汶川八级地震滑坡特征分析.pdfVIP

J o u r n a l o f E n g in e e r in g G e o l o g y 工程地质学报 1 0 0 4 9 6 6 5 2 0 0 9 1 7 ( 1 ) - 0 0 2 9 1 0 汶川八级地震滑坡特征分析 殷跃平 ( 中国地质调查 局北京1 0 0 0 3 7 ) 摘要汶川地震诱发的 1 5 0 0 0多处滑坡明显受地震断裂控制， 主要沿龙门山主中央断裂带和后山断裂带展布， 沿龙门山主 中央断裂带汶川映秀一安县高川北川陈家坝平武南坝一线， 滑坡面密度大于5 0 以上， 最大可达7 0 。沿断裂带形成了 大量的松动山体， 在暴雨期间极易发生滑坡、 泥石流灾害， 对灾后重建构成严重威胁。据初步调查， 汶川地震触发的体积最大 的滑坡是位于主中央断裂带上的安县高川大光包滑坡， 滑动距离长 4 5 0 0 m， 滑坡堆积体长 2 8 0 0 m， 宽 1 7 0 0 2 2 0 0 m， 最大厚度 达 5 8 0 m， 若以平均厚度 2 0 0 m计， 体积达 1 1 亿 IT I ， 为我国已发生的单体滑坡之最。与常见滑坡明显不同的是 ， 汶川地震极震 区滑坡的滑床往往不具连续完整的滑面， 剪出口滑坡特征不明显 ， 呈现明显的“ 尖点突起” 或“ 边缘突出” 特征， 反映出上部滑 体被地震力振动解体， 甚至抛掷后与下部滑床边缘发生撞击。以阶型滑坡、 凸型滑坡、 勺型崩滑、 座落型( 振胀型) 滑坡和巨大 滚石 5种类型最为典型。根据强震地面运动纪录和大量实例调查表明， 在汶川地震极震区， 触发滑坡的地震竖向力作用是非 常明显的， 大量滑坡经历了初始斜坡( 风化碎裂岩体) 地震抛掷撞击崩裂高速滑流的作用过程。 关键词 汶川地震滑坡地震加速度大光包滑坡 中图分类号 ： P 6 4 2 2 文献标识码 ： A F EATURES OF L ANDS LI DES TRI GGERED BY T HE W ENCHUAN EARTH QU AKE YI N Yu e p in g ( C h i n a G e o l o g i ca l S u r v e y ， B e i j i n g 1 0 0 0 3 7 ) Abs t r a ct Ov e r 1 5， 0 0 0 l a n ds l id e s we r e t ri g g e r e d b y t he W e n chu a n Ea r t hq u a k e a l o n g t h e Ma in s e is mi c f a u l t a nd b a ck f a u l t o f t h e L o n g me n Mt t e ct o n ic be hTh e a r e a d e n s i t y o f l a n d s l id e co v e r a g e，i e，t he r a t io o f t h e l a n d s l id e d is t r i b ut io n a n d t o t a l a r e a，is g r e a t e r t h a n 5 0 in a v e r a g e a n d 7 0in ma x imu m a I o n g t he Yin g x iuGa o ch u a n C h e n j ia b a N a n b a o f t h e m a in s e is mi c f a u l t T h e e n o r mo u s l o o s e n r o ck m a s s e s e a s y f o r o ccu r r in g l a n d s l id e s a n d d e b r i s fl o ws wil l s e r io us l y t h r e a t t h e r e co ns t r u ct io n a n d l iv in g，e s p e cia l l y，d u ri ng r a in i ng s e a s o ns Th e l a r g e s t l a n d s l i d e t ri g g e r e d b y t he W