨桿結合的錨定式擋土墻等。
圖10 漿砌片石擋墻，利用塊石自身的重力來阻止邊坡運動，是一種重力式擋土墻（攝影|孫凱）
錨桿
錨桿就如同一根常常的釘子，在邊坡表面斜向下打在坡內深處，把邊坡上部不穩定的部分牢牢地釘在底部穩定的部分上。
圖11 邊坡上一個個白色的小方塊，就是坡體內部的錨樁露在邊坡表面的部分。
鋼筋網
在邊坡表面掛鋼絲網，以防止局部的塊石掉落，簡單粗暴，快捷高效。
圖12 使用防護網包裹容易發生災害的邊坡，預防災害，減少損失。（攝影|孫凱）
格構
利用鋼筋混凝土格構框架將邊坡表面分割成一個個局部，大坡化小?；碌娘L險，也隨之化有為無。在格構框架的內部種上植物，利用植物根系固定坡面表層土壤，進一步增加了安全性能，同時也生態環保、美觀大方。
圖13 光禿禿的鋼筋混凝土墻，大片的鐵絲網等，都不美觀。因此，修建格構并在其中種植花草，是一種兼具實用與生態價值的防護方法。
植被護坡
對于一些小型邊坡，為了防止雨水沖刷導致水土流失，防止局部失穩破壞，可以在坡體種植花草、灌木，利用植物根系固定邊坡：邊坡掛上鋼絲網，噴灑上一層厚厚的（5cm以上）摻有草籽的土漿，植物生根發芽后即可固定邊坡。鐵絲網可以幫助土漿附著。
圖14 一處正在施工的植被護坡，這種方法適用于傾角較緩的小型碎石土邊坡。（作者攝）
土工袋
土工袋護坡，在袋子中裝滿土，堆積成墻，在袋中播撒草籽，植物生根發芽后，根系緊緊扎在邊坡土體中，即可固定邊坡。這種方法適用于較小的土坡。
圖15 土工袋護坡（作者攝）
排水
工程界素有“十滑九水”之說，水是引起滑坡的最重要因素之一。其一，水可以使巖土體軟化，且有潤滑的作用，減少摩擦力，降低其力學性質；其二，水在巖土體內部會產生靜水壓力，對邊坡產生側向的推力；其三，水在流動過程中存在動力（滲透力）；其四，水的浮力作用削弱了巖土體的自重，使其更容易在外力作用下失穩。因此，及時排出坡體內的水，至關重要。
圖16 在邊坡底部修建排水溝，及時把坡腳的水排走，大大增加了邊坡的安全性。此外，也可以作為邊坡與道路的緩沖，防止碎石掉落造成損失。（攝影|孫凱）
圖17 在擋土墻上設置排水孔，及時排出邊坡巖土體內的水分，可以有效防止滑坡
（攝影|孫凱）
個人應如何預防崩滑流災害？
行駛在公路、鐵路上，我們應該注意些什么？在青藏地區重大工程擾動的考察中，我們都在調查些什么？如何有效的預防、避免崩滑流災害呢？
1）注意所在區域地質條件。
地質條件往往是決定地質災害發生的決定性因素。完整、結實的巖體，即使經歷狂風驟雨的洗禮，也可以巋然不動。而破碎、松散的巖土體，即使在沒有外力的作用下，也會一瀉而下。因此，判斷崩滑流災害是否發生，首先看邊坡巖土體的情況。
巖體破碎松散、植被稀疏的邊坡，以及地層層面與邊坡傾角相同的邊坡，其力學性質差，更容易發生崩滑流災害。
圖18 349國道白朗縣至康馬縣路段，邊坡巖體在強烈的構造作用下，極其破碎，容易發生滑坡（攝影|孫凱）
圖19 層狀的地質體，當層面與傾斜方向一致時，更容易發生滑坡。（作者攝）
青藏高原地區，構造運動強烈，氣候、地質條件復雜，巖體受構造運動、冰川活動、凍融循環等影響，往往風化、破碎嚴重，因此地質災害頻發。
2）注意山上的落石、滾石
大型滑坡和崩塌，往往首先伴有一些局部的失穩。整體穩定的邊坡，也可能會發生零星的破壞。因此，行走在山區道路上，我們要及時關注邊坡的落石、滾石。此外，聽到巖石發出撕裂的摩擦碎裂聲，看到巖體局部有水滲出時，也要格外注意，及時向有關部門報告，以免產生嚴重的后果。
在青藏科考的沿途中，常常可以看到道路上的落石、滾石。這些落石與滾石，輕則造成道路損壞、財產損失，重則導致人員傷亡。
圖20 562國道亞東縣段，道路一側一塊巨大的滾石（攝影|孫凱）
圖21 318國道路旁，一處防護網被落石損壞，碎石散落一地。
3）惡劣天氣和環境、地震的影響
在惡劣天氣，尤其是暴雨、大風天氣，盡量減少出行。
