斜坡塌方：当大地失守时

哈啰！欢迎来到关于块体运动的学习笔记。你有没有想过，为什么台风过后会发生山泥倾泻（滑坡）？或者为什么有些山坡要铺上混凝土？这一章将会解答这些问题！我们会探讨为什么岩石和泥土有时会决定向下坡滑动、流动或坠落，以及我们能如何应对。这是一个非常重要的课题，特别是对于我们这些住在香港这样多山城市的人来说。事不宜迟，马上开始吧！


到底什么是块体运动？

简单来说，块体运动（亦称大规模移动或重力崩坏）是指泥土、岩石及其他松散物质在斜坡上，主要受重力作用而向下坡移动的现象。

让我们来打个比方！想象你正在用积木搭建一座高塔。如果你把积木垂直地叠起来，它们会很稳固。但如果你开始让高塔倾斜，最终重力会获胜，积木便会倒塌。块体运动就像这样，只不过它发生在整个山坡上！

重力是所有块体运动的最终驱动因素。它不断地将万物拉向地球中心。在斜坡上，这种拉力分为两部分：一部分将物质固定在斜坡上，而另一部分则沿斜坡将物质向下拉动。

重点笔记

块体运动是指地表物质沿斜坡向下滑动，而重力是其首要成因。它是地貌透过侵蚀及其他外营力作用而形成过程的自然部分。


斜坡的科学：一场拉锯战

如果你一开始觉得这有点难，别担心！要了解斜坡为何会失稳，我们需要思考两种相互竞争的力量。这就像在山坡上玩拔河一样。

1. 剪应力：这是试图将物质向坡下拉动的力量。它由重力引起。斜坡越陡峭或物质越重，剪应力就越高。

2. 剪切强度：这是试图将物质固定在原地的力量。它是斜坡的内部抵抗力，来源包括颗粒之间的摩擦力以及植物根部的结合力。

当“向下坡”的力量赢得了拔河比赛时，就会发生块体运动。

$$ \text{Mass Movement occurs when } \textbf{Shear Stress} > \textbf{Shear Strength} $$

快速回顾

稳定斜坡：剪切强度大于剪应力。（斜坡能保持稳固。）
不稳定斜坡（失稳！）：剪应力大于剪切强度。（斜坡塌陷。）


影响块体运动的因素

那么，有哪些因素会打破平衡，导致剪应力超越剪切强度呢？这些因素可以是自然的，也可以是人为造成的。

自然因素（大自然的诱因）

• 水：这是一个巨大的因素。暴雨带来过多的水非常危险，因为水会：
    - 增加泥土重量，提高剪应力。
    - 润滑泥土颗粒，使其更容易相互滑动。
    - 透过填充颗粒之间的空隙来减少颗粒之间的摩擦力，从而削弱斜坡的剪切强度。

• 斜坡坡度（陡峭程度）：斜坡越陡峭，重力（剪应力）的拉力就越大。这就是为什么你在山区会看到更多山泥倾泻的原因。

• 地质（岩石类型）：脆弱、风化或破裂的岩石剪切强度很低，因此更容易失稳。在香港，严重风化花岗岩是一个主要祸根。

• 植被不足：植物和树木的根部就像一道天然的网，将泥土颗粒紧密结合在一起，增加剪切强度。当植被被移除后，斜坡便会暴露且变得脆弱。

• 触发事件：地震或火山爆发会震动地面，并在数秒内引发大规模山泥倾泻。在香港，主要的触发因素是台风带来的强降雨。

人为因素（我们的影响）

人类活动可以显著增加块体运动的风险，这通常是因为改变了斜坡的自然平衡。

• 砍伐森林：为了耕种、建造或伐木而移除树木，会破坏将泥土固定在一起的根系网络。这是人为引发山泥倾泻的一个非常常见的原因。

• 斜坡改动（削坡／掏空坡脚）：当我们为了建造道路或建筑物而切入斜坡底部时，便会移除斜坡的支撑，使其变得不稳定。这就像把桌子的腿移开一样！

• 增加斜坡负荷：在斜坡顶部建造重型建筑物或倾倒废物会增加额外重量，这会提高剪应力并可能导致失稳。

• 排水不良：水管渗漏、排污渠破损或排水渠堵塞会使地面充满水分，像暴雨一样削弱斜坡。这是市区一个严重的问题。

重点笔记

自然和人为因素都会导致块体运动。最危险的组合往往是陡峭斜坡 + 强降雨 + 人为干扰。水是使稳定斜坡变得不稳定的最大单一触发因素。


块体运动的类型（从缓慢到超级快速）

块体运动通常按其速度分类。

缓慢运动：泥土蠕动

这是最慢的块体运动类型，每年只移动几毫米！它是泥土逐渐向下坡移动的现象。你无法亲眼看到它发生，但随着时间推移，你可以看到它的影响，例如倾斜的树木、围栏和电线杆。

快速运动：山泥倾泻

山泥倾泻是岩石或泥土块体快速向下坡移动的统称。这是我们最关注的类型，因为这是一种重大的地质灾害，可能造成广泛的破坏和生命损失。

快速运动的例子包括山体落石（岩石从悬崖坠落）和泥石流（泥浆和碎屑形成的河流），这些都是山泥倾泻的类型。

你知道吗？

近代史上最致命的山泥倾泻发生在1970年的秘鲁。瓦斯卡兰山（Mount Huascarán）的一次地震触发了冰川和岩面的崩塌，造成了一场以超过300公里/小时速度移动的泥石流，掩埋了两个城镇，导致超过20,000人死亡。


深入探讨：香港的山泥倾泻

香港在管理山泥倾泻风险方面是世界领先的，但为什么这里的风险一开始就如此之高呢？

香港山泥倾泻的“配方”

可以把它想象成四种主要成分的组合：

1. 陡峭斜坡：香港地形多山，拥有许多天然和人造斜坡。

2. 强降雨：香港夏季常有暴雨和台风，可以在单日内倾泻数百毫米雨水，使地面饱和。

3. 脆弱地质：香港大部分的基岩是花岗岩，它会风化成厚厚的松散沙质泥土层，湿润时会变得非常脆弱。

4. 稠密城市发展：数十年来，为了建造建筑物和道路，山坡被切割开发，产生了数以千计需要管理的斜坡。

管理风险：香港如何对抗山泥倾泻

过去发生多次灾难性山泥倾泻后，香港政府开发了一套全面的斜坡管理和防治系统。这包括：

• 加固斜坡（“硬”工程）：
    - 护土墙：在斜坡底部建造混凝土墙以支撑斜坡。
    - 土钉：将长钢筋钻入斜坡，将松散泥土固定在下方的稳定岩石上。
    - 绿化技术：种植特殊植被以自然地结合泥土。

• 控制水流（“硬”工程）：
    - 地表排水渠：用于截取雨水并安全地引导离开。
    - 排水孔：护土墙上的小孔，用于排出地下水，防止压力积聚。

• 规划与预防（“软”管理）：
    - 土地用途规划：限制在过于危险的斜坡上进行开发。
    - 定期检查与维护：政府定期检查所有斜坡并要求维修。
    - 公众预警系统：香港天文台发出的山泥倾泻警告提醒公众高风险。

一个常被研究的本地例子是深湾山泥倾泻，它突显了未经管理斜坡的危险，并促使香港的斜坡安全系统得以改进。

重点笔记

香港的高山泥倾泻风险源于其地理、地质和天气。本市透过工程解决方案（加固和排水）、周详规划和公众预警的结合来管理这种风险。