汶川大地震诱发地质灾害主要类型与特征研究

第20卷　第2期地质灾害与环境保护

Vol.20,　No.22009年6月

Journal of G eological Hazards and Environment Preservation

J une

2009

文章编号:　1006-4362(2009)02-0086-08

收稿日期:　2009204209 改回日期:　2009205210

基金项目:　国家重点基础研究发展计划课题“强震作用下斜坡失稳破坏机理及分布规律”(2008CB425801)和教育部创

新团队项目“地质灾害评价预测理论与防治技术研究”联合资助汶川大地震诱发地质灾害主要类型与特征研究

许强

(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都　610059)摘要:　

“5.12”汶川大地震诱发了数以万计的次生地质灾害,对灾区人民生命财产安全构成严重威胁,并成为影响灾区灾后恢复重建的重要因素之一。本文在对汶川地震区地质灾害进行大量现场调查的基础上,结合室内分析模拟,对汶川地震诱发的滑坡、崩塌、不稳定斜坡(震裂山体)和泥石流等主要次生地质灾害的主要类型及特征进行了较系统地分析研究。结果表明,强震诱发滑坡灾害发生特点与岩性结构和地形条件有较明显的关系,在硬岩、软岩和松散堆积物分布区,滑坡的启动、运动和停积形式有较大的差别,但总体上都具有高速、高动能、强大动力等特征。强震诱发的崩塌主要包括高位大型崩塌;小规模块石崩落、抛射;崩塌诱发大规模滑坡3类。强震条件下大多数崩塌都表现出一定的水平抛射特征。强烈的地震动力使极震区众多山体大范围震裂松动,形成了大量震裂山体。这些震裂山体的地表裂缝具体又可细分为断裂裂缝、震裂裂缝和滑裂裂缝3类。汶川地震形成了巨量泥石流物源,再加上震后泥石流爆发的临界降雨量大大降低,其启动和运动方式发生明显改变,在今后数年内,泥石流将是影响灾区恢复重建的最大地质灾害隐患,应高度重视,采取切实有效措施加以防范。

关键词:　汶川地震;次生地质灾害;震裂山体;灾后重建;动力特征中图分类号:　P315;P694 文献标识码:　A

1　引言

2008年5月12日,四川省汶川县发生8.0级

特大地震,给灾区人民生命财产造成重大损失。地震同时诱发了大量的滑坡、崩塌、泥石流灾害,对灾区人民生命安全和灾后恢复重建构成严重威胁。因此,防治地质灾害已成为灾区恢复重建的重要工作之一。

震后的地质灾害应急排查结果表明,四川省39个重灾县共发育地质灾害隐患点8060处(隐患点是指直接对人民生命财产构成严重威胁的地质灾害点,另外还有数以万计未对居民区、工业区构成直接威胁的灾害点不在统计之列)。其中,滑坡3314处,占总数的41%;崩塌2394处,占30%;泥石流619处,占8%;不稳定斜坡(震裂山体)1656处,占20%;其他灾害(如砂土液化、塌陷等)77处,占1%。

现场调查结果表明,汶川地震诱发的地质灾害

表现出与重力作用下地质灾害完全迥异的动力学特征[1,2],已远远超出了原教科书对滑坡、崩塌等的定义和认识。本文就四川省汶川大地震诱发滑坡灾害主要类型与特征作一简略的介绍。

2　滑坡的主要类型与特征

震后现场调查结果表明,强震诱发滑坡灾害的类型与表现特征与滑坡区岩性有较明显的关系。从滑坡区岩性的角度,可将滑坡分为硬岩类滑坡、软岩或硬岩表层剥皮型滑坡以及松散堆积物滑坡等3种类型。2.1　硬岩滑坡

在汶川地震区,广泛分布花岗岩、灰岩、砂岩等硬岩。调查结果表明,汶川地震诱发的绝大多数巨型、大型滑坡都主要发生在硬岩分布区,而不是通常所认为软岩或松散堆积物分布区容易发生滑坡,这也是强震诱发地质灾害有别于天然或暴雨诱发地质

