雅鲁藏布江流域嘎贡沟巨型滑坡变形破坏模式及演化过程研究

赵永辉

(西藏自治区水利电力规划勘测设计研究院，西藏 拉萨 850000)

0 引言

我国西南地区河流密布，深切河谷地貌显著。在降雨、地震等诱发因素影响下，河谷岸坡时常发育大型滑坡。特别是近两年，滑坡发育频率呈增高态势。据不完全统计，2018—2019年，我国西南地区共发育3 处特大型滑坡地质灾害:2018年10月11日，西藏江达县波罗乡金沙江右岸产生白格滑坡;2018年10月17日，西藏米林县派镇雅鲁藏布江左岸色东普沟发育滑坡;2019年7月23日，贵州水城县发生特大山体滑坡。上述滑坡均给当地群众日常生活带来不便，造成了巨大经济损失。鉴于此，滑坡地质灾害一直是学者们研究的焦点。黄润秋等通过实例总结了20 世纪以来我国大型滑坡的发生机制［1－2］;许强等借助InSAR 监测、无人机航拍等手段分析了西藏金沙江白格滑坡变形特征［3］;涂国祥等研究了冰水堆积体在浪蚀作用下的变形破坏及失稳机制［4］;邓辉等利用GIS技术和信息量模型计算了滑坡等地质灾害的危险性［5］;赵永辉通过实例分析了巨型滑坡堆积体稳定性参数的敏感度，基于有限元法和有限差分法进一步计算了滑坡堆积体的稳定性［6－10］;冯文凯等基于滑坡基本特征，分析了西藏金沙江白格特大型滑坡形成机制及发展趋势［11］。上述研究主要集中在滑坡自身发育特征、成因机理、稳定性等方面，对滑坡堆积体后期侵蚀改造的研究相对较少。

本文以西藏雅鲁藏布江流域嘎贡沟巨型滑坡为研究对象，基于滑坡现场实地调查、滑坡区域地质资料搜集、滑坡遥感影像解译、滑坡三维地质建模和滑源区斜坡持平投影分析，重点研究嘎贡沟滑坡滑源区斜坡变形破坏模式和滑坡堆积体后期改造演化。

1 滑坡区域地质背景

嘎贡沟滑坡区域地处雅鲁藏布江流域嘎贡沟左岸，为高原峡谷区，河谷多呈“V”型，近NW 向发育，海拔3500 ～5000m，与区域构造线方向斜交，如图1 所示。嘎贡沟滑坡见图1。

图1 嘎贡沟滑坡区域DEMFig．1 Area DEM in Gagong Valley landslide

嘎贡沟滑坡所在区域属于冈底斯岩浆弧构造单元，距离雅鲁藏布江结合带仅为16km，区域内主要发育下白若－帮布卡－米林断裂、茄子弄－滚没－色苏断裂、哄断裂等。嘎贡沟滑坡区右侧为正断层，左侧发育逆断层，逆冲、推覆和走滑为区域主要构造特征。嘎贡沟滑坡临近右侧正断层，滑坡区以走滑构造为主。据林芝县幅区域地质图，滑坡区地层岩性主要为念青唐古拉岩群八拉岩组(Pt2－3b)，如图2 所示。

图2 滑坡区域地质构造纲要Fig．2 Outline map of regional geological structure of landslide

2 滑坡基本地质条件

滑坡位于嘎贡沟河谷左岸，主滑方向约为226°，滑坡堆积体纵长约1600m，横宽约600 ～900m，估算方量约2.2×108m3。滑坡后缘、上游和下游侧缘裸露花岗片麻岩(Pt2－3b)滑壁，整体呈圈椅状，其为一处典型的巨型岩质滑坡。滑坡堆积体堵塞整个河谷，形成高约130m 的堰塞体，其上游为面积约1.2×105m2的堰塞湖，下游分布高差约50m 的嘎贡沟瀑布，见图3。

图3 嘎贡沟滑坡三维全貌［11］Fig．3 Three-dimensional panorama of Gagong Valley landslide

2.1 地形地貌

据滑坡上下游边界山体地形地貌推测滑源区原始地形坡度约为40°～50°，坡向为SW。嘎贡沟滑坡形成后，堆积体(堰塞体)整体形态呈“喇叭状”，其上分布马刀树，后期上覆崩坡积体上植被直立生长。经历改造演化后，堰塞体上游与下游、左岸与右岸地形地貌大相径庭，如图4 和图5 所示。

