朱穎彥，楊志全，廖麗萍，Steve Zou，Muhammad Waseem，葉成銀，陳海鵬，龐 明

（1.中國科學院山地災害與地表過程重點實驗室，四川成都610041；2.中國科學院·水利部成都山地災害與環(huán)境研究所，四川成都610041；3.Dept.of Civil Engineering and Resources，Dalhousie University，Halifax，CanadaB3J 1Z1；4.National Centre of Excellence in Geology，Islamabad，Pakistan 25000；5.中交集團中國路橋工程有限責任公司駐巴基斯坦工程項目部，巴基斯坦伊斯蘭堡44000）

中巴喀喇昆侖公路冰川地貌地質災害*

朱穎彥1，2，3，楊志全1，2，廖麗萍1，2，Steve Zou3，Muhammad Waseem4，葉成銀5，陳海鵬5，龐 明5

（1.中國科學院山地災害與地表過程重點實驗室，四川成都610041；2.中國科學院·水利部成都山地災害與環(huán)境研究所，四川成都610041；3.Dept.of Civil Engineering and Resources，Dalhousie University，Halifax，CanadaB3J 1Z1；4.National Centre of Excellence in Geology，Islamabad，Pakistan 25000；5.中交集團中國路橋工程有限責任公司駐巴基斯坦工程項目部，巴基斯坦伊斯蘭堡44000）

中巴喀喇昆侖公路（簡稱中巴公路）所處高山峽谷冰川地帶，區(qū)域構造復雜、地勢險峻、氣候多變、冰川活躍，地形、地質與水文等工程地質條件極其惡劣，公路沿線雪崩、泥石流、坍方、滑坡、巖崩等冰川成因的地質災害頻發(fā)。自1979年通車以來，中巴公路地質病害嚴重，處于半年通行狀態(tài)。中巴公路改擴建項目（雷科特大橋－紅其拉甫山口）2008年動工，由中國政府援建，將著眼于改善行車路況和地質災害治理。由于地緣政治與科研條件的限制，國際上對中國公路沿線地質災害研究并不多見。該文總結5年野外工作成果和資料，嘗試對中巴公路地質災害發(fā)育背景、類型、分布規(guī)律和發(fā)育特征等方面提供總結與評估。

中巴公路；地質災害；災害背景；分布；特征

中國－巴基斯坦公路（又稱喀喇昆侖公路（International Karakoram Highway），簡稱中巴公路，英文縮寫為KKH）穿越喜馬拉雅山、喀喇昆侖山、興都庫什山交匯的高山冰川區(qū)（西喜馬拉雅山－喀喇昆侖地區(qū)，Western Karakoram-Himalaya、Trans-Himalaya），是中國經巴基斯坦通往南亞和中東地區(qū)的陸路交通要道。中巴公路巴基斯坦境內塔科特（Thakot）至紅其拉甫（Khunjerab）段（圖1）系中國援建，于1979年全線通車，修建歷時12年。

中巴公路區(qū)域地勢北高南低，區(qū)內峽谷深切、河流湍急、雪峰林立，是世界上高山密度最大的地區(qū)，也是除極地之外，世界上最大的冰川分布區(qū)。由于區(qū)域構造活躍、地勢險峻、冰川發(fā)育，地形、地質與水文等工程地質條件極為惡劣，公路沿線雪崩、泥石流、坍方、滑坡、巖崩等冰川成因的地質災害頻發(fā)，通車以來，路況逐年惡化，嚴重影響公路的安全運營。2005年10月8日，在中巴公路雷科特橋（Raikot Bridge）以南，主邊界逆沖斷裂（Main Mantle Thrust）帶發(fā)生7.6級巴拉考特（Balakot）大地震，震中烈度Ⅺ度，公路嚴重損毀。

圖1 中巴公路路線圖

2006年底中國與巴基斯坦政府簽署協(xié)議，確定由中國援助巴基斯坦修復中巴公路。2008年2月，喀喇昆侖公路改擴建項目項目正式啟動，起點位于喀喇昆侖公路的雷科特大橋，終點巴基斯坦與中國交界的紅其拉甫口岸（Khunjerab Pass），改建工程路線全長約332 km。改建工程的目標是改善行車路況和地質災害治理［1］。

1 區(qū)域特征

1.1 地形地貌

中巴公路沿線地貌的總體特征是氣候－地貌的垂直分帶［2］，形成了強烈對比的干熱河谷地貌和冰川地貌以及冰緣地貌過度帶（圖2）。在海拔低至1 000～3 000m的主河谷底，如洪扎河谷，公路主線沿河展布，是典型干旱與半干旱氣候，降雨極少；海拔4 500 m以上，雪山冰川地貌，冰川面積占全部高山面積的28%～37%左右［3］，夏季豐沛的高山降雪與冰川活動強烈，濕潤的地表融水沿谷坡向下滲移。在海拔3 000～4 000 m之間，凍融帶季節(jié)性上下遷移，半干旱－半冰川條件下的冰緣作用主導了地貌過程。

圖2 中巴公路剖面及地貌、氣候、災害分區(qū)

按線路各段地貌的形態(tài)，可總體劃分為高山河谷地貌、深切峽谷地貌、高原山嶺寬谷地貌（圖2）。公路自雷科特至蘇斯特段基本為高山寬谷、沖洪積扇與山谷階地相間地貌，少量路段處于高山峽谷之中；自雷科特至古爾米特（Gulmit，K674）路線以山腰線為主；從古爾米特至畢達克希村段路線基本布設于高山深切峽谷，路線為沿溪線，線位較低；畢達克希村至終點紅其拉甫段屬高原山嶺寬谷地貌，相對高差大，路線以越嶺線展線至埡口。中巴公路沿線地貌按海拔可細分為4個區(qū)帶（圖2），每個區(qū)帶存在變化的小氣候、地貌過程和特征。

