四川省北川县“2016.9.5”李家湾滑坡特征及成因机制分析

2019-09-10槐永波赵其苏景远亮

水利水电快报 2019年7期

槐永波赵其苏景远亮

摘要：四川省北川县陈家坝乡太洪村2组李家湾发生高位高速滑坡，滑坡堆积体堆积在沟底，堵塞都坝河，形成堰塞湖，威胁下游居民和交通设施安全。通过应急调查，对滑坡破坏基本特征、影响因素及破坏机制进行了初步分析。結果表明，滑坡主要在原太洪村2号滑坡剪出口一带再次滑动破坏，大部分滑体形成碎屑流直接滑入沟底，堵塞都坝河，形成堰塞湖。根据滑坡机制分析，滑坡可分为滑坡启动区一高速滑移区一铲刮区一堆积区4个区，高陡的地形为滑坡形成提供了良好的地形条件，易发生高位高速滑坡，“2008.5.12”汶川地震作用及地下水形成的静水压力对滑坡形成有重要的促进作用。

关键词：滑坡特征;碎屑流;堰塞湖;北川县;四川省

中图法分类号：P642.2

文献标志码：A

DOI：10.15974/j .cnki.slsdkb.2019.07.006

2008年“5.12”汶川地震期间，李家湾所处山体发生大规模滑坡，即太洪村2号滑坡[1]，滑坡体由志留系砂页岩和板岩构成，滑体与下伏基岩发生强烈撞击，并触发下部滑坡，产生滑坡坝堵塞河流，形成堰塞湖，滑坡高位抛出后，撞击对岸高地，形成土石碎屑溅落体，压覆麦田，显示气垫特征，该滑坡具有明显的阶状滑床特征[1-9]，一部分滑体堆积于坡顶，一部分滑体掩埋都坝河河道并形成堰塞体，震后对河道进行人工开挖疏通。

滑后堆积区震后整体稳定性较好，受威胁对象已全部搬迁避让，因此未对该滑坡开展地质勘察工作[5]。本次在太洪村2号滑坡的剪出口一带再次出现滑动破坏，形成“2016.9.5”李家湾滑坡。

2016年9月5日02： 00，四川省北川县陈家坝乡太洪村2组李家湾发生高位高速滑坡，该滑坡在太洪村2号滑坡撞击点一带再次发生滑动破坏，滑坡主滑方向为SE120°，滑坡后缘高程约1050 m，距坡脚都坝河河床相对高差达310 m，前缘剪出口高程约940 m，高出坡下河床200 m，滑坡总体积73.32万m3（见图1）。在滑坡高速崩滑运动中，部分滑体形成碎屑流，直接掩埋都坝河河道并形成堰塞体。

1 地质环境条件

1.1 地形地貌

该滑坡位于四川省绵阳市北川县东部，地貌上属于低中山至中山区斜坡及山间沟谷地带，场地区海拔高程约740-1 100 m，相对高差360 m。由于河谷深切，左右两岸发育不对称，滑坡发生在右岸斜坡，斜坡顶部为2008年“5.12”地震形成的滑坡堆积体，上缓下陡，上部坡度10°-20°，高程在1 050-1 100 m，F部岸坡高陡，坡度50。-65。，高程在740-1050 m，坡面形态呈阶状凸型（见图2）。

1.2 地层岩性

滑坡区地层主要有第四系全新统滑坡堆积层（ Q4del），成分主要为块石土、碎石土及少量的含碎石粉质黏土;志留系韩家店组（Sh），岩性为粉砂质板岩、粉砂质页岩夹生物碎屑灰岩、含铁石英砂岩，岩层产状75°∠20°;寒武系邱家河组（∈q），岩性为深灰-灰黑色炭质板岩、炭质粉砂岩，岩层产状310°∠61°。

1.3 地质构造

滑坡周边主要相邻两条断裂，即映秀一北川断裂和桂溪一陈家坝断裂。前者由西南向北东方向从滑坡区东侧通过，滑坡区位于其上盘。断裂倾向北西，倾角60°～ 70°，为寒武系的砂岩逆冲于志留系之上，切割深度较大，垂直断距千米以上;后者分布于都坝河左岸，断面向南倾斜，倾角30°～ 55°，上盘为泥盆系石英砂岩，下盘为志留系千枚状绢云母泥页岩，断层两侧岩石破碎，见有牵引褶皱和劈理化，显示为一正断层。该断裂从滑坡区东侧通过（见图3）。

