云南镇雄赵家沟灾难性滑坡主控因素及减灾启示

殷志强，徐永强，姜兴武

(1.中国地质环境监测院，北京 100081;2.云南地质工程勘察设计研究院昭通分院，云南昭通 657000)

0 引言

2013年1月11日上午8时20分，云南省镇雄县果珠乡高坡村赵家沟村民小组南侧(27°33'11.46″N，104°59'26.10″E)突发高位山体滑坡，滑坡从源区启动后铲刮下方斜坡上的残坡积层，快速滑动850m后造成赵家沟村民小组14户46人死亡，2人受伤，掩埋房屋63间，毁坏耕地约33.3 ha。

灾害发生后，关于这次灾难性高位远程滑坡的启动机制、运动过程引起了广泛讨论，一时间“高压天然气体说”［1］、“持久小雨说”［2］等各种观点进入了人们的视线。随着时间的推移，不同的学者开展了更细致的调查研究工作，如殷跃平等(2013)［2］认为镇雄地区上陡下缓的“靴状地形”和持久小雨造成了陡坡沟谷中的残坡积物失稳，提出了加强煤系地层地区高速远程滑坡早期识别与风险管理的建议。姚鑫等(2014)［3］认为滑源高孔隙度土饱和流态化启动和滑动液化是灾害突然发生和远程运动的力学机制;许强等(2014)［4］认为降雨和冰雪融水造成土体快速饱和，坡体剪切强度降低而失稳。然而，对发生于冬春季冰雪冻融期的这次高位滑坡灾害的启动过程、运动特性仍有争议，滑坡源区和运动区的残坡积饱和土过分饱和，那么大量的水从哪里来?水如何聚集?滑坡发生的主控因素是什么?滑坡体在运动过程中为什么会出现飞行现象?笔者在多次野外实地调查、现场测量和遥感解译的基础上，针对上诉问题进行深入讨论，以期为该地区的滑坡早期识别以及减灾防灾提供启示。

1 滑坡区地貌与气候特征

1.1 滑坡区地貌特征

赵家沟滑坡位于滇东北高原乌蒙山北段，属于地质灾害高易发区，近年来，该地区及附近的灰岩地貌区已发生多期特大型滑坡灾害［5-8］。在多期次新构造抬升、夷平作用下，该地区夷平面和断层极其发育［9-10］，在断层强烈控制下，形成了众多陡崖和崩塌堆积体，宏观上山脊走向与活动构造线走向一致，形成了多处“豆腐块”地貌特征。同时滑坡位于NW向挤压应力场下，被夹在NEE向挤压断裂带之间的NW走向的张性正断裂所控制，挤压构造明显(图1)。滑坡区地势由SW向NE倾斜，整体坡度约20°～25°，呈折线型。滑体前、后缘较陡，中部铲刮运动区地形较缓。从微观地貌形态上看，该地区古滑坡众多，圈椅状地形明显，赵家沟滑坡后缘顶部发育一条NW走向的正断层，断层下盘由于2处次级正断层(F1和F2)控制(图2)，至少发生了2次大规模的崩塌堆积，形成了2级陡坎和2处缓坡平台，目前斜坡后缘形成了多处陡崖，在风化作用下发生再次崩塌的可能性较大。在F1和F2正断层的断层面处形成了松散岩类和土壤孔隙水(Q1和Q2)，其主要赋存在沟谷两侧的残坡积体中，斜坡台地或洼地等土层较厚处，目前，F1断层处(滑坡后壁陡坎下部)仍然有大量的孔隙水渗出，F2断层处有小股孔隙水和泉水出露。

图1 赵家沟滑坡区所处的地形和构造应力场图Fig．1 Geomorphological and tectonic stress field location of Zhaojiagou landslide area

图2 赵家沟滑坡区灾前地貌图Fig．2 Geomorphological map of Zhaojiagou area before landslide hazards

