魏云杰， 王俊豪， 胡愛國, 茍安田

(1.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，北京 100081; 2.四川核工業(yè)地質(zhì)局二八二大隊，四川 德陽 618000)

0 引言

2019年6月7日，受庫水位上升及降雨的影響，德欽縣燕門鄉(xiāng)拉金神谷村村民小組后山小路處出現(xiàn)張拉裂縫，并自后緣向兩側(cè)發(fā)展，2019年6月9日燕門鄉(xiāng)相關(guān)部門向德欽縣國土資源局上報險情，至7月9日，滑坡后緣及兩側(cè)邊界明顯，裂縫橫向?qū)?5～80 cm，上下錯動5～380 cm?；虑熬墤宜鞯鯓蚴軘D壓發(fā)生變形，橋面中部向上隆起，橋兩側(cè)護欄擠壓發(fā)生彎曲，表明滑坡前緣有向江心方向的滑移變形，拉金神谷古滑坡已復(fù)活，存在高位滑坡堵潰瀾滄江的風險，有必要對其進行深入研究。

目前對古滑坡災(zāi)害的研究主要圍繞其形成原因和復(fù)活機制等方面開展，大量研究成果表明： 古滑坡形成主要是由地震誘發(fā)，并多分布在地質(zhì)構(gòu)造活動帶的中高山地區(qū)，強烈地震容易誘發(fā)大型滑坡[1-6]。近年來，受極端天氣和降雨等因素的影響，古滑坡復(fù)活的事件常有發(fā)生，對人民生命財產(chǎn)造成巨大危險。圍繞古滑坡復(fù)活機制的研究，主要是通過野外地質(zhì)調(diào)查、勘探和地質(zhì)測年等方式進行，豐富了古滑坡機制的研究方法[7-8]。研究表明軟弱夾層等易滑地層結(jié)構(gòu)也是造成滑坡失穩(wěn)的重要因素之一[9-11]，但是對于瀾滄江、三峽等地區(qū)，涉水古滑坡的形成機制較為復(fù)雜[12-15]，一旦發(fā)生滑坡復(fù)活運動險情，常規(guī)研究方法在應(yīng)急搶險階段難以發(fā)揮作用[16-20]。綜上，古滑坡形成類型多樣，成災(zāi)背景及失穩(wěn)復(fù)活機制復(fù)雜，同時很多古滑坡受長期地表改造或堆積物覆蓋影響，隱蔽性較強，加之地質(zhì)構(gòu)造及地質(zhì)生態(tài)環(huán)境轉(zhuǎn)變，很多古滑坡失穩(wěn)復(fù)活還未及時監(jiān)測，會造成巨大威脅。殷躍平等[9]提出要把握地質(zhì)災(zāi)害體的三維空間展布狀態(tài)以及時間變化過程，這就要求將InSAR等遙感監(jiān)測技術(shù)與常規(guī)監(jiān)測技術(shù)、野外地質(zhì)調(diào)查等方法結(jié)合起來。

基于此，本文以瀾滄江地區(qū)拉金神谷滑坡為例，先采用InSAR圖像對該區(qū)域進行解譯分析，找出變形區(qū)，再進行詳細的災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查及全過程分析，并對災(zāi)害體全過程鏈式災(zāi)害過程進行風險評價，在此基礎(chǔ)上初步總結(jié)這類發(fā)育于構(gòu)造復(fù)雜、河谷深切地區(qū)的規(guī)模巨大、穩(wěn)定性差、危害后果嚴重的古滑坡堆積體在水位變化和降雨作用下的變形機理、滑坡模式及發(fā)展全過程規(guī)律，為這類滑坡科學(xué)防災(zāi)、應(yīng)急搶險提供經(jīng)驗和理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)地處橫斷山脈瀾滄江深切峽谷段，為三江并流腹心地帶，河谷呈“V”字形，滑坡發(fā)育于瀾滄江右岸山脊處，距下游德欽縣燕門鄉(xiāng)4 km，距下游烏弄龍水庫大壩約26 km。區(qū)內(nèi)海拔高程1 890～2 290 m，垂直高差達400 m，屬高山峽谷、構(gòu)造侵蝕-剝蝕斜坡地貌。

