古滑坡复活机理及青藏高原滑坡灾害研究

古滑坡复活通常是一个涉及地貌、气候变化和人类活动等因素的复杂过程（Cruden and Varnes，1996）。大型古滑坡一般分布在构造活跃区，不良的地质构造条件和破碎的岩体结构是古滑坡发生的主要内因（Weidinger，2006；Huang，2009；Youssef et al.，2013），后续的内外动力地质作用会促进滑坡体的继续下滑。近十余年来，古滑坡复活的成因机理研究越来越引起国内外学者的重视，主要从以下几个方面进行研究。

1.古滑坡体和古滑带的物理力学性质研究

古滑坡的复活机理研究离不开古滑坡体和古滑带的物理力学性质，特别是古滑带的强度特性及其在不同条件下的演变规律研究。

在古滑坡体方面，与一般滑坡相比，古滑坡体的结构更加复杂、岩土体类型更加多样。据不完全统计，最多见的一类古滑坡体是由大型崩坡积、冰碛和冰水堆积、古地震堆积物所形成的粗细混杂的滑坡堆积体（混杂堆积体）。遭受过古滑坡作用的混杂堆积体的工程力学行为极为特殊、复杂，是工程地质和岩土力学研究的薄弱环节之一（李世海等，2004；徐文杰等，2014；Mollon et al.，2012；Lee et al.，2012）。一方面，古滑坡体经过数百乃至数万年的堆积和重新固结作用，其性质比一般的“土石混合体”更复杂。另一方面，经过滑动的混杂堆积体不仅结构发生破坏，而且形成了大型滑带（不连续面）。对这种由滑带控制的混杂堆积体滑坡的稳定性研究，不能照搬已有“土石混合体”的理论和方法，因此大型原位试验显得更为重要。此外，古滑坡的复活是渗透变形与介质力学性质弱化联合作用的结果，具有典型的应力-渗流-损伤耦合特点，现有的渗透理论和实验手段难以适用于这种特殊的岩土介质（王宇等，2014）。目前，不同的研究者对于混杂堆积体的渗透规律并没有得出一致的结论。因此，混杂堆积体的应力-应变全过程渗流耦合问题有待进一步深入研究。

在古滑带的强度特性及其在不同条件下的演变方面，前人研究表明，古滑坡的复活一般是沿着强度参数接近残余强度的剪切带滑动（Skempton，1970）。一些古滑坡甚至发生在全新世以前，破裂面的性质从那时起开始发生缓慢变化，这些变化可以反映长期的环境条件对滑坡稳定性的影响（Youssef et al.，2013）。一般而言，大型--巨型滑坡的滑带往往并非一条连续分布的滑带，而可能是由多条滑带组合而成，既有主滑带，又有次级滑带。因此，古滑坡体的强度主要由滑带强度所控制，已存在剪切带（滑带）的强度特征是古滑坡复活研究和灾害防治中不可回避的重要问题。

一般认为，现代滑坡的滑带通常具有非常低的抗剪强度（残余强度），特别是滑带土的黏聚力甚至接近0。滑带土的残余抗剪强度与黏土矿物的类型、黏粒含量、液限、颗粒级配有很好的相关性（Voight，1973；Olson，1976；Holtz et al.，1985）。然而，古滑坡的滑带具有“反常的”高剪切强度，Holtz等（1985）认为低塑性的黏土矿物增加了有效内摩擦角，破裂面的愈合机制可能解释其高抗剪强度。Stark等（2005）对两个土壤样品进行了为期230d的环剪试验，结果表明排水条件下残余强度经历了“愈合”，并表现出强度高于之前的残余强度。Carrubba等（2008）也认为当滑体停止滑动并保持稳定状态下，滑面的强度随时间增加而增大，反算的剪切强度比实验室测定的残余强度要大。作者在研究滇西北冲江河古滑坡复活机理过程中，分析了低塑性的绿泥石和伊利石对滑带土强度及其变化的影响，提出自愈合机制可以解释古滑带的高剪切强度，从而解释了为什么很多古滑坡处于休眠状态（Zhang et al.，2015）。

由于古滑坡体物质结构的特殊性和演化过程的复杂性，古滑带强度的演变过程难以用传统的残余强度理论进行描述。不同级次滑带土强度特征的差异、多级滑面联合控制滑坡复活的协调响应方式以及滑带土在不同条件下的演变机制，仍是古滑坡复活研究中需要高度关注的问题。(www.xing528.com)