區(qū)帶1：本段界于海拔1 000～2 800 m之間，公路樁號區(qū)間為k470～k727，公路起點雷科特橋－蘇斯特之間。本段位于河谷中下坡或谷底，基本為高山寬谷、沖洪積扇與山谷階地相間地貌，少量路段處于高山峽谷之中。本路段夏季干熱，冬季少雨。部分冰川前端下移海拔2 200 m左右與主河道交匯。在風蝕作用、河流作用和冰緣作用后期，地表強烈剝蝕退化，在河谷坡岸，廣泛發(fā)育沖積扇、梯坡、冰水沉積、河湖沉積等，在河谷后緣呈現U形谷床。公路主線遠離主河，從高懸于印度河、吉爾吉特河、洪扎河的二級階地、山前洪積扇、山前斜坡中通過，部分路段從河流的河漫灘、一級階地中通過或以橋梁形式跨越河谷。

區(qū)帶2：本段界于海拔2 800～4 000 m之間，公路樁號區(qū)間為k727～k796，蘇斯特－畢達克希（Pidakkesh）之間的深切峽谷地帶，亞高山地貌特征，季節(jié)性干旱、半濕潤冷冬、溫暖的夏季，草地稀疏，高山灌叢。物理風化和冰緣作用伴隨冰川消融、冰水沖蝕、冰湖，冰川碎屑，巖屑錐、落石和滑坡。冰川在本區(qū)段廣泛分布，冰面多覆蓋厚重的巖屑，陡峻、狹窄、橫向山和錯向河谷多呈U形。公路路線為沿溪線，緊鄰紅其拉甫河，線位較低，大多從紅其拉甫河的河漫灘通過，少部分以橋梁形式跨越河谷，路線受洪水影響大。

區(qū)帶3：本段界于海拔4 000～5 500 m之間，公路樁號區(qū)間K796～K811，畢達克希－公路終點紅其拉甫山口，公路路線以越嶺線展線至埡口，是中巴公路全線最高點，每年6－10月因降雪冰川補給。本段大部分為高原山嶺寬谷地貌，包括高山凍土帶、苔原帶、谷坡上部或中部冰雪消融帶。極低溫條件的冰川過程和強烈的寒凍風化導致巖峰破碎、雪崩和落石頻繁，河谷內發(fā)育碎石堆、雪盆冰斗、山谷冰川和冰水堆積物、石冰川等典型冰川地貌，錐形冰塔和冰叢廣泛分布。

區(qū)帶4：本段海拔5 500 m以上，位于冰峰峰頂或高原寬谷地帶，90%面積為冰雪覆蓋，地貌形態(tài)表現為尖銳的角峰、雪塔或險峻的冰川刃脊。由于晝夜溫差變化和凍脹作用，巖石風化，雪蝕劇烈，巖崩雪崩頻繁。本區(qū)段存在翻越山口的放牧小路，沒有公路主線。

1.2 氣候

中巴公路的氣候處于中亞與南亞季風的過渡帶，高山冰川與干熱河谷截然分別，氣候垂直分帶明顯。在海拔1 400 m的吉爾吉特（Gilgit），氣候干燥，多年平均降水量不到200 mm［4－5］，夏季最高溫度可到40℃以上，冬季最低溫度可超過－10℃以下。海拔2 200 m的洪扎谷地（Hunza Valley）以北為高原山地氣候，降水量600～1 000 mm之間，空氣稀薄，太陽輻射強烈，紅其拉甫冬季最低氣溫達－30℃，最大積雪厚度1.5 m，最大凍土深度0.5 m。在海拔5 000 m以上，群峰為永久性積雪和冰川覆蓋，峰谷多有現代冰川，夏季有大量的高山降雪，年降雨量超過2 000 mm［6］。

受印度洋西南季風和地中海西北低氣壓氣流的影響，以及地形和高山降雨陰影效應，夏季降雨集中在7－9月，月降雨集中在1 d或幾日中釋放，伴隨著各類地質災害同時爆發(fā)。

據文獻［7］，近十幾年來，巴基斯坦年均氣溫總體上升趨勢，降雨增多。中巴公路南段帕瑞（Parri）雨量站（K514，海拔1 360 m）的記錄表明**中國路橋工程有限責任公司駐巴基斯坦工程項目部提供。，2010年5－10月的降雨異常，累計降量量達到了1 349mm，5月有8 d降雨，當月累計453mm（圖3）。

圖3 A段2010年5－10月降雨量分布

1.3 水文與植被

中巴公路沿印度河（Indus Basin）、吉爾吉特河（Gilgit Basin）、洪扎河（Huza Basin）與紅其拉甫河蜿蜒而上，受到印度河、洪扎河、吉爾吉特河、希格爾河（Shigar Basin）以及印度河上洲支流希約克河（Shyok River）水系的影響（圖4）。河水以高山融雪（冰）水補給為主，少量來自于降雨和地下水。河流冬季流量較小，夏季河水暴漲，流量較大。每年的6－9月為汛期，大多因上游支流冰川、冰湖、融雪、泥石流或塌岸堵河潰決形成洪水。