堰塞体上游为纵长约2000m、横宽约600m的堰塞湖，湖盆整体坡度较缓，地形开阔。顺河流方向，湖盆高程自上游4100m 逐渐递减至下游4000m;垂直于河流方向，湖盆高程由凸岸4040 ～4050m 逐渐过渡至凹岸4000m。堰塞体下游嘎贡沟基本保持原始地形地貌，河谷两侧山体坡度较陡，谷底高程约3500 ～3600m，沟宽仅为100 ～200m，总体呈细而长的深切“V”型河谷地貌，与堰塞体上游开阔平坦的湖盆地貌构成鲜明的对比，如图4 中P2和P5所示。

堰塞体左岸为河流凹岸，溃决口靠近左岸，呈“V”型，深约10 ～20m。堰塞体溃决口上端断面分布块碎石土，植被长势较好;溃决口下端顶部为块碎石土，植被长势较好，其下伏花岗片麻岩被堰塞湖自然泄流下切侵蚀为沟槽，泄流从高程4000m 近垂直流至谷底3500m 处，即现今嘎贡沟瀑布。堰塞体右岸为河流凸岸，整体地形平缓，主要为河漫滩及河流沉积区。因此，嘎贡沟滑坡堆积体(堰塞体)靠近左岸处为典型凹岸侵蚀地貌，靠近右岸处则为凸岸沉积地貌，如图4 中P3和P6所示。

2.2 地层岩性

滑坡区山体岩性较单一，主要为念青唐古拉岩群八拉岩组花岗片麻岩(Pt2－3b)和滑坡堆积块碎石土(Qdel)，少量分布崩坡积块碎石土(Qcol+dl)。其中花岗片麻岩(Pt2－3b)为黄色～浅黄色，呈块状，强风化～弱风化，岩石块体强度较高，锤击声音较清脆，略有回弹;滑坡堆积块碎石土(Qdel)为灰黑色，块碎石呈次棱角～棱角状，母岩岩性为花岗片麻岩，堆积体局部残留斜坡原岩结构，较破碎，似假基岩;滑坡堆积体(堰塞体)与河谷两岸岸坡接触部位分布少量崩坡积块碎石土(Qcol+dl)，呈棱角状，松散，杂乱，母岩岩性为花岗片麻岩，如图4 ～5所示。

图4 滑坡区三维地质Fig．4 Three-dimensional geological map of landslide area

图5 滑坡A-A’地质纵剖面Fig．5 Longitudinal geology profile A-A’of landslide

2.3 地质构造

滑坡区地质构造较单一，无区域性断裂、破碎带等发育。据滑坡下游边界处裸露基岩山体可知，滑源区斜坡主要发育一组优势结构面J1，少量发育结构面J2(产状为NE30°∠60°～80°)和结构面J3(产状为SW220°∠75°)。结构面J1 产状为SW240°∠5°～30°，微张开，基本无填充。斜坡花岗片麻岩被结构面J1、J2 和J3 切割为块状，山体局部沿结构面J1 发育小规模次级滑塌，如图6所示。由此可知，结构面J1 严格控制着滑源区斜坡的变形破坏。

图6 滑坡区地质构造Fig．6 Geological structure of landslide area

3 滑坡变形破坏及后期演化

依据嘎贡沟滑坡区域地质背景和滑坡基本地质条件可知，从滑源区原始斜坡产生嘎贡沟滑坡，到滑坡堆积体后期改造演化至嘎贡沟瀑布，整个滑坡变形破坏及演化过程大致分为3个阶段:

(1)滑坡孕育阶段:嘎贡沟滑坡滑源位于河流凹岸山体，其内发育一组优势结构面J1，少量发育结构面J2 和J3。在河水强烈侵蚀作用下，斜坡花岗片麻岩顺坡内结构面J1 向嘎贡沟河谷方向蠕滑，鉴于变形初期，斜坡整体基本稳定。随着河流弯道环流冲刷淘蚀和垂向下切侵蚀作用加剧，凹岸滑源区山体前缘逐渐临空，且在自身重力作用下顺坡内结构面J1 的蠕滑变形加剧，致使斜坡中部和后缘结构面J2 和J3 处产生拉张裂缝，斜坡整体处于极限平衡状态，前缘局部稳定性较差，如图7(a)所示。