1.4 水文地质

松散岩孔隙水主要为第四系松散堆积物中的孔隙水，储水物质主要为滑坡堆积体、崩坡堆积体。其中，滑坡堆积体要分布于斜坡地带，其地下水含水层主要受大气降雨及基岩裂隙水补给，在基覆面上部的原“2008.5.12”滑坡堆积体下部一带形成局部富水带，一般沿内部孔隙或基岩面、基岩裂隙径流，于冲沟低洼处排泄或沿基岩裂隙下渗（见图4）。

在滑坡后缘陡壁基岩与覆盖层界面处观测到地下水呈浸润状产出，地下水沿基岩内陡倾坡外的裂隙人渗并形成静水压力，为滑坡的形成提供了推力。

2 滑坡特征

2.1 滑坡边界及形态特征

李家湾滑坡变形破坏发生于太洪村2号滑坡的剪出口一带，为一高位高速滑坡。滑坡体后缘高程约1050 m，距坡脚都坝河河床相对高差达310 m;前缘剪出口高程约940 m，高出坡下河床200 m。主滑方向120°。滑坡后缘以平台和陡坡转变处为界，滑坡北侧以冲沟为界，滑坡南侧以基岩出露点为界，前缘以剪出口为界（见图5）。该滑坡是在原太洪村2号滑坡中部形成的新滑坡，滑体包括太洪村2号滑坡的滑床和滑坡堆积物。

根据地面调查分析，该滑坡滑面为志留系板岩中的潜在不利软弱结构面。受地形和岩层面控制，从剖面上看，滑面形态为折线形（见图4）。

滑坡体厚度从纵向上来看，滑坡中后缘厚度相对较厚，一般70～ 75 m，中前缘相对较薄：一般50～54 m。从横向上看，两边薄，中间厚，最厚可达81m。

滑坡启动区纵向平均长约73 m，横向平均宽约162 m，平均厚度62 m，总体积约73.32万m3。滑坡在高速崩滑运动中，沿程铲刮下方堆积体平均长168 m，平均宽度140 m，平均厚度Im，铲刮体积约16.46万mi。剪出口下方为堆积区，包括残留滑体可分为3个部分（见图1）：

（1）滑坡体堆积于下部坡脚高程760-890 m范围内，堆积区平均纵长约192 m，平均宽约185 m，平均厚度约14 m，总体积约49.73万m3。

（2）滑体形成碎屑流，直接掩埋都坝河河道并形成堰塞体，堰塞体顺河向平均长约19lm，横向平均宽约80m，平均厚度约25 m，总体积约38.20万m3。

（3）在滑坡区高程990-1 000 m范围内仍有一残留滑体，纵向长约68m，平均宽约115m，平均厚度11 m，总体积约8.60万m3。

2.2 滑坡结构特征

滑体分为上下两个部分：①顶部为“2008.5.12”滑坡堆积层，岩性为碎块石土，平均厚度19 m;②下部为志留系韩家店组板岩和炭质页岩夹生物碎屑灰岩，层厚约43 m，受构造作用变形强烈，岩体破碎，节理裂隙发育，力学强度低。滑坡滑动后，因巨大落差和高速滑动，部分滑体解体形成的碎屑流堆积于河道（见图6）。

滑带为志留系板岩中的潜在不利结构面。由于岸坡高陡、塌滑不断，无法近距离观测滑面结构，仅可用望远镜观测描述，滑带为一层连续的饱水软弱层。滑床为志留系韩家店组粉砂质板岩、粉砂质页岩夹生物碎屑灰岩、含铁石英砂岩，岩层产状75°∠20°，受构造作用变形强烈，岩体破碎，节理裂隙发育，力学强度低。

2.3 变形破坏特征

李家湾滑坡为高位高速滑坡，滑坡发生后大部分滑体形成碎屑流直接滑人沟底，堵塞都坝河，形成堰塞湖。受“2016.9.5”滑坡高速铲刮，斜坡下部原太洪村2号滑坡堆积体被拉槽下切，平均长度168 m，平均宽度140 m，平均深度1m。滑坡形成的碎屑流堆积于斜坡坡脚，形成堰塞体。在滑坡启动部位残留一部分滑体，由于其位置高陡，临空条件好，监测位移达40 cm，靠其前缘部位仍有高频次的小规模垮塌和零星掉块。

滑坡后缘临近缘口3-5 m的范围内，发育有拉裂缝2条，调查期间裂缝长度约33 m，宽度约1-5cm，向两侧尖灭，平均深度10 cm。滑坡区上部坡壁高陡，局部悬空，零星掉块及局部垮塌频次高，据缘口约25 m的监测点的监测显示，抢险期间变形仍在继续，最大累计变形量达10 cm。

