地震诱发滑坡的变形破坏机理研究

曾鹏 刘 胜 李海平

摘要：以汶川512特大地震后国道317线汶川至马尔康灾后重建工程中的铁邑村滑坡为例，分析了地震滑坡的变形破坏机理，指出地质、地貌因素是失稳的主要内部因素，水文地质因素是影响失稳的催化剂，地震因素主导了滑坡的多次变形，并提出了有针对性的防治措施，为类似工程的处治提供了有益的的參考。

关键词： 滑坡，变形破坏，机理分析

Abstract: Taking the Tieyicun landslide project of reconstruction on Wenchuan to Maerkang in National highway NO.317 induced by 512Wenchuan Earthquake for example, the deformation and destroy mechanism of the landslide is analyzed. In the process, the main inner factors are geological and terrain condition, while the prevail momentums is hydrological condition. The successive deformation and destroy of the landslide is triggered by earthquake. Based on the comprehensive analysis, the proper engineering treatment is proposed and the analysis method can be a reference to similar projects.

Keywords: landslide, deformation and destroy, mechanism analysis

P642.22

1引言

地震诱发滑坡往往是地震引起人员伤亡及财产损失的主要因素，特别是在山岭重丘区，地震滑坡具有规模大、面积广的特点，其造成的损失往往超过地震本身。近年来，在全世界范围内，地震滑坡的研究得到了多个国家科研工作者的重视，其中对地震滑坡变形破坏机理的研究是地震滑坡研究的一项重要内容[1]。

已有的研究成果表明,引起地震滑坡变形破坏有自然因素的作用,如地下水造成的滑坡蠕变变形，应考虑地震滑坡发生的数量、分布范围、活动规模等，这些因素都直接反映了地层岩性、地形地貌、现存新老滑坡以及有关地震动力环境对地震诱发滑坡的控制作用。地震滑坡是一个非常复杂的非线性动态系统,不同区域、不同构造背景下,其变形机理各不相同。在这种情况下,若采用传统的弹塑性理论来进行分析，将会使分析结果与实际情况发生很大的误差,甚至出现不合理的结果。要想获得与实际工程相符的结果,需要通过对滑坡震后变形演变历史进行分析。地震滑坡变形破坏机理的分析是进行地震滑坡稳定性研究进而提出有针对性的防治措施的前提条件[2-5]。本文以汶川5.12汶川特大地震后国道317线汶川至马尔康灾后重建工程中的铁邑村滑坡为例，分析地震滑坡的变形破坏机理，指出其影响因素，在此基础上，提出有针对性的处治工程建议。

2工程概况

2.1 工点概况

铁邑村滑坡位于国道317线汶川至马尔康段K3+240～K3+420左侧斜坡上，原设计中，路基以低填浅挖方式通过，右侧设仰斜式路肩墙，滑坡前缘公路左侧采用桩板式抗滑挡土墙支挡，辅以截排水的综合处治方案。如图1所示。左侧桩板式挡土墙在抗滑桩挖孔施工过程中，出现了坡面多处开裂、桩孔护壁鼓胀开裂、滑坡变形范围及规模不断加大等多种不利情况，对路基施工及道路保通工作造成了巨大的安全威胁。桩孔护壁鼓胀开裂情况如图2所示[6]。

2.2滑坡工程地质环境条件

工程所在区域位于青藏高原东南缘的高山峡谷地带，斜坡下陡上缓，坡度15°～68°，坡体为退耕还林的山地及苹果园，植被主要为灌木及蒿草。斜坡主要分布滑坡堆积（Q4del）碎石夹土、含碎石粉土，第四系更新统崩坡积（Qpc+dl）碎石夹土、块石夹土、冲洪积（Qpal+pl）卵石夹土层，下伏基岩为志留系茂县群（Smx）千枚岩夹板岩，滑坡区附近无断裂构造，发育克枯倒转复背斜，地层产状350°∠56°。场地为地震频繁区，抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度为0.2g[4]。

3 滑坡变形机制分析

3.1 滑坡规模及形态

在地震发生之前，滑坡的平面形态呈两个圈椅状，后缘有1.0～2.0m陡坎，右侧侧缘边界不明显，前缘局部已伸入前方的杂谷脑河1.0～2.0m，受河流冲刷作用形成高3.0～5.0m陡坎，滑体平均厚7.0m，面积约8000m2，体积约5.6×104m3，滑坡后缘高出剪出口约50m，滑坡长78～105m，宽100～200m，主滑方向为5°～27°，地形上、下陡，中部缓，有多级高陡土坎，斜坡整体坡度约33°,滑坡体后缘有高约20m的错台，错台明显。

受地震影响，震后在滑体地表出现多级细小裂缝，裂缝方向不一，裂缝宽度在几毫米至几厘米之间，深度在地表以下几厘米至几米不等。滑体中部及上部由于农业灌溉要求，当地居民修筑两道大致与主滑方向垂直的灌溉水沟。滑体上布满当地居民种植农作物。

在桩板式挡土墙施工期间滑坡前缘出现垮塌，裂缝向斜坡后缘扩展，滑坡变形范围及规模扩大许多，但滑坡整体形状仍呈圈椅状。

以坡面上冲沟为界，滑坡分为两段三个部分，以K3+310为界分为K3+230～K3+310段和K3+310～K3+430段。滑坡滑动变形分区如图3所示。

（1）K3+230～K3+310段（II）变形方向36°，平面形态为圈椅状，宽约70m，拉裂变形区（II-1）及其直接影响范围（II-2）共140m，厚度5～10m，前缘强烈变形区面积2000m2，体积约1.5×104m3；

（2）K3+310～K3+430段（I）变形方向19°，根据其变形情况及所处滑坡位置分为：剧烈变形区（I-1）、强烈变形区（I-2）、直接影响范围区（I-3），平面呈长条形，纵向长290m，横向平均宽度80m，面积2.5×104m2，平均厚度4～12m。剧烈变形区（I-1）及强烈变形区（I-2）长105m，面积1.0×104m2，平均厚度9.5m，体积约10×104m3；

（3）Ⅰ部分后缘部分，主要是土体在饱水后溜滑滑塌等中、浅层变形为主，相对独立，受前部滑坡变形影响较小，故单独分为一个分区，变形方向32°，与I部分有一定夹角，平面总体不规则，近长条形，长175m，宽60m，面积1.05×104m2，平均厚度3～6m，体积约5.0×104m3。

3.2滑坡变形历史

勘察调查资料显示，该滑坡为一老滑坡中发育两个小滑坡，老滑坡整体处于稳定状态，两个小滑坡以蠕动变形为主，属长期持续活动变形，水平持续变形1.0～2.0m，年变形量0.1～0.2m，垂直变形0.05～0.1m/年，变形显著，同时滑坡体中表现为坡体拉裂、部分滑塌等，斜坡上部发现局部滑坡迹象，但未发现整体活动迹象。该边坡已发生变形和小规模的滑塌。目前，该滑坡处于蠕滑变形阶段，但当不利因素，特别是在连续暴雨的诱发下，极易诱发滑坡整体下滑，威胁国道317线的畅通及安全。可见在汶川512地震前，老滑坡的前缘就已产生局部复活，处于蠕动变形阶段。