殷志強，徐永強，姜興武

(1.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，北京 100081;2.云南地質(zhì)工程勘察設(shè)計研究院昭通分院，云南昭通 657000)

0 引言

2013年1月11日上午8時20分，云南省鎮(zhèn)雄縣果珠鄉(xiāng)高坡村趙家溝村民小組南側(cè)(27°33'11.46″N，104°59'26.10″E)突發(fā)高位山體滑坡，滑坡從源區(qū)啟動后鏟刮下方斜坡上的殘坡積層，快速滑動850m后造成趙家溝村民小組14戶46人死亡，2人受傷，掩埋房屋63間，毀壞耕地約33.3 ha。

災(zāi)害發(fā)生后，關(guān)于這次災(zāi)難性高位遠程滑坡的啟動機制、運動過程引起了廣泛討論，一時間“高壓天然氣體說”［1］、“持久小雨說”［2］等各種觀點進入了人們的視線。隨著時間的推移，不同的學者開展了更細致的調(diào)查研究工作，如殷躍平等(2013)［2］認為鎮(zhèn)雄地區(qū)上陡下緩的“靴狀地形”和持久小雨造成了陡坡溝谷中的殘坡積物失穩(wěn)，提出了加強煤系地層地區(qū)高速遠程滑坡早期識別與風險管理的建議。姚鑫等(2014)［3］認為滑源高孔隙度土飽和流態(tài)化啟動和滑動液化是災(zāi)害突然發(fā)生和遠程運動的力學機制;許強等(2014)［4］認為降雨和冰雪融水造成土體快速飽和，坡體剪切強度降低而失穩(wěn)。然而，對發(fā)生于冬春季冰雪凍融期的這次高位滑坡災(zāi)害的啟動過程、運動特性仍有爭議，滑坡源區(qū)和運動區(qū)的殘坡積飽和土過分飽和，那么大量的水從哪里來?水如何聚集?滑坡發(fā)生的主控因素是什么?滑坡體在運動過程中為什么會出現(xiàn)飛行現(xiàn)象?筆者在多次野外實地調(diào)查、現(xiàn)場測量和遙感解譯的基礎(chǔ)上，針對上訴問題進行深入討論，以期為該地區(qū)的滑坡早期識別以及減災(zāi)防災(zāi)提供啟示。

1 滑坡區(qū)地貌與氣候特征

1.1 滑坡區(qū)地貌特征

趙家溝滑坡位于滇東北高原烏蒙山北段，屬于地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，近年來，該地區(qū)及附近的灰?guī)r地貌區(qū)已發(fā)生多期特大型滑坡災(zāi)害［5-8］。在多期次新構(gòu)造抬升、夷平作用下，該地區(qū)夷平面和斷層極其發(fā)育［9-10］，在斷層強烈控制下，形成了眾多陡崖和崩塌堆積體，宏觀上山脊走向與活動構(gòu)造線走向一致，形成了多處“豆腐塊”地貌特征。同時滑坡位于NW向擠壓應(yīng)力場下，被夾在NEE向擠壓斷裂帶之間的NW走向的張性正斷裂所控制，擠壓構(gòu)造明顯(圖1)。滑坡區(qū)地勢由SW向NE傾斜，整體坡度約20°～25°，呈折線型?；w前、后緣較陡，中部鏟刮運動區(qū)地形較緩。從微觀地貌形態(tài)上看，該地區(qū)古滑坡眾多，圈椅狀地形明顯，趙家溝滑坡后緣頂部發(fā)育一條NW走向的正斷層，斷層下盤由于2處次級正斷層(F1和F2)控制(圖2)，至少發(fā)生了2次大規(guī)模的崩塌堆積，形成了2級陡坎和2處緩坡平臺，目前斜坡后緣形成了多處陡崖，在風化作用下發(fā)生再次崩塌的可能性較大。在F1和F2正斷層的斷層面處形成了松散巖類和土壤孔隙水(Q1和Q2)，其主要賦存在溝谷兩側(cè)的殘坡積體中，斜坡臺地或洼地等土層較厚處，目前，F(xiàn)1斷層處(滑坡后壁陡坎下部)仍然有大量的孔隙水滲出，F(xiàn)2斷層處有小股孔隙水和泉水出露。