e n ch u a n Ea r t h q u a k e is l o ca t e d a t t h e Da g u a n g ba o，An x i a n Co u n t y，o f t he ma in s e is mic f a u l t Th e v o l u me o f t h e Da g u a n g ba l a n d s l id e is 1 1 bi l l io n m ，a n d 4， 5 0 0 m l o n g f r o m s ca r p t o t o e， 2， 8 00 m l o n g，1， 7 0 0 t o 2， 2 0 0 m wid e a n d 2 0 0 m in a v e r a g e t h ick ne s s，a n d 5 8 0 m i n ma x t hi ck n e s s for a ccu mu l a t i o nI t is a l s o t he max i mum v o l ume o f s in g l e l a n ds l id e i n Chi na Mu ch di f f e r e n ce s with o t h e r co n v e n t io n a l l a n d s l id e s，t he s l id in g s u r f a ce s a r e co mmo n in co mp l e t e a nd d is co n t in u e d， a n d t h e e x i t s we r e u n cl e a r i n t h e e p ice n t e r are a o f t h e We n ch u a n E a r t h q u a k e ， wh ich il l u s t r a t e s t h e u p p e r r o ck ma s s wa s s t r o n g l y v i b r a t e d a n d s e p a r a t e d，t h e n t h r o w n an d crus h e d w it h the b e d r o ck T h e fi v e p a t t e r n s o f t h e l a n d s l id e s a r e cl a s s ifie d a s s t a i r ca s e s h a p e d ， co n v e xs h a p e d ， b o w e l s h a p e d ， s l u m p( v ib r a t e de x p a n s iv e )一s h a p e d a n d 收稿 日期 ： 2 0 0 81 2 3 O 作者简介 ： 殷跃平 ， 主要从事地 质灾害研究与防治 E ma i l ： y y u e p i n g ma i l cg s g o v cn J o u r n a l o fE n g in e e r in g G e o l o g y 工程地质学报2 0 0 9 h u g e r o cks t o n e in a b r o a d s e n s e T h e s t r o n g g r o u n d mo t io n r e co r d s a n d d e s t r o y e d h o u s e ca s e s p r e s e n t t h a t t h e v e rtica l s e is mic l o a d is d o min a t e d wi t h in t he e p ice n t e r a r e a，i e ，t he v e r t ica l is g r e a t e r t ha n t h e h o ri z o n t M o f s e is mic l o a dI t p r o v i d e s a n e x p l a na t io n wh y l o t s o f l a n d s l id e s e x pe r ie n ce d t h e p r