天堑变通途——公路铁路上的地质灾害与防治
俗话说：要想富，先修路。一个地区的交通如何，决定了其经济发展前途。因此，修建公路、铁路，是我国促进经济发展的重要举措。截至2020年底，我国公路通行总里程519.81万公里，铁路营业里程14.6万公里[1]，并仍在加速发展的过程中。“市市通高铁，县县通高速”，正在逐步成为现实。而我国的青藏高原地区，毗邻中亚、南亚，在这里修建公路铁路，对于区域经济发展、“一带一路”建设等，更是至关重要。
图1 2013年10月31日，墨脱公路通车仪式在西藏林芝地区波密至墨脱县80公里处举行，宣告中国最后一个未通公路的县正式通车。
图2 2016-2020公路铁路通行里程情况[1]，公路铁路运营里程持续高速增长。
（数据来源:交通运输部）
公路铁路的通行，让过去难以逾越的天堑变成了通途。一条条公路铁路，如同一条条腾飞的巨龙，盘踞在山间、谷地，连接着高山峡谷，城市乡村，为我们的生活带来便利。但是，不论是在道路修建的过程中，还是在建成后的使用阶段，都有一件事情不容忽视，那就是道路两侧的地质灾害。在地势陡峭，构造运动强烈，降雨、冻融、风化严重的青藏高原地区，更不可小觑。中尼铁路、中巴铁路、新藏铁路、川藏铁路等重大工程的建设，都要建立在充分的地质灾害调查基础上。
地质灾害（Geologic Hazard / Geohazard）是指在自然或人为因素下引发的，对人类生命财产、环境造成损失的地质现象。广义的讲，崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面塌陷、地面沉降、地震、火山喷发等，都属于地质灾害。对于穿山越岭的公路铁路而言，崩塌、滑坡、泥石流（以下简称崩滑流灾害），是引发经济损失和人员伤亡的主要灾害。对其进行勘察、预测和防护，对于公路铁路建设、交通运输的安全运行至关重要。
图3 在青藏高原的公路上俯瞰，一边是沃野良田，一边是巨石山颠。(摄影|孙凯)
崩塌
山体或较陡斜坡上的岩土体突然脱离母体崩落、滚动的地质现象，就叫做崩塌。崩塌多发生在较陡峭的山体斜坡上，其倾角多在60°以上。
图4 山区发生的山体崩塌，倾泻而下，摧毁了房屋和农田
图5 滚落的块石冲坏了挡墙（摄影|孙凯）
滑坡
斜坡上的岩土体，由于降水、地震、人类活动等因素，沿着一个软弱面下滑的过程，就称为滑坡。软弱面和边坡的倾角，是引起滑坡的两个地质条件。倾角越大，越容易发生。但也有极个别的边坡，如膨胀土边坡，海底边坡等，即使在坡角很小的条件下，也会发生滑坡。
图6 顷刻之间，山体滑落。
泥石流
在地势险峻的山区，由于暴雨、暴雪等引发的携带有大量泥沙和石块的洪流，称为泥石流。泥石流的发生往往比较突然，顷刻之间，大量裹挟着泥沙的洪水奔涌而下，摧毁阻挡的一切。泥石流的发生有三个条件，即陡峭的地势提供势能，短时大量的降水和丰富的松散堆积物。
图7 奔腾的泥石流，滚滚而下，冲毁沿途的一切。
图8 318国道亚东县沿线，被泥石流冲断的电线杆（摄影|孙凯）
防治手段
为了防止崩滑流灾害的发生，在人类活动密集、有灾害隐患的边坡上，常常需要建设护坡工程。“砍头、压脚、束腰、排水”，是工程上常用方法的总结。“砍头”，即减轻坡体的高度和顶部的负重。坡体越高，顶部负重越大，坡体越容易下滑；“压脚”就是增加边坡底部的负重，防止其在上部重量的作用下破坏；“束腰”，是对边坡中部进行约束；“排水”，则是要及时排走边坡内部的水，防止边坡岩土体在水的浸润下强度降低，发生破坏。
图9 常用的边坡工程防护手段示意图（作者绘）
在山区的公路铁路沿线，我们常常可以看到各式各样的护坡工程：
挡土墙
在边坡下部修建墙体，以阻挡边坡运动，这样的墙体就叫挡土墙。根据挡土墙作用原理的不同，可以划分为多种类型，如通过自身重力“压脚”来阻止坡体的重力式挡土墙，与锚杆结合的锚定式挡土墙等。
图10 浆砌片石挡墙，利用块石自身的重力来阻止边坡运动，是一种重力式挡土墙（摄影|孙凯）
锚杆