滑坡區(qū)所在大地構(gòu)造單元為三江地槽的唐古拉—蘭坪思茅地槽褶皺系，區(qū)內(nèi)基巖為二疊系下統(tǒng)吉東龍組(P1j)砂質(zhì)頁巖、凝灰?guī)r及二疊系上統(tǒng)沙木組下段(P2sh1)凝灰?guī)r夾頁巖、少量灰?guī)r[21](圖1)。

1.侏羅系雜色礫巖砂巖、板巖、灰?guī)r; 2.三疊系紫紅色灰色泥巖、砂巖、板巖、灰?guī)r; 3.二疊系灰色灰?guī)r、灰綠色板巖、砂巖、玄武巖; 4.石炭系灰?guī)r、白云巖夾大理巖、板巖、砂巖; 5.元古界混合巖、片麻巖、石英巖、變粒巖; 6.燕山期花崗巖; 7.燕山期二長花崗巖; 8.燕山期基性巖脈； 9.水系。

滑坡區(qū)坡體未見明顯的地下水露頭，滑坡南側(cè)分布2條沖溝，沖溝后緣無地表水匯入，沖溝溝道水的水流主要來自于基巖裂隙水和孔隙水。區(qū)內(nèi)地下水類型主要有第四系松散層孔隙潛水和基巖裂隙水?？紫端饕植加谄麦w第四系松散堆積層中，基巖裂隙孔隙水主要靠大氣降水和上部土層孔隙水下滲補給，由于巖體破碎，地下水大多排至沖溝和瀾滄江。收集的燕門鄉(xiāng)觀測站2011—2018年降雨量統(tǒng)計，研究區(qū)的降雨一年中分布不均勻，顯現(xiàn)少有的雙峰狀態(tài)，3月和7—8月2個時間段降雨量較為集中，占全年降雨量的61.4%，4—6月時間段降雨量在30～40 mm/月，變化幅度不大，降雨時間較長，為雨水入滲坡體創(chuàng)造了條件，11月至次年1月降雨量最少。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡形態(tài)特征

滑坡平面形態(tài)呈舌型，北側(cè)以山脊為界，南側(cè)發(fā)育一條沖溝，東側(cè)坡腳為瀾滄江，西側(cè)為滑塌陡壁。后緣滑塌陡壁坡度45°，為松林區(qū)； 中部拉金神谷村附近地形稍緩約20°～35°，為耕作臺地區(qū)； 前緣受水流側(cè)蝕作用較陡約40°，為灌木叢區(qū)； 滑坡前緣剪出口位于坡腳?；潞缶壐叱? 289 m，前緣高程1 885 m，相對高差404 m?；聳|西長780 m，南北寬500 m，滑體平均厚度15～35 m，滑體體積約1 000×104m3。從滑坡平面形態(tài)及周界特征等綜合判斷該滑坡為一古滑坡體?；逻b感全貌見圖2。

圖2 滑坡范圍示意圖

2.2 滑坡結(jié)構(gòu)特征

滑坡體主要由碎塊石組成，結(jié)構(gòu)松散—稍密，無分選，局部含水率較高。中下部滑坡堆積物呈棕褐色，稍密，干燥—稍濕，塊碎石含量超過60%，且分布不均勻，粒徑從2～50 cm不等，局部見大于1 m塊石。充填物為粉質(zhì)黏土，稍濕，無光澤。推測滑帶基本位于基覆界面位置。滑床主要為侏羅系上統(tǒng)花開左組(J2h)紫紅、灰色頁巖，巖層產(chǎn)狀為95°∠32°，順坡向。

3 滑坡變形特征及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

3.1 宏觀變形

自2018年11月水庫蓄水緩慢進行，進入5月水庫蓄水基本達到最大蓄水位。對該滑坡變形調(diào)查表明，受水庫蓄水的影響，首先在滑坡體的前緣發(fā)生小規(guī)模的滑塌，2019年6月7日前后，受蓄水和降雨影響，在滑坡體的后緣村民小組后山小路處出現(xiàn)張拉裂縫(圖3)，并自后緣向兩側(cè)發(fā)展。隨著時間的推移，滑坡后緣及兩側(cè)邊界明顯，裂縫橫向?qū)?5～80 cm，上下錯動5～380 cm(圖4)，沿兩側(cè)及后緣延伸長約1 200 m，滑坡后緣及北側(cè)裂縫已全部貫通，南側(cè)裂縫已延伸至中下部?；虑熬壦{青西古懸索吊橋受擠壓橋面發(fā)生變形，橋面中部向上隆起，橋兩側(cè)護欄擠壓發(fā)生彎曲，表明滑坡向江心方向發(fā)生滑移變形(圖5、圖6)。