o ce s s e s o f b r o k e n t h r o wncr u s h e d h i g h s pe e d d e b ri s flo w Ke y wo r d s W e n ch u a n Ea r t h q u a k e，La nd s l id e，S e is mic a cce l e r a t io n，Th e Da g u a n g b a l a n d s l id e 1 引 言 据初步统计 ， 汶川地震触发了 1 5 0 0 0多处滑坡 ， 估计直接造成 2万人死亡 ， 约占地震灾 害造成 8 8 万人死亡 的 1 4 。基于大量野外调查资料 ， 初步分 析“ 5 1 2 ” 汶川 8级地震作用下 ， 触发滑坡 的动力 学特征。本文采用了联合 国教科 文的分类定义 ， 涉 及的滑坡泛指滑坡 、 崩塌 、 碎屑流、 泥石流等斜坡失 稳 现象 。 2 龙门山地震断裂构造的滑坡分布 龙门山构造带是 由一 系列 N E向展布 的、 左行 雁列的紧密褶皱和 3条主干大断裂及次级断裂系组 成 ， 自东向西是龙 门山前主边界断裂带 、 主中央断裂 带和后龙门山大断裂构成 的复杂褶皱 冲断带 ， 发育 典型的推覆构造系统 。 根据遥感影像解译 和现场调查 ， 地震诱发的滑 坡、 崩塌和泥石流等灾 害达 1 5 0 0 0多处 ， 其 中， 发生 密度最大的地区主要在汶川 、 什邡、 绵竹 、 安县 、 北川 和青川等地 ， 主要沿主 中央断裂带和后 山断裂带展 布( 图 1 ) 。从面密度 上统计 ， 沿龙门山主 中央断裂 带汶川映秀一安县高川一北川陈家坝一平武南坝一 线 ， 滑坡面密度大于 5 0 以上 ， 最大可达 7 0 。 2 1 龙门山前主边界断裂 龙门山前主边界大断裂总长约 4 0 0 k m， 是四川 盆地和青藏高原东部边缘山地的大地形单元的分划 性界线 ， 其西侧峰峦叠 障， 东侧地形平缓开阔， 在地 貌景观上或在卫星像片上第四纪冲积层上的前缘逆 冲断裂明显表现出特别清晰。前山断裂带地势相对 较缓 ， 特别是断层下盘( 东侧 ) ， 滑坡规模及 滑动距 离相对轻小 ， 但 由于地处人 口相对密集且经济较为 发达的四川盆地边缘 ， 造成严重灾害 ， 特别是 ， 由于 山体被地震强烈松动 ， 不稳定斜坡较为发育 ， 对灾后 原地重建构成 了极大威胁。例如 ， 发生在绵竹汉旺 东方汽轮机厂 的滑坡 ， 总体积达 4 7 0万 m ， 地震造 成后 山滑坡变形强烈 ， 滑坡体上 的水泥路面断裂破 坏严重 ， 其滑坡前缘不仅直接威胁着整个厂区， 而且 对承担全厂重要任务的四分厂造成 了极大威胁 ， 致 使重要厂房易地重建； 江油含增镇也多处发生小型 滑坡 、 崩塌， 对道路及民舍造成 了严重危害， 在 2 0 0 8 年 9月 2 4日， 特大暴雨造成含增镇震后的山体多处 出现滑坡 ， 通往青合村 、 金光村的 1 0 k m的村社道路 基本全部损毁 ， 泥石流和巨石堵住 了交通要道 ， 青合 村 、 金光村成了孤岛， 灾后重建建材无法运输 ， 直接 影响了灾区农房重建的进度 。 2 2 龙门山主中央大断裂 龙门山主中央大断裂是扬子地台和西部高原多 岛弧盆系构造区的分界线 ， 断裂带斜贯整个龙门山。 在龙 门山中段称映秀一 白水河一北川 断裂 ， 南西段 包括了盐井、 石龙冲断裂 ， 北东段称南坝一广元水磨 断裂 ， 切入陕西境内与勉县一 阳平关断裂相交 ， 总体 呈 N E向延展达 4 0 0 k m以上。由于断裂带长期以来 强烈挤压破碎 ， 挤压扁豆体、 断裂泥 、 糜棱岩化现象 发育 ， 宽达数十米 ， 形成一系列近平行的断裂组成冲 断带 ， 伴生分支断裂 ， 其中某些分支断裂又与主中央 大断裂重接 ， 造就了断裂带 内众多的透镜状断片、 断 块体 ， 沿此断裂带构成冲撞型 “ 混杂岩” ， “ 飞来 峰” 成群、 成带的出现 ， 断续延长达 1 0 0多 k m。在地形 上 ， 形成高山峡谷区， 发育了多条与断裂带平行和直 交的河系 ， 从气候上看， 该断裂带控制的龙门山系也 是明显分界线 ， 岩体强风化层厚度可达数十米 ， 为滑 坡 的形成提供 了良好 的地形和气候条件 。