圖1 趙家溝滑坡區(qū)所處的地形和構(gòu)造應(yīng)力場圖Fig．1 Geomorphological and tectonic stress field location of Zhaojiagou landslide area

圖2 趙家溝滑坡區(qū)災(zāi)前地貌圖Fig．2 Geomorphological map of Zhaojiagou area before landslide hazards

野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在滑坡源區(qū)的南側(cè)有兩條拉張裂縫L1和L2，其中L1裂縫位于斜坡后部，呈NW～SE走向，貫通帶長約120 m，寬約30～50 cm，垂直錯位50 cm;L2裂縫發(fā)育于L1下部，與L1近似平行，貫通長44 m，寬10～20 cm，垂直錯位22 cm。裂縫形成后，斜坡上的地表水沿著裂縫入滲，有利于滑坡貫通帶的形成，斜坡整體穩(wěn)定性降低，具有發(fā)生高位滑坡的地質(zhì)條件。

1.2 滑坡區(qū)活動構(gòu)造與地層巖性

研究區(qū)在區(qū)域大地構(gòu)造上位于大擢魁褶皺(向斜)北西翼的北東傾伏端，總體呈單斜構(gòu)造，巖層傾向南東，傾角3°～16°，平均5°，傾角平緩，區(qū)域應(yīng)力場受控于南北向的擠壓應(yīng)力場，同時受到青藏高原隆升過程中的NEE向擠壓，具體到趙家溝滑坡區(qū)地塊的構(gòu)造應(yīng)力場為右行剪切應(yīng)力受到NW向應(yīng)力擠壓作用，在陡崖處的薄弱帶最容易發(fā)生滑坡、崩塌，這次趙家溝滑坡就發(fā)生在這一地帶，因此趙家溝滑坡受到NE向右行走滑斷裂和NW向擠壓應(yīng)力場控制，屬于典型構(gòu)造控制的滑坡;滑坡區(qū)地層巖性從后緣頂部到前緣出露的地層依次為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)、長興組(P2c)、龍?zhí)督M(P2l)和第四系(Q)松散殘坡積物(圖1)，坡積物主要為泥質(zhì)黏土和大小不等的泥質(zhì)含粉沙質(zhì)頁巖碎塊片組成的土石混和體［11］。

1.3 滑坡區(qū)泉水出露特征

在滑坡體兩側(cè)各發(fā)育一條溪溝G1和G2(圖2)，其中G1溪溝位于滑坡區(qū)東側(cè)邊界附近，總體由南向NE徑流，溝水清澈，但含硫較高，溝底可見硫物質(zhì)沉積，溝水來源主要由山坡上融化雪水、坡體孔隙水及基巖裂隙水組成。G2溪溝位于滑坡區(qū)外北側(cè)邊緣，總體由南向北徑流，與G1類似，溝水清澈，但含硫較高，溝底可見硫物質(zhì)沉積。在滑坡區(qū)內(nèi)有Q1和Q2兩處孔隙水出露，Q1點(104°59'9.56″E，27°33'2.42″N)位于滑坡后緣坡腳，即滑坡啟動的剪出口位置，高程1776 m;Q2點(104°59'23.72″E，27°33'7.06″N)位于滑坡堆積區(qū)前緣陡坡地段的三疊系飛仙關(guān)組(T1fb)砂巖區(qū)，出露高程約為1635 m，流量約1.5～2L/s，需要強調(diào)的是這兩處松散巖類孔隙水在多年前已出現(xiàn)，且水流清澈。