锚杆就如同一根常常的钉子，在边坡表面斜向下打在坡内深处，把边坡上部不稳定的部分牢牢地钉在底部稳定的部分上。
图11 边坡上一个个白色的小方块，就是坡体内部的锚桩露在边坡表面的部分。
钢筋网
在边坡表面挂钢丝网，以防止局部的块石掉落，简单粗暴，快捷高效。
图12 使用防护网包裹容易发生灾害的边坡，预防灾害，减少损失。（摄影|孙凯）
格构
利用钢筋混凝土格构框架将边坡表面分割成一个个局部，大坡化小。滑坡的风险，也随之化有为无。在格构框架的内部种上植物，利用植物根系固定坡面表层土壤，进一步增加了安全性能，同时也生态环保、美观大方。
图13 光秃秃的钢筋混凝土墙，大片的铁丝网等，都不美观。因此，修建格构并在其中种植花草，是一种兼具实用与生态价值的防护方法。
植被护坡
对于一些小型边坡，为了防止雨水冲刷导致水土流失，防止局部失稳破坏，可以在坡体种植花草、灌木，利用植物根系固定边坡：边坡挂上钢丝网，喷洒上一层厚厚的（5cm以上）掺有草籽的土浆，植物生根发芽后即可固定边坡。铁丝网可以帮助土浆附着。
图14 一处正在施工的植被护坡，这种方法适用于倾角较缓的小型碎石土边坡。（作者摄）
土工袋
土工袋护坡，在袋子中装满土，堆积成墙，在袋中播撒草籽，植物生根发芽后，根系紧紧扎在边坡土体中，即可固定边坡。这种方法适用于较小的土坡。
图15 土工袋护坡（作者摄）
排水
工程界素有“十滑九水”之说，水是引起滑坡的最重要因素之一。其一，水可以使岩土体软化，且有润滑的作用，减少摩擦力，降低其力学性质；其二，水在岩土体内部会产生静水压力，对边坡产生侧向的推力；其三，水在流动过程中存在动力（渗透力）；其四，水的浮力作用削弱了岩土体的自重，使其更容易在外力作用下失稳。因此，及时排出坡体内的水，至关重要。
图16 在边坡底部修建排水沟，及时把坡脚的水排走，大大增加了边坡的安全性。此外，也可以作为边坡与道路的缓冲，防止碎石掉落造成损失。（摄影|孙凯）
图17 在挡土墙上设置排水孔，及时排出边坡岩土体内的水分，可以有效防止滑坡
（摄影|孙凯）
个人应如何预防崩滑流灾害？
行驶在公路、铁路上，我们应该注意些什么？在青藏地区重大工程扰动的考察中，我们都在调查些什么？如何有效的预防、避免崩滑流灾害呢？
1）注意所在区域地质条件。
地质条件往往是决定地质灾害发生的决定性因素。完整、结实的岩体，即使经历狂风骤雨的洗礼，也可以岿然不动。而破碎、松散的岩土体，即使在没有外力的作用下，也会一泻而下。因此，判断崩滑流灾害是否发生，首先看边坡岩土体的情况。
岩体破碎松散、植被稀疏的边坡，以及地层层面与边坡倾角相同的边坡，其力学性质差，更容易发生崩滑流灾害。
图18 349国道白朗县至康马县路段，边坡岩体在强烈的构造作用下，极其破碎，容易发生滑坡（摄影|孙凯）
图19 层状的地质体，当层面与倾斜方向一致时，更容易发生滑坡。（作者摄）
青藏高原地区，构造运动强烈，气候、地质条件复杂，岩体受构造运动、冰川活动、冻融循环等影响，往往风化、破碎严重，因此地质灾害频发。
2）注意山上的落石、滚石
大型滑坡和崩塌，往往首先伴有一些局部的失稳。整体稳定的边坡，也可能会发生零星的破坏。因此，行走在山区道路上，我们要及时关注边坡的落石、滚石。此外，听到岩石发出撕裂的摩擦碎裂声，看到岩体局部有水渗出时，也要格外注意，及时向有关部门报告，以免产生严重的后果。
在青藏科考的沿途中，常常可以看到道路上的落石、滚石。这些落石与滚石，轻则造成道路损坏、财产损失，重则导致人员伤亡。
图20 562国道亚东县段，道路一侧一块巨大的滚石（摄影|孙凯）
图21 318国道路旁，一处防护网被落石损坏，碎石散落一地。
3）恶劣天气和环境、地震的影响
在恶劣天气，尤其是暴雨、大风天气，尽量减少出行。
此外，在地震、台风等来临时，也不要在山区逗留，尽快前往开阔平坦的地区。在地震作用的猛烈摇晃下，岩土体松动，原本的稳定状态被破坏，从而诱发灾害。这一影响，不仅在地震发生过程中存在，甚至可能会持续数年、数十年之久。2010年8月8日，甘肃省舟曲县发生特大山洪泥石流灾害，造成1403人遇难，307人失踪。这一山洪泥石流，就是2008年汶川地震所导致的次生灾害。