龙门山主 中央大断裂带是汶川八级地震 的主震断裂 ， 从汶川 映秀初震中起向 N E延伸 3 0 0多 k m， 地表破裂非常 发育 ， 断裂带及两侧山体被强烈松动 ， 控制了约震区 2 3以上的堰塞湖和特大型、 巨型滑坡 的发生。 据初步调查， 汶川地震触发的体积最大的滑坡 是受主中央断裂带控制的大光包滑坡。它发生于涪 江上游黄洞子沟右岸 ， 安县高川 乡罗家大坪村以北 ( 图2 ) 。滑坡从高程约 3 0 0 0 m的大光包 山顶 上高 速下滑 ， 阻断了高程约 1 4 0 01 5 0 0 m 的黄洞子沟 ， 并仰冲到对岸 2 0 0 0 m高程以上 ， 滑动距离长 4 5 0 0 m。 1 7 ( 1 ) 殷跃平： 汶川八级地震滑坡特征分析 3 l 图 1 汶川地震地质灾害分布密度图 F ig 1 D e n s it y ma p s h o w in g t h e l a n d s l id e dis t r ib ut io n p e r km 滑坡堆积体长 2 8 0 0 m， 宽 1 7 0 0 2 2 0 0 m， 最大厚度达 5 8 0 m， 若 以平均厚度 2 0 0 m计 ， 体积达 1 1亿 I T I ( 图 3 ) 。在地质构造上 ， 滑坡位于龙门山主中央断裂带 分支断裂上 ， 受 N E向倒转背斜控制 ， 主要为二叠系 灰岩岩层 ， 以及部分上泥盆 白云岩、 灰岩 、 震旦系 白 云岩构成 ， 岩层倾角达 4 5 。 以上， 与滑坡滑动方 向近 于斜交。黄润秋等 ( 2 0 0 8 ) 提 出了大光包滑坡 经历 坡体震裂、 松弛和解体阶段 ， 高速溃滑阶段 ， 震 动堆 积阶段和二次抛滑和碎屑流堆积阶段 的特征。 2 3 后龙 门山大断裂 后龙 门山大断裂在龙 门山中段是汶川一茂汶断 裂 ， 向 S W 延展经耿达与赶羊沟冲断裂相通 ， 直达二 郎山附近， 向 N E方向延伸 ， 进入秦岭地 区的勉县附 近。断裂带主要发育于志留系茂汶群泥质浅变质岩 和“ 彭灌杂岩” 之间 ， 不同时代 、 不 同成 因的岩石类 型沿不到两公里宽 ， 有 的只有几百米宽 的断裂带中， 均呈透镜体断块产出， 断块体相互叠复， 表现为叠瓦 式构造。后 山断裂亦是滑坡强烈发育 区， 特别是从 茂县县城至汶川绵褫 ， 岷江顺断裂走向发育分布 ， 河 流深切， 千枚岩和花岗闪长岩强烈揉皱 ， 页状劈理的 密集剪切带发育 ， 自晚更新世 以来 ， 多次发生堵江滑 坡 。特别是 ， 由汶 川 映 秀 至绵 褫 镇 ， 岷 江 转 向为 N wS E， 横穿后龙 门山大断裂与主 中央大断裂 间 夹的“ 彭灌杂岩 ” ， 汶川地震造 成 了数百 处大型 滑 坡 、 崩塌 ， 摧毁映秀一汶川县城公路 ，数月后道路才 图2 安县高川大光包巨型滑坡平面图 F i g 2 L a y o u t map o f t h e Da g u a n g b a o l a n d s l id e ，A n x i a n co u n t y 3 2 J o u r n a l o fE n g i n e e r in g G e o l o g y 工程地质学报2 0 0 9 32 00 2800 暴2 4 0 0 姬 2 0 o O l 6 00 12 00 0 8 00 1 600 2 400 340 0 420 0 距离 m 图3 安县高川大光包巨型滑坡剖面图 F ig 3 S e ct io n ma p o f t h e Da g u a n g b a o l a n d s l id e， An x ia n co u n t y 能通行 ， 成为世界地震一地质灾害救灾史上 的悲剧 奇迹。 3 地震滑坡的特殊类型 与常见滑坡明显不 同的是 ， 汶川地震滑坡 的滑 床往往不具连续完整 的滑面 ， 剪出 口滑坡特征不明 显 ， 呈现明显 的“ 尖点突起 ” 或“ 边缘 突出” 特征， 反 映出上部滑体被地震力振动解体 ， 甚至抛掷后与下 部滑床边缘发生撞击。这是极震 区滑坡 的一大共 性， 其中， 以下列 5种类型滑坡最为典型 ： 3 1 阶型滑坡 高位岩体被缓倾和陡立二组不连续面切割 ， 在 垂向和水平加速度作用下 ， 被抛掷 ， 并与台缘发生撞 击 ， 下伏基岩形成明显的向外缓倾 的阶型台面。 在基岩平台上部堆积有上部滑体与基岩撞击后 残留的松散堆积体 。