地震典型滑坡產生機理及防治方法研究

程躍廣CHENG Yue-guang；倪振強NI Zhen-qiang

（①山東三山公路工程監理咨詢有限公司，聊城 252000；②聊城大學建筑工程學院，聊城 252000）

0 引言

地震滑坡是常見的地震引發的地質災害，會對公路、房屋和農田都造成極大的破壞[1]。地震滑坡既可以伴隨著地震的發生而立刻產生（即地震伴生滑坡），也可以是在地震發生后一定的時間內發生（即地震滯后滑坡）[2，3]。

地震滑坡研究目前集中在6 個領域：地震滑坡分布特征，地震滑坡與地震參數關聯，地震滑坡與地質條件關系，地震滑坡動力響應關系，地震滑坡預測，地震滑坡風險性評估[4]。但這些研究針對地震滑坡后研究較多，對滑坡預測研究較少；對典型地震滑坡發育特點、發生機理研究較少[5]。

因此，本文以汶川地震中的典型地震滑坡為研究對象，根據發生特點將地震滑坡進行分類，對其發生機理進行分析。其研究成果對認識地震滑坡，進行防治具有重要的理論意義和工程意義，可以指導相關震后重建工作，也可以為地震滑坡的預測研究提供有益參考。

1 汶川地震滑坡總體發育特點

汶川地震滑坡總體發育特點是點多面廣、災情嚴重，規模大，滑速快、時間短、滑距遠，延續時間長，反復性大，滋生山地災害鏈發生條件。

汶川地震強度大、震源淺、破壞力強、波及面廣。四川44 個縣（市、區）災情嚴重，重災區面積超過10 萬km2。由于四川地區的地形地貌山高勢陡，因此地震滑坡多具有滑速快、時間短、滑距遠的特點。除去地震過程中引發了大量滑坡，地震過程中亦使原狀山體發生了整體松動，產生裂縫，降低了坡體穩定性。當遭遇強降雨或其他振動時，松動的土體和松散堆積物容易引發新的地質災害，甚至延續多年。地震滑坡發生后，堆積在坡腳和溝谷處易形成堰塞湖，有可能形成新的山地災害鏈。

2 典型地震滑坡分類

2.1 地震滑坡發生特點

滑坡是一種斜坡表層變形破壞現象，發生的自然條件為斜坡巖性、結構，包括易滑巖組條件、軟弱結構面條件和有效臨空面等；外界條件主要是各種外力影響，包括降雨、地震、人類工程活動等。

地震滑坡其實質是地震作為直接誘發因素，激發具備滑坡發生條件的斜坡產生變形、位移和滑動。地震對滑坡的作用是促進和加速滑坡的形成。在強烈的地震作用下斜坡會產生兩種作用：地震慣性力作用（主要是水平作用）和地震作用下超孔隙水壓力。兩種作用力共同作用下，使得坡體下滑力增加，抗滑力減小，導致斜坡失穩。

地震作用對滑坡形成的影響，主要是由地震波動振蕩產生的震動作用，對斜坡體產生變形破壞。根據先后順序，其作用形式可以分為啟動動力效應、變形位移加速效應、累進破壞效應三個過程。

2.2 地震滑坡主要類型

2.2.1 整體滑動型地震滑坡

斜坡上部巖土體在地震誘發作用下易發生整體滑動，其特點是滑動規模大、分級明顯。一般發生時滑速快，發生在溝谷內時易造成河道堵塞，形成堰塞湖。汶川地震中的大部分堰塞湖都是由整體滑動型滑坡造成的。

以文家壩滑坡為例，見圖1，從滑坡的運動、堆積特征分析：前部滑坡體在石坎河長期沖蝕作用下具備了較好的臨空條件，在強震作用下首先啟動，而后牽引后部滑體逐漸發生滑動。滑坡體后壁陡坎高度小，中部陡坎高度相對較大，滑坡體表面分布有一系列近于平行的弧形張裂縫及數個大小不一的滑坡平臺，顯示出在前部滑體的牽引作用下分級、分塊滑動的特點。

