斜坡塌方：當大地失守時

哈囉！歡迎來到關於塊體運動的學習筆記。你有沒有想過，為什麼颱風過後會發生山泥傾瀉？或者為什麼有些山坡要鋪上混凝土？這一章將會解答這些問題！我們會探討為什麼岩石和泥土有時會決定向下坡滑動、流動或墜落，以及我們能如何應對。這是一個非常重要的課題，特別是對於我們這些住在香港這樣多山城市的人來說。事不宜遲，馬上開始吧！


到底什麼是塊體運動？

簡單來說，塊體運動（亦稱大規模移動或重力崩壞）是指泥土、岩石及其他鬆散物質在斜坡上，主要受重力作用而向下坡移動的現象。

比喻時間到！想像你正在用積木搭建一座高塔。如果你把積木垂直地疊起來，它們會很穩固。但如果你開始讓高塔傾斜，最終重力會獲勝，積木便會倒塌。塊體運動就像這樣，只不過它發生在整個山坡上！

重力是所有塊體運動的最終驅動因素。它不斷地將萬物拉向地球中心。在斜坡上，這種拉力分為兩部分：一部分將物質固定在斜坡上，而另一部分則沿斜坡將物質向下拉動。

重點筆記

塊體運動是指地表物質沿斜坡向下滑動，而重力是其首要成因。它是地貌透過侵蝕及其他外營力作用而形成過程的自然部分。


斜坡的科學：一場拉鋸戰

如果你一開始覺得這有點難，別擔心！要了解斜坡為何會失穩，我們需要思考兩種相互競爭的力量。這就像在山坡上玩拔河一樣。

1. 剪應力：這是試圖將物質向坡下拉動的力量。它由重力引起。斜坡越陡峭或物質越重，剪應力就越高。

2. 剪切強度：這是試圖將物質固定在原地的力量。它是斜坡的內部抵抗力，來源包括顆粒之間的摩擦力以及植物根部的結合力。

當「向下坡」的力量贏得拔河比賽時，就會發生塊體運動。

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

快速回顧

穩定斜坡：剪切強度大於剪應力。（斜坡能保持穩固。）
不穩定斜坡（失穩！）：剪應力大於剪切強度。（斜坡塌陷。）


影響塊體運動的因素

那麼，有哪些因素會打破平衡，導致剪應力超越剪切強度呢？這些因素可以是自然的，也可以是人為造成的。

自然因素（大自然的誘因）

• 水：這是一個巨大的因素。暴雨帶來過多的水非常危險，因為它會：
    - 增加泥土重量，提高剪應力。
    - 潤滑泥土顆粒，使其更容易相互滑動。
    - 透過填充顆粒之間的空隙來減少顆粒之間的摩擦力，從而削弱斜坡的剪切強度。