圖4 中巴公路穿越巴北部河流水系

路線區(qū)域植被因分布主要受氣候、海拔、地形所影響，具有垂直分布和發(fā)育的不均勻性的特點。路線從南到北，依次為闊葉林帶－闊葉針葉混交林帶－針葉林帶－亞高山針葉林帶－高山灌叢草甸帶。蘇斯特以南植被覆蓋率略高，蘇斯特以北植被覆蓋率極低、主要以楊樹、柳樹為主。紅其拉甫口岸附近分布有高原草甸。

1.4 工程地質與地震

公路區(qū)域自中新世以來，處于強烈擠壓構造環(huán)境。因印度板塊與歐亞板塊在帕米爾地區(qū)強烈碰撞擠壓，帕米爾、喀喇昆侖、西昆侖、興都庫什造山帶皆強烈隆升及水平位移，產生巨大的逆沖推覆構造。因擠壓不均勻，形成多條宏偉的逆沖斷裂帶，斷裂活動為北西向弧形展布，斷層屬逆走滑性質，滑動速度可達6～10 mm／a。本區(qū)域處于西昆侖－帕米爾地震帶，地震活躍。據統(tǒng)計數據［8］，共發(fā)生M≥43／4級地震439次，其中5～5.9級地震257次，6～6.9級地震51次，7級以上地震9次，最大震級7.4級。根據調查資料，共有三條斷裂帶穿越中巴公路（表1）。

公路沿線地層分布第四系松散堆積物。第四系松散堆積物廣泛分布于沿線各級河流谷地、山麓及山麓邊緣、山原及古夷平面區(qū)，類型有崩積、殘積、沖積、洪積、坡積、冰川堆積等。沿線出露的沉積巖和變質巖主要有元古界，古生界石炭系、二疊系、中生界三疊系、白堊系地層。巖漿巖沿線路各段均有零星出露，以加里東期及燕山期花崗巖，喜山期花崗巖、閃長巖為主。

表1 斷裂帶穿越中巴公路

2 地質災害的類型

由于處于強烈的孕災環(huán)境，中巴公路地質災害類型全，分布廣，公路沿線災害成面、成線、成群出現。通過資料分析、現場調查與遙感解譯，公路沿線主要災害類型包括崩塌、滑坡、泥石流、雪崩、凍土、水毀、涎溜冰等（表2）。

表2 公路地質災害分類

2.1 崩塌（落石）

崩塌（包括落石、錯落、錐積坡）是中巴公路沿線最為常見的地質災害之一，全線80%以上路段存在不同程度的崩塌災害，尤其在蘇斯特以北深切峽谷路段，一年四季都有發(fā)生（圖4）。崩塌成面、成線分布，堆積物砸損、侵占路面，危及行車安全，嚴重時中斷交通。崩塌極其發(fā)育的原因是巖質山體、第三系堆積層或第四系松散堆積物受到多期構造作用，各類褶皺、劈理、節(jié)理和斷層充分發(fā)育，在反復的凍融作用、冰楔作用、溫差膨脹等物理風化及化學作用下，巖體支離破碎，受到重力牽引或地震，以及人類活動（爆破震動等）觸發(fā)，巖塊脫離母巖，發(fā)生失穩(wěn)崩塌。

圖4 K521段巖崩（2009－05－12）

據統(tǒng)計［1］，中巴公路重建段嚴重崩塌共計54處，累計10.7 km需要工程防治。工程上對其中經常導致公路斷通、或頻繁發(fā)生并對行車安全危害較大的崩塌，采用明洞通過方案；對發(fā)生頻率不高、危害程度較小的，采用擋墻方案。公路上也考慮在公路運營期間加強養(yǎng)護、清除危巖、及時清方、錨桿加固、掛網噴漿、柔性防護網、設置擋墻、碎落臺、混凝土路面輔以清理等措施。

2.2 泥石流

泥石流在中巴公路沿線夏季頻繁發(fā)生，危害嚴重（圖5）。中巴公路區(qū)域構造發(fā)育，自第三紀以來的強烈抬升，河床下切，多級河流階地發(fā)育，加之高海拔的冰川氣候，寒凍風化強烈，公路沿線發(fā)育大規(guī)模的冰水洪積扇，堆積物類型以崩積、殘積、沖積、洪積、坡積、冰川堆積等成因以及混雜松散堆積為主，為泥石流提供了豐富的物質來源。夏季冰雪消融和集中降雨，為泥石流提供了充足的水動力條件。公路沿線的泥石流有冰川型、溝谷型、坡面型幾種，其規(guī)模大小不等［9－11］。

圖5 K576＋300泥石流（2011－09－07）

現場考察共查明泥石流溝148條［12］，大部分溝谷泥石流為粘性泥石流溝。洪扎以南，雷科特到吉爾吉特（Gilgt）路段，坡面泥石流和沖溝型泥石流發(fā)育，多叢生于巨型堆積扇、河流多級階地和山前冰水扇上，溝床平緩，溝道遷移不定，溝底流水季節(jié)性斷續(xù)，溝內與溝口物質豐富，泥石流堆積物最大粒徑可達十幾米，有些堆積物新鮮，為近期堆積。洪扎以北到蘇斯特一段，河谷寬闊，為高山寬谷、沖洪積扇與山谷階地相間地貌，溝谷型泥石流對公路影響較小，泥石流堆積物粒徑明顯減小。蘇斯特（Sost）至紅其拉甫一段，進入高山深谷地貌，溝內切割深大，大多為過渡性泥石流溝，縱坡陡峭，溝內經年流水，水流湍急，扁平卵石居多，不同程度的侵占、損壞路面。

