陳 攀，吳 華，張文海

（西藏大學(xué) 工學(xué)院，西藏 拉薩850000）

2008年5月四川省發(fā)生里氏8.0級(jí)地震造成龍門山斷裂帶形成地表破裂[1]，引發(fā)大量的崩塌滑坡，并且加劇了潛在地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和遙感解譯發(fā)現(xiàn)，四川境內(nèi)9個(gè)縣市內(nèi)形成堰塞湖達(dá)33個(gè)，重災(zāi)區(qū)各類地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)新增8627處，16縣范圍內(nèi)的震后災(zāi)害點(diǎn)超11300處[2-3]。地震直接誘發(fā)北川縣境內(nèi)的唐家山發(fā)生堵江滑坡，造成下游地區(qū)百余萬(wàn)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全[4]受到威脅。受前期地震的影響，2017年茂縣境內(nèi)的新磨村在降雨作用下發(fā)生了特大滑坡[5]。兩個(gè)滑坡同屬順層巖質(zhì)滑坡[6-8]，滑坡破壞均沿層面運(yùn)動(dòng)，可作為分析順層巖質(zhì)滑坡各階段變形破壞機(jī)理和破壞機(jī)制的典型事例。弄清滑坡的破壞機(jī)制，查明滑坡的地質(zhì)力學(xué)模型是滑坡地質(zhì)災(zāi)害研究防治的基礎(chǔ)工作和重要內(nèi)容。黃潤(rùn)秋[9]根據(jù)滑坡實(shí)際案例，針對(duì)不同的巖體結(jié)構(gòu)條件，總結(jié)了不同的地質(zhì)力學(xué)模型。鄭穎人等[10]通過(guò)對(duì)地震邊坡破壞機(jī)制進(jìn)行數(shù)值分析，發(fā)現(xiàn)地震邊坡的破壞由上部拉破壞與下部剪切破壞共同組成?；诖嘶A(chǔ)提出并總結(jié)滑坡的破壞過(guò)程與地質(zhì)力學(xué)模型，以及各自具有的特點(diǎn)。弄清這些問題，不僅能提高人們對(duì)順層巖質(zhì)滑坡的理論認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)順層巖質(zhì)滑坡災(zāi)害的防治工作具有一定的參考意義。全面了解滑坡的影響因素，結(jié)合實(shí)際的工程地質(zhì)特征，分析滑坡啟動(dòng)過(guò)程，歸納出地質(zhì)力學(xué)模型，根據(jù)順層巖質(zhì)滑坡的不同特點(diǎn)提出防治方案可有效減少順層滑坡帶來(lái)的損失。

1 典型順層滑坡事件

1.1 唐家山滑坡

唐家山滑坡位于四川盆地與青藏高原過(guò)渡區(qū)，周圍斷裂發(fā)育，受構(gòu)造影響劇烈，滑坡區(qū)附近褶皺發(fā)育。唐家山巖性為寒武系下統(tǒng)清平組硅質(zhì)板巖、砂巖、泥灰?guī)r、泥巖，巖層軟硬相間，巖層傾角N70°～80°E/NW∠50°～80°。湔江河谷斷面呈“V”型，唐家山下部坡度40°～60°，上部坡度約30°，并且形成明顯的過(guò)渡區(qū)，如圖1。唐家山山體位于湔江右側(cè)淘蝕岸。

圖1 唐家山滑坡前照片（據(jù)李守定等，2010修改）

由工程地質(zhì)特征判斷唐家山滑坡屬基巖順層滑坡，分析其誘發(fā)因素和運(yùn)動(dòng)情況，得出唐家山滑坡屬地震誘發(fā)的高速滑坡[4]。滑體啟動(dòng)后高速下滑，滑體前緣先刨蝕河床，然后在對(duì)岸爬坡上升，滑體后緣沿滑床坐落，最終堵塞湔江。滑坡發(fā)生后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，滑坡后壁較巖層傾角陡，滑坡從河床剪出。

1.2 “6·24”新磨村滑坡

該地區(qū)屬高原型季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降雨量為700mm，滑坡發(fā)生的6月屬于雨季。研究區(qū)巖性為三疊系中統(tǒng)雜谷腦組變質(zhì)石英砂巖夾千枚巖和板巖，產(chǎn)狀為184°∠53°，節(jié)理較發(fā)育。原山坡頂高程3450m左右，滑源區(qū)原山體與坡腳高差約1250m，斜坡整體呈現(xiàn)上陡下緩，滑源區(qū)坡度50°左右，下部有老滑坡堆積體。