野外调查发现，在滑坡源区的南侧有两条拉张裂缝L1和L2，其中L1裂缝位于斜坡后部，呈NW～SE走向，贯通带长约120 m，宽约30～50 cm，垂直错位50 cm;L2裂缝发育于L1下部，与L1近似平行，贯通长44 m，宽10～20 cm，垂直错位22 cm。裂缝形成后，斜坡上的地表水沿着裂缝入渗，有利于滑坡贯通带的形成，斜坡整体稳定性降低，具有发生高位滑坡的地质条件。

1.2 滑坡区活动构造与地层岩性

研究区在区域大地构造上位于大擢魁褶皱(向斜)北西翼的北东倾伏端，总体呈单斜构造，岩层倾向南东，倾角3°～16°，平均5°，倾角平缓，区域应力场受控于南北向的挤压应力场，同时受到青藏高原隆升过程中的NEE向挤压，具体到赵家沟滑坡区地块的构造应力场为右行剪切应力受到NW向应力挤压作用，在陡崖处的薄弱带最容易发生滑坡、崩塌，这次赵家沟滑坡就发生在这一地带，因此赵家沟滑坡受到NE向右行走滑断裂和NW向挤压应力场控制，属于典型构造控制的滑坡;滑坡区地层岩性从后缘顶部到前缘出露的地层依次为三叠系下统飞仙关组(T1f)、长兴组(P2c)、龙潭组(P2l)和第四系(Q)松散残坡积物(图1)，坡积物主要为泥质黏土和大小不等的泥质含粉沙质页岩碎块片组成的土石混和体［11］。

1.3 滑坡区泉水出露特征

在滑坡体两侧各发育一条溪沟G1和G2(图2)，其中G1溪沟位于滑坡区东侧边界附近，总体由南向NE径流，沟水清澈，但含硫较高，沟底可见硫物质沉积，沟水来源主要由山坡上融化雪水、坡体孔隙水及基岩裂隙水组成。G2溪沟位于滑坡区外北侧边缘，总体由南向北径流，与G1类似，沟水清澈，但含硫较高，沟底可见硫物质沉积。在滑坡区内有Q1和Q2两处孔隙水出露，Q1点(104°59'9.56″E，27°33'2.42″N)位于滑坡后缘坡脚，即滑坡启动的剪出口位置，高程1776 m;Q2点(104°59'23.72″E，27°33'7.06″N)位于滑坡堆积区前缘陡坡地段的三叠系飞仙关组(T1fb)砂岩区，出露高程约为1635 m，流量约1.5～2L/s，需要强调的是这两处松散岩类孔隙水在多年前已出现，且水流清澈。

1.4 滑坡区气候条件

滑坡区气候属暖温带高原季风气候，是全国阴雨较多的地区之一，年平均气温11.3℃。夏季时间短，气温较高，最高温度达35℃以上;冬季气候严寒，多雨雪，最低温度可达-5℃以下，倒春寒为该地区典型的气象灾害。降水方面，5～10月为雨季，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月为旱季，降水量仅占全年的16.4%。尤其是每年的12月份与1月份是全年降水量最少的月份(图3)，但12月与1月份因气温较低，往往出现冰雪天气，后期气温升高冰雪融水缓慢地入渗于陡崖下的崩坡积体中，成为触发滑坡灾害的关键因素。

图3 镇雄县1957－2012年月降水量分布图Fig．3 Curve of average month rainfall at Zhenxiong county from 1957 to 2012

2 滑体形态特征

滑坡平面几何形态整体呈折线型，后缘位于断层陡崖中部，原始地形坡度约35°～45°，分布高程1735～1900 m，滑后地形坡度约60°～80°。滑体从后缘快速启动后，沿着N31°E滑动，受地形阻挡后运动方向变为N61°E，经过 T1平台后再次发生偏转，方向为N27°E［2］(图 4)。经过 T2平台后，由于运动速度快，在第二级陡坎处滑体发生飞行运动，直接覆盖在前缘平缓的洼地上，地形坡度约5°～10°，对赵家沟村民小组造成毁灭性打击。