2.3 滑坡

中巴公路沿線滑坡數量少。從現場調查來看，不同沉積成因的松散體混雜堆積，后期冰緣作用的改造明顯，僅依賴地表形跡，不易辨識滑坡。另外，實際上滑坡、崩塌與泥石流常常同時或接踵發(fā)生，工程上，大多以崩塌與泥石流來治理。

據設計資料［1］，K650～K651為一滑坡體，該滑坡已趨于穩(wěn)定，但其后壁、左壁及滑坡體表面局部的崩塌和落石危及行車安全。

野外調查還發(fā)現一種“扣帶型”順層巖質邊坡。這類邊坡分布在中巴公路蘇斯特－紅其拉普段路段，巖體內發(fā)育近直立的節(jié)理裂隙群，裂隙相互平行排列，將巖體幾乎切割貫通，形成走向一致、傾角60°左右的成層巖板（圖6）。在重力作用下，巖體彎曲變形，最外層巖板明顯向外擠脹，巖層滑移，產生類似“壓桿失穩(wěn)”現象。K745路段、K765路段發(fā)育有二處典型“扣帶型”巖質邊坡，在靠近坡腳段的邊坡出現滑移彎曲而導致破壞。

圖6 k745“扣帶型”順層巖質邊坡（2011－07－03）

2.4 溜石坡

中巴公路k716～k792蘇斯特至畢達克希村（Pidakkesh）路段，發(fā)育著一類特殊類型的崩積坡（圖7），坡面以粒徑均一的巖粒組成，高達幾十米甚至上百米，外表形態(tài)如錐形坡或平面瀑布，順公路連綿延伸，氣勢壯觀，我們將之命名為溜石坡［13］。這種地貌特征，最早Drew有描述［14］。

圖7 K733＋200溜石坡（2010－10－20）

溜石坡廣泛發(fā)育在海拔3 500～4 500 m之間，是季節(jié)性反復凍融作用的產物。溜石坡多伴生于基巖裸露、地形陡峻的谷坡，坡面嶙峋破碎、植被稀疏、物理風化作用強烈。在先期重力崩積作用下，巖塊沿陡峻山坡、山凹堆積，形成碎石堆，后期受到坡頂冰雪融水的淋溶，巖礫充分飽水，在冬季反復凍融作用下，就地劈解破碎，形成天然坡度30°～45°的面坡，成分主要為三疊系－侏羅系頁巖、灰?guī)r和砂礫巖，二疊系風化板巖顆粒，大小均一，一般處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。

溜石坡在形態(tài)、沉積結構、顆粒組成與生成環(huán)境等方面，與中國川藏公路沿線典型的溜砂坡存在顯著不同［15］，成為中巴公路獨特的地貌類型。在顆粒尺寸上，溜石坡顆粒均一，大小接近，顆粒比溜砂坡大。在板巖成分的溜石坡表層，溜石呈扁平狀，尺寸約8 cm×0.5 cm×3 cm，厚度約15～20 cm，覆蓋在底層細砂土之上，呈現典型碎石－土雙層結構。溜石坡表層礫石沒有明顯的重力分選作用，從溜石坡錐底到扇面坡趾，溜石粒徑分布沒有變化。這說明，溜石坡的發(fā)育成因，就地凍融風化作用遠大于重力分選作用。

中巴公路沿線溜石坡累計長度約3.4 km。溜石坡坡趾抵公路內擋墻或天然休止角穩(wěn)定，巖礫常常從坡頂山崖滾落，砸壞路面，擠占路基，水動力條件具備時多誘發(fā)坡面泥石流。由于路面拓寬，改建設計沿外側河道加寬較困難，造成施工向內側開挖，人為擾動不穩(wěn)定坡體將引起十分嚴重連鎖反應。

2.5 水毀與崩岸

水毀路段主要處于蘇斯特至畢達克希的深切峽谷路段，路線布設為沿溪線，線位較低。每年夏季，遠山冰雪融化，河水暴漲，水流湍急，特別是路基緊鄰河流凹岸，侵蝕劇烈，頂沖淘蝕、沖刷路基坡腳或沖毀護岸墻，引起路基垮塌毀壞。

崩岸主要發(fā)生在中巴公路雷科特橋以北印度河沿岸高懸的多級臺地上，尤其是主支流交匯處。2010年7月29日到8月20日期間（表1），中巴公路全線遭遇了81年一遇的特大暴雨襲擊，連續(xù)降雨引起K491～K493路段印度河水暴漲，8月15日河左岸溝谷發(fā)生巨型泥石流，泥石流入匯后侵占河道，擠壓印度河河道向右岸擺動，侵蝕高懸的右岸直立岸崖形成凹處渦流，遭受側蝕，下部掏空，引起大面積垮塌崩岸，造成240 m長的公路主線墜入江中，交通完全中斷（圖8）。

圖8 K491發(fā)生大面積崩岸（2010－08－09）

2.6 堰塞湖潰決

中巴公路堰塞湖主要分為兩類，一類是冰川成因，另一類是崩滑堵江成因。

（1）冰川成因的堰塞湖

中巴公路K763～K777路段位于巴拉昆河谷（Bara khun Valley）對岸，固加爾帕河谷（Ghujerab Valley）以西。此狹窄河谷路段，因夏布其格雪峰（Chapchingal）融水補給，形成5個南北走向平行發(fā)育的冰川泥石流溝。因河道狹窄，水流湍急，泥石流沖出溝口，壓縮或堵塞河道，壅水形成小規(guī)模堰塞湖，淤埋路基，淹沒公路。這類堰塞湖，在多期河水漲落沖刷下，河道短期會恢復正常。

