1.江苏南京地质工程勘察院 江苏南京 210041；2.江苏省山水资源开发集团有限公司 江苏南京 210001
摘要：汶川地震后，高位山体滑坡灾害造成的直接危害巨大。文章分析成因机制包括地震、连续暴雨及较陡峻大高差地形。综合比选防治原则和方案：如果岩层层理顺坡向，应以防为主；对于岩层层理与坡向相反，应以治为主。
关键词：山体滑坡灾害；直接危害巨大；成因机制；综合比选；防治方案；以防为主。
笔者于2009年11月～2010年10月参加了四川省地质灾害应急治理工程的勘查、设计工作，笔者深感几次高位超大规模的山体滑坡灾害造成的直接危害巨大，针对山体滑坡灾害的防治方案应综合分析、比选，优选较佳的防治方案，确保山区居民生命、财产安全。
1 山体滑坡灾害的危害性
1）2008年“5.12”汶川地震时，在四川省绵竹市清平乡文家沟引发了巨型高位滑坡灾害。文家沟滑坡区分为滑坡源区、流通区、堆积区，长960m，后缘宽1080m，前缘宽500m，面积约69万m2；分布在海拔1885～2340m，高差455m；厚20～30m，原始体积约2180万m3。滑坡体高速下滑、碰撞转化为碎屑流，再倾泻、冲蚀；滑坡体水平运动总距离约4022m，竖直约1443m。堆积体积达5000万m3（图1），造成48人遇难。[1] 汶川地震时，高位山体滑坡灾害造成的直接危害巨大。
图2 暴雨时五里坡滑坡
2）1933年叠溪和2008年汶川两次大地震后，四川省都江堰市中兴镇三溪村五里坡在2013年7月8～10日持续暴雨，于10日上午10点半钟左右在五里坡发生特大滑坡灾害，滑坡体积达264万m3，滑坡体水平运动总距离约500m，滑坡摧毁11户农家乐，导致44人死亡，117人失踪（图2）。[2] 地震后暴雨时，高位山体滑坡灾害导致的直接危害巨大。
3）1933年叠溪、1976年平武及及2008年汶川三次大地震后，四川茂县叠溪镇松坪沟乡在2017年6月8～15日持续降雨，于24日6时许发生高位山体滑坡。滑坡源区长约200m，宽约300m，平均厚约70m，体积约450万m3；瞬间摧毁滑坡体坡脚新磨村新村组的64户民房，造成10人死亡、73人失踪；最终的滑坡堆积体顺坡向长约1600m，顺河向堵塞约1080m长的河道，平均厚约10m，体积约1300万m3（图3）。[3] 地震和降雨后，高位山体滑坡灾害造成的直接危害巨大。
图3 降雨后新磨村滑坡体分区
2 综合分析山体滑坡灾害成因机制
2.1 文家沟滑坡灾害的主要成因机制
1）文家沟滑坡灾害的滑坡源区发育在顶子崖山顶上，海拔2340m，地形较陡峻，坡度30～40°，为滑坡源区在高位剪出提供了临空条件；流通区地形陡缓并存，坡度15～40°，便于滑坡体时快时慢下滑，并多次与周边山体碰撞，岩层迅速被解体转化为碎屑流，碎屑流再沿沟域倾泻、冲蚀。滑坡体水平运动总距离4022m，竖直运动总距离1443m。滑坡堆积体少部分堆积在海拔1890～1599m的八、七级台地处（韩家大坪），形成主堆积区Ⅰ，体积约 2000万m3；大部分经过高速抛射、铲刮、下滑、倾泻、汇流至海拔1400～985m的五-二级台地处，形成主堆积区Ⅱ，体积约 3000万m3，还发生泥石流次生灾害（图1）。[1]
文家沟滑坡区地层属于老新岩层倒转（图4），沟域内在海拔1300m以上分布较新的泥盆纪观雾山组（D2g），岩性主要为灰岩夹白云质灰岩、砂页岩、石英砂岩等，较坚硬-坚硬；岩层外倾，产状320°∠32°，倾向NW向，倾角较大，与坡向相近；岩层中沿层理的软弱结构面易发育滑动面，属顺坡向、层理易滑岩层（图5）。[4]
图4 文家沟地质图及滑坡分布范围