此外，在地震、臺風等來臨時，也不要在山區逗留，盡快前往開闊平坦的地區。在地震作用的猛烈搖晃下，巖土體松動，原本的穩定狀態被破壞，從而誘發災害。這一影響，不僅在地震發生過程中存在，甚至可能會持續數年、數十年之久。2010年8月8日，甘肅省舟曲縣發生特大山洪泥石流災害，造成1403人遇難，307人失蹤。這一山洪泥石流，就是2008年汶川地震所導致的次生災害。
圖22 2008年汶川地震，帶給我們慘痛的記憶。由地震直接、間接引發的次生地質災害，更給我們的內心蒙上了一層陰影。（攝影|李琪敏）
圖 我國的地震動參數區劃圖GB18306-2015，可以看出，青藏地區地震頻發。（資料來源：中國地震局[2]）
青藏高原地區位于亞歐板塊和印度洋板塊的交界處，活躍的構造運動使這里地殼應變速率大、地應力高，地震高度易發。頻繁的地震，給這里的重大工程建設和地質災害防治帶來了巨大的挑戰。
4）注意山體裂縫、樹木傾倒等跡象
絕大多數崩滑流災害的發生，都并非毫無征兆，而是有一個發育的過程。例如，在崩塌發生前，往往會出現零星碎石的剝落。坡體上的巖土體，也會產生裂縫，并不斷擴大；在滑坡的初始階段，也常常是緩慢的移動，在滑坡體的后部出現裂縫，滑坡體上面的樹木傾倒。根據這些現象，我們可以發現地質災害的蛛絲馬跡。
圖23 318國道沿線，一處巖體產生裂縫。（攝影|孫凱）
圖24 下部山體滑動，拉開一道深深的裂縫，碎石滿地（作者攝）
圖25 土質邊坡表面的裂縫，是滑坡發生的跡象。
圖26 “馬刀樹”，樹木整體向一個方向傾斜，是邊坡緩慢滑動的標志；“醉漢林”，樹木東倒西歪，形同醉漢，是邊坡快速滑動所致。（作者繪）
在青藏科考的過程中，發現這些蛛絲馬跡，進行評價和記錄，總結其分布規律，預測其未來的發展、可能產生的影響，是地質災害調查的重要內容之一。
5）工程施工等活動做好防護和監測
除了自然因素，人類活動也是導致崩滑流災害的主要因素。爆破、車輛振動、水庫蓄水、邊坡開挖、采礦等人類活動，均可能導致災害的發生。因此，在工程建設前，要對當地的地質條件進行充分的調查，選擇適當的建設地址，建設相應的防護設施，建設過程中做好防護，加強邊坡的監測。
在第二次青藏高原綜合科學考察中，重大工程擾動、地質災害調查就是其中重要的組成部分。通過調查青藏高原地區的區域地質構造背景和地質災害發育特征，可以為區域的防災減災提供支撐，為川藏、新藏、中尼、中巴鐵路等重要工程的安全建設和運行提供科學依據。
圖27 喜馬拉雅山區重大工程擾動科考中，科考人員正在測量崩塌塊石的尺寸。（攝影|孫凱）
6）發現滑坡、崩塌跡象，及時向有關部門報告。
地質災害的點多面廣，對其進行全面地調查和預測面臨重重困難。因此，發動廣大群眾共同監測與預防的“群測群防”政策，是應對地質災害、減少損失的重要舉措。
根據《地質災害防治條例》第二十八條規定，發現地質災害險情或者災情的單位和個人，應當立即向當地人民政府或者國土資源主管部門報告。其他部門或者基層群眾自治組織接到報告的，應當立即轉報當地人民政府。減少地質災害損失，需要每一個人的參與！在青藏地區，更是要堅決落實這一舉措。
圖28 地質災害的預防，需要每一個人的參與。群測群防，共建美好生活。
地質災害給我們帶來慘痛的教訓，為我們的工程建設帶來重重困難。因此，了解地質災害的發生規律，學會如何有效地進行防護，至關重要。實際上，不論是崩滑流還是火山、地震，其本質都只是一種地質活動、自然現象。只因為它常常給我們帶來傷害和損失，才被冠以了“災害”的惡名。我們應辯證地看待它。過去所發生的眾多災難，也磨礪了我們的民族品格，使得中華民族迸發出強大的生機活力。對于我們而言，保持探究精神，正確地認識自然，合理地利用自然，人與自然就可以和諧共生。
圖29 318國道沿線一處村莊，背靠山巔。（攝影|孫凱）
注：未經標注的圖片，均來自于圖蟲創意
作者：孔佑興，李志清，孫凱，馬鳳山，趙海軍，郭捷
單位：中國科學院地質與地球物理研究所
資助項目：第二次青藏高原綜合科學考察研究項目（No. 2019QZKK0904）資助
參考資料
[1]交通運輸部，2020年交通運輸行業發展統計公報[R],2020
[2]GB18306-2015, 地震動參數區劃圖[S].北京：中國標準出版社,2015
[3]國土資源部,地質災害防治條例[Z],2003-11-24