青藏高原东缘滑坡灾害机理与特征研究

1.滑坡形成的基本模式

滑坡是岩土体变形破坏中的一种特殊类型。张倬元等（2009）在大量案例研究的基础上，将斜坡变形破坏概括为几种基本地质力学模式：蠕滑（滑移）-拉裂、滑移-压致拉裂、弯曲-拉裂（倾倒-拉裂）、塑流-拉裂和滑移-弯曲。斜坡变形破坏地质力学模式与斜坡岩（土）体结构类型之间存在着一定的成生联系。在同一斜坡变形体中，也可能包含有两种或多种变形模式，它们可以不同方式复合。同样，某一变形模式也可在演化过程中转化为另一种模式。

青藏高原东缘特殊的地质环境条件导致滑坡灾害特别发育，并且具有规模大、机理复杂、危害大、防治难度高等特点，成为影响和制约重大工程建设、威胁人民生命财产安全的重要环境地质问题之一。结合我国西部地区独特的地质环境，黄润秋（2004）讨论了这一地区几类具有典型意义的大型岩质滑坡发生机理：①大型岩质滑坡的发生机理受坡体特定的地质结构条件所控制；②边坡的变形及大型滑坡的发生机理是一个复杂的地质-力学过程，或者说是一个时效过程，这个过程的发生是以滑动面的贯穿过程为主体的，滑动面的形成及贯穿往往具有累进性破坏的特征；③西部地区大型岩质滑坡的发生一般都伴随有滑动面上“锁固段”的突发脆性破坏，“锁固段”在岩质边坡的变形控制和稳定性机理中具有重要的地位，也是边坡地质灾害评价与控制的关键；④具有“超高位能”的失稳坡体，在下滑后通过高速撞击堆积于坡脚部位的松散堆积体，引起堆积体的迅速解体和高速滑动，从而形成一个包括崩塌→滑坡→碎屑流（泥石流）→堵江淹没成湖→湖水溃决→洪水→河谷地形改造→河谷次生崩滑的一个完整的地质灾害链；⑤可以采用现代流变力学理论结合数值模拟计算对复杂边坡的时效变形及滑动面的贯穿过程进行模拟研究和理论验证。

2.地震滑坡形成机理与成灾模式

地震滑坡灾害是指由地震动荷载导致坡体破坏以及破坏坡体产生的松散岩土体或扰动坡体在震后演化过程中所形成的具有危害作用的现象（崔鹏等，2013）。地震滑坡灾害已经引起国内外的广泛关注（Zhang et al.，2013a，2013b），许多学者对地震诱发滑坡灾害空间分布特征（Keefer，2000；Dai et al.，2011；Zhang et al.，2014）、地震滑坡灾害形成机理（Chen et al.，2011；Tang et al.，2015；张永双等，2011a，2013）以及地震诱发滑坡灾害危险性评价（Yoshimatsu and Abe，2006；Kamp et al.，2008）进行了大量的研究工作，推进了地震滑坡灾害的研究进展。(www.xing528.com)

