溫銘生，陳紅旗，張鳴之，褚宏亮，王文沛，張 楠，黃 喆

(國土資源部地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急技術(shù)指導(dǎo)中心，北京 100081)

四川茂縣“6·24”特大滑坡特征與成因機(jī)制分析

溫銘生，陳紅旗，張鳴之，褚宏亮，王文沛，張 楠，黃 喆

(國土資源部地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急技術(shù)指導(dǎo)中心，北京 100081)

2017年6月24日，四川茂縣發(fā)生特大滑坡災(zāi)害，體積約1.882×107m3，滑程2.8 km，導(dǎo)致新磨村被毀，83人遇難?；挛挥卺航嫌嗡善簻献蟀叮喜繛楹駥訝铍s谷腦組石英砂巖，中部和下部為中厚層狀至薄層狀石英砂巖及千枚巖地層，構(gòu)造擠壓帶從滑坡區(qū)中上部穿過，具有上部富含地下水和下部隔水出露泉水的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)。受多期地震特別是1933年疊溪Ms7.5級地震導(dǎo)致巖體震裂破碎并形成裂縫，巖層傾向與斜坡坡向一致，極易形成滑坡災(zāi)害。斜坡上陡下緩，后緣坡體坡度達(dá)到60°，中部開闊陡坎及下部平緩寬闊的地形為滑坡的運(yùn)動(dòng)提供良好的地形條件，易形成滑坡—碎屑流。分析表明，地震作用以及降雨致地下水的靜水壓力和動(dòng)水壓力作用、冰雪凍脹及自身重力等因素共同作用下引發(fā)滑坡災(zāi)害。

特大滑坡；碎屑流；演化過程

0 引言

2017年6月24日，四川省茂縣疊溪鎮(zhèn)新磨村大火地發(fā)生特大滑坡災(zāi)害，造成62戶83人死亡失蹤，3人受傷。該滑坡與貴州關(guān)嶺大寨滑坡[1]、四川都江堰三溪村滑坡[2-4]等災(zāi)害的成災(zāi)模式相似，呈現(xiàn)高位和高速遠(yuǎn)程滑坡-碎屑流特征。該滑坡后緣高程超過3 400 m，前緣堆積區(qū)高程2 150 m，高差1 250 m，前后緣水平距離2 800 m。滑源區(qū)啟動(dòng)后，在滑坡中部解體形成碎屑流，鏟刮中部坡體，沿滑坡堆積區(qū)東西兩側(cè)散落堆積，在堆積區(qū)中部推動(dòng)老滑坡體后堆積停留，滑坡摧毀新磨村造成83人死亡(圖1)?；聻?zāi)害所在的茂縣疊溪鎮(zhèn)地處龍門山斷裂帶中段深切割高山峽谷區(qū)，地形陡峭，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈。歷史上，受1933年疊溪地震、2008年汶川地震等多次地震震裂影響，特別是疊溪地震在該地區(qū)引發(fā)大量滑坡碎屑流，形成大海子、小海子等堰塞湖[5-7]，滑坡區(qū)位于岷江疊溪河段一級支流松坪溝左側(cè)岸坡，斜坡坡度30°～60°，局部近于直立。

圖1 茂縣新磨滑坡災(zāi)后遙感影像解譯圖

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1地形地貌

該滑坡位于茂縣疊溪鎮(zhèn)新磨村的后山(圖2)，滑坡前緣中心點(diǎn)坐標(biāo)為東經(jīng)103°39′03.4″、北緯32°04′09.4″，地處是橫斷山脈的腹地，屬于高寒地區(qū)，為岷江一級支流松坪溝左岸，山體坡頂高程約3 960 m，坡腳松坪溝高程約2 150 m，原始斜坡上陡下緩，上段為基巖坡體，坡度大于60°，下段為疊溪地震引發(fā)的老滑坡堆積體(圖3)，碎石土較為松散。

圖2 茂縣新磨滑坡滑前遙感影像圖

圖3 1933年地震老滑坡體碎石土堆積物

1.2地層巖性

滑坡區(qū)出露地層為三疊系中統(tǒng)雜谷腦組厚層狀、中厚層狀和薄層狀變質(zhì)石英砂巖含千枚巖、板巖，表層為第四系崩坡堆積碎石土，巖層節(jié)理裂隙發(fā)育。

