高烈度地震区西山村高位滑坡特征与成因机理分析

张建永，马洪生，欧阳朝军

（1.四川省公路规划勘察设计研究院有限公司，成都610041；2.成都山地环安防灾减灾技术有限公司，成都610041）

1 引言

关于滑坡对公路的影响，过去往往重点关注公路临近的范围。但对于高位滑坡和崩塌，由于距离路线较远，容易忽视，而高位滑坡和崩塌的影响恰恰是十分巨大的。西山村滑坡，位于四川省阿坝州理县通化镇杂谷脑河左岸，东距汶川20km，滑坡三维模型全貌如图1所示。滑坡总体坡度25°～45°，纵长约618m，横宽约117m，前缘高程1 460m，后缘高程约2 216m，相对高差756m，滑体最大厚度超过20m，体积约1×106m3。该滑坡前缘距正在施工的汶川至马尔康高速公路通化1号隧道进口约900m，比隧道进口路面高约500m，属典型的高位滑坡。在2017年8月初的降雨以及2017年8月8日的九寨沟7.0级地震时，山体后缘出现拉裂缝，滑坡体开始蠕变，殃及一户民宅。随后在雨季变形范围均有所扩大，即使在旱季，变形量依然有0.5m/d，一旦蠕变至陡坡位置，将以高位远程碎屑流方式向坡体下方运动，直接威胁坡脚居民区、杂谷脑河以及高速公路的安全。

2 滑坡区地质概况

2.1 岩土地质

依据规范[1,2]对滑坡进行了现场调查和勘察，西山村滑坡位于高山、极高山地区，河谷呈“V”形，上部为宽谷段，平均坡度30°～35°，下部为峡谷段，坡脚近直立，平均坡度在40°以上。研究区位于扬子准地台与松潘-甘孜褶皱带2大地块的交接位置，涉及的地层单元有：志留系茂县群4段和5段，泥盆系危关群下段、上段以及第四系堆积层。

区内经历了多次构造运动，分布有多级阶地，古河床高出现有河床数十米。2017年8月8日九寨沟县发生了7.0级地震，震中距离该滑坡约220km（见图2），震后边坡后缘出现宽大裂缝。根据GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》，该区地震动峰值加速度为0.20g，地震动反应谱特征周期为0.35s，场地对应地震基本烈度为Ⅷ度。

2.2 水文地质

图1滑坡三维模型全貌

图2九寨沟地震与滑坡位置关系

基岩裂隙水：赋存于区内变质岩、岩浆岩裂隙中，接受大气降雨及松散堆积层孔隙水的补给，沿坡体中的陡倾的片理面、节理向下渗流。由于山顶至谷底落差大，水力梯度较大，由此产生的渗透体力对斜坡稳定性不利。

潜水：赋存于沟谷斜坡下部的残坡积、崩坡积层中，具有结构松散，透水性好的特点。接受大气降水的补给，向沟谷排泄。受地形条件及本身土体结构的控制，无统一地下水位，虽赋水性差，却是触发滑动的主要因素。潜水不但增加土体容重，而且润滑结构面，降低其摩阻力，造成坡体失稳。

3 滑坡基本特征

3.1 滑体宏观特征

滑坡平面形态略呈长条梯状，滑坡纵向长约618m，横向宽约117m，主滑方向132°。前后缘高差为291m，厚度约15～20m，滑体方量约为1×106m3。滑体由崩坡积和残坡积块碎石组成。滑坡具有上缓下陡的特征。滑坡后缘处于缓坡段，前缘直抵边坡中部。滑坡体后缘横向裂缝十分发育，存在多个陷落坑，揭露出的后壁岩体清晰可见。滑坡前缘沿2条小型冲沟产生2条明显的滑舌。滑坡立面全景如图3所示，剖面如图4所示。

图3滑坡立面全景

图4滑坡剖面

3.2 滑体物质特征

整个山体由志留系茂县群、泥盆系危关群地层组成，主要为千枚岩、灰岩、石英岩。以软岩为主，夹硬岩条带。基岩层面产状（片理面产状）N80°-90°E/SE∠80°-86°，陡倾坡外，为陡倾坡外顺向坡。滑体主要由碎石和粉土组成。粉土较松散，灰白色，干燥，呈散粒状，粒径0.5～2.0mm，碎石土层以碎石为主，直径10～50mm，占50%以上，颗粒级配差，磨圆度差，以棱角形为主，排列十分混乱，碎石土母岩成分主要为千枚岩，强风化-全风化状。碎石间主要由粉土充填，密实度以稍密-中密为主。滑床为下伏志留系强风化～中风化千枚岩，岩性呈深灰、青灰色，岩芯呈碎片状、块状、碎屑状，下部呈短柱状，少数为长柱状。岩层总体倾角约为40°，与坡向保持一致。