基岩表层和浅部被铲刮 ， 形成 次级滑动。下部形成滑坡一碎屑流堆积。平武平通 镇牛飞村的滑坡位于中央断裂带 2 k i n范围内， 滑床 具有典型的台阶型( 照片 1 ) ， 台阶纵长约 5 0 m， 横宽 可达 1 0 0 m， 向坡外缓倾。滑坡母 岩为下寒武 系地 层 ， 主要由板岩构成 ， 层状结构 明显 ， 易于形成缓倾 平台。在台缘撞击后形成碎屑流形成两支 ， 冲入 江 中阻塞河道形成堰塞湖 ， 同时 ， 碎屑流继续爬升到对 岸约 3 0 m， 形成汽浪溅泥堆积， 中断公路。 3 2 凸型滑坡 在垂向主导和水平地震加速度作用下 ， 高位岩 体被抛掷后与下伏基岩强烈撞击 ， 散体后再次铲刮 下部基岩表层 ， 形成高速碎屑流或长程滑坡。新形 成 的滑床中部明显凸起。 都江堰龙池滑坡位于主中央断裂带范 围内， 滑 床 中部具有 显著 突起 ， 突起 面积 占总滑床 面积 的 6 0 以上， 与传统 的重力滑坡形成显著区别 ( 照 片 2 ) 。滑坡的母岩为震旦系花岗岩 ， 在长期的内外动 力作用下， 岩体表层较为破碎， 但是， 风化差异大， 深 部难 以形成统一的滑带。上部滑体与基岩撞击后 ， 形成瀑布状碎屑流 ， 堵塞河道形成堰塞湖， 产生高速 气浪冲毁数间房屋 ， 并将一在 山脚院坝的村 民吹到 了马路对面一层房顶上。 3 3勺型崩滑 追索原有潜在的滑床形成 ， 滑床类似圈椅型， 但 照片 1 平武平通镇牛飞村阶型滑坡 P h o t o 1 T h e Niu f e icu n s t a ir ca s es h a p e d l a n d s l id e，P in g w u co u n t y 1 7 ( 1 ) 殷跃平 ： 汶川八级地震 滑坡特征 分析 3 3 照片 2 都江堰龙 池沙子坡 凸型滑坡 Ph o t o 2 The S h a z ip o co nv e xs h a p e d l a nd s l id e， D u j i a n g y a n cit y 是 ， 崩滑坡体未形成典型的整体 圆弧滑动 。此种类 型的崩滑体大多处于位置较高 的陡倾斜坡上 ， 母岩 较为破碎 ， 或为原有的老滑坡 、 崩塌体 。因此 ， 崩滑 体高位剪 出或崩落后形成长程高速碎屑流或崩塌。 在地震发生前 ， 都江堰崩滑体已形成崩塌。地 震发生期间 ， 崩滑体追朔原有的弱面形成。崩滑体 宽约 1 0 0 m， 高差约 2 0 0 m， 形成长约 3 0 0 m的碎屑流 ( 照片 3 ) 。 照片 3 都江堰白花大桥勺型崩滑一碎屑流 P h o t o 3 T h e co n ca v e r o ck f a l l fl o w， D u j i a n g y a n cit y 北川新 中学滑坡为古滑坡和危岩体的复合 ， 据 2 0世纪 9 0年代初 中国水文地 质工程地质 勘查 院 9 0 9队的调查 资料 ， 该 区为乱石窖滑坡 区。滑坡母 岩为上泥盆统 和下石炭 统厚 层灰 岩构成 ， 滑坡 长 6 5 0 m， 宽 2 0 0 m， 平均厚度 2 0 m， 最厚达 4 0 m， 前后缘 高差达 3 0 0 m， 体积 约 2 4 0 X 1 0 m 。滑坡具有 崩塌 特征 ， 以块 ( 巨) 石 为主 ， 巨石 单体 体积 可达 1 0 0 0 m ， 产生 巨大 冲击力 ， 导致北川 中学新 区三层 高的 一 排教学 楼和 临近建筑物 被毁覆 ， 近 5 0 0人 死亡 ( 照片 4 ) 。在 滑坡堆积体前缘 ， 沿原主街道地 面出 现鼓胀 ， 估计与地震构造形成 的逆冲破裂和地面波 动相关( 图 4 ) 。 