1.4 滑坡區(qū)氣候條件

滑坡區(qū)氣候?qū)倥瘻貛Ц咴撅L氣候，是全國陰雨較多的地區(qū)之一，年平均氣溫11.3℃。夏季時間短，氣溫較高，最高溫度達35℃以上;冬季氣候嚴寒，多雨雪，最低溫度可達-5℃以下，倒春寒為該地區(qū)典型的氣象災(zāi)害。降水方面，5～10月為雨季，降雨主要集中在6～8月份，降水量占全年的83.6%，11月至次年4月為旱季，降水量僅占全年的16.4%。尤其是每年的12月份與1月份是全年降水量最少的月份(圖3)，但12月與1月份因氣溫較低，往往出現(xiàn)冰雪天氣，后期氣溫升高冰雪融水緩慢地入滲于陡崖下的崩坡積體中，成為觸發(fā)滑坡災(zāi)害的關(guān)鍵因素。

圖3 鎮(zhèn)雄縣1957－2012年月降水量分布圖Fig．3 Curve of average month rainfall at Zhenxiong county from 1957 to 2012

2 滑體形態(tài)特征

滑坡平面幾何形態(tài)整體呈折線型，后緣位于斷層陡崖中部，原始地形坡度約35°～45°，分布高程1735～1900 m，滑后地形坡度約60°～80°?；w從后緣快速啟動后，沿著N31°E滑動，受地形阻擋后運動方向變?yōu)镹61°E，經(jīng)過 T1平臺后再次發(fā)生偏轉(zhuǎn)，方向為N27°E［2］(圖 4)。經(jīng)過 T2平臺后，由于運動速度快，在第二級陡坎處滑體發(fā)生飛行運動，直接覆蓋在前緣平緩的洼地上，地形坡度約5°～10°，對趙家溝村民小組造成毀滅性打擊。

圖4 鎮(zhèn)雄趙家溝滑坡災(zāi)后無人機影像圖(據(jù)云南省國土資源廳，2013.1.12)Fig．4 Unmanned aerial vehicle image on Zhaojiagou landslide，Zhenxiong County(according to BLR of Yunnan，2013.1.12)

根據(jù)滑坡的運動過程和堆積體特征，參考殷躍平等(2013)［2］和姚鑫等(2014)［3］對滑坡運動分區(qū)劃分方案，筆者將該滑坡分為匯流區(qū)、滑源區(qū)、運動鏟刮區(qū)、覆蓋區(qū)等4部分(圖5):

圖5 鎮(zhèn)雄趙家溝滑坡剖面圖(根據(jù)殷躍平等［2］、姚鑫等［3］修改)Fig．5 Profile map of Zhaojiagou landslide，Zhenxiong county(according to Yin and Yao revised)

匯流區(qū):位于滑坡后緣頂部，海拔1867～1934 m，水分來源主要有基巖裂隙水、松散巖類孔隙水、氣溫升高引起的冰雪融水和降雨入滲，現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，滑坡后壁底部有大面積的殘坡積層孔隙水出露(圖6)，其成為滑坡體飽水最主要的來源。同時，滑坡源區(qū)頂部受植被替代性影響明顯，上部為粉砂巖，發(fā)育小型喬木，下部為第四系殘坡積層，發(fā)育草本植物和矮小灌木。植被替代性差異引起了匯流區(qū)土體含水量的差異，殘坡積層上生長的草本植物和矮小灌木更易儲水。

圖6 滑坡源區(qū)的冰雪融水和孔隙水Fig．6 Snow melting water and bedrock fracture water at the landslide source area

運動鏟刮區(qū):滑動剪出啟動后，滑體鏟刮沖溝左側(cè)邊界，受地形控制，偏轉(zhuǎn)約30°后繼續(xù)高速下滑，鏟刮區(qū)前部高程1628 m，鏟刮區(qū)高差147 m，滑程約390 m。該段地形坡度相對平緩，寬約100 m，地形坡度約5°～15°，斜坡表層殘坡積物較厚，已被開墾為梯級林地?；w運動過程中，受表層阻擋發(fā)生拋撒堆積，在緩坡平臺右邊界發(fā)生2次隆起，形成了高約1.5 m的土石混合體，堆積體形態(tài)呈長條形面包狀堆積(圖7a)。

覆蓋區(qū):滑體在向下運動過程中，到高程為1605～1610 m遇到一處陡坎，其高差約30 m，地形坡度約35°～45°，基巖裸露;陡坎下部為平緩的洼地(高程為1535～1565 m)，地形坡度約5°～15°(圖7b)。從第二級陡坎到前緣堆積體最遠處距離約270 m，高差為78 m(前緣高程1550 m)。

