徐永强，殷志强，张 楠，撒兰鹏

(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28日凌晨4时，云南省镇雄县中屯镇头屯村水塘北侧发生特大型滑坡灾害，滑坡造成1395间房屋不同程度开裂、72间房屋垮塌、1所学校受损，直接经济损失9530万元。该滑坡早在2007年的地质灾害隐患排查中就发现平顶山山体后缘出现拉张裂缝，后被国土部门列入地质灾害隐患点进行日常监测。2013年1月28日发生滑坡前，由于当地干部村民防灾意识强，国土部门建立的群测群防体系监测措施到位，监测人员及时发出险情预报，地方政府紧急转移危险区群众172户1227人，因此滑坡灾害未造成人员伤亡，避免直接经济损失4500万元。此次地质灾害成功预报，是市、镇、村基层干部和村民密切配合，群测群防机制发挥作用的结果。

灾害发生后，当地政府立即启动应急响应，受灾群众得到了妥善安置。但滑坡的孕灾背景、成灾模式等仍不清楚，尤其是与同一年1月11日发生的赵家沟滑坡造成46人死亡的惨痛教训［1-5］以及2010年6月23日发生的贵州关岭滑坡［6］相比，有哪些异同点?基于上述疑问，笔者在资料收集、野外调查、遥感解译等工作的基础上，对头屯滑坡的基本特征和灾害影响、成灾地质环境、滑坡发生原因、稳定性及后期发展趋势等方面对进行了研究，并对比了其与赵家沟滑坡在孕灾背景、成灾模式和主控因素等方面的差异，以期为该地区的滑坡早期识别以及减灾防灾提供启示。

1 滑坡区地质地貌条件

1.1 地形地貌

头屯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起特大型滑坡灾害［7-11］。受构造活动、河流侵蚀和溶蚀等多种因素的综合作用影响，地势上呈现由西南—东北倾斜的基本形态。滑坡区地处南、北、西三侧环山的盆地区，盆地东西长约2.5 km，南北宽仅0.75 km，滑坡发生在北侧山体，原为古滑坡的后壁，地形上陡下缓，山体顶部与盆地面高差达300 m以上。

1.2 地层岩性

滑坡区所处的斜坡区地层主要为二叠系煤系地层龙潭组(P2l)、长兴组长兴组(P2c)及三叠系卡以头组(T1y)、飞仙关组(T1f)以及第四系地层残积—坡积物()。滑坡后缘外围山体及滑坡后壁上部主要为中三叠统泥岩、泥质粉砂岩，后壁下部滑坡区及周缘地区主要为上二叠统灰岩，滑坡堆积区及山间小盆地表层主要为第四系残积—坡积物。硬岩分布于上部，软岩分布于下部，风化条件下形成上陡下缓的地形，斜坡坡度为43°～51°，有利于滑坡崩塌体的形成，为滑坡的发生提供了充足的临空条件。

1.3 地层结构

头屯滑坡区为倾向南东的缓倾向单斜构造，基本与坡向反倾，总体上受张扭性断裂所控制。但由于泥岩、泥灰岩、灰岩节理裂隙发育，风化破碎，调查发现有两组构造节理，260°～310°∠60°～80°，26°～52°∠60°～85°，这些节理形成滑坡体的两侧的控制边界。

2 滑坡发育特征

2.1 滑坡基本特征

该滑坡群位于中屯镇头屯村水塘村民小组大火山，由1处深层滑坡，2处浅表层滑动和1处山体拉裂缝组成(图1)。该滑坡群最近一次滑动发生在2013年1月28日(简称“1·28”滑坡)，滑坡危及中屯镇头屯村水塘、塘边、王家湾、下院子、过街楼、庙老包6个村民组，造成72间房屋垮塌、1395间房屋不同程度开裂、1所学校受损、1400余亩耕地损毁，水、电、路等基础设施不同程度损坏。但由于群测群防监测措施到位，滑动前成功预警，及时有序地转移出326户1227名群众及其财产，未造成人员伤亡。

图1 镇雄中屯镇头屯滑坡群Fig．1 The Toutun landslide cluster of Zhongtun town，Zhenxiong county