圖3 滑坡后緣裂縫(2019年6月13日)

圖4 滑坡后緣裂縫(2019年7月9日)

圖5 早期橋面隆起(2019年6月13日)

圖6 橋面大面積隆起(2019年7月9日)

3.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

滑坡出現(xiàn)大變形后，當?shù)卣牡刭|(zhì)災(zāi)害防治部門首先對滑坡的淺表變形，尤其是裂縫的寬度、下錯等進行監(jiān)測，隨后水電站又對整個滑坡進行專業(yè)監(jiān)測，主要采用自動化的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(global navigation satellite system,GNSS)及裂縫監(jiān)測儀器對地表變形和裂縫連續(xù)監(jiān)測。同時啟動應(yīng)急治理措施，主要包括對滑坡體裂縫的封填，修建應(yīng)急排水溝，及時排除地表水。監(jiān)測結(jié)果如下。

(1)滑坡變形呈現(xiàn)出中上部較下部更大的特點，上部的整體變形超過3 m，下部變形約為1 m，上部變形主要表現(xiàn)為下錯變形較大，下部臨江變形主要表現(xiàn)為水平方向上的變形。

(2)滑坡中后緣變形的變形速率由緩變快，滑坡變形啟動，后由快向緩，轉(zhuǎn)為蠕滑階段。其變形速率變化見圖7，應(yīng)急措施的實施在一定程度上改善了坡體的地質(zhì)環(huán)境條件，提高了坡體的穩(wěn)定性。

圖7 2019年滑坡中后緣變形速率

(3)在降雨和水庫蓄水耦合作用下發(fā)生滑動。從變形歷史來看，水庫蓄水是誘發(fā)本次滑坡變形的主要誘因之一。

3.3 滑坡InSAR監(jiān)測

滑坡變形后，為了更好地探索滑坡變形機理，選取2019年5月8日至2019年6月21日間44 d內(nèi)的5次TSX數(shù)據(jù)的精細InSAR觀測圖像(圖8)。該滑坡從2019年5月8日至2019年5月19日間11 d的變形可見，滑坡整體未出現(xiàn)變形，僅有前緣臨江的局部微弱變化，表明滑坡尚未整體滑動，處于滑坡蠕變前的臨界階段。從2019年5月19日到2019年5月30日11 d變形可見，滑坡中后部出現(xiàn)了整體變形(紅色為主)，其后的5月30日到6月10日和6月10日到6月21日各11 d的監(jiān)測顯示變形在加強，內(nèi)部出現(xiàn)不均勻變形(紅藍相間)，說明滑動在加劇，這與現(xiàn)場調(diào)查、監(jiān)測的情況相一致，這說明采用InSAR技術(shù)尋找類似變形體方面是可行的。

(a) 2019年5月8日—2019年5月19日 (b) 2019年5月19—2019年5月30日

圖8-1 滑坡多時段變形

圖8-2 滑坡多時段變形

4 滑坡成災(zāi)機理分析

4.1 滑坡變形破壞機理

拉金神谷滑坡形成的發(fā)展演化大致可分為4個階段： 前緣局部變形階段→后緣拉裂階段→滑坡—堰塞湖階段→堰塞湖潰決階段(圖9)。

(a) 前緣局部變形階段 (b) 后緣拉裂階段

(c) 滑坡—堰塞湖階段 (d) 堰塞湖潰決階段

圖9 滑坡體變形演化過程

(1)前緣局部變形階段。在烏弄龍水庫庫水位持續(xù)抬升影響下，在滑坡體的前緣局部出現(xiàn)變形，前緣坡體整體變形的量值還較小，地表裂縫較小，江上的吊橋未出現(xiàn)大的變形，只是前緣臨江局部出現(xiàn)了滑塌，這個階段表明以庫水位上升影響著滑坡的地質(zhì)環(huán)境條件向差的方面發(fā)展。滑坡前緣發(fā)生局部滑動(圖9(a))。