公路沿線不同程度發(fā)育各類冰磧湖。帕蘇冰磧湖形成于1981年，面積0.12 km2，帕蘇冰舌后退，冰前殘積的前磧堤與側磧堤圍成洼地，在冰川融水補給下形成小型終磧冰湖（圖9）。

圖9 K687＋440處帕蘇冰川冰前湖（2011－05－07）（2008年1月6日下午16點，帕蘇冰湖因為上游冰崩入湖，漫堤泄流，觸發(fā)大規(guī)模泥石流。）

（2）巨型崩塌滑坡堵塞河道而形成的堰塞湖

中巴公路洪扎河谷，在歷史上曾經多次發(fā)生因谷坡崩塌截斷主河，潰壩后產生大洪水事件。例如，1841年與1858年的兩次印度河大洪水，都是因為谷坡崩滑堵江潰壩［16－31］。

阿塔巴德（Atabad landslide）堰塞湖（K656～k679）是洪扎河谷近150年來最大的災害事件［32－33］。2010年1月4日上午11：30，洪扎河右岸Atabad村附近的河谷崩滑，巨型堆積體墜入河床，席卷河底淤泥，躍向洪扎河左岸，左岸崖壁在撞擊下頃刻潰塌，瞬間掩埋了下面的公路，截斷洪扎河谷，形成巨型碎石壩。碎石壩堆積長達2.97 km，并在短時間內壅水形成了長達20 km的堰塞峽谷湖，建設中的20 km中巴改建公路被淹沒（圖10）。

圖10 K656處Atabad滑坡堰塞湖遙感

2.7 涎流冰

中巴公路K760～K811底赫（Dehhe）至紅其拉甫路段，海拔3 200～4 750 m，共有13處涎流冰（圖11）。雪山融水沿路側邊坡第四紀松散堆積物或者路塹基巖裂隙大面積滲出，滲流面無規(guī)則遷移，部分路段常年流水或季節(jié)性出水，公路成為過水路面，可持續(xù)數月之久。在氣溫低于0℃時，路面結冰，局部路段結冰厚度達1～2 m，形成公路涎流冰。

圖11 K808處河床涎流冰（2009－06－22）

2.8 凍土

中巴公路K807～K811之間4 km路段為高山寬谷凍土地帶（圖12），海拔4 300～4 750 m以上，地勢平坦，線路兩側峰谷積雪不化，主要有凍脹草丘、熱融湖塘、石環(huán)、石鏈等凍土地貌，凍土類型為多冰凍土、富冰凍土、含土冰層，屬于低緯度、高海拔多年凍土。

凍土對公路的危害主要為上限的變化和季節(jié)凍土的凍脹融沉，引起路面坑槽、沉陷，甚至翻漿，橋臺沉陷變形。

圖12 凍土層中冰體（2007－09）

2.9 雪崩

中巴公路夏?？铺兀⊿hishkat）至畢達克希段（k667～k792）是雪崩高發(fā)區(qū)。本區(qū)段是高山峽谷地帶，公路主線沿洪扎河兩岸交替布線，谷底海拔約2 500～4 100 m之間，谷頂主峰陡峻，冰雪覆蓋，谷嶺高差多于1 000 m以上，夏季豐沛的高山降雪，在峰頂谷坡堆積，在秋末冬初和春末夏初極易發(fā)生雪崩。崩塌的積雪沿山體溝槽疾速墜落，沿程剝蝕坡面巖礫，來勢猛，速度高，推力大，破壞力極強，瞬間堵塞河道、公路，對線路危害性大。

現場調查發(fā)現，全線共有21處中、大型雪崩（圖13）。沿線雪崩主要有坡面雪崩和溝槽雪崩兩種類型，多發(fā)生于陰坡，大多數是溝槽型，少數雪崩為坡面型。坡面雪崩因其坡度大，積雪較薄，暴發(fā)頻率高，但規(guī)模小，災害也較輕微。溝槽雪崩因其雪源區(qū)面積大，積雪厚，落差大，故勢能也大，雖暴發(fā)頻率較低，但規(guī)模大，危害也較嚴重。

圖13 K671路側上方山峰發(fā)生雪崩（2009－02－28）

3 地質災害分布規(guī)律

中巴公路主線大致南西－北東走向，從海拔460 m的塔科特到4 750 m紅其拉甫山口，路線逐漸抬高，地貌、氣候、植被、水文等地理要素垂直分異，公路地質災害的類型、分布受地貌差異性特征控制，呈條帶分布?？傮w說來，從南到北，各類災害由降雨激發(fā)型災害轉變成冰川成因的災害，如冰川泥石流、雪崩等；在公路北段，分布有高海拔高寒冰川地帶特有的災害類型，如涎流冰、凍土、凍融型泥石流。各路段地質災害的空間分布規(guī)律如下。

（1）高原山嶺寬谷路段（K796～K811）

本路段為高原山嶺寬谷地貌，公路盤旋爬升至紅其拉甫山口與中國接壤。地質災害以凍融型泥石流、凍土、涎流冰為主。

凍融型泥石流主要分布在紅其拉普段附近，受凍土層融化的影響。當上部凍土層融化時，融水使表層細顆粒土達到飽和狀態(tài)，飽和土在重力作用下，沿著凍融界面緩慢向下滑動。