1.3高地震烈度

地質(zhì)構(gòu)造上，該區(qū)位于我國“南北構(gòu)造帶”之內(nèi)，由一系列緊密線狀弧形同斜倒轉(zhuǎn)褶皺及相伴的沖斷層組成。1933年8月25日15時(shí)50分，疊溪鎮(zhèn)發(fā)生7.5級地震，使疊溪古城被埋葬于地下，新磨村位于疊溪地震X度烈度區(qū)內(nèi)(圖4)，地震在松坪溝內(nèi)引發(fā)了多起滑坡、崩塌、碎屑流并堵江形成堰塞湖(當(dāng)?shù)厝朔Q海子)。新磨村所在區(qū)即為地震引發(fā)滑坡的堆積體，該滑坡堵塞松坪溝在兩河口村形成小型堰塞湖[7]。

圖4 1933年疊溪Ms7.5級地震等烈度分區(qū)

1.4易滑巖體結(jié)構(gòu)

滑源區(qū)地層結(jié)構(gòu)為厚層及中厚層石英砂巖，由于褶皺構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，形成松坪溝倒轉(zhuǎn)向斜，地表附近地層面為波浪形狀延伸展布，巖層產(chǎn)狀184°∠53°，滑源區(qū)斜坡坡度約60°，為易滑的順向坡地層結(jié)構(gòu)。如圖5所示，該區(qū)地處1933年疊溪7.5級地震震中區(qū)，斷裂構(gòu)造發(fā)育，山體震裂明顯，巖體結(jié)構(gòu)破碎，內(nèi)部節(jié)理裂隙發(fā)育，兩組優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀分別為100°∠70°和195°∠40°，坡體結(jié)構(gòu)松散并有斷裂擠壓破碎帶通過，為滑坡的剪出提供了優(yōu)勢條件。

圖5 滑源區(qū)滑床地層結(jié)構(gòu)示意圖

滑源區(qū)下部坡體表面覆蓋有30～50 m的崩坡積物，其結(jié)構(gòu)相對松散，塊石粒徑大小不一，整體呈現(xiàn)出倒石錐結(jié)構(gòu)。

1.5水文地質(zhì)條件

在松坪溝上游有多處堰塞湖及泉水，新磨村附近地下水源豐富(圖6)，成片區(qū)富含基巖裂隙水，裂隙水徑流模數(shù)2～5 L/s·km2，較場南部還富含碳酸鹽巖巖溶水，徑流模數(shù)10 L/s·km2，圖6所示區(qū)域有12處下降泉，其中兩處分別位于新磨村和松坪溝溝口，位于新磨村的下降泉對該滑坡的影響最大，該泉水常年流水，泉流量6.98 L/s，位于松坪溝溝口的泉水流量達(dá)到25.7 L/s，說明該區(qū)域地下水充足，促進(jìn)了滑坡的滑動(dòng)。

圖6 滑坡區(qū)域水文地質(zhì)簡圖(據(jù)1∶20萬水文地質(zhì)圖)

1.6降雨特征

2017年入汛以來，茂縣降雨量較往年同期偏多，其中，6月1日至23日期間較常年同期偏多42%。根據(jù)臨近疊溪鎮(zhèn)和松坪溝兩處降水觀測站點(diǎn)記錄，入汛以來累計(jì)降雨量均超過200 mm，其中6月8日至14日經(jīng)歷了一次較強(qiáng)的持續(xù)降雨過程(圖7)。降水沿山體裂縫滲入，導(dǎo)致滑體抗滑能力快速降低，促使滑坡失穩(wěn)滑動(dòng)。

圖7 茂縣新磨滑坡滑前降雨過程曲線圖

2 滑坡-碎屑流特征

2.1滑坡-碎屑流分區(qū)

滑坡災(zāi)害發(fā)生后，根據(jù)地面調(diào)查、走訪與遙感影像解譯分析，災(zāi)害直接影響范圍約1.431×106m2(加上變形體后總面積1.502 5×106m2)，縱向長2 800 m，前緣最大橫寬1 500 m，后緣最窄處寬約300 m。可將滑坡區(qū)分成滑源區(qū)、碎屑流區(qū)(滑動(dòng)鏟刮區(qū))、堆積區(qū)和變形區(qū)，其中堆積區(qū)可進(jìn)一步分為老滑坡推動(dòng)區(qū)和散落區(qū)，變形區(qū)分為上部和下部，變形區(qū)處于不穩(wěn)定狀態(tài)(圖1和圖8)。