图4 镇雄赵家沟滑坡灾后无人机影像图(据云南省国土资源厅，2013.1.12)Fig．4 Unmanned aerial vehicle image on Zhaojiagou landslide，Zhenxiong County(according to BLR of Yunnan，2013.1.12)

根据滑坡的运动过程和堆积体特征，参考殷跃平等(2013)［2］和姚鑫等(2014)［3］对滑坡运动分区划分方案，笔者将该滑坡分为汇流区、滑源区、运动铲刮区、覆盖区等4部分(图5):

图5 镇雄赵家沟滑坡剖面图(根据殷跃平等［2］、姚鑫等［3］修改)Fig．5 Profile map of Zhaojiagou landslide，Zhenxiong county(according to Yin and Yao revised)

汇流区:位于滑坡后缘顶部，海拔1867～1934 m，水分来源主要有基岩裂隙水、松散岩类孔隙水、气温升高引起的冰雪融水和降雨入渗，现场调查发现，滑坡后壁底部有大面积的残坡积层孔隙水出露(图6)，其成为滑坡体饱水最主要的来源。同时，滑坡源区顶部受植被替代性影响明显，上部为粉砂岩，发育小型乔木，下部为第四系残坡积层，发育草本植物和矮小灌木。植被替代性差异引起了汇流区土体含水量的差异，残坡积层上生长的草本植物和矮小灌木更易储水。

图6 滑坡源区的冰雪融水和孔隙水Fig．6 Snow melting water and bedrock fracture water at the landslide source area

运动铲刮区:滑动剪出启动后，滑体铲刮冲沟左侧边界，受地形控制，偏转约30°后继续高速下滑，铲刮区前部高程1628 m，铲刮区高差147 m，滑程约390 m。该段地形坡度相对平缓，宽约100 m，地形坡度约5°～15°，斜坡表层残坡积物较厚，已被开垦为梯级林地。滑体运动过程中，受表层阻挡发生抛撒堆积，在缓坡平台右边界发生2次隆起，形成了高约1.5 m的土石混合体，堆积体形态呈长条形面包状堆积(图7a)。

覆盖区:滑体在向下运动过程中，到高程为1605～1610 m遇到一处陡坎，其高差约30 m，地形坡度约35°～45°，基岩裸露;陡坎下部为平缓的洼地(高程为1535～1565 m)，地形坡度约5°～15°(图7b)。从第二级陡坎到前缘堆积体最远处距离约270 m，高差为78 m(前缘高程1550 m)。

总体分析滑坡的形态特征，可以看出滑坡体从后缘启动，经历了地形上的陡→缓→陡→缓变化，发生了2次旋转，并在第二级陡崖处加速、飞行，最终解体后堆积在前缘。

图7 滑坡运动区与覆盖区微地貌特征Fig．7 Micro geomorphological features on the movement and coverage area of landslide

3 滑坡发生的主控因素

滑坡发生的1月份是镇雄县月降水量最小的月份之一(图3)，自2012年12月份以来，降水量呈逐渐增加的趋势，从12月1日的0.3 mm到12月29日、1月10日的2.2 mm，到1.11滑坡发生时的累积降水量达15.9 mm(图8)，尤其是1月10日的降水量为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)滑坡发生。滑坡发生后，降水量又呈下降趋势，因此，滑坡的发生和该地区的降水量具有密切关系，但笔者认为这不是主要诱发因素，因为即使15.9 mm的水量全部入渗，也不足以诱发特大型滑坡的发生［12］。

图8 镇雄赵家沟滑坡发生前后降水量变化曲线Fig．8 The precipitation curves before and after the Zhaojiagou landslide occurring