多年凍土主要分布在紅其拉甫附近，海拔4 300 m以上的路段。平面方向呈大片狀分布，深度受微地貌、坡面朝向影響。背風朝陽段和地勢較高段凍土上限埋深較大（為2.4～3.3 m）；地形低洼平坦、地表排水不暢的陰暗段凍土上限埋深較淺（為2.2～2.8 m）；風口地段凍土上限埋深更淺（為1.7 m）。另外，凍土含冰量與地層巖性有關，細粒含量高，凍土層含冰量大。據鉆探、取樣及現場含冰量測試等資料，凍土層中冰體以晶粒狀、薄膜狀、透鏡體狀、團塊狀形式存在。

涎流冰主要分布在底赫至紅其拉甫，海拔3 200 m以上的路段，冰雪融水從路塹段邊坡裂隙水滲出，路面漫流，在反復凍融作用下，凝結涎流冰形成。

（2）深切峽谷路段（k674～k796）

本路段以深切峽谷地貌為主，相間寬闊河漫灘地帶。地質災害以冰川－冰湖潰決型泥石流、水毀、雪崩、崩塌、堰塞湖、溜石坡、巖質滑坡為主。

冰川泥石流集中發(fā)育。例如，K668～K687路段夏?？铺乇?、古爾米特冰川、固爾金冰川消融形成泥石流溝，溝內長流水，水量豐沛，溝內沉積物多有不同粒徑橢圓礫石，表明公路側降水與冰雪融水主要沿固定路線長期排泄。

冰湖潰決型泥石流常發(fā)育在海拔上洪扎河谷－畢達克希，海拔2 500～4 000 m，有冰湖發(fā)育的高山溝谷之間。例如，帕蘇冰湖、固爾金冰湖近年來都因冰湖潰決而爆發(fā)泥石流［34－35］。海拔4 000 m以上冰湖潰決型泥石流少見。

水毀主要分布在蘇斯特－畢達克希的深切峽谷路段，海拔2 800～4 000 m。受公路路面與河水面之間的高低關系、河流比降、水位漲落速度、水流速度的影響。當河道折曲，比降大，水位漲落迅速，水流湍急時，河水的下蝕、側蝕、頂沖掏蝕劇烈，對路基緊鄰河流凹岸的坡腳或護岸墻的危害尤為嚴重，最終會導致路基垮塌毀壞。

雪崩主要分布在夏希科特到畢達克希段，海拔為2 500～4 000 m的路段。主要受季節(jié)、地形高差的影響。每年11月－翌年的3月，線路兩側山體上部開始積雪，積雪初期，氣溫稍有回升，便會發(fā)生雪崩；春夏季節(jié)氣溫回升，穩(wěn)定的積雪下部先期消融、塌落、形成臨空面，上部積雪在重力作用下發(fā)生雪崩。

崩塌沿線分布，蘇斯特至畢達克希西約80 km段內分布有溜石坡，泥巖、板巖及石灰?guī)r的巖性決定了崩積物的顆粒尺寸粒度與形態(tài)，溜石坡形態(tài)上呈現上陡下緩的地貌特征。

K745路段、K765路段發(fā)育有二處典型“扣帶型”巖質邊坡。

堰塞湖包括中因冰川成因形成的冰湖，包括冰磧湖與冰川泥石流堵河形成的堰塞湖。前者曾在固爾金－帕蘇冰川上廣泛發(fā)育；后者巴拉昆河谷附近發(fā)育。

（3）高山河谷路段（k470～k674）

公路自雷科特至蘇斯特段為V形窄谷、河漫灘寬谷、山前沖洪積扇與河流階地相間地貌，少量路段河道狹窄（k645～k662）。該路段的災害類型有雨水泥石流與雨水－冰川過渡型泥石流、滑坡、堰塞湖、崩塌、水毀。

雨水泥石流與雨水－冰川過渡型泥石流，在洪扎河谷以南k470～K576廣泛發(fā)育，受夏季西南季風的影響，以降雨、地下水和融雪補給為主。公路主線在遠離河道的高懸的多級階地上通過，各種小型沖溝與大型泥石流溝谷迭次排列，沿溝口放射狀分布，巨厚泥石流堆積物隨處可見，公路路面成為主要的泥石流停積區(qū)。多級泥石流堆積體、河流階地沉積物、坡積物成為泥石流主要物質來源。隨著海拔升高，泥石流類型由坡面泥石流過渡為小型溝道泥石流；因高山溝谷冰水融化，泥石流發(fā)育，在老的河流階地與洪積扇上侵蝕切割形成蛇曲狀的泥石流溝道。由于降水與冰川融化隨年份、季節(jié)而變化，泥石流溝道。例如，K549～k560內分布有6條泥石流溝，就是由于降雨與上游冰水補給的變化，造成泥石流侵蝕溝道而形成崩塌發(fā)生。

水毀分布在公路南段K491～K493河曲段，強降雨引發(fā)對岸泥石流擠壓河道，水勢洶涌，洪水側蝕，引發(fā)大路段水毀崩岸。

阿塔巴德滑坡（Atabad landslide）攔截主河，在阿塔巴德村與固爾金村之間，形成堰塞湖，長度23 km。

崩塌沿程廣泛分布，規(guī)模大小不等。

K650～K651和K492有兩處滑坡。由于區(qū)域構造運動與物理風化作用，滑坡較少，且大多為巖質滑坡，主要為多層河流階地上礫石土、坡積物、殘積物、冰磧物混雜堆積物組成，由于巖質成分豐富，滑坡一般較為穩(wěn)定。