圖1 文家壩滑坡整體滑動圖

2.2.2 碎裂滑動型地震滑坡

位于斜坡上部的巖土體在震中產生滑動后，在持續地震作用下，巖土體逐漸發生震裂、松弛，進而在滑動過程中發生碎裂。一般規模較大，分級分塊明顯，滑體前部具有滑動的臨空面。滑動過程中無拌合現象、滑距較遠。

以牛圈溝滑坡為例，見圖2，從滑坡的運動過程、堆積特征分析：滑動啟動階段，在海波1350m 滑坡啟動區，坡度40~45°，由于地震激勵，滑坡后緣迅速開裂、擴大，沿深部順層軟弱結構面開始滑動；碰撞碎裂階段，在海拔1350~1200m 的滑床上碰撞，坡度20°，滑體在啟動中獲得高速運行動量，與左岸強烈碰撞，激發次生滑坡，在經過多次高強度碰撞、崩解后成為碎裂滑動物質；碎屑滑動階段，在海拔1200~1000m 折向處，坡度20°，碎屑物繼續滑動；堆積停滯階段，在海拔1000m 折向至岷江河道，坡度5~10°，碎裂物質滑動能量下降，堆積在溝道處。

圖2 牛圏溝滑坡碎裂滑動圖

2.2.3 墜落~滑動型地震滑坡

高陡斜坡上部的巖土體，在地震中發生墜落，在坡面快速運動產生作用力，推動坡面的巖土體發生滑動。多發生在緩傾角巖層或具緩傾角節理的巖體中，其特點是滑坡后壁高陡、中部坡體淺層滑動、坡腳形成倒石堆。

以東河口滑坡為例，見圖3，從滑坡的運動過程、堆積特征分析：啟程滑動階段，滑體在地震作用下加速、滑體重心快速滑過剪出口，具有較高的滑動速度和較大的動量；近程飛撞階段，滑體沿滑床高速飛過剪出口，滑體以凌空飛越的運動形式為主，并與溝谷坡體發生激烈碰撞；遠程流動階段，滑體與溝谷碰撞后，沿溝谷轉向高速流動，滑動坡體變為高速碎屑流，與溝谷中的水流混合，形成類似泥石流的流動體；堆積階段，堆積體基本為解體為粉碎狀的滑體組成，極為松散、破碎，其中的巖塊大小混雜、無分選、無磨圓，且可見大塊石擠壓翻滾現象。

圖3 東河口滑坡滑動~墜落圖

2.2.4 傾倒~滑落型地震滑坡

位于斜坡上部的高傾角反傾巖層的坡體在地震時發生傾倒、滑落，滑體產生巨大作用力推動坡面下部巖土體發生滑動。滑坡后壁為高傾角巖層的傾倒滑裂面或殘留危崖；中部坡面淺層滑動明顯；在坡腳形成倒石堆。

以草壩河滑坡為例，見圖4，從滑坡的運動過程、堆積特征分析：滑坡所在區域屬于中高山地貌，岷江及其支流對山體的切割深度較大，形成了陡峻的山勢，坡體近乎直立。山體基巖巖性主要為花崗巖，受茂汶斷裂帶影響，節理裂隙發育，尤其豎向節理發育強烈。巖層傾面為反傾面，傾角40°，在地震作用下，發生了傾倒~滑落型地震滑坡。