在海拔1300m以下分布较老的寒武纪清平组（€1q），岩性主要为板岩、粉砂岩、含磷泥灰岩、硅质岩等，较坚硬-坚硬；岩层外倾，主要倾向为NW向，倾角较小，与坡向相近（图5）。[5] 所以，较陡峻、大高差地形及顺坡向、岩层层理的滑动面快速地发展了文家沟滑坡灾害的规模。
图5 文家沟三级台地南侧岩层倾向与坡向相近
2）文家沟中部发育顶子崖断层，断层呈近N-S走向，产状300°∠40°，断面呈弧形，属逆掩断层。[1] 在2008年“5.12”汶川地震时滑坡源区的岩体受到了沿倾向的巨大地震力作用，岩层中沿层理的软弱结构面被拉张、剪切，形成滑动面，发生顺坡向、岩层层理滑动面的高位大滑坡灾害。因此，2008年汶川地震诱发了文家沟滑坡灾害，并瞬间扩大了滑坡灾害的规模。
2.2 五里坡滑坡灾害的主要成因机制
1）五里坡滑坡源区在青城山“上清宫”NE方向大约100m处，两侧地形为山谷，竖直高差达400m；山坡地形较陡，坡度为15～25°。滑坡体从陡坎剪出后，在流通区沿NE走向加速下滑、铲刮、形成碎屑流，并沿途堆积。滑坡区总长约1150m，宽为60～400m，面积约20万m2，滑坡源区的最大厚度达60m，滑坡体积巨大，达264 万m3。（图2）[2] 较陡、大高差的地形不断加速了五里坡滑坡的速度，还发生泥石流次生灾害。
滑坡区地层岩性主要为三叠白垩系灌口组（K2g）棕红、紫红色厚层的砂岩、粉砂岩夹泥岩、砾岩；质地软硬不均，泥岩夹层强度低，易沿层理发育软弱结构面。岩层产状为SE110°∠16°，倾向与坡向相近，岩层中泥岩软弱结构面易发育滑动面，属顺坡向、层理易滑岩层（图6）。[2] 所以，较陡、大高差地形及顺坡向、岩层层理滑动面快速地发展了新磨村滑坡灾害的规模。
图6 五里坡滑坡岩层倾向与坡向相近
2）滑坡源区的后缘有一条2008年汶川地震前发育的呈NWW走向长约150m的拉张槽谷。汶川地震后二王庙活动断裂SE侧的次一级断层及节理也发生变形；使五里坡附近的节理带更加发育，在后缘老槽谷的山坡下方新增一条同样呈NWW走向长约100m的拉张槽谷，并新增一处小规模崩塌灾害，后缘海拔高程约1140m；在前缘沿近EW走向发育一条长约265m的陡坎和两处小规模崩塌灾害，前缘海拔高程约1040m，竖直高差达100m。（图6）。[2] 表明2008年汶川地震使滑坡源区的拉张槽谷和节理带更加发育，滑坡源区的后缘崩塌体比前缘崩塌体高达100m，为大滑坡提供了很大的下滑力；两侧的NNE方向临空，加之岩层中泥岩软弱结构面易发育滑动面，易产生顺坡向的剪切裂缝及顺岩层层理的剪切滑动面，还使前缘陡坎处受挤压后易沿节理带发育剪出口，大幅度地扩大了滑坡体规模。
3）都江堰市中兴镇三溪村五里坡在2013年7月8～10日持续暴雨，72h累积降雨量达444.4mm，9～10日的24h累积降雨量均超过180mm。[2] 连续的暴雨沿滑坡源区后缘裂缝和坡面节理快速渗入岩层，使岩层中的软弱泥岩持续软化、达到饱和、强度骤降，形成顺坡向滑动面。加之在砂岩中潜水骤增，产生动水压力；终于在10日上午10点半钟左右诱发了五里坡滑坡灾害。由此表明，连续暴雨是五里坡滑坡灾害的诱发原因。
2.3 新磨村滑坡灾害的主要成因机制
1）新磨村滑坡灾害的滑坡源区发育在松坪沟左岸的高耸山脊上，海拔2240～3460m，竖直高差达1200m，滑坡源区地形陡峻，坡度约50°，为滑坡源区在高位剪出提供了临空条件；流通区地形较陡峻，坡度为40°（图3），[3] 便于滑坡体沿斜坡面远程加速滑行、铲刮两侧山坡老的崩滑堆积物、形成碎屑流，滑坡体积象滚雪球一样快速增大，还发生泥石流次生灾害。