(1)滑源區(qū)

位于海拔高程3 200 m以上的地區(qū)，巖性為厚層至中厚層石英砂巖，表層基巖層面受構(gòu)造擠壓左右呈現(xiàn)波浪形特征?；鶐r山體順層滑動(dòng)，縱長440 m，橫寬350 m，面積約1.545×105m2，最厚處58 m，平均厚度25 m，體積約3.86×106m3。

(2)碎屑流區(qū)

碎屑流區(qū)也是滑動(dòng)鏟刮區(qū)，位于滑坡中段(B)，介于滑源區(qū)前緣與下方老滑坡堆積體之間，平均橫寬367 m，縱長1 210 m，面積約4.44×105m2，平均厚度20 m，體積約8.88×106m3。碎屑流區(qū)主要巨塊石已經(jīng)下滑或被鏟刮，但仍殘留約4.00×106m3塊石堆積體。

圖8 茂縣新磨滑坡平面分區(qū)圖

圖9 茂縣新磨滑坡1-1′剖面圖

(3)堆積區(qū)

堆積區(qū)位于滑坡下段(C)。其中，堆積區(qū)中部為老滑坡推動(dòng)區(qū)(C1)，縱長880 m，橫寬約345 m，面積約3.04×105m2，老滑坡推動(dòng)區(qū)平均厚度20 m，老滑坡推動(dòng)區(qū)體積約6.07×106m3。在C1區(qū)有平均厚度約30m的新滑坡覆蓋層，覆蓋層體積約9.11×106m3。堆積區(qū)東西兩側(cè)及前緣散落區(qū)(C2)，面積為4.15×105m2，平均厚度15m，體積約6.23×106m3。

(4)變形區(qū)

變形區(qū)位于滑坡上段西側(cè)，是滑坡滑動(dòng)后牽引形成的變形體，主要由塊裂解體的順層石英砂巖、千枚巖巖體組成，已向下滑移達(dá)40 m，時(shí)有局部滑坍和崩落發(fā)生，穩(wěn)定性差。后緣高程3 200 m，有寬度超過35 m的拉裂槽，中間被裂縫切割分離為兩部分，其中：后部變形體(D1)，近似菱形，面積1.12×105m2，體積規(guī)模約4.00×106m3；前部變形體(D2)，呈楔形，面積7.2×104m2，體積規(guī)模約1.50×106m3。

2.2滑坡體積

根據(jù)滑坡平面與剖面分析，按滑體體積考慮，滑源區(qū)3.86×106m3，碎屑流區(qū)8.88×106m3，老滑坡推動(dòng)區(qū)6.07×106m3，滑坡體積1.882×107m3。按堆積體積考慮，碎屑流區(qū)殘余4.00×106m3，堆積區(qū)C1區(qū)9.11×106m3，堆積區(qū)C2區(qū)6.23×106m3，滑坡體積1.934×107m3。按堆積體積計(jì)算較滑體體積有一定的放大，本文認(rèn)為滑坡體積按滑體體積考慮，體積為1.882×107m3，該體積未包括變形區(qū)體積。

3 滑坡成因及演化過程條件

3.1滑坡碎屑流成因分析

滑坡區(qū)屬于深切峽谷地形，滑源區(qū)坡度超過60°，地層結(jié)構(gòu)為順向坡，為滑坡發(fā)生創(chuàng)造了有利的地形和結(jié)構(gòu)條件。斷裂構(gòu)造發(fā)育，地震活動(dòng)頻繁，受歷史地震作用，尤其受1933年疊溪地震、2008年汶川地震影響，山體震裂嚴(yán)重，坡體結(jié)構(gòu)松散。受入汛以來降雨入滲累積作用影響，斜坡巖體結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度弱化，超出其抗滑能力，從而突發(fā)大規(guī)?；瑒?dòng)。前后緣高差約1 250 m，增加滑坡勢能，是一起在長期重力和降雨等自然因素作用下引發(fā)的特大型地質(zhì)災(zāi)害，具有滑坡—碎屑流的復(fù)合性災(zāi)害鏈成災(zāi)特征。