1 000 90O 量 郢 1 8 o o 坦 7O0 600 b 照片 4 t J l l 县城新 中滑坡前后对 比照片 Ph o t o 4 Co mp a r is io n o f t h e Xin g z h o ng l a n ds l id e be f o r e a f t e r e a r t h qa u ke a 地震前 的新北川 中学 3层教学楼及后 山； b 地震后滑坡掩埋新北川中学 3层教学楼( 3 5 0人死 ) 0 1 00 2 00 300 400 500 600 700 8 OO 距 离 m 图4 北川县城新中滑坡剖面图 F ig 4 S e ct io n ma p o f t h e Xin z h o n g l a n d s l id e o n t he Be ie hu a n t o wn 3 4 座落型( 振胀型) 滑坡 在垂 向和水平地震加速度作用下 ， 滑坡从高位 整体下座 ， 后缘壁陡倾 ， 呈现高速近程滑动特征 ， 水 J o u r n a l of E n g i n e e r in g G e o l o g y 工程地质学报2 0 0 9 平滑动距离不大， 通常小于垂 向错动距离 ， 滑带不明 显 ， 剪出口位置低 ， 冲击力小 。滑坡具有振动膨胀解 体的特征 ， 堆积体超覆于前缘平缓地面( 照片 5 ) 。 照片 5 太洪村南滑坡后缘基岩被 强烈振动呈方块状岩体 Ph o t o 5 Ro ckma s s is cut in t o bl o ck s d u e t o s t r o n g v ib r a t io n o f e a r t hq u a k e 北川陈家坝滑坡 ， 位于主中央断裂带上， 后缘分 布次级断裂 ， 纵长 5 0 0 m， 横宽 3 0 0 m， 厚度 1 0 0 m， 体 积约 1 5 0 0万 m 。滑坡从坡顶高位下座约 1 0 0 m， 水 平滑移约 3 0 0 m。由于滑坡具有整体膨胀振落的特 征 ， 向三面扩展。与I L J I I 县城城西滑坡相 比， 该滑坡 势能相对较小， 没有气垫效应 ， 因此 ， 对陈家坝镇未 造成灭顶之灾( 照片 6 ) 。 照片 6 北川 陈家坝座落型 ( 振胀型 ) 滑坡 P h o t o 6 T h e ch e n g j i a b a s l u m p( v i b r a t i o n e x p a n d i n g ) l a n d s l id e ，B e ich u a n co u n t y 北川擂鼓镇南滑坡 ， 位于主中央断裂带附近， 后 缘被分 支 断裂切 割 ， 纵长 5 0 0 m， 横 宽 4 0 0 m， 厚度 1 0 0 m， 体积约 2 0 0 0万 m 。 。滑坡从坡顶高位下座约 l O O m， 水平滑移约 1 0 0 m。 由于滑坡具有整体膨胀 振落的特征 ， 向三面扩展。同样 ， 与北川县城城西滑 坡相比， 该滑坡势能相对较小 ， 没有气垫效应 ， 因此 ， 对擂鼓镇亦未造成灭顶之灾( 照片 7 ) 。 照片 7 J l I 擂鼓镇座落型( 振胀型) 滑坡 P h o t o 7 T h e L e i g u z h e n s l u mp( v ib r a t io ne x p a n d i n g ) l a n d s l ide，Be ich u a n co u nt y 3 5 巨大滚 石 部分监测数据表 明， 汶川地震产生的强震动持 时可达 2 0 s ， 陡坡 山顶 的地 面加速度放大效应非常 明显 ， 在山顶处的岩体放大的地震加速度估计可达 2 O g ， 在北川 、 汶J i 、 都江堰等触发了大量 的巨大滚 石 ， 单体滚石体积可达 l O 0 0 m ， 造成 了公路沿线车 辆和村镇难以防范的地质灾害。 J l I 县城遭受 了惨重的巨大滚石灾害。县城斜 坡地带形成多处 巨大滚石带 ， 从景家 山 1 0 0 2 0 0 m 高处顺坡冲入县城南城市主路 ， 阻断 了通往绵阳的 公路 ， 摧毁数十辆汽车 、 摩托车， 毁坏了十多间房屋 ， 造成数十人死亡。最大巨石体积可达 l O 0 0 m ， 为古 生代巨厚层灰岩( 照片 8 ) 。 照片 8 巨石摧毁_ I L J l 城区道路和房屋 Ph o t o 8 Ruin e d r o a d a nd ho us e s du e t o h u g e r o ck in Be ichu a n t o wn 许强提出了巨大块石的临空抛射特征( 2 0 0 8 ) 。巨 1 7 ( 1 ) 殷跃平： 汶川八级地震滑坡特征分析 3 5 大滚石灾害对都( 江堰) 一汶( 川) 公路沿线水电站、 房 屋建筑和过往车辆带来了严重灾难。伴随崩塌、 滑坡 和碎屑流， 沿线形成独立或带状飞石不断， 造成灾害难 以估计 ， 对车辆、 道路和民居带来灭顶之灾。 