滑坡区地层岩性主要为三叠系杂谷脑组（T2z）变质砂岩夹板岩，质地软弱，强度较低，发育多条软弱结构面；产状为SW∠47°，倾向与坡向相近，岩层中大致沿层理的软弱结构面易发育滑动面，属顺坡向、岩层层理易滑岩层（图7）。[3] 所以，较陡峻、大高差地形及顺坡向、岩层层理的滑动面快速地发展了新磨村滑坡灾害的规模。
图7 新磨村滑坡地质剖面图和分区
2）新磨村滑坡区位于较场弧形构造的弧顶、岷江断裂（F5）和松坪沟断裂（F6）的交汇处西侧，斜切弧顶的松坪沟断裂穿过滑坡区，构造运动很活跃。滑坡区属地震高发区，最近发生的地震有1933年7.5级叠溪地震，触发了众多崩塌、滑坡灾害，还有1976年7.6级平武地震及2008年“5.12”8.0级汶川地震，其中1933年叠溪地震使滑坡源区山体震裂，后续的两次地震易进一步发展裂缝，易在滑坡源区东西两侧边界或在滑坡源区、流通铲刮区顺坡向沿变质砂岩夹板岩层理形成剪切裂缝。[3] 因此，多次地震在新磨村滑坡源区发育多条顺坡向、岩层层理的软弱裂缝，发育较多的不稳定斜坡，大幅度地扩大滑坡体规模。
3）叠溪镇松坪沟乡在2017年6月8～15日持续降雨，8d的累积降雨量约80mm，最大日降雨量达25mm。[3] 这次持续的降雨和之前若干年大量的降雨和地表水多沿滑坡源区后缘的拉张裂缝渗入滑坡源区内部，使滑坡源区的比重长期较大，在常年反复增大的重力作用下滑坡源区可能发生蠕滑等时空变形；大量雨水也会渗入、软化滑坡源区东西两侧边界的剪切裂缝；还会渗入滑坡源区、流通铲刮区的顺坡向沿变质砂岩夹板岩层理的剪切裂缝，软化顺坡向、岩层层理，直至发育成软弱滑动面。由此表明，连续降雨是新磨村滑坡灾害的诱发原因。
3 综合比选山体滑坡灾害防治原则方案
3.1 综合比选山体滑坡灾害的防治原则
1）首先，山体滑坡灾害的防治原则应本着“以人为本”的原则，应确保滑坡灾害威胁范围内居民的生命、财产的安全。[6][7] 尤其汶川地震后在顺坡向、岩层层理内易发育软弱面，滑坡体在连续降雨的诱发下发生滑移，加上较陡峻、大高差地形，快速地发展成为高位超大规模的滑坡灾害，危害巨大。对于这类高位超大规模的滑坡灾害应以防为主；主动搬迁位于山下的居民，避让滑坡灾害，以免发生特大生命、财产安全灾害。
2）其次，对于岩层层理与坡向相反的山体，应以治为主；治理工程与排水工程相结合：治滑坡应先治水，连续降雨是诱发滑坡的主导因素。
3.2 综合比选山体滑坡灾害的防治方案
1）对于上述高位顺坡向、岩层层理的超大规模的滑坡灾害，由于位于较陡峻、大高差地形，山林覆盖茂密，现场勘查工作非常艰难；所以，可以采用遥感技术，在无人机上航拍（UAV）高位滑坡源区变形的后缘拉张裂缝等，也可安装三维激光扫描仪（LIDAR），[3] 提高滑坡源区后缘拉张裂缝、两侧剪切裂缝及前缘剪出口的影像图片的分辨率，便于与地质图综合比对、分析、选定：岩层层理与坡向的相关性、变形的发育程度。如果高位滑坡源区岩层层理顺坡向、变形痕迹明显，就应尽早搬迁居民、避让超大规模山体滑坡灾害。
2）治理岩层层理与坡向相反的不稳定山体时，应采用重力式挡墙、抗滑桩等设施，应加强不稳定山体的排水治理，减少连续降雨、地表水对不稳定山体的长时间入渗、浸泡，[7] 避免产生新的滑移、变形，增强不稳定山体的稳定性。
4 山体滑坡灾害防治工程实例
4.1 簸箕岩滑坡灾害概述
1）簸箕岩滑坡（岩脑壳滑坡）地处清平乡棋盘村四组簸箕岩区，滑坡体发育于沿山台地斜坡上，远处最高点为尖尖山。绵远河从棋盘村东侧流过（图8），与文家沟隔河相望。[6]
图8 簸箕岩滑坡体地形、地貌
图9 簸箕岩滑坡体防治方案设计平面图
2）簸箕岩滑坡（岩脑壳滑坡）平面形态呈圈椅状，滑坡体西侧后缘以斜坡体变形后的拉张裂缝为界，北侧缘以北侧山脊处剪切裂缝的变形范围为界，南侧缘以南侧冲沟、支沟及山脊处剪切裂缝的变形范围为界，东侧前缘以坡脚处自然形成的陡坎为界（图9）。[7]