灾害的最大差别。

硬岩滑坡又主要包括完整块状岩体和近水平层状岩体的高位临空抛射型滑坡和中陡倾角顺层斜坡的低位顺层滑坡两大类。

高位临空抛射型滑坡的动力特征为:在强震过程中,由于孤立山脊地形和高程对地震波和地震作用力具有明显的放大效应,在强大的水平地震惯性力的作用下,孤立和突出山脊中上部的岩体以一定的初速度整体高位抛出,并在空中作一定距离的临空飞跃,然后落地停积。由于启动时本身就具有一定的初速度,再加上为高位滑坡,在其运动过程中随其高程的下降势能会不断地转化为动能,运动的速度会不断地增加,往往可达到每秒数十米的运动速度。在高速临空运动的过程中,一方面块状或层状岩体因各部位速度的差异或通过相互碰撞会不断地自行解体碎裂;另一方面,滑体在高速运动过程中,往往要与河谷对岸山体或沟谷侧壁山体发生强烈的碰撞,致使滑体物质完全碎裂解体,最后主要以碎块石的形式停积。

图1　硬岩的高位临空抛射型滑坡

Fig.1　The bursting landslide f rom hard rock region at

high altitude

根据滑坡体前部的地形条件,尤其是滑动方向与滑体前缘沟谷走向的关系,高速运动的滑体物质最后主要以两种方式运动和停积。当滑体前部为狭窄的河谷,且河谷走向与滑体的滑动方向近于直交时,高速运动的滑体物质只能冲入河谷但动能并不能彻底耗散,于是继续逆坡前行,爬高到河谷对岸直到动能耗散殆尽才停积下来(图1(a ))。在青川的红石河、绵竹的小天池、以及都江堰的龙池等地可见到数十处高速远程抛射并爬高到对岸的滑坡体(图2、图3)。当滑体前部为宽缓的河谷,或河谷走向与滑体的滑动方向呈大角度斜交时,高速临空抛射的滑体物质从空中降落到地面后,仍保持着较高的运动速度,因此其可在宽缓的地面继续运动,直至动能耗散殆尽(图1(b ))。例如,青川大岩壳滑坡在经过数百米的临空抛射降落到地面后仍沿地面前行500余米(图4)。而当滑坡体前部的河谷走向与滑体的滑动方向呈大角度斜交时,高速运动的滑体物质在通过与谷壁碰撞解体后转化为碎屑流,呈流体

状沿河谷向前运动,甚至运动方向可随河谷走向的转折而变向运动。例如,青川东河口滑坡在临空抛射300余米后,沿前缘宽缓地带和沟谷以碎屑流的形式继续前行2km ,并同时堵断两条相交的河流,形成两个堰塞湖(图5)。映秀牛圈沟滑坡紧邻发震断裂的上盘,地震过程中强大的地震动力使花岗岩山体瞬间高速下滑。滑体前缘为一与主滑方向呈45°斜交的沟谷,高速下滑的滑体首先直接撞击到前缘沟谷的对岸山体并迅速解体破碎,转化为碎屑物质4次改变方向顺沟谷向前高速流动,沿途扫荡和裹携沟谷表层覆盖物,并在几次拐弯处的外侧留下了数十米高的离心超高痕迹[3,4]。青川县马公乡窝前社滑坡和绵竹文家沟滑坡均具有滑坡经碰撞解体转化为碎屑流,继续沿沟谷走向呈流态化运动,并随沟谷方向的变化而随之变化运动的特点(图6、图7)

。

图2　青川红石河滑坡冲到对岸爬高超过30m

Fig.2　Hongshihe landslide climbed up to 30m on the

other side of the gully ,

Qingchuan

图3　绵竹小天池滑坡向对岸爬高超过20m

Fig.3　Xiaotianchi landslide climbed up to 20m on the

other side of the gully ,Mianzhu

在硬岩分布区,另一类比较常见的大型滑坡为低位顺层滑坡。产生该类滑坡的主要地质条件是斜

7

8第20卷　第2期许强:汶川大地震诱发地质灾害主要类型与特征研究