通过离赵家沟滑坡区距离最近的镇雄县尖山乡2012年12月1日-2013年1月31日的气温监测曲线可知，从12月13日起到29日止，气温呈总体急剧下降趋势，12月29日的温度为-3.1℃，下降幅度为12℃，2天后的1月2日起，气温又降低到1月5日的-2.8℃。从12月下旬起，由于气温低，赵家沟滑坡区及邻区被大范围的冰雪所覆盖，中间的短暂升温造成部分冰雪融化，融水进入斜坡体上的残坡积土层。12月29日和1月4日及前后几天，地表气温均位于0℃以下，滑坡体上的Q1和Q2孔隙水出口(图2)被封堵，这一现象得到了当地老乡的证实，当地居民告诉笔者，滑坡发生前，Q2孔隙水一直冒水，且水流非常清澈，但在滑坡发生前5天左右(即1月5日)水流突然停止，根据图9曲线可知，1月5日正是1月份气温最低的日子，最低温度为-2.8℃，因此，Q1和Q2孔隙水出口处由于温度低于0℃被封冻，但土壤内温度高，裂隙水运移通道并未被封冻，由于出口堵塞，大量的地下裂隙和孔隙水无法排泄，地下水位雍高至斜坡体上的残坡积土层中，造成土体过分饱和(图10)，类似泥浆，结合姚鑫等(2014)［3］认为斜坡上的残坡积层饱和原状土孔隙度高达62.6%，天然含水量59.7%，该土体的液限为56.9%，达到了流塑状态的实验数据，笔者认为气温变化引起的Q1和Q2裂隙水出口封冻堵塞是滑坡发生的主要控制因素。滑坡发生后的1月12日，由于温度升高，Q1和 Q2孔隙水出口解冻，地下水顺利排出。

图9 镇雄尖山乡2012年12月－2013年1月气温变化曲线Fig．9 The temperature curve of Jiansha town Zhenxiong County from December 2012 to January 2013

图10 赵家沟滑坡前缘陡坎和Q2孔隙水出露位置Fig．10 The front scarping and Q2 fissure water exposed position of Zhaojiagou landslide

这一现象类似我国每年春季均要对黄河进行冰凌爆破［13-14］，由于黄河河道在宁夏、内蒙和山东等地均出现由低纬度流向高纬度的特征，而我国气温自南向北升高，因此，当上游低纬度的河段黄河水解冻，但下游高纬度的河段还处于冰封状态，因此，必须开展爆破作业，否则因出现冰塞、冰坝堵塞河道造成黄河泛滥，赵家沟滑坡的启动过程与黄河类似，只是黄河每年进行爆破，未发生大的灾害，赵家沟地区未早期识别到这一现象，造成了灾害的发生。

据站在滑坡体前缘右边界(104°59'27.78″E，27°33'08.33″N)的2位当地居民介绍，2013年1月11日那天，当地雾气很大，他们亲眼看到类似泥浆的滑坡体在小庙上方发生飞行、抛撒后盖在前缘公路两侧的房屋上。从理论上分析，由于小庙位置陡坎的存在，滑体在陡坎处发生了类似物理学中的抛物线运动，故滑体未对陡坎下方的小庙造成毁灭性破坏，飞行撒落的碎石土落于小庙上，造成了轻微损失，但滑坡体在重力作用下，在前缘发生沉降堆积，覆盖于前缘的房屋顶部，对居民区造成了毁灭性打击［15-17］。

4 防灾减灾启示

通过对赵家沟滑坡区地形地貌特征和诱发滑坡的主控因素分析，笔者认为其在我国西南冬季气温变化较大降水较多的温带季风气候区具有一定的代表性，其成灾条件是构造侵蚀高中山区古滑坡崩塌堆积体再次复活的一种典型模式，对滑坡灾害防灾减灾具有很强的启示意义。