4 地質災害的發(fā)育特征

（1）地質災害類型齊全、廣泛分布、泥石流災情嚴重

野外考察查明，中巴公路全線累計240多個大型災害點，各類地質病害路段長度占中巴公路改建路段總長的90%以上。公路地質災害成為公路損毀與交通斷道的主要原因。公路沿線不但廣泛發(fā)育崩塌、滑坡、水毀、泥石流等常見的地質災害類型，還發(fā)育高山冰川地區(qū)特有的雪崩，凍土，涎溜冰，冰川泥石流，冰湖潰決等冰川災害。另外，蘇斯特以北，溜石坡與“扣帶”型巖質滑坡發(fā)育，形成了喀喇昆侖－喜馬拉雅地區(qū)獨特的災害地貌。

泥石流是對喀喇昆侖公路危害最嚴重的地質災害。中巴公路全線泥石流共有155條，從南到北按水源補給類型依次分布有雨水型泥石流、雨水－冰川型泥石流、冰川－冰湖潰決型泥石流和凍融型泥石流四類，絕大部分泥石流溝為粘性或過渡性泥石流。

洪扎河以南，泥石流發(fā)生的地點與規(guī)模往往隨一場降雨、冰川融水或其它外界條件改變而變化，巨型河流階地與沖積扇上的泥石流溝道往往隨機遷移，搖擺不定，過水斷面、涵管（洞）、通道等構造物，常常因為堵塞或泥石流改道，失去排導功能。

帕蘇以北，窄谷地帶的大型冰川溝谷型泥石流，發(fā)源于巨型冰川或遠山雪峰，冰雪融水流經幾公里甚至十幾公里排入主河，溝源區(qū)與溝谷沿程松散固體物質儲量巨大，淤積河道、抬高河床、沖毀路基、淹沒公路的事件每年發(fā)生。

（2）高山冰緣作用下融凍擾動

中巴公路底赫（k760，海拔3 400 m）以北高山寬谷或部分窄谷路段，海拔3 500～4 500 m之間，植被稀疏，地表裸露，太陽輻射強烈，晝夜溫差懸殊，冰緣環(huán)境下的侵蝕、搬運和堆積，形成了冰丘、冰錐、雪蝕洼地、碎石堆、溜石坡等典型的高山冰緣地貌。研究表明［36］，喀喇昆侖喜馬拉雅地區(qū)的融凍擾動與融凍風化強烈，凍融交替過程一年可達到130多次，是地貌過程的主要營力。例如，在3月份，帕亞杜河谷（Braldu Valley）比亞佛冰川（Biafo Glacier）冰前冰磧體（海拔3 060m）的平均凍結溫度為6.0°F，解凍溫度為13.5°F，24 h凍融交替要達29次，2月的凍融比（freeze-thaw ratio）最高為5.1。圖14表明**氣溫數據來源于中國路橋工程有限責任公司駐巴基斯坦工程項目部，中巴公路底赫，2009年12月下旬至2010年2月上旬白天的最高溫度與最低氣溫分別在零度線兩側，溫差幅度達10℃，24 h至少經歷一次凍融交替。這也可解釋阿塔巴德滑坡等大型地質災害多發(fā)生在12月－次年2月間。

圖14 底赫氣象站2009年12月至2010年2月的氣溫數據

（3）冰川活動激發(fā)災害

中巴公路沿線地質災害存在冰川背景，冰川活動是地質災害的主要激發(fā)因素之一。中巴公路在喀喇昆侖山、喜瑪拉雅山、興都庫什山區(qū)之間的峽谷斷裂地帶展布，除終點紅其拉甫口岸段為越嶺線以外，大多路段均位于河谷中，兩岸高山皆為積雪覆蓋，峰谷間多發(fā)育活動性冰川，高山冰川消融或運動，對谷底公路有直接影響。

中巴公路穿越的喀喇昆侖山脈冰雪覆蓋面積占山脈面積的59%，遠遠大于喜馬拉雅山脈的17%［37］。中巴公路全線共跨越冰川21個，對公路有直接影響的冰川包括米納平冰川（Minapin Glacier）、哈薩納巴德冰川（Hasanabad Glacier）、希斯帕冰川（Hisper Glacier）、新沙勒河谷系列冰川（Shimshal Valley，河谷內發(fā)育一系列南北向冰川）、固爾金冰川（Ghulkin glaciers）、帕蘇冰川（Passu glaciers）、帕提巴爾冰川（Baltbar Nala glaciers）、巴托拉冰川（Batura glaciers）。其中，米納平冰川、哈薩納巴德冰川與巴托拉冰川等是著名的躍動型冰川［3，38－39］。1973年，中巴喀喇昆侖公修筑期間，巴托拉冰川躍動，爆發(fā)洪水泥石流，造成嚴重的經濟損失［40］。1974年4月11日，洪扎河左岸夏?？铺兀⊿hishkat，K669）帕提巴爾冰川突然暴發(fā)冰湖潰決泥石流［41－42］，沖出方量500萬m3以上。

新沙勒河歷史上因冰湖潰決洪水而著名。新沙勒河在巴托拉冰川附近，洪扎河的左岸匯入洪扎河，據文獻［4，26，43－48］，1884－2000年120年期間，新沙勒河由于庫多因冰川（Khurdoin glacier）、雅奇克冰川（Yazghil glacier），馬拉古蒂冰川（Malangutti glacier）躍進堵江形成冰川堰塞湖，共造成20多次冰湖潰決災害，對公路及沿岸造成直接損害。