• 斜坡坡度（陡峭程度）：斜坡越陡峭，重力（剪應力）的拉力就越大。這就是為什麼你在山區會看到更多山泥傾瀉的原因。

• 地質（岩石類型）：脆弱、風化或破裂的岩石剪切強度很低，因此更容易失穩。在香港，嚴重風化花崗岩是一個主要禍根。

• 植被不足：植物和樹木的根部就像一道天然的網，將泥土顆粒緊密結合在一起，增加剪切強度。當植被被移除後，斜坡便會暴露且變得脆弱。

• 觸發事件：地震或火山爆發會震動地面，並在數秒內引發大規模山泥傾瀉。在香港，主要的觸發因素是颱風帶來的強降雨。

人為因素（我們的影響）

人類活動可以顯著增加塊體運動的風險，這通常是因為改變了斜坡的自然平衡。

• 砍伐森林：為了耕種、建造或伐木而移除樹木，會破壞將泥土固定在一起的根系網絡。這是人為引發山泥傾瀉的一個非常常見的原因。

• 斜坡改動（削坡／掏空坡腳）：當我們為了建造道路或建築物而切入斜坡底部時，便會移除斜坡的支撐，使其變得不穩定。這就像把桌子的腿踢掉一樣！

• 增加斜坡負荷：在斜坡頂部建造重型建築物或傾倒廢物會增加額外重量，這會提高剪應力並可能導致失穩。

• 排水不良：水管滲漏、排污渠破損或排水渠堵塞會使地面充滿水分，像暴雨一樣削弱斜坡。這是市區一個嚴重的問題。

重點筆記

自然和人為因素都會導致塊體運動。最危險的組合往往是陡峭斜坡 + 強降雨 + 人為干擾。水是使穩定斜坡變得不穩定的最大單一觸發因素。


塊體運動的類型（從緩慢到超級快速）

塊體運動通常按其速度分類。

緩慢運動：泥土蠕動

這是最慢的塊體運動類型，每年只移動幾毫米！它是泥土逐漸向下坡移動的現象。你無法親眼看到它發生，但隨著時間推移，你可以看到它的影響，例如傾斜的樹木、圍欄和電線杆。

快速運動：山泥傾瀉

山泥傾瀉是岩石或泥土塊體快速向下坡移動的統稱。這是我們最關注的類型，因為它是一種重大的地質災害，可能造成廣泛的破壞和生命損失。

快速運動的例子包括山體落石（岩石從懸崖墜落）和泥石流（泥漿和碎屑形成的河流），這些都是山泥傾瀉的類型。

你知道嗎？

近代史上最致命的山泥傾瀉發生在1970年的秘魯。瓦斯卡蘭山（Mount Huascarán）的一次地震觸發了冰川和岩面的崩塌，造成了一場以超過300公里/小時速度移動的泥石流，掩埋了兩個城鎮，導致超過20,000人死亡。


深入探討：香港的山泥傾瀉

香港在管理山泥傾瀉風險方面是世界領先的，但為什麼這裡的風險一開始就如此之高呢？

香港山泥傾瀉的「配方」

可以把它想像成四種主要成分的組合：

1. 陡峭斜坡：香港地形多山，擁有許多天然和人造斜坡。

2. 強降雨：香港夏季常有暴雨和颱風，可以在單日內傾瀉數百毫米雨水，使地面飽和。

3. 脆弱地質：香港大部分的基岩是花崗岩，它會風化成厚厚的鬆散沙質泥土層，濕潤時會變得非常脆弱。

4. 稠密城市發展：數十年來，為了建造建築物和道路，山坡被切割開發，產生了數以千計需要管理的斜坡。

管理風險：香港如何對抗山泥傾瀉

過去發生多次災難性山泥傾瀉後，香港政府開發了一套全面的斜坡管理和防治系統。這包括：

• 加固斜坡（「硬」工程）：
    - 護土牆：在斜坡底部建造混凝土牆以支撐斜坡。
    - 土釘：將長鋼筋鑽入斜坡，將鬆散泥土固定在下方的穩定岩石上。
    - 綠化技術：種植特殊植被以自然地結合泥土。

• 控制水流（「硬」工程）：
    - 地表排水渠：用於截取雨水並安全地引導離開。
    - 排水孔：護土牆上的小孔，用於排出地下水，防止壓力積聚。

• 規劃與預防（「軟」管理）：
    - 土地用途規劃：限制在過於危險的斜坡上進行開發。
    - 定期檢查與維護：政府定期檢查所有斜坡並要求維修。
    - 公眾預警系統：香港天文台發出的山泥傾瀉警告提醒公眾高風險。

一個常被研究的本地例子是深灣山泥傾瀉，它突顯了未經管理斜坡的危險，並促使香港的斜坡安全系統得以改進。

重點筆記

香港的高山泥傾瀉風險源於其地理、地質和天氣。本市透過工程解決方案（加固和排水）、周詳規劃和公眾預警的結合來管理這種風險。