總體分析滑坡的形態(tài)特征，可以看出滑坡體從后緣啟動，經(jīng)歷了地形上的陡→緩→陡→緩變化，發(fā)生了2次旋轉(zhuǎn)，并在第二級陡崖處加速、飛行，最終解體后堆積在前緣。

圖7 滑坡運動區(qū)與覆蓋區(qū)微地貌特征Fig．7 Micro geomorphological features on the movement and coverage area of landslide

3 滑坡發(fā)生的主控因素

滑坡發(fā)生的1月份是鎮(zhèn)雄縣月降水量最小的月份之一(圖3)，自2012年12月份以來，降水量呈逐漸增加的趨勢，從12月1日的0.3 mm到12月29日、1月10日的2.2 mm，到1.11滑坡發(fā)生時的累積降水量達15.9 mm(圖8)，尤其是1月10日的降水量為12月1日到1月31日60天中降水量的最大值，第二天(即1.11)滑坡發(fā)生?；掳l(fā)生后，降水量又呈下降趨勢，因此，滑坡的發(fā)生和該地區(qū)的降水量具有密切關(guān)系，但筆者認為這不是主要誘發(fā)因素，因為即使15.9 mm的水量全部入滲，也不足以誘發(fā)特大型滑坡的發(fā)生［12］。

圖8 鎮(zhèn)雄趙家溝滑坡發(fā)生前后降水量變化曲線Fig．8 The precipitation curves before and after the Zhaojiagou landslide occurring

通過離趙家溝滑坡區(qū)距離最近的鎮(zhèn)雄縣尖山鄉(xiāng)2012年12月1日-2013年1月31日的氣溫監(jiān)測曲線可知，從12月13日起到29日止，氣溫呈總體急劇下降趨勢，12月29日的溫度為-3.1℃，下降幅度為12℃，2天后的1月2日起，氣溫又降低到1月5日的-2.8℃。從12月下旬起，由于氣溫低，趙家溝滑坡區(qū)及鄰區(qū)被大范圍的冰雪所覆蓋，中間的短暫升溫造成部分冰雪融化，融水進入斜坡體上的殘坡積土層。12月29日和1月4日及前后幾天，地表氣溫均位于0℃以下，滑坡體上的Q1和Q2孔隙水出口(圖2)被封堵，這一現(xiàn)象得到了當?shù)乩相l(xiāng)的證實，當?shù)鼐用窀嬖V筆者，滑坡發(fā)生前，Q2孔隙水一直冒水，且水流非常清澈，但在滑坡發(fā)生前5天左右(即1月5日)水流突然停止，根據(jù)圖9曲線可知，1月5日正是1月份氣溫最低的日子，最低溫度為-2.8℃，因此，Q1和Q2孔隙水出口處由于溫度低于0℃被封凍，但土壤內(nèi)溫度高，裂隙水運移通道并未被封凍，由于出口堵塞，大量的地下裂隙和孔隙水無法排泄，地下水位雍高至斜坡體上的殘坡積土層中，造成土體過分飽和(圖10)，類似泥漿，結(jié)合姚鑫等(2014)［3］認為斜坡上的殘坡積層飽和原狀土孔隙度高達62.6%，天然含水量59.7%，該土體的液限為56.9%，達到了流塑狀態(tài)的實驗數(shù)據(jù)，筆者認為氣溫變化引起的Q1和Q2裂隙水出口封凍堵塞是滑坡發(fā)生的主要控制因素。滑坡發(fā)生后的1月12日，由于溫度升高，Q1和 Q2孔隙水出口解凍，地下水順利排出。

圖9 鎮(zhèn)雄尖山鄉(xiāng)2012年12月－2013年1月氣溫變化曲線Fig．9 The temperature curve of Jiansha town Zhenxiong County from December 2012 to January 2013

圖10 趙家溝滑坡前緣陡坎和Q2孔隙水出露位置Fig．10 The front scarping and Q2 fissure water exposed position of Zhaojiagou landslide