4 滑坡成因机理分析

4.1 特定的地质环境——先天条件

物质基础：滑坡区松散土体均为崩坡积层堆积物，滑坡区上部土层多以粉质黏土夹碎（块）石为主，局部含水量偏高。构成滑坡体的物质基础。

区域地质构造：构造挤压作用导致岩体破碎，松散堆积层发育；同时岩层隔水阻流作用导致其表层土体稳定性降低。

地形条件：滑坡区位于川西北高山、极高山地区，山高谷深，由于地形呈上部宽下部较狭窄的“锁口”地形，这些有利的地形条件为滑坡形成提供了空间条件。

4.2 地震活动、水体入渗——触发因素

滑坡区属“5·12”地震影响区，震后形成大量地震裂缝，形成地表水渗入地下的有利通道；九寨沟“8·8”地震作用破坏坡体原有平衡，诱发坡体蠕滑。滑坡区全年降雨分布不均，冬春连旱，而夏秋降雨偏多，5～9月份降雨量接近全年降雨量的70%。雨水增大土体容重，降低土体的抗剪强度，同时浸润软化软弱面，对滑坡的变形破坏起了促进作用。

4.3 滑坡变形破坏模式

西山村滑坡属于典型的蠕滑-拉裂型破坏，在2017年“8·8”九寨沟地震发生之前，坡内受最大剪应力控制存在潜在滑移面。受到地震的诱发作用影响，斜坡岩体向坡前临空方向发生剪切蠕变，滑移面产生剪切扰动，随着剪切变形进一步发展，中部剪应力集中部分被扰动扩容，使斜坡下部分逐渐隆起，变形体开始发生转动，后缘明显下沉。随后滑坡体进入累进性破坏阶段，剪切面贯通形成完整滑面，进入旱季，且无地震作用扰动下，该滑坡变形由加速变形阶段进入匀速或收敛阶段，滑坡体前缘并未进入坡体陡面，而该滑坡一旦运移至陡面，在极大的重力势能下，边运动边刮擦更多坡体物质，形成雪崩式的高速远程碎屑流破坏。

5 滑坡发展趋势分析

滑坡目前处于蠕滑状态，由于滑体物质主要由碎石土和块碎石组成，透水性强，雨水以及地表流水极易沿裂缝深入土体内部，在增加土体自重的同时，减小土体的强度，导致两侧边界产生剪切下沉裂缝及前缘鼓胀裂缝。

滑坡于2017年9月份以后多以土层蠕滑夹变形为主，处于滑动后的蠕动挤压变形状态。在2017年12月滑坡仍处于蠕动中，特别时是前缘的滑动明显，约滑动了300m。在未来的暴雨或地震作用下，可能会发生进一步的大规模滑动，形成高速碎屑流，堵塞杂谷脑河形成堰塞湖，2012年9～12月滑坡的滑动范围如图5所示，鉴于滑坡的巨大威胁，分析建议继续加强滑坡监测，并对高速公路线位进行改线绕避。

图5滑坡运动对比航拍图

6 结论

通过以上分析，得出以下结论：（1）西山村滑坡总体坡度25°～45°，纵长约618m，横宽约117m，前缘高程1 460m，后缘高程约2 216m，相对高差756m，滑体最大厚度超过20m，体积约1×106m3，属于高位蠕滑拉裂型，对居民和公路具有很大威胁。（2）陡峻的地形、复杂的地质条件、降雨、地震是滑坡产生的原因。（3）在地震、暴雨等极端条件下，滑坡会继续滑动，并且由于加速滑动过程的铲刮效应，滑体的总体积会进一步加大，最终会转变为高速碎屑流，应对滑坡进行持续监测，并对高速公路进行改线绕避。（4）对于高海拔地区地形切割剧烈的山区公路，高位滑坡、危岩等的危害超出以往的预期，越来越引起勘察工作者的重视。（5）高位滑坡和危岩对隧道洞口的不利影响，有甚于在松散堆积体中进洞和出洞的困难程度。因此，附近存在高位滑坡和危岩的陡峭场地，即使完整基岩也未必是理想的洞口位置。缓坡地形下的松散堆积层尽管进出洞困难，但与高位滑坡危岩相比，仍具有比选价值。（6）在高海拔地形地质复杂地带，外业勘测十分艰辛。徒步调绘效率低，观察角度受限，因此，应大力推广无人机等先进勘测工具和手段。