3 滑坡影响因素

3.1 岸坡高陡

滑坡区构造作用强烈，受新构造运动影响，河流切割强烈，河谷深切，左右两岸发育不对称，右岸岸坡高陡，斜坡坡度50°-65°，为滑坡形成创造了有利的临空条件。

3.2 构造作用强烈

滑坡区位于映秀一北川逆冲断裂及桂溪一陈家坝断裂附近，地质构造极其复杂。出露地层为寒武系韩家店组粉砂质板岩、粉砂质页岩夹生物碎屑灰岩、含铁石英砂岩，受构造作用变形强烈，产状较乱，岩体破碎，节理裂隙发育，力学强度低，崩塌、滑坡等地质现象发育。

3.3 滑坡体强度低

滑坡所在斜坡为2008年“5.12”汶川特大地震诱发形成的崩滑堆积体，上覆堆积体由碎块石土组成，土体松散，强度低，下伏基岩为志留系韩家店组粉砂质板岩、粉砂质页岩夹生物碎屑灰岩、含铁石英砂岩，受地震影响，岩体受损，极为破碎。滑体破碎，结构较松散，易渗水，其含水量较大时，抗剪强度将进一步降低，易沿上覆堆积体与基岩之间的力学差异性结构面产生滑移。

3.4 降雨入渗和地下水活动

在发生滑坡前一段时间内，该区域均无明显降雨，故未收集到有效降雨资料。通过多年降雨资料分析，陈家坝地区20 a一遇日最大降雨量279 mm（2008年9月24日），50 a一遇日最大降雨量323.4 mm。“2008.5.12”汶川地震发生以来，该区7-8月降雨较为集中，受长期降水人渗作用影响，在覆盖层与下伏基岩接触面形成富水带。地下水沿基岩内陡倾坡外的裂隙人渗并形成静水压力，为滑坡的形成提供了推力。

3.5 河流冲刷掏蚀坡脚不利于斜坡稳定

滑坡区位于都坝河右岸凹岸岸坡，受河水长期冲蚀及掏蚀作用影响，坡脚潜在不稳定体稳定性降低，对斜坡变形也有一定影响。

4 变形破坏机制分析

李家湾滑坡是在基岩裂隙水形成的静水压力作用下，斜坡上部堆积体和下伏基岩沿缓倾坡外的潜在滑面高速滑动。由于地形高陡，高速崩落体沿程铲刮斜坡中下松散堆积体，并掩埋都坝河河道，形成堰塞坝，破坏机制上表现为推移式滑动（见图5）。

在河道疏通过程中，对变形斜坡进行监测与预警[6]。滑坡上部残留体变形仍在继续，由于滑坡滑动后形成高陡临空面，残留体以零星掉块、垮塌为主，处于不稳定状态，破坏机制上表现为牵引式滑动。

斜坡坡脚堆积体位于都坝河右岸凹岸，受沟道冲蚀及掏蚀作用影响，坡脚堆积体稳定性降低，破坏机制上表现为牵引式滑动。

5 结论

（1）李家湾滑坡位于陈家坝乡太洪村2组，都坝河右岸，为一远程高位高速滑坡，滑坡堆积体堆积在沟底，堵塞都坝河，形成堰塞湖，滑坡区无人员居住，未造成人员伤亡和财产损失。

（2）结合李家湾所在地质环境条件，其滑坡形成及堵河机制大致可概括为5个阶段：顺向岸坡结构地震受损→滑坡体前缘剪切、后缘拉裂→高速下滑→沿程铲刮→堰塞堵河。

（3）滑坡下滑過程中沿程铲刮下部堆积体，势能逐渐减小，与太洪村2组滑坡相比较，未产生明显的“气垫效应”。

（4）在李家湾堰塞湖形成过程中，上游坡体结构松散，下游坡体结构较完整，通过对上下游调查，堰塞湖上游局部发生垮塌，应急抢险主要措施是在堰塞体上开挖一条导流槽泄流，降低堰塞湖水位以减低溃坝风险。

综上所述，高位地质灾害点隐蔽性强，远程高速滑坡经历剪出一撞击铲刮一高速下滑等过程，释放能量巨大，破坏能力强，危害性大，运动形式往往呈现出高速远程的特点[10]。在地震灾区，应采用新技术新方法加强对高位隐患点的排查和防范。