3.2滑坡碎屑流演化過程

(1)早期蠕變碎裂及裂縫形成階段

受歷史地震作用，特別是1933年疊溪鎮(zhèn)發(fā)生7.5級地震，在松坪溝伴隨發(fā)生了規(guī)模大小不等的崩塌、滑坡、碎屑流等地質(zhì)災(zāi)害，新磨村后山地表斜坡巖土體震裂震松，形成了地震裂縫(圖10)，該裂縫的存在可以從滑坡發(fā)生的后緣滑面加以證實(shí)，滑坡發(fā)生后滑源區(qū)完全裸露，表層呈現(xiàn)土黃色的光面(圖11)，說明該滑面裂縫早已形成，由于降雨入滲帶入的土、泥而呈現(xiàn)早期沉積土黃色。

圖10 滑源區(qū)巖體裂縫示意圖

圖11 滑源區(qū)裂縫表層土黃色泥土

(2)多期凍融鼓脹裂縫擴(kuò)展階段

松坪溝年均降雨量600 mm，年平均氣溫6 ℃，新磨村滑坡滑源區(qū)在海拔3 400 m以上，屬于寒溫帶氣候，冬季處于冰凍期，裂縫中的地下水因凍脹而促使碎裂加重、裂縫加大(圖12)，多年長期的凍脹、消融等作用使裂縫逐漸擴(kuò)展。

圖12 滑源區(qū)凍脹作用示意圖

(3)近期斷流抗滑降低階段

在新磨村東部形成一條天然沖溝，該沖溝在影像圖上清晰可見，上部還形成支溝，沖溝通過新磨村后與松坪溝相連(圖13)。據(jù)兩河口村唐遷熊村民介紹，“該溝切割深度超過1 m，常年流水，但兩年前不流水了”以及“新磨村后山平臺處有洼地，有淺層水塘積水”。根據(jù)以上敘述及解譯的沖溝可以認(rèn)為，兩年前的斷流可以推測坡體出現(xiàn)了滑動(dòng)封堵了泉水出口，坡體的滑動(dòng)形成新的裂縫，泉水順裂縫流入坡體內(nèi)部，降低坡體的粘聚力和內(nèi)摩擦角，為滑坡的失穩(wěn)提供了必要的水動(dòng)力條件?；抡w下滑后，泉水重新出露(圖14)。

圖13 茂縣新磨滑坡沖溝示意圖(據(jù)2013年遙感影像解譯)

圖14 滑坡滑動(dòng)后泉水出露

(4)“6·24”滑坡碎屑流階段

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查、成因分析，推測滑坡碎屑流的形成包括以下2個(gè)時(shí)程。第1時(shí)程是2 600～3 000 m高程區(qū)域受到3 000～3 900 m區(qū)域的地下水補(bǔ)給(圖15a)，在地下水的靜水壓力與動(dòng)水壓力、自身重力等作用下出現(xiàn)坡體粘聚力、摩擦角等參數(shù)降低，鎖固段破裂后向下滑動(dòng)，在滑坡下部新磨村平臺及松坪溝內(nèi)散落堆積(圖15b)。第2時(shí)程是滑源區(qū)3 000～3 400 m高程區(qū)域的厚層狀石英砂巖失去了前緣的固推力，加上前部存在擠壓破碎帶，對后緣山體沒有支撐力，沿已經(jīng)形成的裂縫面向下快速滑動(dòng)，鏟刮第1時(shí)程的滑動(dòng)區(qū)域后推動(dòng)新磨村所在地的老滑坡體，將部分老滑坡體推擠至松坪溝右岸堆積停留(圖15c)，形成的氣浪沖擊了前緣與側(cè)緣的樹木、房屋，留有明顯的痕跡。

圖15 滑坡碎屑流發(fā)育過程

根據(jù)中國地震臺網(wǎng)中心提供的資料，距離新磨村約50 km的強(qiáng)震動(dòng)記錄臺站率先記錄了滑坡引起的地震動(dòng)，周邊多個(gè)臺站均記錄了該過程。滑坡開始于6月24日38分55秒，持續(xù)時(shí)間約100 s(圖16)，前60 s滑坡啟動(dòng)后引起了持續(xù)的震動(dòng)，60～100 s出現(xiàn)了更大的振幅，該時(shí)段是后緣3.86×106m3滑體的高位下滑并推動(dòng)前緣老滑坡而形成的記錄，高位、高速下滑形成的震動(dòng)較前期更大，記錄的振幅更大，可以印證本節(jié)前述論證的發(fā)展過程，第1時(shí)程是中上部的坡體鎖固段失穩(wěn)形成滑坡碎屑流，第2時(shí)程是滑源區(qū)高速、高位滑動(dòng)解體形成滑坡碎屑流。圖16中4條曲線分別為距離滑坡45～90 km范圍的臺站監(jiān)測記錄，振幅大代表臺站的震動(dòng)強(qiáng)烈。