受滑坡物的强烈冲击和加载导致下部缓坡发生滑坡，滑坡周界明显，整体呈舌形(图2)，滑坡后部房屋开裂变形严重，有72间民房被挤压倒塌，1000余间房屋开裂，严重影响了头屯村居民的生产生活(图3)，滑体中部的水塘岸堤开裂，滑体上发育大量张裂缝，两侧剪切裂缝纵向已贯通，前缘有渗水现象，整个滑坡体处于蠕动变形中。

图2 头屯滑坡灾后全貌Fig．2 The full view after the landslide occurred

图3 镇雄中屯镇头屯“1·28”滑坡平面图(Ⅰ－Ⅰ’为图5的剖面图)Fig．3 The Toutun“1·28”landslide sketch of Zhenxiong county

图5 镇雄中屯镇头屯滑坡地质剖面图Fig．5 The Toutun“1·28”landslide geology section in Zhenxiong county

“1·28”滑坡后缘高程1786 m，前缘高程1533 m，垂直落差253 m，滑体长约400 m、宽约260 m、厚8～10 m，体积93.6 ×104m3，主滑方向为345°。“1·28”滑坡是古滑坡后缘发生解体的滑坡，该地区曾发生滑坡事件，并发生地形反翘形成滑坡湖(目前滑坡前缘的水塘)(图4)，古滑坡前缘的堆积成平台成为居民区和耕地区。“1·28”滑坡发生后，由于风化破碎的块石堆积于古滑坡体后缘坡脚，加载了坡体的重量，造成了古滑坡中部和前缘复活，居民区房屋开裂破坏严重。

图4 头屯村滑坡灾前遥感影像Fig．4 The remote sensing image before the landslide occurred

位于“1·28”滑坡左侧的拉裂缝宽约30～40 m，拉裂缝山体下面为永生煤矿，一方面降水进入裂隙，松散堆积层发生水体饱和，加速了基岩风化，另外一方面，煤矿开采可能造成山体失稳，因此，在土-岩接触面发生滑坡的可能性较大。另外两处崩塌体均已对道路造成了严重影响。

“1·28”滑坡的滑体可分为源区、滑动区和堆积区三部分(图5):

源区:泥质砂岩风化破碎严重，裂隙发育，沿山脊发育一条宽4 m、深2 m的宽大裂缝;滑坡位于北侧山体，原为古滑坡的后壁，地形上陡下缓，山体顶部与盆地面高差达300 m以上，为滑坡的发生提供了空间条件，地形上陡下缓，滑坡后壁坡度为43°～51°，下部堆积区坡度为5°～10°，滑体物质以砂岩为主，高处岩体崩落后对下部斜坡形成冲击，导致滑坡堆积体周边形成大量放射状裂缝，受滑坡堆积物冲击挤压影响，滑坡堆积物东侧形成带状隆起带。滑坡源区目前沿山脊发育一条宽4 m、深2 m的宽大裂缝;坡体上东西向裂缝发育，宽约10 cm;滑体前缘及中部堆积有巨大砂岩和灰岩块石。

滑动区:滑动区基岩与残坡积接触面光滑，坡度约60°，明显可见磨光面和擦痕，滑坡滑动过程中铲动碰撞斜坡体，滑体体积增加。

堆积区:堆积区砂岩、灰岩凌乱，块石大小不一，前缘边界成圆弧形;滑坡前缘到达以头山、新路、过街楼等居民区。坡体上东西向裂缝发育，宽约10 cm，滑体前缘及中部堆积有巨大砂岩、灰岩块石。

2.2 滑坡滑动速度估算

对于堆积体积为106m3数量级的滑坡，其滑动速度以及滑动距离的关系，根据 Scheidegger［12］提出的公式:

其中，v为估算点的运动速度，g为重力加速度，H为滑坡后缘顶部到滑程上估算点的垂直高差，L为滑坡后缘到滑程上估算点的水平距离，f为滑坡后缘顶点至滑坡运动到最远点的斜率(也叫等效摩擦系数，f值一般与滑坡体积有关，体积越大，f值就越小，运动性就越强)。