(2)滑移堵江阶段:当嘎贡沟河流凹岸侵蚀作用进一步加剧，同时河流垂向下切至沟底高程约3600～3700m 时，凹岸前缘临空面积进一步增大，斜坡岩体在自身重力作用下沿结构面J1 整体向河谷方向极速滑移，中部和后缘结构面J2 和J3处拉张裂缝向斜坡深部发展，且与顺坡向J1 结构面整体贯通，产生滑移－拉裂型远程高速滑坡［12］。当滑体高速运动至对岸山体时，前端岩体与对岸山体刚性碰撞，致使碎裂岩体爆裂并向四面八方迸溅。同时，滑体后端拉裂所致的碎裂岩体同滑体一道向河谷方向运动，最终堆积至滑坡核后端，如图7(b)所示。

(3)堰塞体溃决阶段:嘎贡沟滑坡产生后，滑坡堆积体侵占并堵塞河谷，形成一道天然拦河坝(堰塞体)，其上游发育堰塞湖，下游产生短暂性断流。伴随着堰塞湖水位不断上升，湖区凸岸(右岸)逐渐沉积，凹岸(左岸)不断冲刷侵蚀。由于滑体在高速滑移过程中已解体，整个堰塞体为松散堆积体，加之河流的凹岸侵蚀作用，当堰塞湖水位上升至一定高度时，堰塞体与凹岸连接一端产生溃决，湖水自然泄流。鉴于堰塞湖湖盆与下游河谷高差达50m，且堰塞体下端为近于陡直的基岩山体，自然泄流在堰塞体下端形成嘎贡沟瀑布。此外，嘎贡沟地处青藏高原高寒区，年复一年的冻融循环不断加剧滑坡区花岗片麻岩的风化速度，致使滑坡后缘滑壁和对岸发育碎裂松动岩体，两岸坡脚处堆积崩坡积块碎石土，如图7(c)所示。

图7 嘎贡沟滑坡变形破坏及演化过程Fig．7 Deformation，failure and evolution graph of Gagong Valley landslide

4 结论

本文通过滑坡现场实地调查，室内滑坡区域地质资料收集、滑坡遥感影像解译、滑坡三维地质建模和滑源区斜坡持平投影分析，初步查明了嘎贡沟滑坡变形破坏模式及后期演化过程，主要结论如下:

(1)嘎贡沟滑坡地处青藏高原冈底斯岩浆弧构造单元，临近雅鲁藏布江结合带，区域稳定性较差。嘎贡沟滑坡滑源位于河谷凹岸，受河流凹岸侵蚀和垂直下切作用，河谷斜坡前缘不断临空，斜坡岩体在自身重力作用下向河谷滑移，形成嘎贡沟巨型滑坡。堰塞体同样在河水凹岸侵蚀下于左岸坡脚处产生溃决口。因此，河水对河谷凹岸的侵蚀作用不仅加剧了嘎贡沟滑坡的孕育和形成，而且控制了滑坡堆积体的后期改造演化。

(2)嘎贡沟滑坡的产生受滑源区J1 优势结构面严格控制，其变形破坏模式为顺J1 优势结构面的滑移－拉裂。嘎贡沟滑坡主要经历三个演化阶段:滑坡孕育阶段;滑移堵江阶段;堰塞体溃决阶段。嘎贡沟滑坡演化过程研究勾勒出一条以“滑坡－堵江－淹没－洪水”为主线的地质灾害链。

通过对西藏雅鲁藏布江流域嘎贡沟滑坡、2018年西藏金沙江白格滑坡和雅鲁藏布江色东普沟滑坡演化过程进行对比研究发现，上述三处滑坡演化过程皆体现出“滑坡－堵江－淹没－洪水”链式地质灾害连锁反应的特点。因此，滑坡灾害防治不仅要针对滑坡体本身，而且应充分考虑滑坡产生后的灾后效应。