针对地震滑坡灾害发育分布与地震地质、环境地质要素之间的相关关系，目前已有许多研究成果。研究表明，地震滑坡密度与震中距存在负相关关系，与坡度存在正相关关系，与岩石类型之间没有显著的一致性相关关系（Keefer，2000）；2005年巴基斯坦Kashmir地震（M7.6）触发滑坡主要分布于6个地形地貌-地质-人类影响区域（Owen et al.，2008）；根据多个地震实例（美国加州Northridge地震、台湾集集地震等）建立的地震触发滑坡密度与地震动之间的关系，可以用来通过地震滑坡分布反演无观测记录区域的地震动（Meunier et al.，2007）。在我国，通过研究历史地震滑坡的空间分布规律，发现地震引起的滑坡灾害主要集中分布在强震多发、地形复杂的地带，其中以南北地震带最为集中（孙崇绍等，1997）。2008年5·12汶川地震后，国内外学者针对地震诱发滑坡灾害发育特征与分布规律进行了大量研究工作，认为汶川地震诱发滑坡灾害的总体特点主要有：①数量多、密度大、规模大、分布范围广，具有成群成带性、丛集性发育的特点；②类型多样，主要包括岩质与岩土混合型滑坡；③高速远程滑坡发生时间短、速度快、滑距远、能量大、物质破碎、机理复杂，抛掷现象较明显，同时具有致灾严重的特点，在凌空快速滑动过程中存在明显的气垫效应，并可能产生巨大的气浪；④地形放大效应明显，滑坡多发生在临空面多的山体，斜坡的中、上部；⑤在空间分布上，具有沿水系分布，沿断裂带分布的特点，在断层两侧分布不对称，具有显著的上盘效应；⑥滑坡整体空间展布与单体滑坡滑动方向均具有一定的优势方向性，宏观上滑坡分布呈以震中东北向分布，单体滑坡优势滑动方向为上盘逆冲方向，即南东方向；⑦崩塌滑坡具有灾害链效应，汶川地震不但形成大量的崩滑堆积体，而且造成大量山体松动，在降雨作用下可能进一步变形破坏形成崩塌滑坡，甚至转变为泥石流（Xu et al.，2013b；Dai et al.，2011；Gorum et al.，2011；Qi et al.，2010；Yin et al.，2010；许冲等，2011a，2011b，2013；许强等，2010；黄润秋等，2008，2009a，2009b；Sato et al.，2009）。2010年玉树走滑断裂型地震触发滑坡空间分布特征及其与地质环境要素之间的相关性研究表明，地震滑坡主要沿地表破裂带分布，并且大多数地震滑坡发生在地表破裂带2.5km之内，滑坡密度分布与坡度之间具有显著的正相关关系，3800～4000m高程区域是地震滑坡的易发区域（许冲等，2012；Xu et al.，2013a）。2013年芦山地震滑坡空间分布特征研究结果表明，地震滑坡的易发高程为1600～1800m，滑坡密度随着坡度的增加而增加，东和南东方向分别是地震滑坡的易发与高发坡向（黄润秋等，2013；许冲等，2013）。

在活动断裂带发育的山区，地表过程的特殊性及其灾害效应是多年来工程地质和岩土工程界一直关注但没有很好解决的问题。近年来，活动断裂带与滑坡之间的关系受到国内外学者的普遍关注（王思敬，2002；黄润秋等，2009a；李晓等，2008；Lina et al.，2004）。尽管人们普遍认为构造活动在滑坡灾害形成过程中具有非常重要的作用（王思敬，2002），但是由于除了地震之外，断裂构造活动不易观察到，大多只能根据经验进行判断和定性研究。先存在的地质构造对滑坡的形成和发展具有重要的影响（Martel，2004），河谷岸坡附近的断裂对谷坡应力的传递有明显的阻隔和分异作用（黄润秋，2004）。三峡库区大型滑坡分布与地质构造的关系研究表明，地壳抬升、断裂活动、地震等内动力作用直接或间接地影响着滑坡的形成和演化（李晓等，2008）。2008年汶川Ms8.0级地震发生后，许多学者对地震滑坡灾害的活动断裂效应进行了较深入的研究。结果表明，绝大多数地震诱发的大型巨型滑坡紧邻断裂上盘发育，并且断裂错断方式对滑坡滑动方向具有较大影响（黄润秋等，2008a；许强等，2008）；活动断裂控制斜坡风化卸荷作用，地震断裂的活动方式控制斜坡岩体的启动运移和致灾特点，岩土体结构控制斜坡的变形破坏形式，地形地貌对地震力有明显的放大效应，滑坡灾害链的形成是内外动力耦合作用的全面体现（张永双等，2009）；极端滑坡事件绝大部分与地震断裂活动有关（吴树仁等，2010）。

地震效应对斜坡稳定性影响是长期的，特别是后续降雨使滑坡灾害频发（唐川，2010）。针对汶川震后滑坡灾害频率和规模显著增加的实际情况，研究者们对汶川震后滑坡灾害的长期活动性进行了一些研究工作，获得了一些研究结果和初步认识：汶川地震前后（2000—2011）灾难性滑坡变化规律研究表明，震后灾难性滑坡数量连续3年呈逐年上升趋势，震后暴雨年滑坡数量约为震前暴雨年滑坡数量的2倍，震后非暴雨年滑坡数量约为震前非暴雨年滑坡数量的4～5倍，震后滑坡高发期将持续20～25年（黄润秋，2011；Huang et al.，2014）；然而，崔鹏等（2008）研究认为，在汶川震后近5年内还会发生大量的滑坡和崩塌，随着时间的推移，不稳定斜坡数量逐渐减少，滑坡和崩塌活动将呈现逐渐减弱的趋势，估计约持续10年；唐川（2010）认为，汶川强震区至少在近10年内滑坡活动趋势是强烈的。