四川茂县“6·24”特大滑坡特征与成因机制分析

温铭生，陈红旗，张鸣之，褚宏亮，王文沛，张 楠，黄 喆

(国土资源部地质灾害应急技术指导中心，北京 100081)

四川茂县“6·24”特大滑坡特征与成因机制分析

温铭生，陈红旗，张鸣之，褚宏亮，王文沛，张 楠，黄 喆

(国土资源部地质灾害应急技术指导中心，北京 100081)

2017年6月24日，四川茂县发生特大滑坡灾害，体积约1.882×107m3，滑程2.8 km，导致新磨村被毁，83人遇难。滑坡位于岷江上游松坪沟左岸，上部为厚层状杂谷脑组石英砂岩，中部和下部为中厚层状至薄层状石英砂岩及千枚岩地层，构造挤压带从滑坡区中上部穿过，具有上部富含地下水和下部隔水出露泉水的水文地质结构。受多期地震特别是1933年叠溪Ms7.5级地震导致岩体震裂破碎并形成裂缝，岩层倾向与斜坡坡向一致，极易形成滑坡灾害。斜坡上陡下缓，后缘坡体坡度达到60°，中部开阔陡坎及下部平缓宽阔的地形为滑坡的运动提供良好的地形条件，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静水压力和动水压力作用、冰雪冻胀及自身重力等因素共同作用下引发滑坡灾害。

特大滑坡；碎屑流；演化过程

0 引言

2017年6月24日，四川省茂县叠溪镇新磨村大火地发生特大滑坡灾害，造成62户83人死亡失踪，3人受伤。该滑坡与贵州关岭大寨滑坡[1]、四川都江堰三溪村滑坡[2-4]等灾害的成灾模式相似，呈现高位和高速远程滑坡-碎屑流特征。该滑坡后缘高程超过3 400 m，前缘堆积区高程2 150 m，高差1 250 m，前后缘水平距离2 800 m。滑源区启动后，在滑坡中部解体形成碎屑流，铲刮中部坡体，沿滑坡堆积区东西两侧散落堆积，在堆积区中部推动老滑坡体后堆积停留，滑坡摧毁新磨村造成83人死亡(图1)。滑坡灾害所在的茂县叠溪镇地处龙门山断裂带中段深切割高山峡谷区，地形陡峭，构造活动强烈。历史上，受1933年叠溪地震、2008年汶川地震等多次地震震裂影响，特别是叠溪地震在该地区引发大量滑坡碎屑流，形成大海子、小海子等堰塞湖[5-7]，滑坡区位于岷江叠溪河段一级支流松坪沟左侧岸坡，斜坡坡度30°～60°，局部近于直立。

图1 茂县新磨滑坡灾后遥感影像解译图

1 地质环境条件

1.1地形地貌

该滑坡位于茂县叠溪镇新磨村的后山(图2)，滑坡前缘中心点坐标为东经103°39′03.4″、北纬32°04′09.4″，地处是横断山脉的腹地，属于高寒地区，为岷江一级支流松坪沟左岸，山体坡顶高程约3 960 m，坡脚松坪沟高程约2 150 m，原始斜坡上陡下缓，上段为基岩坡体，坡度大于60°，下段为叠溪地震引发的老滑坡堆积体(图3)，碎石土较为松散。

图2 茂县新磨滑坡滑前遥感影像图

图3 1933年地震老滑坡体碎石土堆积物

1.2地层岩性

滑坡区出露地层为三叠系中统杂谷脑组厚层状、中厚层状和薄层状变质石英砂岩含千枚岩、板岩，表层为第四系崩坡堆积碎石土，岩层节理裂隙发育。

1.3高地震烈度

地质构造上，该区位于我国“南北构造带”之内，由一系列紧密线状弧形同斜倒转褶皱及相伴的冲断层组成。1933年8月25日15时50分，叠溪镇发生7.5级地震，使叠溪古城被埋葬于地下，新磨村位于叠溪地震X度烈度区内(图4)，地震在松坪沟内引发了多起滑坡、崩塌、碎屑流并堵江形成堰塞湖(当地人称海子)。新磨村所在区即为地震引发滑坡的堆积体，该滑坡堵塞松坪沟在两河口村形成小型堰塞湖[7]。