(2)后緣拉裂階段。當庫水位上升至最高水位，坡體前緣的水文地質(zhì)條件有了較大的改變： 一方面水位上升使得滑面浸水面的長度大幅度增加，軟化了滑面的抗剪強度； 另一方面前緣的壓重減少，阻滑力進一步減少，這使得滑坡前期小變形沒有終止，繼續(xù)向大變形方向發(fā)展，在滑坡的后緣出現(xiàn)了長大拉張裂縫，在降雨等環(huán)境因素的疊加下，滑坡體進入持續(xù)的蠕滑拉裂大變形階段，目前滑坡正處于該階段(圖9(b))[22]。若環(huán)境條件改善，滑坡的變形將變緩或終止，這個階段與第一階段可能交替發(fā)展，但滑坡的整體穩(wěn)定性將呈下降趨勢。

(3)滑坡—堰塞湖階段。若在蠕滑拉裂大變形階段過程中，地質(zhì)環(huán)境條件持續(xù)惡化，則滑面整體貫通，下滑力大于阻滑力，則坡體整體大規(guī)?；聠?，堵塞河道，形成堰塞湖(圖9(c))。

(4)堰塞湖潰決階段?；抡w滑動后滑體入江，根據(jù)滑坡的“雪橇模型”估算，預(yù)測水面將雍高23 m，堰塞體上游回淤8.5 km； 自然潰決后，下游26 km將受洪水、涌浪影響(圖9(d))。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析，目前滑坡體處于第二階段，即后緣拉裂階段，前緣發(fā)生小規(guī)?；?。

4.2 庫水位升降及降雨入滲對滑坡穩(wěn)定性的影響

利用Geostudio 中的SLOPE 模塊來研究拉金神谷滑坡的穩(wěn)定性?；路€(wěn)定性采用Morgenstern-Price方法進行計算分析。

在計算穩(wěn)定性過程中，坡體采用非飽和-飽和進行滲流數(shù)值模擬，考慮庫水位上升及降雨入滲綜合影響，獲得在不同水位條件下坡體中暫態(tài)孔隙水壓力情況，再采用Morgenstern-Price法對滑坡體穩(wěn)定性進行計算，以期獲得不同水位條件下滑坡的穩(wěn)定性情況，計算參數(shù)見表1(參數(shù)為該區(qū)域類似滑坡經(jīng)驗值)，分析結(jié)果見圖10。

表1 滑坡體物理力學(xué)參數(shù)取值

圖10 2019年5月至2019年7月降雨量

結(jié)果表明，2019年5月份，多日連續(xù)降雨，庫水位持續(xù)升高，滑坡穩(wěn)定性下降，在庫水位升至1 902 m時，降雨不但增加了坡體的重度，而且滑面中的含水量急增，且坡體內(nèi)的潛水面繼續(xù)向上延伸，較大幅度降低了坡體的穩(wěn)定性，滑坡前緣發(fā)生局部滑動和后緣拉裂變形(圖11)。

圖11 滑坡穩(wěn)定系數(shù)與庫水位關(guān)系

5 結(jié)論

(1)拉金神谷滑坡形成及堵潰模式為: 前緣局部變形階段→后緣拉裂階段→滑坡—堰塞湖階段→堰塞湖潰決階段。一旦潰決，就會形成鏈式災(zāi)害。

(2)降雨和庫水位上升是導(dǎo)致滑坡形成的直接因素，降雨及庫水入滲后并轉(zhuǎn)化為地下水，滑體土含水達到飽和，孔隙水壓力增高，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)逐漸降低。

(3)滑坡監(jiān)測中采用各種手段做到優(yōu)勢互補，能更好地揭示滑坡體的變形規(guī)律，進而判斷滑坡體的穩(wěn)定狀態(tài)。InSAR在大規(guī)模變形體監(jiān)測中的監(jiān)測時間長、范圍廣，更能揭示變形體的變形過程，且通過InSAR尋找類似變形體是可行的。

通過現(xiàn)場調(diào)查和成災(zāi)機理研究，滑坡所在的烏弄龍水庫庫區(qū)還存在大量類似的滑坡隱患。若遇持續(xù)降雨、暴雨及庫水位強烈升降和不利條件疊加耦合情況下，誘發(fā)滑坡的可能性大。因此，建議加強此類滑坡的排查，開展專業(yè)監(jiān)測與群測群防相結(jié)合，降低類似災(zāi)害造成的風險。