【导读】坡型石指主要用于坡面防护、防止水土流失与滑坡的石质材料砌体,通常通过干砌或浆砌工艺构筑成型。干砌依靠石块自重和摩擦力稳定边坡,适用于易冲刷的土质或风化软岩坡;浆砌则借助胶结材料增强整体性、密实度和抗渗能力,能有效分散水流冲击力并抵御侵蚀。
坡型石指主要用于坡面防护、防止水土流失与滑坡的石质材料砌体,通常通过干砌或浆砌工艺构筑成型。干砌依靠石块自重和摩擦力稳定边坡,适用于易冲刷的土质或风化软岩坡;浆砌则借助胶结材料增强整体性、密实度和抗渗能力,能有效分散水流冲击力并抵御侵蚀。其核心功能在于稳定坡体、保护环境并兼具美化作用。
坡型石的成因类型及形成的地质作用
坡型石的成因类型可根据物质来源与动力机制分为三大类:基岩风化残积型、重力崩塌堆积型和流水侵蚀搬运型。基岩风化残积型坡型石主要形成于风化作用强烈的山区,地表基岩在温差风化、化学溶蚀(如碳酸盐岩地区的岩溶作用)和生物风化的长期作用下,逐渐破碎成块体,残留在原地斜坡上,形成以棱角状为主的坡型石堆积。重力崩塌堆积型则多见于陡峭山坡,当岩体受构造断裂、节理切割形成破碎带时,在重力作用下发生崩落,块体沿坡面向下滚动、堆积,其形态多呈次棱角状,大小混杂。流水侵蚀搬运型坡型石主要分布于河谷两侧或冲沟坡地,由地表径流冲刷上游松散物质,将砾石、岩块搬运至斜坡地带沉积而成,因受流水磨蚀影响,块体多具一定磨圆度,且沿水流方向有分选性。
坡型石的形成过程涉及多种地质作用的叠加:风化作用是物质基础,通过物理、化学和生物作用使完整基岩破碎;构造运动通过断裂、节理发育为岩体破碎提供空间条件,同时改变斜坡坡度,增强重力作用的影响;重力作用是块体位移的核心动力,包括崩塌、滑塌等形式;流水作用则通过侵蚀、搬运和沉积过程改造坡型石的形态与分布,部分地区还可能受到冰川作用(如冰川刨蚀携带的岩块在冰退后期堆积于斜坡)或风力作用(干旱区风力搬运的碎屑在坡地堆积)的影响。这些作用相互交织,例如风化作用加剧岩体破碎,为重力崩塌提供物质来源,而流水又进一步改造崩塌后的堆积体。
坡型石按岩性的分类及特征、分布规律
按岩性差异,坡型石可分为花岗岩类坡型石、碳酸盐岩类坡型石、碎屑岩类坡型石和变质岩类坡型石四大类。
花岗岩类坡型石多由酸性岩浆岩风化、崩塌形成,其典型特征为岩块呈次棱角状至浑圆状,表面常具风化剥蚀形成的麻面或沟槽,矿物组成以石英、长石为主,硬度较高。此类坡型石多见于花岗岩体广泛出露的山区,如我国东南沿海的武夷山脉、南岭地区,因花岗岩柱状节理发育,易沿节理面发生崩塌,在坡麓形成大规模堆积。
碳酸盐岩类坡型石主要来自石灰岩、白云岩的破碎堆积,岩块表面常可见溶蚀形成的蜂窝状孔隙或溶沟,部分岩块因化学溶蚀呈不规则状,硬度中等。其分布与碳酸盐岩地层密切相关,集中在我国西南的云贵高原、广西桂林等地,受岩溶作用影响,岩体破碎后经重力或流水作用堆积于斜坡,常与溶洞、石林等喀斯特地貌相伴生。
碎屑岩类坡型石包括砂岩、砾岩、页岩等破碎产物,其中砂岩块体多呈板状或块状,表面较平整,具层理构造;页岩块体则因岩性软弱,易风化呈片状或碎块状。此类坡型石广泛分布于碎屑岩地层发育区,如我国北方的黄土高原周边(砂岩分布区)、四川盆地边缘(砾岩分布区),受岩层层面与节理控制,堆积体常沿坡面向下呈条带状分布。