对头屯滑坡而言，后缘高程为1750～1800 m，前缘高程1470 m，垂直高差(H)达300 m，滑源区与滑坡前缘的距离(L)约为380 m，H/L之比为0.79，Hmax=300 m，Lmax=380 m，H=230 m，L=180 m，计算得知其启动时的最大速度v=41.5 m/s。比照国际地科联滑坡工作组1995年公布的“极迅速”滑坡的下限速度(5 m/s)［13］，头屯滑坡应为高速滑坡。

3 “1·28”滑坡成因分析

受益于良好的监测预警措施，头屯滑坡虽未造成人员伤亡，对其进行灾害成因分析对于揭示区内相似类型的滑坡发育机理、完善区域滑坡监测预警措施等仍具有重要意义。笔者主要从坡体地质地层结构、地形地貌条件、采煤和降水等方面分别进行分析。

3.1 坡体地质结构因素

滑坡所在的斜坡区地层上硬下软，二叠和三叠系的地层形成了上陡下缓的地形条件，其有利于滑坡体的发育，其次滑坡区发育有两组构造节理，其控制了滑坡的边界。

3.2 地形地貌因素

滑坡区地处南、北、西三侧环山的盆地区，盆地东西长约2.5 km，南北宽仅0.75 km，滑坡发生在北侧山体，原为古滑坡的后壁，受制于差异风化作用，滑坡后壁地形上陡下缓，山体顶部与盆地面高差达300 m以上，为滑坡的发生提供了空间条件，滑坡后壁坡度为43°～51°，下部堆积区坡度为 5°～10°，上部较陡的地形易导致岩土体失稳，将重力势能转化为动能，中下部较缓的地形为滑体物质提供了远程滑动条件。

3.3 煤矿采煤因素

发生滑坡的山体下部含有煤系地层，平顶山煤矿于2005年开始对该区布设开拓井巷，对C5煤层进行开采，煤层平均厚2.12 m。水塘村后山于2007年5月开始出现地裂缝及小规模滑坡灾害，村民认为灾害与采矿有关，经资质单位鉴定后认为平顶山煤矿现有开采系统是加速该区地表移动的主要因素，平顶山煤矿出资对陡坡下的84户村民进行搬迁安置，多数村民采取下移搬迁。

2006～2012年，平顶山煤矿开采水塘村后山斜坡下部C5煤层，形成与坡体走向一致的4个采空区，采空区高程1530～1580 m，全部垮落法管理顶板。采空区的形成致使地表产生移动变形，地表移动变形主要使采空区上方的斜坡产生拉裂、倾倒变形，即采空区地表移动形成裂缝切割斜坡后缘，与斜坡节理构成滑坡的边界条件。

斜坡中下段的采空区使得坡脚应力集中，导致龙潭组、长兴组较软岩产生蠕动变形，坡脚岩体强度不足以抵抗上部陡坡区岩体重力，导致坡脚岩体剪断破坏，滑坡对下部缓坡区冲击加载诱发缓坡区岩土发生整体滑坡。

据煤矿资料，历史上在煤矿主井口以东、煤层露头线位置，曾相继出现过四口小窑(已于2002年前陆续关闭)，硐采方式，均为独头巷，最大延伸200 m以上，其采煤活动对斜坡岩体结构有一定影响。

通过对滑坡产生的位置与煤矿采空区位置的空间影响分析，以及斜坡变形时间与巷道、采空区形成时间的时序影响分析，认为平顶山煤矿采空区垮落和沉陷牵引是滑坡发生的主要诱发因素。

3.4 降水因素

“1·28”头屯滑坡发生在镇雄县的旱季，根据笔者统计了镇雄县中屯镇2013年1月1日至2013年2月28的逐日降雨量数据，发现滑坡发生前连续10天无降水，且连续两月的日降水量最大值仅为2.2 mm，滑坡发生日也没有降水发生(图6)，因此笔者认为在滑坡发生前并未出现短时间集中降水，故认为头屯降水并非滑坡发生的主要诱发条件。

图6 镇雄头屯滑坡发生前后降水量变化曲线Fig．6 The precipitation curves before and after the Toutun landslide occurring