2.古滑坡的复活机理研究

在国外，古滑坡复活机理研究主要侧重于以下3个方面：①复活特征研究。例如，Burda等（2013）研究了波希米亚北部Eisenberg滑坡的复活过程，该滑坡是1952年由采矿活动诱发的，之后由于采矿和降雨的累积作用，滑坡持续发生局部变形，在2011年1月再次剧烈滑动，造成损失约60万欧元；Negi等（2013）研究了加瓦尔58号国道Kaliasaur滑坡的复活特征，该滑坡最初形成于1920年，在之后的90多年里多次复活，严重威胁着公路的安全运营；Saez等（2012）研究了阿尔卑斯山脉Pra Bellon滑坡的复活特征，该滑坡在1910—2011年期间发生了22次明显活动，滑坡中部的活动性大于边缘地带；Ronchetti等（2007）分析了意大利中部亚平宁山脉Valoria滑坡的复活特征，该滑坡在过去的60年复活了7次，在2005—2016年期间的复活造成两条公路被破坏，中断交通3个月。②复活的诱发因素研究。例如，Notti等（2015）采用PS-InSAR技术研究了西班牙南地中海海岸的Marina del Este滑坡，发现滑坡在2003—2009年期间的滑动速率为5～15mm/a，在2009--2010年雨季的滑动速率增加了约10倍，说明降雨对该滑坡复活具有重要作用；Ronchetti等（2010）研究了意大利中部亚平宁山脉4个大型软弱岩土体滑坡复活前后的流体力学条件，结果显示地下水位和滑坡位移速率之间有很好的对应关系，说明地下水位和孔隙水压力是滑坡复活的激发因素。Varˇilová等（2015）研究了埃塞俄比亚高地4个典型滑坡的复活特征，认为降雨、人类工程活动是滑坡复活的主要因素。③复活的空间预报。例如，Generali等（2015）研发了一个地貌学模型来估计休眠滑坡复活的可能性，该模型仅关注了空间预报。

在国内，随着山区交通工程的迅速发展，铁路、公路等工程建设过程中遇到的古滑坡越来越多，原铁道部科学研究院西北研究所早在宝成线、宝天线、鹰厦线等铁路施工过程中就关注到了古滑坡复活问题（王恭先等，2004）。在三峡库区特别是蓄水以后，大量古滑坡发生了复活变形，一时成为工程地质界关注的焦点。研究集中在以下几个方面：①总结了库区移民迁建区滑坡结构和变形失稳特征，对库区分布广、危害大的古堆积层滑坡体的工程地质力学性质进行了研究，提出了滑坡堆积体可作为“土石混合体”的概念及力学取值分析方法，还开展了渗透压力对堆积层滑坡稳定性变化的影响，以及砼格构防治工程设计理论与方法等关键问题研究（唐辉明等，2002；李晓等，2007；胡新丽等，2014；晏鄂川等，2012；李守定等，2008）。②开展了“坠覆体”成因和演化研究，认为它是一种多成因、多期次的松散堆积体，可称之为“大型崩滑堆积体”。现场试验表明，原来强度较差的松散碎裂岩体力学强度明显提高（殷跃平等，2003）。③研究了库水位波动对古滑坡岸坡稳定性的影响，研发了系列监测预警技术，提出了相关防治措施（刘传正等，2004；Yin et al.，2016；殷坤龙等，2012；王尚庆等，2009；卢书强等，2014）。在黄河中上游地区，不少学者在古滑坡发育特征和稳定性等方面开展了研究工作，重点关注了灌溉、降雨、水库蓄水、人工开挖、堆载、施工强夯、高频振动等对黄土滑坡形成与复活的影响（孟兴民等，1991；王家鼎等，2001；戚筱俊，2002；王恭先等，2004；张茂省等，2011）。

在青藏高原东缘为主体的西南山区，国内学者主要结合水电工程开发和新城镇建设中遇到的地质环境问题，开展了古滑坡形成、复活机制及稳定性方面的研究（黄润秋等，2007；许强等，2011；Deng et al.，2016）；从地质测年、遥感地理信息、岩土力学试验、物理模型试验、数值模拟试验等方面对西南地区古滑坡的发生时代、形成原因、复活可能性和危害等进行了颇具意义的研究（Dai et al.，2005；邓建辉等，2007；张家明等，2012）。通过大量案例分析表明，青藏高原东缘古滑坡复活的特征主要表现在：①古滑坡的复活呈现多期次、多分区、多级滑带的变形特点，级序越低，稳定性越差；②古滑坡有的沿着老滑面（滑带）重新滑动，有的孕育新的次级滑面，但新滑面最终也多迁就老滑面发育；③滑坡复活变形速率与外界影响因素密切相关，坡脚开挖容易造成古滑坡的局部迅速解体破坏，而水的入渗、河流侵蚀等则导致滑坡发生缓慢蠕滑复活，目前发现的古滑坡复活以蠕滑型为主；④由水的入渗（降雨、融雪或地表排水）引起的古滑坡复活，一般都经历较长时间的演化阶段，常在地表相应地出现裂缝、拉裂槽和陡坎等变形迹象；⑤古滑坡出现复活迹象后，若得不到及时有效的抑制，容易出现后退式逐级破坏现象。

总体而言，古滑坡复活的成因机理研究越来越引起国内外学者的重视，但是相关研究多是针对古滑坡复活的个案，总体上研究目标还比较分散，尚未从区域性规律和长时间序列的角度开展古滑坡复活问题研究，对古滑坡复活机理的认识缺乏系统性。