汶川地震对陕南滑坡稳定性的影响

李勇

（陕西省地质环境监测总站，西安 710054）

1 滑坡概况

1.1 山阳中学滑坡

该滑坡位于山阳县城东2.5 k m处的县河北岸至山前斜坡地带，地处县河三级阶地之上。属山阳县城关镇九字碑村所辖。

该滑坡于2002年12月～2003年4月进行了勘查。滑坡东西两侧被大、小老虎沟所夹持，平面上呈向北凸出的半圆形或舌形。滑体由第四系粘土、粉质粘土组成，中部厚度大，向外部厚度逐渐变薄。主轴长136 m，前缘最大宽度226 m，厚度5.4 m，面积约0.021 45 k m2，体积约3.8×104m3，滑动方向191°，属小型浅层堆积层滑坡。

该滑坡于2003年开始监测，期间经历了十数年数据积累，形成了初步的监测数据规模。

1.2 紫阳一中滑坡

该滑坡位于紫阳县城东侧紫府路紫阳一中一带，地处中低山河谷区。滑坡分布范围西起马槽沟，东至铁路家属院西（紫阳县第一中学东围墙外），北界于神峰山前，南抵会仙路北侧。

该滑坡于2003年2月27日～2003年4月4日进行了勘查；滑坡两侧被小型冲沟所切，平面上整体呈簸箕形，轴部地势略有突起，中部可见滑坡平台。滑体由第四系粉质粘土夹碎石土组成，滑面倾角上陡下缓，并微显波状下降，东西宽100～380 m，上窄下宽，南北长300～420 m，轴部最长，两侧稍短。据钻孔揭露滑体厚度以中部最大（12.5～26.2 m），后部次之（4.3～10.8 m），前缘最薄（1.8～3.5 m），滑坡体积约150×104m3。滑向198°。属大型堆积层滑坡。

1.3 宁陕小学滑坡

该滑坡位于县城宁陕小学东部长安河左岸河谷阶地区上方的斜坡上，坡体前缘地势较平缓，为以堆积为主的坡积裙，中、后部坡度较大，为以剥蚀为主的陡坡。坡面倾向西，南北宽500 m，东西长600 m左右，前缘为长安河河谷阶地，坡上植被发育，坡面上散布大小不等的零星孤石或孤石群，坡脚有多级人工陡坎；坡体中部多见基岩出露，后缘为大理岩陡坎。

该滑坡于2003年9月15日～19日进行了勘查。两侧为小梁，山坡形态中间平缓，上、下较陡，两侧低的洼地是农民的退耕地。前缘距原宁陕小学3号教学楼约200 m。滑体由第四系坡、洪积粉质粘土夹碎石土组成，主轴总长180 m，宽约70.0～80.0 m，平均厚度2.60 m，体积约3.5×104m3。滑向318°。属小型堆积层滑坡。

1.4 佛坪关山滑坡

该滑坡位于佛坪县城东侧、县政府后面约150 m处山坡上，行政位置属袁家庄镇袁家庄村二组。

该滑坡于2002年9月27日～10月20日进行了勘查。地貌上属一条形凹槽内的纵向前缓后陡、横向中高侧低的长梁状山坡，坡体南、北两侧各发育一小冲沟，中部分布一条较大的东西向冲沟及数条小冲沟。滑体前部和中部有多级平缓的台地，滑体后缘至山脊处坡度较大，具明显滑坡后壁特征。滑体由第四系坡、洪积粉质粘土夹碎石土组成，滑体长225.0 m，宽47.0～85.0 m，厚1.00～10.10 m，体积约6.3×104m3。滑向266°，属小型堆积层滑坡。

2 监测方法

此4处滑坡体采用人工＋仪器测量方法，使用二代RQBF－698 A型测斜沉降仪进行全年监测，频率为1次／季度。由于滑坡土体具有各向不均匀性特征，土体未必始终保持整体滑动，因此监测以滑坡体面积大小分多孔监测。基本布置在滑坡前后缘部位或中部左右边界，以网状控制其各部分移动量。温度计读数保持在精度0.1℃，进行水温气温双测量。

技术人员以节点进尺顺次读数，以0.5 m为进尺单位，进入监测孔壁轨道内，正反两次操作读数取均值。以降低人工操作和读数误差。

读取数据以进尺为单位依次进行代数和计算，确定该滑坡最大总位移，其包含土体实质移动距离与土体涨缩产生的位移以及人工操作与仪器本身的误差之和。

3 测量仪器

测斜仪是一种测量倾斜角度的分段式读数仪器。它是通过读取某一位置的斜度来进行数据测量的一种高精度读数计。现行二代测斜仪已将计算芯片整合入测斜仪内部，以使测斜仪能够直接计算出位移量，简化了计算步骤。