图4 1933年叠溪Ms7.5级地震等烈度分区

1.4易滑岩体结构

滑源区地层结构为厚层及中厚层石英砂岩，由于褶皱构造活动强烈，形成松坪沟倒转向斜，地表附近地层面为波浪形状延伸展布，岩层产状184°∠53°，滑源区斜坡坡度约60°，为易滑的顺向坡地层结构。如图5所示，该区地处1933年叠溪7.5级地震震中区，断裂构造发育，山体震裂明显，岩体结构破碎，内部节理裂隙发育，两组优势结构面产状分别为100°∠70°和195°∠40°，坡体结构松散并有断裂挤压破碎带通过，为滑坡的剪出提供了优势条件。

图5 滑源区滑床地层结构示意图

滑源区下部坡体表面覆盖有30～50 m的崩坡积物，其结构相对松散，块石粒径大小不一，整体呈现出倒石锥结构。

1.5水文地质条件

在松坪沟上游有多处堰塞湖及泉水，新磨村附近地下水源丰富(图6)，成片区富含基岩裂隙水，裂隙水径流模数2～5 L/s·km2，较场南部还富含碳酸盐岩岩溶水，径流模数10 L/s·km2，图6所示区域有12处下降泉，其中两处分别位于新磨村和松坪沟沟口，位于新磨村的下降泉对该滑坡的影响最大，该泉水常年流水，泉流量6.98 L/s，位于松坪沟沟口的泉水流量达到25.7 L/s，说明该区域地下水充足，促进了滑坡的滑动。

图6 滑坡区域水文地质简图(据1∶20万水文地质图)

1.6降雨特征

2017年入汛以来，茂县降雨量较往年同期偏多，其中，6月1日至23日期间较常年同期偏多42%。根据临近叠溪镇和松坪沟两处降水观测站点记录，入汛以来累计降雨量均超过200 mm，其中6月8日至14日经历了一次较强的持续降雨过程(图7)。降水沿山体裂缝渗入，导致滑体抗滑能力快速降低，促使滑坡失稳滑动。

图7 茂县新磨滑坡滑前降雨过程曲线图

2 滑坡-碎屑流特征

2.1滑坡-碎屑流分区

滑坡灾害发生后，根据地面调查、走访与遥感影像解译分析，灾害直接影响范围约1.431×106m2(加上变形体后总面积1.502 5×106m2)，纵向长2 800 m，前缘最大横宽1 500 m，后缘最窄处宽约300 m。可将滑坡区分成滑源区、碎屑流区(滑动铲刮区)、堆积区和变形区，其中堆积区可进一步分为老滑坡推动区和散落区，变形区分为上部和下部，变形区处于不稳定状态(图1和图8)。

(1)滑源区

位于海拔高程3 200 m以上的地区，岩性为厚层至中厚层石英砂岩，表层基岩层面受构造挤压左右呈现波浪形特征。基岩山体顺层滑动，纵长440 m，横宽350 m，面积约1.545×105m2，最厚处58 m，平均厚度25 m，体积约3.86×106m3。

(2)碎屑流区

碎屑流区也是滑动铲刮区，位于滑坡中段(B)，介于滑源区前缘与下方老滑坡堆积体之间，平均横宽367 m，纵长1 210 m，面积约4.44×105m2，平均厚度20 m，体积约8.88×106m3。碎屑流区主要巨块石已经下滑或被铲刮，但仍残留约4.00×106m3块石堆积体。