(1)赵家沟滑坡被夹在NEE向挤压断裂带与NW走向的张性正断裂控制下，同时，受通过滑坡区的F1和F2两条断层影响，在断层下盘的陡坎处有基岩裂隙和孔隙水出露。由于冬季气温低，孔隙水出口易封冻堵塞，但孔隙水内部通道由于温度较高，并未冻结，从而裂隙和孔隙水在地下富集，因此，遇到类似赵家沟这种陡坎基岩裂隙水和松散岩层孔隙水出露情况，在冬天气温低时要注意泉水变化情况，如有异常，须提前预警;如有条件应给与人为解冻，防止裂隙和孔隙水通道堵塞。

(2)赵家沟滑坡位于NW向的斜坡左侧，这里至少了发育了2级大的夷平台面，滑坡就是在夷平面边缘的陡坡处发生，而这些陡坡形成的重要原因是灰岩、泥岩差异风化崩塌形成的，沿着该构造线的NE侧发育的大量崩塌滑坡均和该正断层有关。与赵家沟滑坡受控同一断裂、位于同一陡崖下的草凶寨、大木孔、大小龙潭等地的岩性均为上部灰岩，下部泥岩，上硬下软的岩层组合，这一组合非常有利于滑坡的发生，因此，与赵家沟滑坡位于同一侧的沙家屋基、草凶寨、大木孔等地应提高滑坡灾害防范意识，这些地区均位于陡崖下方，与赵家沟滑坡具有成灾类似的地形地貌条件，尤其是苗寨和大坪上等地已发生了小规模的崩塌滑坡，发育有非常新鲜的陡崖，应加强专业监测。

［1］岳中琦.云南镇雄高坡村山坡崩溃灾难的现场工程地质初勘简报［R］.http://blog.sciencenet.cn/forum.php/blog-240687-656490.html.YUE Zhongqi. The primary newsletteron the Zhaojiagou catastrophic landslide based on field investagtion in Zhenxiong county Yunnan province［R］.http://blog.sciencenet.cn/forum.php/blog-240687-656490.html.

［2］殷跃平，刘传正，陈红旗，等.2013年1月11日云南镇雄赵家沟特大滑坡灾害研究［J］.工程地质学报，2013，21(1):6-15.YIN Yuepin，LIU Chuanzheng，CHEN Honmgqi，et al.Investigation on catastrophic landslide of January 11，2013 at Zhaojiagou，Zhengxiong，Yunnan province［J］.Journal of Engineering Geology，2013，21(1):6-15.

［3］姚鑫，余凯，张永双，等.“1.11”镇雄灾难性滑坡滑动机制—高孔隙度土流态化启动与滑动液化［J］. 岩石力学与工程学报，2014，33(5):1047-1054.YAO Xin，YU Kai，ZHANG Yongshuang，et al.Mechanisms of catastrophic landslide on Janunary 11，2013，in Zhenxiong county:fluidization initiation and movement liquefaction of high porosity soil［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2014，33(5):1047-1054.

［4］Qiang Xu，Guang Zheng，Han Kang，et al.The genetic mechanism and motion features analysis of landslide on 11 January 2013 in ZhaoJiagou，ZhenXiong county［M］.World landslide forum 3，2014(4):90-96.

［5］唐川.昭通头寨沟特大型灾害性滑坡研究［J］.云南地理环境研究，1991，3(2):64-71.TANG Chuan.A study on large scale catastrophic landslide at Touzhai gully of Zhaotong［J］.Yunnan geographic environment research，1991，3(2):64-71.

［6］殷跃平，朱继良，杨胜元.贵州关岭大寨高速远程滑坡一碎屑流研究［J］.工程地质学报，2010，18(4):445-454.YIN Yueping， ZHU Jiliang，YANG Shengyuan.Investigation of a high speed and long run out rockslide debris flow at Dazhai in Guanling of Guizhou province［J］.Journal of Engineering Geology，2010，18(4):445-454.