一个测斜仪系统有4个主要部件：

（1）在地下近似竖直的钻孔中，长久的安设一个导管，用钢或铝做成，为了给探头定向，一般在圆形断面上有纵向刻槽。

（2）一套轻便的探头，安装在导向论架上（常称探头）。

（3）在导管中能提升与下降探头，并将电信号传到地面上的控制电缆，刻有刻度。

（4）在地面上供给电源，接受电信号并用表盘或数字的形式显示读数的轻便控制与读数部件。

施工时，将导管安设在勘探钻孔中，穿过稳定底层，灌浆回填，此项工艺要求施工人员经验与技能较高。

读数时，工作人员按要求将探头放入管内，以0.5 m为一进尺依次读数，连续自顶部读入底部，再二次回读，两次同一进尺处取平均值为该进尺读数。所有进尺读数进行代数和计算即为该孔总位移数（图1）。

4 测量结果

截止2008年二季度（即汶川地震之前），各滑坡均处在微变形阶段，变形处于6～15 mm之间，监测网络各监测孔显示滑坡在各深度均为小幅波动或微波动。

2008年5月12日发生汶川地震，监测结果显示大部分滑坡曲线瞬间剧变，但随即转入缓变。

图1 测斜仪原理示意图

4.1 山阳中学滑坡

山阳中学滑坡为受汶川地震影响最小的一个滑坡。2008年5月前后滑坡体曲线始终保持平稳矫健（图2），只在7月后展示出小幅波动，其幅度未超过平均变化值。

4.2 紫阳一中滑坡

紫阳一中滑坡属受地震影响较大的一个滑坡，该滑坡长年观测均处于稳定状态，而地震期间（二季度测期内），受震波影响，位移瞬间增大数倍，且朝向相反方向位移。曲线虽部分回归，但是以位移结束段继续延伸（图3）。

4.3 宁陕小学滑坡

该滑坡的曲线变化由于测量人员手误及新旧仪器交接导致其少数几点变化剧烈且无规律性，但从曲线走势变化地震前基本处于平稳矫健，而地震后依旧处于平稳矫健，其地震影响主要在于发生后一段时间位移的突然增大（图4）。

4.4 佛坪关山滑坡

图2 山阳中学滑坡某监测孔多年水平位移量变化曲线图

图3 紫阳一中滑坡某监测孔多年水平位移量变化曲线图

图4 宁陕小学滑坡某监测孔多年水平位移量变化曲线图

佛坪关山滑坡对此次汶川地震影响表现并不明显。其在2006年有一次较大位移后一直处于平稳状态，曲线在测量人员两次误差抖动后，一直保持平稳矫健状态。地震发生时曲线未见拐点或者剧变（图5），在滑坡监测中，各滑坡前缘后缘部分变化不尽相同，而总体趋势保持一致，因监测孔众多，不一一列举赘述。

图5 佛坪关山滑坡某监测孔多年水平位移量变化曲线图

5 结果分析

滑坡监测结果似乎揭示某些不确定因素，因滑坡滑动为受多种因素影响导致。期间降雨、人类工程活动荷载、土体自身冷热涨缩、干湿涨缩等等因素都会对滑动面产生影响。综合数据分析，陕南滑坡土体运动本身并不强烈。

5.1 山阳中学滑坡

该滑坡自监测以来两次测量手误导致曲线前两年不规则变化，自2005年以来一直处于平稳状态。轻微上下浮动变化是土体热胀冷缩所致。滑坡体测斜监测可见其滑动面未变且趋于稳定状态。地震亦未对其造成直接影响，震后各测斜进尺节点依旧保持小幅涨缩变化，与降雨量和季节气温基本保持一致。

基于表层地面的位移监测未见异常，保持不变。这说明滑坡整体性依旧良好且滑坡本身稳定。

5.2 紫阳一中滑坡

紫阳一中滑坡体由于滑坡体面积较大，一体性较差，导致了滑坡各部分抗滑联动性减弱，震前由于降雨量的上下浮动较大而曲线上下变化较为剧烈一些。根据测斜仪资料揭示，其未有固定滑动平面，滑动最大处（即为滑动面）随时间推移上下移动，形成较为脆弱狭窄的滑动带；正因如此，该滑坡为陕南四滑坡里受地震影响最大的一个滑坡体。