圖16 滑坡引起地震動(dòng)記錄曲線(地震儀計(jì)數(shù)點(diǎn))

4 結(jié)論

(1)2017年6月24日，四川省茂縣疊溪鎮(zhèn)新磨村發(fā)生特大滑坡災(zāi)害，造成62戶83人死亡失蹤，3人受傷。該滑坡呈現(xiàn)高位遠(yuǎn)程滑坡碎屑流特征，可分為滑源區(qū)、碎屑流區(qū)、堆積區(qū)和變形區(qū)四個(gè)部分?；潞缶壐叱坛^3 400 m，前緣堆積區(qū)高程2 150 m，高差1 250 m，水平滑動(dòng)距離2 800 m，體積為1.882×107m3。

(2)滑坡區(qū)屬于深切峽谷地形，坡度陡峭，順向坡結(jié)構(gòu)，斷裂構(gòu)造發(fā)育，地震活動(dòng)頻繁，山體震裂嚴(yán)重，坡體結(jié)構(gòu)松散，受入汛以來降雨入滲形成的地下水靜、動(dòng)水壓力及自身重力等作用的共同影響，突發(fā)大規(guī)?；瑒?dòng)。

(3)滑坡演化過程可分為早期蠕變碎裂及裂縫形成階段—多期凍融鼓脹裂縫擴(kuò)展階段—近期斷流抗滑降低階段和“6·24”滑坡碎屑流階段共4個(gè)階段，滑坡碎屑流階段與地震記錄結(jié)果分段基本一致。

致謝：本文得到殷躍平研究員的悉心指導(dǎo)和幫助。四川省地質(zhì)調(diào)查院、四川蜀通巖土工程有限公司、阿壩州氣象局提供了災(zāi)前和災(zāi)后影像、降雨及相關(guān)地形資料。中國地震局楊志高博士提供了地震監(jiān)測資料并做了數(shù)據(jù)釋義。在此一并表示衷心感謝。

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Characteristicsandformationmechanismanalysisofthe“6·24”catastrophiclandslideoftheJune24of2017,atMaoxian,Sichuan

WEN Mingsheng,CHEN Hongqi,ZHANG Mingzhi,CHU Hongliang,WANG Wenpei,ZHANG Nan,HUANG Zhe

(TechnicalCenterforGeologicalHazardsEmergencyofMLR,Beijing100081,China)

On June 24, 2017, the “6·24” extraordinary landslide occurred in Mao county, Sichuan Province, destroyed the Xinmo village and killed 83 people. The run-out distance of the landslide was about 2.8 km and its volume was about 18.82 M m3. The landslide was located at the left bank of Songping River, first tributary of Minjiang River. The upper strata was the thick quartz sandstone, the middle and lower strata was the medium-thick to thin layer quartz sandstone and phyllite in local regions.And a tectonic extrusion zone passed through the middle-upper part of the landslide. The strata forming a hydro-geological structure with upper rich groundwater aquifer and lower impermeable beds，where spring outflow. The frequent seismicity especially Diexi Earthquake made the rock mass shattered and cracked. The rock stratum’s inclination direction is consistent to the inclination direction, and it is easy to form landslide. The hillside are steeper at the upper portion and gentler in the lower portion, and the slope of the upper edge is 60°, which provided a good terrain condition that easily to form landslide-debris flow. The analysis shows that landslide disaster was occurred under the mutual effects of the earthquake action, groundwater hydrostatic pressure and hydrodynamic pressure of long-term rainfall, ice and frost heave and their own gravity and other factors.

huge landslide； clastic； evolutionary process

P642.22

A

1003-8035(2017)03-0001-07

10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2017.03.01

2017-07-28;

2017-08-01

國家級地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測與預(yù)報(bào)(121201014000150003)；國家級地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急與防治(1211221481001)

溫銘生(1977-)，男，博士，教授級高工，主要從事地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與應(yīng)急防治研究工作。E-mail：wenms@mail.cigem.gov.cn