4 头屯滑坡与赵家沟滑坡对比分析

与2013年1月11日发生在镇雄县的赵家沟“1·11”滑坡相比，同是特大型滑坡，“1·28”滑坡成功预警，而“1·11”滑坡则由于未开展调查监测，造成重大伤亡，对比二者的差异(表1)，总结滑坡成灾模式，为类似滑坡的发育模式提供借鉴。

表1 头屯滑坡与赵家沟滑坡典型特征对比Table 1 Typical features comparison between the Toutun landslide and Zhaojiagou landslide

4.1 地形特征差异

在地形上，赵家沟滑坡在滑坡体前缘地形变缓，仅在滑坡前缘300 m后地形出现陡坎。滑坡体高速下滑，铲刮平缓区残坡积层后，滑坡体积增大，并在陡坎处二次加速，最终对陡坎下方的赵家沟村民组形成毁灭性灾害。而头屯滑坡的滑坡体后壁近似直立，滑动区坡度陡，堆积区前方为水塘，地形平缓，滑动区与堆积区地形近似折线型，这也是头屯滑坡未发生远程滑动的主要原因。

4.2 地层岩性差异

赵家沟滑坡区主要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，坡积物主要为泥质粘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，易于饱水，富水后在较缓的下垫面上滑动距离远;而头屯滑坡区主要为灰岩、砂泥岩，受节理裂隙影响呈块状，启动后，因形态不规则且不易滑动，故滑坡距离短，未对前部古滑坡堆积体上水塘、居民区造成严重破坏。

4.3 降水与孔隙水差异

赵家沟滑坡自12月以来的累计雨量为15.9 mm，滑坡发生前日降雨量2.2 mm，为滑坡发生前两个月内的最大日降雨量。头屯滑坡自12月以来的累计雨量为16.9 mm，但滑坡发生前5日内无1 mm以上降雨。赵家沟滑坡侧缘基岩裂隙水及松散岩类孔隙水发育，现场调查发现，滑坡后壁底部有大面积的残坡基层孔隙水出露，其成为滑坡体饱水的主要来源(殷志强，2015)。在对头屯滑坡的调查中，没有发现有孔隙水出露。头屯滑坡前既无极端强降雨、持续降水事件，也无类似于赵家沟滑坡区的孔隙水出露，因此，降水诱发的可能性较低。

4.4 运动过程差异

赵家沟滑坡启动后首先沿N31°E滑动，受地形阻挡后运动方向变为N61°E，经过平台后再次偏转为N27°E，最后在陡坎处飞出，形成灾害。在赵家沟村民组处，无法发现滑坡体的启动，较强的隐蔽性是造成重大人员伤亡的主要原因之一。而头屯滑坡主滑方向为N20°E，在村民小组的正后方，滑坡源区距离居民区较近，滑坡启动后易于被发现。

5 结论

通过对2013年1月28日镇雄县头屯村特大型滑坡灾害的野外调查、遥感解译、数值计算，研究了该滑坡的堆积体结构特征和成因机制，主要取得了以下认识:

(1)“1·28”头屯特大型滑坡为古滑坡后缘发生的解体型滑坡，其发生时的滑体物质启动速度为41.5 m/s，由于及时监测预警，未发生人员伤亡，为群测群防成功的典型案例;

(2)滑坡区的地层岩性主要为中二叠统及上三叠统灰岩、砂泥岩，硬岩分布于上部，软岩分布于下部，经风化在滑坡后壁上形成上陡下缓的地形，为滑坡的发生提供了临空条件;

(3)滑坡发生于旱季，在滑坡发生前两个月时间内并没有强降水，故认为降水不是滑坡发生的诱发条件。但滑坡下部为采空区，采煤导致龙潭组、长兴组较软岩产生蠕动变形，坡脚岩体强度不足以抵抗上部陡坡区岩体重力，导致坡脚岩体剪断破坏而产生滑坡。因此认为采空区垮落和沉陷牵引是滑坡发生的主要诱发因素;

(4)目前滑坡的源区仍残留约20×104m3的危岩体，且拉裂缝宽约5～10 cm，堆积体上灰岩、砂泥岩组成的块状混杂堆积体极不稳定，在地震或强降雨影响下有进一步滑动的可能，建议利用专业设备加强监测。

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