地震发生时震波使其土体滑动带内部粉质粘土部分液化丧失抗剪切强度，震动瞬间将滑坡体向前推动20～30 mm。同时降低土体固结度，增大土体裂隙，造成其后的降雨更易进入滑动带并形成冲蚀通道。这在其后的监测数据中得到了印证。

震后土体依旧保持稳定状态，变化随气温及降雨进行波动，但幅度较震前大得多。其位移呈减速状态，趋势为逐渐压密。该间接效果自滑坡后缘、中部、前缘依次减弱。直到一年以后地震对该滑坡影响才逐渐消除。滑坡土体重新转入震前固结稳定状态。而震动波的瞬时特性也使得地表裂缝监测未监测到表层的相对位移，这表明震波本身的快速通过未对滑坡整体性产生割裂或者贯穿裂等不良影响。

5.3 宁陕小学滑坡

宁陕小学滑坡体在本次地震中所受影响较小于紫阳一中滑坡体。同前面两个滑坡一样，该滑坡体在震前保持平稳状态，碎石土含量的增多使得震波对滑动带粘性土的液化效果被削弱，滑坡体未被瞬间推移。然而增大的裂隙却为后期雨水灌入提供了便利条件。

震后根据后续数据显示，滑动带宽度有所扩大，土体在3个月内由于大幅降雨造成了整体有较为剧烈的位移，但此位移是线性的。随时间基本为匀速压缩。随土体持续压密，趋势为逐渐减弱，最终达到新的平衡。至2008年9月监测止，影响基本消除，滑坡体归于稳定。

5.4 佛坪关山滑坡

佛坪关山滑坡体震前一直表现出较好的整体性，于2006年一次大幅位移后，一直处于稳定阶段。基本受土体自身冷热温度涨缩及降水的影响。

地震发生时未对其稳定性产生影响，也未明显增加滑动带宽度。但却对滑坡体的一体性产生了一定破坏作用，滑坡前缘南部（近震源端）二季度（地震发生时间段）位移远大于前缘北部（远震源端），这预示着滑坡体内部出现纵向裂隙的可能性增大。

震后滑坡体总体依旧保持平稳，未出现位移明显增大迹象。滑坡土体依旧处在逐渐压密微位移阶段。

6 结论

测斜仪测量拥有一定误差值，包括人员操作误差、仪器电缆自重伸缩误差及一系列数据分析的积累误差。但成果表明，测斜仪测量滑坡拥有一定的优势，包括经济、相对位移的高精准，操作及技术培训简单易行等。缺点是初期施工要求相对较高。伴有位移监测同时，还应根据实时性对当时的气温、地下水位、水温进行比对测量。以使测量结果能够更全面的反应滑坡位移发生时的影响环境。

通过对陕南四地滑坡的长期监测，得出该四地滑坡在震前震后均安全稳定的结论。通过测量数据及对其初步分析可知：

（1）地震对陕南4滑坡的影响分为直接影响和间接影响，直接影响为震波通过时对滑坡体造成的瞬时位移和土体裂隙、密实度、滑动带范围变化等即时影响；间接影响为直接影响下前述各个参数变化导致的土体固结度降低、降雨下渗平衡被打破、冲蚀通道等后续效果的影响。前者可直接造成边坡失稳滑动，后者降低边坡稳定性及安全系数，提高隐患危险等级。

（2）地震对4个滑坡的影响随震中距的增大而呈非线性减小。

（3）地震对4个滑坡的直接影响具有方向性，并与滑坡滑向有关。

（4）地震对滑坡滑动带的影响与滑坡内部土体成分相关。

（5）地震后土体自重继续压实可补偿部分间接影响，对边坡稳定起到了一定的维稳效果。

（6）地震后多年监测表明，地震对滑坡的影响间接效果已随时间推移逐渐减弱至消失，但影响位移已长期存在，表明地震对滑坡的影响具有不可逆性和时限性，在地震过后造成的直接影响将累加入滑坡长期蠕变中去。

［1]R.L.舒特斯，R.J.克利泽克［美].滑坡分析与防治［M].中国铁道部出版社，1987.

［2]徐邦栋，徐峻龄.地质力学方法在岩石顺层滑坡研究中的应用.滑坡文集（第四集）［M].中国铁道部出版社，1984.

［3]马惠民，王文灿.陕飞182厂三区二栋膨胀土滑坡勘测与治理.滑坡文集（第十集）［M].中国铁道部出版社，1993.

［4]叶米里杨诺娃［苏].滑坡作用的基本规律［M].重庆出版社，1984.