這一現(xiàn)象類似我國每年春季均要對黃河進行冰凌爆破［13-14］，由于黃河河道在寧夏、內(nèi)蒙和山東等地均出現(xiàn)由低緯度流向高緯度的特征，而我國氣溫自南向北升高，因此，當上游低緯度的河段黃河水解凍，但下游高緯度的河段還處于冰封狀態(tài)，因此，必須開展爆破作業(yè)，否則因出現(xiàn)冰塞、冰壩堵塞河道造成黃河泛濫，趙家溝滑坡的啟動過程與黃河類似，只是黃河每年進行爆破，未發(fā)生大的災(zāi)害，趙家溝地區(qū)未早期識別到這一現(xiàn)象，造成了災(zāi)害的發(fā)生。

據(jù)站在滑坡體前緣右邊界(104°59'27.78″E，27°33'08.33″N)的2位當?shù)鼐用窠榻B，2013年1月11日那天，當?shù)仂F氣很大，他們親眼看到類似泥漿的滑坡體在小廟上方發(fā)生飛行、拋撒后蓋在前緣公路兩側(cè)的房屋上。從理論上分析，由于小廟位置陡坎的存在，滑體在陡坎處發(fā)生了類似物理學中的拋物線運動，故滑體未對陡坎下方的小廟造成毀滅性破壞，飛行撒落的碎石土落于小廟上，造成了輕微損失，但滑坡體在重力作用下，在前緣發(fā)生沉降堆積，覆蓋于前緣的房屋頂部，對居民區(qū)造成了毀滅性打擊［15-17］。

4 防災(zāi)減災(zāi)啟示

通過對趙家溝滑坡區(qū)地形地貌特征和誘發(fā)滑坡的主控因素分析，筆者認為其在我國西南冬季氣溫變化較大降水較多的溫帶季風氣候區(qū)具有一定的代表性，其成災(zāi)條件是構(gòu)造侵蝕高中山區(qū)古滑坡崩塌堆積體再次復(fù)活的一種典型模式，對滑坡災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)具有很強的啟示意義。

(1)趙家溝滑坡被夾在NEE向擠壓斷裂帶與NW走向的張性正斷裂控制下，同時，受通過滑坡區(qū)的F1和F2兩條斷層影響，在斷層下盤的陡坎處有基巖裂隙和孔隙水出露。由于冬季氣溫低，孔隙水出口易封凍堵塞，但孔隙水內(nèi)部通道由于溫度較高，并未凍結(jié)，從而裂隙和孔隙水在地下富集，因此，遇到類似趙家溝這種陡坎基巖裂隙水和松散巖層孔隙水出露情況，在冬天氣溫低時要注意泉水變化情況，如有異常，須提前預(yù)警;如有條件應(yīng)給與人為解凍，防止裂隙和孔隙水通道堵塞。

(2)趙家溝滑坡位于NW向的斜坡左側(cè)，這里至少了發(fā)育了2級大的夷平臺面，滑坡就是在夷平面邊緣的陡坡處發(fā)生，而這些陡坡形成的重要原因是灰?guī)r、泥巖差異風化崩塌形成的，沿著該構(gòu)造線的NE側(cè)發(fā)育的大量崩塌滑坡均和該正斷層有關(guān)。與趙家溝滑坡受控同一斷裂、位于同一陡崖下的草兇寨、大木孔、大小龍?zhí)兜鹊氐膸r性均為上部灰?guī)r，下部泥巖，上硬下軟的巖層組合，這一組合非常有利于滑坡的發(fā)生，因此，與趙家溝滑坡位于同一側(cè)的沙家屋基、草兇寨、大木孔等地應(yīng)提高滑坡災(zāi)害防范意識，這些地區(qū)均位于陡崖下方，與趙家溝滑坡具有成災(zāi)類似的地形地貌條件，尤其是苗寨和大坪上等地已發(fā)生了小規(guī)模的崩塌滑坡，發(fā)育有非常新鮮的陡崖，應(yīng)加強專業(yè)監(jiān)測。

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