变质岩类坡型石由片麻岩、大理岩、石英岩等变质岩破碎而成,岩块多具片理或片麻理构造,石英岩类块体硬度极高,表面光滑;片麻岩类则因矿物差异风化呈凹凸不平状。其分布与变质岩带一致,如我国华北地区的太行山、泰山等地,因变质岩经历多期构造运动,节理发育,坡型石堆积常与断裂带走向平行。
坡型石与倒石堆、坡积砂矿的区别和联系
坡型石与倒石堆、坡积砂矿同属斜坡堆积地貌,均由重力、流水等外力作用形成,物质来源均与基岩破碎相关,且在空间分布上常相伴出现,例如倒石堆可进一步演化形成坡型石,而坡积砂矿可能与坡型石共享同一物源区。
三者的核心区别体现在物质组成、形成动力和形态特征上:坡型石以粒径较大的岩块(通常大于2mm)为主,混杂少量细粒物质,形成动力以重力崩塌与流水改造为主,形态多呈覆盖斜坡的不规则堆积体,无明显分选性;倒石堆由纯岩块堆积而成,粒径大小悬殊,最大可达数米,完全由重力崩塌作用形成,形态呈沿坡麓分布的锥状或扇形,坡角较陡(多30°~50°),分选性极差;坡积砂矿则以砂、砾石为主,常含可利用的矿产(如金、锡石),形成动力以地表径流搬运堆积为主,具一定分选性(沿坡向下颗粒逐渐变细),形态呈覆盖斜坡的缓倾斜层状。
在沉积环境分布上,倒石堆严格分布于陡峭山坡的坡麓地带(坡度常大于35°),多见于构造活跃或地震频发区,如高山峡谷的谷坡底部,因崩塌物质直接坠落堆积,几乎不受流水长途搬运影响。坡型石的分布范围更广,从陡坡坡麓至缓坡中部均可出现,在间歇性流水作用较强的山区斜坡最为常见,如低山丘陵的坡地,其堆积既保留重力作用的痕迹,又可见流水改造的迹象。坡积砂矿则主要分布于缓坡(坡度5°~20°)的中下部或坡麓洼地,多见于降雨充沛、地表径流发育的地区,如热带雨林区的坡地或河流上游支沟两侧,因流水分选作用显著,常形成具有工业价值的砂矿层,且沿水流方向矿化程度逐渐变化。三者在空间上可构成连续过渡带:坡顶崩塌形成倒石堆,向下经流水搬运改造为坡型石,最终在坡麓细粒物质沉积形成坡积砂矿。
坡型石的地质灾害风险评估及不同坡型稳定性影响因素
坡型石的地质灾害风险评估需从物质特性、地形条件和触发因素三方面综合分析。首先评估岩块的粒径与密实度:大粒径块体为主且松散堆积的坡型石,易发生整体滑动或滚石灾害;其次分析斜坡坡度与坡高,坡度大于25°、坡高超过50m的坡型石堆积体,稳定性极差;再者需考虑触发因素的概率,如强降雨(雨水入渗降低岩土体强度)、地震(震动导致块体失稳)、人类工程活动(如开挖坡脚)等。风险等级可划分为高、中、低三级,高风险区需采取支挡工程或清除措施,中风险区需设置监测预警系统,低风险区则以定期巡查为主。
不同坡型的稳定性受其形态特征与内部结构的显著影响:直线形坡的稳定性主要取决于坡角与岩块内摩擦角的关系,当坡角大于岩块休止角(通常30°~35°)时,易发生顺坡滑动,且直线形坡的坡面径流集中,雨水入渗均匀,可能导致整体失稳;凹形坡因上陡下缓的形态,上部岩块易发生崩塌,而下部平缓段可起到一定缓冲作用,但凹形坡的坡脚易积水,导致底部岩块软化,形成“剪出”破坏面,尤其当坡脚存在软弱夹层时,稳定性急剧下降。
其他影响因素还包括:坡型石的级配组成(细粒物质过多易形成软弱夹层)、结构面发育情况(节理与坡面走向平行时易诱发滑动)、植被覆盖度(植被根系可增强块体之间的联结,降低风险)等。例如,凹形坡若上部有密集节理切割,在强降雨下可能先发生局部崩塌,随后带动下部堆积体形成链式灾害;而直线形坡若存在倾向与坡向一致的软弱面,则可能发生顺层滑动,造成大规模破坏。