图8 茂县新磨滑坡平面分区图

图9 茂县新磨滑坡1-1′剖面图

(3)堆积区

堆积区位于滑坡下段(C)。其中，堆积区中部为老滑坡推动区(C1)，纵长880 m，横宽约345 m，面积约3.04×105m2，老滑坡推动区平均厚度20 m，老滑坡推动区体积约6.07×106m3。在C1区有平均厚度约30m的新滑坡覆盖层，覆盖层体积约9.11×106m3。堆积区东西两侧及前缘散落区(C2)，面积为4.15×105m2，平均厚度15m，体积约6.23×106m3。

(4)变形区

变形区位于滑坡上段西侧，是滑坡滑动后牵引形成的变形体，主要由块裂解体的顺层石英砂岩、千枚岩岩体组成，已向下滑移达40 m，时有局部滑坍和崩落发生，稳定性差。后缘高程3 200 m，有宽度超过35 m的拉裂槽，中间被裂缝切割分离为两部分，其中：后部变形体(D1)，近似菱形，面积1.12×105m2，体积规模约4.00×106m3；前部变形体(D2)，呈楔形，面积7.2×104m2，体积规模约1.50×106m3。

2.2滑坡体积

根据滑坡平面与剖面分析，按滑体体积考虑，滑源区3.86×106m3，碎屑流区8.88×106m3，老滑坡推动区6.07×106m3，滑坡体积1.882×107m3。按堆积体积考虑，碎屑流区残余4.00×106m3，堆积区C1区9.11×106m3，堆积区C2区6.23×106m3，滑坡体积1.934×107m3。按堆积体积计算较滑体体积有一定的放大，本文认为滑坡体积按滑体体积考虑，体积为1.882×107m3，该体积未包括变形区体积。

3 滑坡成因及演化过程条件

3.1滑坡碎屑流成因分析

滑坡区属于深切峡谷地形，滑源区坡度超过60°，地层结构为顺向坡，为滑坡发生创造了有利的地形和结构条件。断裂构造发育，地震活动频繁，受历史地震作用，尤其受1933年叠溪地震、2008年汶川地震影响，山体震裂严重，坡体结构松散。受入汛以来降雨入渗累积作用影响，斜坡岩体结构面强度弱化，超出其抗滑能力，从而突发大规模滑动。前后缘高差约1 250 m，增加滑坡势能，是一起在长期重力和降雨等自然因素作用下引发的特大型地质灾害，具有滑坡—碎屑流的复合性灾害链成灾特征。

3.2滑坡碎屑流演化过程

(1)早期蠕变碎裂及裂缝形成阶段

受历史地震作用，特别是1933年叠溪镇发生7.5级地震，在松坪沟伴随发生了规模大小不等的崩塌、滑坡、碎屑流等地质灾害，新磨村后山地表斜坡岩土体震裂震松，形成了地震裂缝(图10)，该裂缝的存在可以从滑坡发生的后缘滑面加以证实，滑坡发生后滑源区完全裸露，表层呈现土黄色的光面(图11)，说明该滑面裂缝早已形成，由于降雨入渗带入的土、泥而呈现早期沉积土黄色。

图10 滑源区岩体裂缝示意图

图11 滑源区裂缝表层土黄色泥土

(2)多期冻融鼓胀裂缝扩展阶段

松坪沟年均降雨量600 mm，年平均气温6 ℃，新磨村滑坡滑源区在海拔3 400 m以上，属于寒温带气候，冬季处于冰冻期，裂缝中的地下水因冻胀而促使碎裂加重、裂缝加大(图12)，多年长期的冻胀、消融等作用使裂缝逐渐扩展。

图12 滑源区冻胀作用示意图

(3)近期断流抗滑降低阶段

在新磨村东部形成一条天然冲沟，该冲沟在影像图上清晰可见，上部还形成支沟，冲沟通过新磨村后与松坪沟相连(图13)。据两河口村唐迁熊村民介绍，“该沟切割深度超过1 m，常年流水，但两年前不流水了”以及“新磨村后山平台处有洼地，有浅层水塘积水”。根据以上叙述及解译的冲沟可以认为，两年前的断流可以推测坡体出现了滑动封堵了泉水出口，坡体的滑动形成新的裂缝，泉水顺裂缝流入坡体内部，降低坡体的粘聚力和内摩擦角，为滑坡的失稳提供了必要的水动力条件。滑坡整体下滑后，泉水重新出露(图14)。