據(jù)滑坡的工程地質(zhì)特征判定“6·24”新磨村滑坡為順層滑坡，分析其發(fā)生運(yùn)動(dòng)過(guò)程后，發(fā)現(xiàn)其屬典型的高速遠(yuǎn)程滑坡-碎屑流[11]?；磪^(qū)巖體失穩(wěn)下滑，碰撞鏟刮滑源區(qū)下部物質(zhì)，后轉(zhuǎn)化為碎屑流，摧毀坡腳新磨村。巖體內(nèi)發(fā)育的反傾斜擠壓節(jié)理破碎帶為滑坡剪出提供條件。

2 滑坡影響因素及破壞模式分析

2.1 滑坡影響因素

邊坡結(jié)構(gòu)、地形、地震和降雨等是影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素。黃潤(rùn)秋[9]發(fā)現(xiàn)有利的地形地貌條件是中國(guó)大陸大型滑坡發(fā)育最根本的原因，而構(gòu)成大型滑坡發(fā)生的主要觸發(fā)和誘發(fā)因素是強(qiáng)震、極端氣候條件和全球氣候變化。

2.1.1 唐家山滑坡

（1）地質(zhì)條件。通過(guò)唐家山滑坡邊坡形態(tài)的整體分析可發(fā)現(xiàn)，唐家山中部凸出，一方面是因?yàn)榛w兩側(cè)沖溝發(fā)育，另一方面是由于過(guò)渡區(qū)的存在。這樣的坡體地形與黃潤(rùn)秋等[3]實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)的寬谷向峽谷過(guò)渡區(qū)滑坡破壞的地形相似，中部凸出地形，地震條件下巖體卸荷較強(qiáng)烈，邊坡易失穩(wěn)誘發(fā)滑坡。受強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，唐家山滑坡發(fā)育在背斜褶皺的一翼，原斜坡為順向坡，潛在滑動(dòng)帶傾角與巖層傾角基本相同，可以很大程度減少滑坡啟動(dòng)時(shí)所需的能量和摩擦消耗的能量。（2）地震。汶川地震是唐家山滑坡形成的誘發(fā)因素，先傳達(dá)的地震縱波以豎向拉裂破壞占優(yōu)[12]，有利于下部巖體的破碎移動(dòng)和過(guò)渡區(qū)形成拉裂破壞。（3）河流地質(zhì)作用。湔江的下蝕作用讓河床海拔不斷變低，河流的側(cè)蝕作用使抵抗滑坡剪出的巖層厚度不斷變薄。河流地質(zhì)作用造成坡腳部位的抗剪強(qiáng)度降低，在地震的影響下極易發(fā)生巖石破碎，為滑坡提供良好的剪出條件和臨空條件。

2.1.2 “6·24”新磨村滑坡

（1）地形條件及邊坡結(jié)構(gòu)?！?·24”新磨村滑坡的滑源區(qū)為單斜順向基巖斜坡，地形相對(duì)簡(jiǎn)單，微地貌基本不發(fā)育?；磪^(qū)前緣存在破碎帶，后緣臨空，兩側(cè)發(fā)育不同程度的節(jié)理，具有良好的臨空條件?；磪^(qū)坡向與巖層傾向基本一致，斜面傾角與巖層傾角基本相等，傾角較陡，有利于斜坡啟動(dòng)。（2）地震。汶川地震以前，研究區(qū)附近曾經(jīng)發(fā)生過(guò)多次地震[13-14]，對(duì)滑源區(qū)影響最大的當(dāng)數(shù)疊溪地震，因其震中區(qū)包含滑坡的滑源區(qū)。由于頻繁受到地震的影響，巖體發(fā)育近于垂直層面和斜向坡內(nèi)的2組結(jié)構(gòu)面，滑體兩側(cè)各發(fā)育一組裂縫，層狀巖體完整性被破壞，巖體被分割成塊狀結(jié)構(gòu)類型，為滑源區(qū)形成鼓脹裂縫帶和新磨村后山形成地震裂縫提供了運(yùn)動(dòng)空間，并且結(jié)構(gòu)面控制剪出位置。（3）降雨。據(jù)水文氣象資料分析發(fā)現(xiàn)，2017年進(jìn)入雨季以來(lái)，滑坡區(qū)的降雨量較往年同期偏多。6月初至滑坡發(fā)生前一天的累計(jì)降雨量均超過(guò)200mm，較常年同期偏多40%左右，并且當(dāng)年6月8日至14日有一次較強(qiáng)的持續(xù)降雨過(guò)程[15]。