3）滑坡体岩性呈老新地层倒转现象，震旦纪邱家河组（Zbq）的上部页岩覆盖于寒武纪清平组（€1c）的下中部灰岩、粉砂岩之上。邱家河组（Zbq）的上部页岩主要倾向为SW向，与坡向相反，反倾的页岩在滑坡体中部出露，正是中部虽然变形却未滑移的重要原因（图10），[6] 从而在北部和南部发育H1、H2滑坡灾害（图9）。
图10 簸箕岩滑坡体防治方案设计剖面图2
4）根据上述对于岩层层理与坡向相反的山体应以治为主防治原则，根据H1、H2滑坡区之间中部的土岩界面、岩层内部不易滑坡，H1、H2滑坡体上覆的松散堆积层发生滑坡的可能性较小，最易滑动面位于上覆第四系松散堆积层与下伏邱家河组（Zbq）的强风化页岩的土岩界面；并借鉴修筑的较多低矮重力式挡墙的成功防治山体滑坡经验，我们把中部反倾出露的页岩看似抗滑桩，在H1、H2滑坡体坡脚剪出口附近分别布设高度3.0～3.5m的A、B低矮重力式挡墙；在后缘及两侧增设截、排水沟及封填裂缝（图9、11、12）。[7] 由于受应急治理经费有限的制约，未在H1、H2滑坡体中段布设抗滑桩等治理设施。
图11 簸箕岩滑坡体防治方案设计剖面图1
图12 簸箕岩滑坡体防治方案设计剖面图3
H1滑坡体于2013年8月再次发生了滑坡灾害，大部分堆积体被重力式挡墙挡住，少部分堆积体越过挡墙顶后冲入2座民房的一楼，挡墙及民房均未倒塌，证明了采用高度低于3.5m的低矮重力式挡墙防治滑坡的合理性，有效防止越过挡墙顶的堆积体冲蚀挡墙趾的地基。
5 结论
1）2008年“5.12”汶川地震后，高位山体滑坡灾害造成的直接危害巨大。
2）山体滑坡灾害的主要成因机制包括三个方面：首先，多次地震使滑坡源区附近的节理带更加发育，尤其在倾向与坡向相近的岩层中极易发育后缘拉张槽谷裂缝、两侧顺坡向的剪切裂缝、顺岩层层理的剪切滑动面、前缘剪出口；可以直接诱发滑坡灾害，并瞬间扩大滑坡灾害的规模。再者，连续暴雨是诱发滑坡灾害的最常见的原因。还有，较陡峻、大高差地形及顺坡向、岩层层理的滑动面快速地发展滑坡灾害的规模，还产生泥石流次生灾害。
3）山体滑坡灾害的防治原则和方案应 “以人为本”，对于地震后顺坡向、岩层层理滑移的高位超大规模的滑坡灾害应以防为主；采用无人机航拍（UAV）、三维激光扫描仪（LIDAR）等遥感技术，制作高位滑坡源区形态的清晰影像图片，与地质图综合比对、分析、选定；如果高位滑坡源区的岩层层理顺坡向、变形痕迹明显，居民就须尽早搬迁、避让超大规模的山体滑坡灾害。对于岩层层理与坡向相反的不稳定山体应以治为主，采用重力式挡墙、抗滑桩等设施，并加强山体的排水治理，避免产生新的滑移变形。
4）治理岩层层理与坡向相反的不稳定山体时，宜采用高度低于3.5m的低矮重力式挡墙，防止越过挡墙顶的堆积体冲蚀挡墙趾的地基。
参考文献
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作者简介：
经根东，男，1970年4月，高级工程师，注册土木工程师（岩土），研究方向为岩土工程勘察、设计、地铁施工，江苏南京地质工程勘察院，江苏省南京市雨花台区贾东村105号，210041。
13512518379，E-mail：591431295@qq.com，江苏省南京市江宁区池田路1号湖东音乐苑8幢201室，211111。
论文作者:经根东1,明成银2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/23
标签：滑坡论文; 灾害论文; 岩层论文; 山体论文; 汶川论文; 挡墙论文; 后缘论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;