圖4 草壩河滑坡傾倒~滑落圖

2.2.5 復合型地震滑坡

復合型地震滑坡在分類時并不是指一個單獨的類型，此類滑坡規模一般都較大，形成的條件、因素多樣，在滑體的不同部位，滑坡發育呈現出不同的特點，反映出不同的成因類型。

以大光包滑坡為例，見圖5，從滑坡的運動過程、堆積特征分析：原地貌分為三段，即大光包孤立山脊段高程2700~3047m，坡度55°；斜坡段Ⅰ，坡面1700~2700m，坡度30°；斜坡段Ⅱ，坡面高程1500~1700m，坡度50°。震裂階段，地震作用下坡體產生潰裂，內部松弛和解體；高速潰滑階段，在地震作用下，沿著陡坡高速滑動；震動堆積階段，潰滑而下的散體物質在溝內狹窄空間里反復地滾動、篩動，形成頂部舒緩波狀堆積；二次拋射階段，斜坡主體初次潰滑后，2700~2800m 高程以上還剩下孤立主峰。主峰前緣失去支撐而使地震放大效應更顯著，產生二次高速拋射。

圖5 大光包滑坡復合滑落圖

3 防治方法研究

3.1 地震滑坡預警技術發展

由于地震滑坡具有發生時間短、威力大、范圍廣的特點，因此地震滑坡預防就顯得尤為重要，提前預防或進行治理，能最大程度地減少滑坡災害對人身和財產造成的損害。地震所誘發的滑坡具有突發特點，而且地震發生的預報也難以做到準確預測，所以通過監測地震或坡體的方法去提前預警地震滑坡的發生難度是極大的。顆粒介質地震前兆探測技術在地震滑坡預警中起到了一定進展，其原理和關鍵是將探測器放置于土體顆粒中，并將地殼層當作顆粒物質處理，將應變傳感器安置于顆粒中，將地震與顆粒物質之間的相互作用傳到地面，以達到預警的作用。

目前地震滑坡的預警技術主要是針對地震引發的次生災害滑坡進行監測、預警和防治，防止滑坡形成地震次生災害鏈。這在震后不穩定斜坡的防治過程中取得了較好效果，有效避免了災害鏈的形成和發生。

3.2 地震滑坡次生災害鏈防治

2008 年汶川地震在四川山區誘發了大量的滑坡山地災害，山體的整體性和穩定性遭到嚴重破壞。隨著發生時間的推移，對地震次生山地災害進行正確認識并進行有效防治成為當前和將來很長時間內必須要解決的重要問題。由地震作用引發的次生山地災害鏈危害遠大于單體，只針對災害單體進行防治難以做到對整個災害鏈的遏制。認識單個災害的產生機理，找出整體減災方法，才能起到治標治本的目的。

地震次生山地災害鏈是一種特殊的山地鏈條式災害組合形式，由崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等各類災害形式，其間相互引發、轉換，可能形成崩塌-滑坡-災害、崩塌-滑坡-堰塞湖-災害、崩塌-滑坡-泥石流-災害等災害鏈形式。這些災害鏈是連續、連鎖的，是自然環境、誘發因素和災害過程綜合作用的結果，因此分析山地災害鏈，不僅要分析單個災害體的內在啟動條件，也要分析其誘發條件和機制。根據災害過程、成因規律分析各災害之間的關系和轉化，需要在把我次生山地災害鏈規律特點上，進行長期和系統規劃才能完善防治。

4 結語

本文通過研究汶川地震中的典型地震滑坡，根據滑坡的運動、堆積特征，將地震滑坡進行分類，并闡述了其滑動特點、滑動過程和滑動機制，得到以下結論：

①地震滑坡的實質是地震作為誘發因素，誘發因素主要是地震慣性力和超孔隙水壓力。根據對滑坡的作用過程，可以分為啟動動力效應、變形位移加速效應、累進破壞效應三個過程。

②將地震滑坡分為了五種類型，即整體滑動型、碎裂滑動型、墜落~滑動型、傾倒~滑落型和復合型五類，并詳細分析了這五種類型的滑動特點、滑動過程和滑動機制。

③地震滑坡防治需要結合地震次生山地災害進行綜合防治，把握其規律特點，長期和系統規劃。