［7］殷跃平.斜倾厚层山体滑坡视向滑动机制研究——以重庆武隆鸡尾山滑坡为例［J］.岩石力学与工程学报，2010，19(2):217-226.YIN Yueping.Mechanism of apparent dip slide of inclinedbedding rockslide-a case study of Jiweishan rockslide in Wulong，Chongqing［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2010，19(2):217-226.

［8］殷志强，徐永强，赵无忌.四川都江堰三溪村“7·10”高位山体滑坡研究［J］.工程地质学报，2014，22(2):309-318.YIN Zhiqiang，XU Yongqiang，ZHAO Wuji.Study on the“7·10”high topographic-position landslide in Sanxi village of Dujiangyan，Sichuan province［J］.Journal of Engineering Geology，2014，22(2):309-318.

［9］闻学泽，杜方，易桂喜，等.川滇交界东段昭通、莲峰断裂带的地震危险背景［J］.地球物理学报，2013，56(10):3361-3372.WEN Xueze，DU Fang，YI Guixi，et al.Earthquake potential of the Zhaotong and Lianfeng fault zones of the eastern Sichuan-Yunnan borderregion［J］.Chinese JournalofGeophysics，56(10):3361-3372.

［10］袁复礼.自镇雄地质所见云南东北部之古地理［J］.地质论评，1946，Z(3):412-414.YUAN Fuli.The Paleogeography of Northeastern Yunnan province induced from the geology of Zhenxiong county［J］.Geological Review，1946，Z(3):412-414.

［11］云南地质工程第二勘察院.云南省昭通市镇雄县果珠乡高坡村委会赵家沟山体滑坡工程地质调查报告［R］.2013，6:1-31.Second Exploration on Geological Engineering Institute of Yunnan.Report on the engineering geological survey of Zhaojiagou landslide，Zhenxiong county，Yunnan province［R］.2013，6:1-31.

［12］张玉成，杨光华，张玉兴.滑坡的发生与降雨关系的研究［J］.灾害学，2007，22(1):82-85.ZHANG Yucheng，YANG Guanghua，HU Haiying.Research on the relations hip between Land slide and rainfall［J］.Journal of Catastrophology.2007，22(1):82-85.

［13］张宝森，冀鸿兰，张兴红.黄河内蒙古河段冰凌时空分布特性分析［J］.人民黄河，2012，34(2):36-38.ZHANG Baosen，JI Honglan，ZHANG Xinghong.Spatial and temporal distribution characteristics of ice in inner mongolia reach of the Yellow River［J］.Yellow River，2012，34(2):36-38.

［14］鄢俊洁，刘良明，马浩录，等.MODIS数据在黄河凌汛监测中的应用［J］.武汉大学学报-信息科学版，2004，29(8):679-681.YAN Junjie，LIU Liangming，MA Haolu，et al.Application of MODIS data on the ice folldmonitoring of Yellow River［J］.Geomatics and Information Science of Wuhan University，2004，29(8):679-681.

［15］殷跃平.云南镇雄特大滑坡灾害的启示［J］.中国地质灾害与防治学报，2013，24(1):Ⅰ-Ⅱ.YIN Yueping. The revelation ofthe Zhenxiong catastrophic landslide disaster［J］. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2013，24(1):Ⅰ-Ⅱ.

［16］刘传正.关注冰雪冰融引发的崩塌滑坡灾害［J］.水文地质工程地质，2014，41(2).LIU Chuanzheng.Focus-on the landslide and rockfall hazards induced by snow and icemelted［J］.Hydrogeology and engineering geology，2014，41(2).

［17］丁桂伶，赵忠海，翟淑花，等.地质灾害隐患应急避险场所适宜性初步评价［J］.中国地质灾害与防治学报，2014，25(4):97-100.DING Guiling，ZHAO Zhonghai，ZHAI Shuhua，et al. Suitability evaluation for geological hazards emergency shelters［J］.The Chinese Journal of Gedogical Hazard and Control，2014，25(4):97-100.