2.2 滑坡發(fā)育過(guò)程分析

2.2.1 唐家山滑坡

河水不斷下蝕和側(cè)蝕，降低坡腳巖體抵抗地震破壞的能力。王存玉等[16]進(jìn)行了地震模型實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示：邊坡頂部對(duì)震動(dòng)的反應(yīng)幅值較之邊坡底部存在明顯放大現(xiàn)象，邊坡的邊緣部對(duì)震動(dòng)的反應(yīng)幅值較之內(nèi)部也存在放大現(xiàn)象。崔芳鵬等[12]通過(guò)離散元分析地震作用下唐家山崩滑破壞的動(dòng)力過(guò)程，發(fā)現(xiàn)在地震縱波產(chǎn)生的水平和豎直震蕩耦合作用下，斜坡后緣裂隙發(fā)育時(shí)坡腳已發(fā)生明顯位移錯(cuò)動(dòng)，證實(shí)了唐家山滑坡后緣拉裂隙形成較坡腳移動(dòng)晚。

分析唐家山滑坡啟動(dòng)過(guò)程可以分為以下3個(gè)階段：（1）地震對(duì)坡腳的波動(dòng)震蕩，過(guò)渡區(qū)形成拉應(yīng)力集中，山坡下部的層狀巖體發(fā)生差異性運(yùn)動(dòng)，巖體發(fā)生破裂并發(fā)育，重力和地震給予巖體的加速度使邊坡坡腳發(fā)生明顯錯(cuò)動(dòng)，剪出口形成。在這過(guò)程中，坡腳對(duì)邊坡中上部支撐逐漸減弱，潛在滑動(dòng)帶對(duì)滑體的控制作用逐漸顯現(xiàn)。（2）圖1中的過(guò)渡區(qū)向內(nèi)凹陷，屬應(yīng)力集中區(qū)，拉裂隙發(fā)育。邊坡動(dòng)力響應(yīng)特征值在地震作用下出現(xiàn)放大效應(yīng)，與滑體重力共同作用，拉張裂隙在過(guò)渡區(qū)不斷發(fā)育。（3）持續(xù)的重力和地震作用，使后緣拉裂破壞不斷發(fā)育，拉裂破壞與巖層之間相對(duì)完整的巖體形成“鎖固段”，隨著拉裂破壞深切，“鎖固段”范圍不斷減小，當(dāng)“鎖固段”不能提供滑坡穩(wěn)定時(shí)所需的強(qiáng)度時(shí)，“鎖固段”發(fā)生剪斷，滑體啟動(dòng)?；潞蟊诙盖停瑥埩严栋l(fā)育，引發(fā)了較小規(guī)模的坍塌，因此顯示滑坡后壁略高于過(guò)渡區(qū)，堰塞體表層為滑坡碎石土。

2.2.2 “6·24”新磨村滑坡

1933年6月24日，茂縣疊溪發(fā)生7.5級(jí)地震，地震誘發(fā)了以山崩滑坡為主的一系列地質(zhì)災(zāi)害，包括新磨村的老滑坡。

分析新磨村滑坡啟動(dòng)過(guò)程同樣分為2個(gè)階段：（1）早期地震活動(dòng)幫助單斜斜坡后緣形成裂縫，同時(shí)在滑源區(qū)發(fā)育形成結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面將坡體上部完整的層狀巖層切割成塊狀巖體，雨水沿裂隙和結(jié)構(gòu)面滲入不斷軟化薄層板巖，塊狀巖體在重力作用下緩慢向下蠕滑，發(fā)育形成鼓脹破碎帶，滑體的穩(wěn)定性基本由“鎖固段”巖體的抗剪強(qiáng)度提供。（2）充沛的降雨條件，一方面增加了堆積體的重力，使下滑分力增加；另一方面雨水沿裂隙下滲降低了滑體抗滑能力，綜合作用下滑體沿破碎帶剪出。