（4）各類災害對降雨敏感

中巴公路洪扎河谷以南為典型干熱河谷地貌，海拔800～2 500 m之間，地質環(huán)境極其脆弱，各類地質災害對降雨非常敏感。除了匯流谷地，如洪扎河谷的卡里馬巴德（Karimabad）鎮(zhèn)，四周群山冰雪消融，滋養(yǎng)茂盛的植被，成為綠洲，大部分公路所經路段為荒漠戈壁，平均年降雨100 mm多，植被稀疏，洪積、沖積、崩積、冰積、殘積、河積物大量裸露于山前坡腳，質地松散，混雜堆積，在短歷時強降雨條件下，多造成水土流失，爆發(fā)各類地質災害［45－49］。

2010年5－8月期間（圖3），中巴公路全線強降雨，泥石流、崩塌、水毀等地質災害全線爆發(fā)，公路損失慘重。

5 結論

險峻的地形落差、頻繁的地震、活躍的冰川運動、強烈的凍融風化、局地山地氣候波動等眾多環(huán)境因素孕生極為有利的地質災害環(huán)境，造成了中巴公路成為世界是最險峻的高原公路之一。由于地理環(huán)境與地緣政治的原因，雖然過去100多年來前人學者開展了大量的探險與考察，然而關于中巴公路地質災害的認識至今仍然極為有限。本文在五年野外調查、資料分析與遙感解譯工作基礎上，對中巴公路沿線地質災害的背景、類型、分布與特點進行了總結，這是國際首次以公路災害防治的視角對中巴公路地質病害提供詳實結論。遺憾的是，由于科研條件限制與人身安全考量，一些研究，如躍動型冰川的定點觀測、野外實驗，不能持續(xù)實施，這些恰恰是長期性基礎工作。眾所周知，這些基礎性研究將為具有能源戰(zhàn)略意義的、處于論證中的中巴鐵路、中巴石油管道等能源走廊的建設提供科學依據與數據支持。

致謝：本論文是交通部西部交通建設科技項目（2008 318 221 56）和國家自然科學基金面上項目（41071058）資助下完成。2006－2011年期間，本項目先后開展了5次中外聯(lián)合考察，野外工作得到了中交集團中國路橋工程有限責任公司駐巴基斯坦工程項目部、中交第一公路勘察設計研究院有限公司的支持，查閱了有關項目設計資料。巴基斯坦國家地質中心（National Centre of Excellence in Geology，Pakistan）主任M.Asif Khan T.I.教授、巴基斯坦白沙瓦大學（University of Peshawar，Peshawar）地質系主任M.Haneef教授、巴基斯坦西北邊界省工程技術大學（NWFP University of Engineering＆Technology，Peshawar）土木工程系Irshad Ahmad教授等巴方研究人員參與了歷次項目聯(lián)合考察與學術研討會，并提供了地質數據。中科院水利部成都山地災害與環(huán)境研究所葛永剛博士、中國地質調查局武漢地質調查中心裴來政博士參加了2008年9月的中巴聯(lián)合考查。湖南科技大學韓用順副教授參與了2011年7月的中巴公路考察工作。特此一并感謝。

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Glacialized Geomorphologcial Geohazard along China-Pakistan International Karakoram Highway

Zhu Yingyan1，2，3，Yang Zhiquan1，2，Liao Liping1，2，Steve Zou3，
Muhammad Waseem4，Ye Chengyin5，Chen Haipeng5and Pang Ming5（1．Key Laboratory of Mountain Hazards and Earth Surface Processes，Chinese Academy of Sciences，Chengdu 610041，China；2．Institute of Mountain Hazards and Environment，Chinese Academy of Sciences and Ministry ofWater Conservancy，Chengdu 61004，China；3．Dept．of Civil Engineering and Resources，Dalhousie University，Canada；4．National Centre of Excellence in Geology，Pakistan；5．The engineering project department of China Road＆Bridge Corporation（CRBC）in Pakistan，Pakistan）

China-Pakistan international Karakoram Highway（KKH）goes through valley floors of glacialized western Karakoram-Himalaya Mountain（Trans-Himalaya），which is characterized by clustering of active surge-type glaciers，conspicuous regional tectonicmovement，marked extremity of slope relief，diversemeteorology varied with altitudes of valley slopes and localized geomorphology.Owing to geo-hazards overwhelming KKH，it is so bad for transportation that it has served only for summer period of a year since it put into use in 1979.The KKH Improvement Project（Thakot Bridge-Khunjerab Pass）entirely aided by Chinese Governmentwas launched in 2008 in order to improve transportation condition and control geo-hazard.Research on geohazard along KKH is seldom documented due to geopolitics restriction on access to field work at Northern Pakistan.By efforts of last five years，geohazards along KKH are outlined as to its geo-environment settings，types，distribution and characteristic.

China-Pakistan international Karakoram Highway（KKH）；geo-hazard；geo-environment settings；distribution；characteristic

P954；P964；X4

A

1000－811X（2014）03－0081－10

10.3969／j.issn.1000－811X.2014.03.016

朱穎彥，楊志全，廖麗萍，等.中巴喀喇昆侖公路冰川地貌地質災害［J］.災害學，2014，29（3）：81－90.［Zhu Yingyan，Yang Zhiquan，Liao Liping，etal.Glacialized geomorphologcial geohazard along China-Pakistan International Karakoram Highway［J］.Journal of Catastrophology，2014，29（3）：81－90.］*

2013－12－18 修回日期：2014－01－18

交通部西部交通建設科技項目“中巴喀喇昆侖公路環(huán)境保護與地質災害防治關鍵技術研究”（2008 318 221 56）；國家自然科學基金面上項目“礫石土孔隙水壓力臨界波動現象與泥石流起動”（41071058）

朱穎彥（1971－），男，雙博士，副研究員，研究方向為巖土力學與防災減災工程.E－mail：yingyan.z＠dal.ca