图13 茂县新磨滑坡冲沟示意图(据2013年遥感影像解译)

图14 滑坡滑动后泉水出露

(4)“6·24”滑坡碎屑流阶段

根据现场调查、成因分析，推测滑坡碎屑流的形成包括以下2个时程。第1时程是2 600～3 000 m高程区域受到3 000～3 900 m区域的地下水补给(图15a)，在地下水的静水压力与动水压力、自身重力等作用下出现坡体粘聚力、摩擦角等参数降低，锁固段破裂后向下滑动，在滑坡下部新磨村平台及松坪沟内散落堆积(图15b)。第2时程是滑源区3 000～3 400 m高程区域的厚层状石英砂岩失去了前缘的固推力，加上前部存在挤压破碎带，对后缘山体没有支撑力，沿已经形成的裂缝面向下快速滑动，铲刮第1时程的滑动区域后推动新磨村所在地的老滑坡体，将部分老滑坡体推挤至松坪沟右岸堆积停留(图15c)，形成的气浪冲击了前缘与侧缘的树木、房屋，留有明显的痕迹。

图15 滑坡碎屑流发育过程

根据中国地震台网中心提供的资料，距离新磨村约50 km的强震动记录台站率先记录了滑坡引起的地震动，周边多个台站均记录了该过程。滑坡开始于6月24日38分55秒，持续时间约100 s(图16)，前60 s滑坡启动后引起了持续的震动，60～100 s出现了更大的振幅，该时段是后缘3.86×106m3滑体的高位下滑并推动前缘老滑坡而形成的记录，高位、高速下滑形成的震动较前期更大，记录的振幅更大，可以印证本节前述论证的发展过程，第1时程是中上部的坡体锁固段失稳形成滑坡碎屑流，第2时程是滑源区高速、高位滑动解体形成滑坡碎屑流。图16中4条曲线分别为距离滑坡45～90 km范围的台站监测记录，振幅大代表台站的震动强烈。

图16 滑坡引起地震动记录曲线(地震仪计数点)

4 结论

(1)2017年6月24日，四川省茂县叠溪镇新磨村发生特大滑坡灾害，造成62户83人死亡失踪，3人受伤。该滑坡呈现高位远程滑坡碎屑流特征，可分为滑源区、碎屑流区、堆积区和变形区四个部分。滑坡后缘高程超过3 400 m，前缘堆积区高程2 150 m，高差1 250 m，水平滑动距离2 800 m，体积为1.882×107m3。

(2)滑坡区属于深切峡谷地形，坡度陡峭，顺向坡结构，断裂构造发育，地震活动频繁，山体震裂严重，坡体结构松散，受入汛以来降雨入渗形成的地下水静、动水压力及自身重力等作用的共同影响，突发大规模滑动。

(3)滑坡演化过程可分为早期蠕变碎裂及裂缝形成阶段—多期冻融鼓胀裂缝扩展阶段—近期断流抗滑降低阶段和“6·24”滑坡碎屑流阶段共4个阶段，滑坡碎屑流阶段与地震记录结果分段基本一致。

致谢：本文得到殷跃平研究员的悉心指导和帮助。四川省地质调查院、四川蜀通岩土工程有限公司、阿坝州气象局提供了灾前和灾后影像、降雨及相关地形资料。中国地震局杨志高博士提供了地震监测资料并做了数据释义。在此一并表示衷心感谢。

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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

国家级地质环境监测与预报(121201014000150003)；国家级地质灾害应急与防治(1211221481001)

温铭生(1977-)，男，博士，教授级高工，主要从事地质灾害监测预警与应急防治研究工作。E-mail：wenms@mail.cigem.gov.cn