2.3 地質(zhì)力學(xué)模型

通過(guò)唐家山滑坡與“6·24”新磨村滑坡的啟動(dòng)過(guò)程分析可以發(fā)現(xiàn)，盡管兩起滑坡同屬于順層巖質(zhì)滑坡，邊坡結(jié)構(gòu)相似，但它們的地質(zhì)力學(xué)模型不同。如圖2所示，唐家山滑坡斜坡坡腳先于后緣破壞運(yùn)動(dòng)是唐家山滑坡最突出的特點(diǎn)，使其具有滑動(dòng)-拉裂-剪斷的地質(zhì)-力學(xué)模型，與黃潤(rùn)秋所提到的不同的是，巖質(zhì)滑坡受地震影響前端滑移時(shí)間可能很快，具有抗滑作用的“鎖固段”位于滑床的上部。按滑坡力學(xué)特征分類，其屬于牽引式滑坡。破壞主要受地震和微地貌的影響。后者的地質(zhì)力學(xué)模型為滑移-剪斷，“鎖固段”位于滑床的下部。按力源位置的不同分類，其屬于推移式滑坡。從滑坡形成的前期破壞影響角度出發(fā)，易發(fā)現(xiàn)這兩起滑坡發(fā)生前，滑坡體左右兩側(cè)都受到不同因素引起的強(qiáng)度降低（唐家山滑坡體兩側(cè)存在沖溝，新磨村滑坡體兩側(cè)存在裂縫），這可能是順層滑坡形成的前期表現(xiàn)。

圖2 地質(zhì)力學(xué)模型圖

3 防災(zāi)減災(zāi)措施的建議

3.1 地震誘發(fā)型滑坡

唐家山滑坡造成嚴(yán)重的堵江，回水至上游禹里鄉(xiāng)。成功的人工開槽泄流經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于類似的堵江事件具有重要借鑒意義。同時(shí)，還需要主動(dòng)減少滑坡帶來(lái)的堵江危害，這里提出幾點(diǎn)建議。首先，根據(jù)滑坡形成的地形、邊坡結(jié)構(gòu)和巖性條件圈定潛在災(zāi)害區(qū)，對(duì)已確定的潛在滑坡區(qū)進(jìn)行滑坡發(fā)生幾率和危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，形成“地形結(jié)構(gòu)→滑坡發(fā)生幾率評(píng)價(jià)→滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)”的防災(zāi)系統(tǒng)流程。其次，針對(duì)危險(xiǎn)性較高的滑坡，分析滑坡啟動(dòng)過(guò)程中最可能出現(xiàn)地質(zhì)力學(xué)模式，設(shè)計(jì)并優(yōu)化抗滑措施。滑坡堵江的形成不僅與河流的運(yùn)動(dòng)特征和形態(tài)尺寸有關(guān)，也與滑坡的規(guī)模和運(yùn)動(dòng)速度緊密相關(guān)[17-19]。從滑坡方面出發(fā)，針對(duì)降低滑坡速度和減少滑坡方量，設(shè)計(jì)減少堵江幾率和堵江程度的邊坡固定方案，并制定處置堵江滑坡體的應(yīng)急預(yù)案，將滑坡危害降到最低。

3.2 地震誘發(fā)的潛在型滑坡

地震誘發(fā)的潛在型滑坡的防治方案主要應(yīng)從排查和監(jiān)測(cè)出發(fā)，在全面的地質(zhì)災(zāi)害排查基礎(chǔ)上，對(duì)確定的潛在災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行滑坡評(píng)價(jià)，對(duì)高危險(xiǎn)、易發(fā)性滑坡選定監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的變形和位移，同時(shí)參考已發(fā)生滑坡的啟動(dòng)過(guò)程和地質(zhì)力學(xué)模式，設(shè)計(jì)合理的防災(zāi)減災(zāi)方案，遷移滑坡影響范圍內(nèi)的居民，制定滑坡應(yīng)急處置方案，可以最大程度保證人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)上述兩種典型的順層巖質(zhì)滑坡啟動(dòng)過(guò)程分析可以進(jìn)一步證實(shí)，斜坡特殊的邊坡結(jié)構(gòu)是滑坡發(fā)生的內(nèi)在因素，震動(dòng)和降雨是滑坡最常見的外因。唐家山滑坡的發(fā)生機(jī)制為滑動(dòng)-拉裂-剪斷，屬于牽引式滑坡，“鎖固段”位于滑床的上部?！?·24”新磨村滑坡滑源區(qū)啟動(dòng)的地質(zhì)力學(xué)模型是滑移-剪斷，屬推移式滑坡，“鎖固段”位于滑床的下部。準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)順層巖質(zhì)的邊坡結(jié)構(gòu)，分析發(fā)生機(jī)制可針對(duì)性地幫助有關(guān)部門進(jìn)行滑坡災(zāi)害防治。