图22 2008年汶川地震，带给我们惨痛的记忆。由地震直接、间接引发的次生地质灾害，更给我们的内心蒙上了一层阴影。（摄影|李琪敏）
图 我国的地震动参数区划图GB18306-2015，可以看出，青藏地区地震频发。（资料来源：中国地震局[2]）
青藏高原地区位于亚欧板块和印度洋板块的交界处，活跃的构造运动使这里地壳应变速率大、地应力高，地震高度易发。频繁的地震，给这里的重大工程建设和地质灾害防治带来了巨大的挑战。
4）注意山体裂缝、树木倾倒等迹象
绝大多数崩滑流灾害的发生，都并非毫无征兆，而是有一个发育的过程。例如，在崩塌发生前，往往会出现零星碎石的剥落。坡体上的岩土体，也会产生裂缝，并不断扩大；在滑坡的初始阶段，也常常是缓慢的移动，在滑坡体的后部出现裂缝，滑坡体上面的树木倾倒。根据这些现象，我们可以发现地质灾害的蛛丝马迹。
图23 318国道沿线，一处岩体产生裂缝。（摄影|孙凯）
图24 下部山体滑动，拉开一道深深的裂缝，碎石满地（作者摄）
图25 土质边坡表面的裂缝，是滑坡发生的迹象。
图26 “马刀树”，树木整体向一个方向倾斜，是边坡缓慢滑动的标志；“醉汉林”，树木东倒西歪，形同醉汉，是边坡快速滑动所致。（作者绘）
在青藏科考的过程中，发现这些蛛丝马迹，进行评价和记录，总结其分布规律，预测其未来的发展、可能产生的影响，是地质灾害调查的重要内容之一。
5）工程施工等活动做好防护和监测
除了自然因素，人类活动也是导致崩滑流灾害的主要因素。爆破、车辆振动、水库蓄水、边坡开挖、采矿等人类活动，均可能导致灾害的发生。因此，在工程建设前，要对当地的地质条件进行充分的调查，选择适当的建设地址，建设相应的防护设施，建设过程中做好防护，加强边坡的监测。
在第二次青藏高原综合科学考察中，重大工程扰动、地质灾害调查就是其中重要的组成部分。通过调查青藏高原地区的区域地质构造背景和地质灾害发育特征，可以为区域的防灾减灾提供支撑，为川藏、新藏、中尼、中巴铁路等重要工程的安全建设和运行提供科学依据。
图27 喜马拉雅山区重大工程扰动科考中，科考人员正在测量崩塌块石的尺寸。（摄影|孙凯）
6）发现滑坡、崩塌迹象，及时向有关部门报告。
地质灾害的点多面广，对其进行全面地调查和预测面临重重困难。因此，发动广大群众共同监测与预防的“群测群防”政策，是应对地质灾害、减少损失的重要举措。
根据《地质灾害防治条例》第二十八条规定，发现地质灾害险情或者灾情的单位和个人，应当立即向当地人民政府或者国土资源主管部门报告。其他部门或者基层群众自治组织接到报告的，应当立即转报当地人民政府。减少地质灾害损失，需要每一个人的参与！在青藏地区，更是要坚决落实这一举措。
图28 地质灾害的预防，需要每一个人的参与。群测群防，共建美好生活。
地质灾害给我们带来惨痛的教训，为我们的工程建设带来重重困难。因此，了解地质灾害的发生规律，学会如何有效地进行防护，至关重要。实际上，不论是崩滑流还是火山、地震，其本质都只是一种地质活动、自然现象。只因为它常常给我们带来伤害和损失，才被冠以了“灾害”的恶名。我们应辩证地看待它。过去所发生的众多灾难，也磨砺了我们的民族品格，使得中华民族迸发出强大的生机活力。对于我们而言，保持探究精神，正确地认识自然，合理地利用自然，人与自然就可以和谐共生。
图29 318国道沿线一处村庄，背靠山巅。（摄影|孙凯）
注：未经标注的图片，均来自于图虫创意
作者：孔佑兴，李志清，孙凯，马凤山，赵海军，郭捷
单位：中国科学院地质与地球物理研究所
资助项目：第二次青藏高原综合科学考察研究项目（No. 2019QZKK0904）资助
参考资料
[1]交通运输部，2020年交通运输行业发展统计公报[R],2020
[2]GB18306-2015, 地震动参数区划图[S].北京：中国标准出版社,2015
[3]国土资源部,地质灾害防治条例[Z],2003-11-24