4 地震触发滑坡动力过程分析 作者在“ 汶川八级地震 地质灾害研究 ” 一 文曾 1 0 00 90O 8 0 0 掣 怄 7 0O 6 O0 5 OO 1 000 9OO 800 恒 70O 60 0 5 00 将汶川地震极震区滑坡初始启动动力过程概化为初 始斜坡、 地震抛掷、 撞击崩裂和高速滑流 4个阶段 ( 图 5 ) ： 本文在此将进一步分析地震力对滑坡的作用特 征 。 图 5 汶川地震滑坡动力演化示意 F i g 5 Dy n a mic e v o l u t i o n o f l a n d s l i d e d u e t o e a r t h q u a k e t ri g g e r a 初始斜坡 ； b 地震抛掷 ； c 撞击崩裂 ； d 高速滑流 胡聿贤( 2 0 0 5 ) 等开展过地震动衰减规律 和地 震加速度饱和问题 的研究 ， 但是 ， 对于以逆冲为主的 龙门山地震断裂而言， 用现有经验公式难以解释 ， 例 如， 采用钱德拉 ( C h a n d r a ， U ， 1 9 7 9 ) 和 巴蒂斯 ( B a t t is ， J ， 1 9 8 1 ) 联解进行地震加速度 、 地震震级和震 中 距分析 ， 即： l n a = 5 8 3 2+1 2 1 2 ( 1 2 7 6+ 0 7 4 9 M)一 2 0 7 6 1 n ( R+ 2 5 ) 其中， 口为地震加速度 ( cm s ) ； M 为地震震级 ， 尺为震中距( k m) 。 因此， 若震 中距 R 2 k m， M =8 0 ， 那么， 在汶 川地震断裂上 ， 地震加速度可达 2 9 1 g 。这一推断 缺乏实测数据进行修正， 因为， 上述公式主要依据于 具走滑特性的圣安德烈斯断裂的烈度衰减规律。根 据地震加速度台站记录， 卧龙地震加速度为 0 9 g ， 紫坪埔大坝坝顶放大为 2 0 g ， 江油为 0 6 0 7 g ， 青 川0 4 g 。中国科学院工程力学研究所在什邡八角 镇纪录到了汶川地震的地面加速度 ， 强震动持时 大于 2 5 s ， E W 向最 大地 面水平加速度为 0 5 5 g ， N S 向最大地面水平加速度为 0 5 9 g ， 而垂直 向最大地 面加速度为 0 6 4 g ， 反映出对于逆 冲型地震来说 ， 极 震区的垂 向地震力要大于竖向地震力( 图 6)。该 测站距龙门山主发震断裂约 8 k m， 因此， 估计在地震 极震 区， 特别是 映秀一北川 一带 ， 地震 加速度可 达 1 5 g ， 在斜坡上部， 地震加速度应放大 1 5倍 以上 ， 超过 2 0 g 。 大量实例表明， 在汶川地震震 中区， 触发滑坡 的 地震竖 向力作用是非常明显的。实际上 ， 关 于竖 向 地震力的问题 ， 很早就受到关注 ， 钱培风通过大量调 J o u r n a l o f E n g i n e e r i n g G e o l o g y 工程地质学报2 0 0 9 图6 汶川地震地面加速度纪录( 什邡八角镇) ( 据 Wa n g z i f a ， 2 0 0 8 ) F i g 6 G r o u n d m o t i o n r e co r d o f t h e w e n ch u a n e a h q u a k e ， S h i n g ( a f t e r Wa n g Z i f a ， 2 0 0 8 ) 查提出了“ 传统认为水平地震力起主导作用的观点是 错误的， 实际上是竖 向地震力起主导作用” 的观点 ( 1 9 5 3 ， 1 9 8 3 ) 。当然 ， 地震加速度的作用非常复杂， 不能 一 概而论 ， 它不仅取决于震级、 震中距， 还与地震断裂 类型、 传播方向、 地形地貌、 地质结构密切相关。 C J C o l l e r和 A S E l n a s h a i( 2 0 0 1和 1 9 9 7 ) 研究了不同震级下 ， 随着震中距的变化 ， 竖 向和水平 地震加速度地震变化特征。总体上 ， 随震级增大， 竖 向和水平地震加速度地震之 比相应增加 ， 即竖 向加 速度的作用愈加 明显； 当地震震级 Ms7 5级时 ， 水平地震加速度 ( H a )大于竖向地震加速度( V a ) ， 但是 ， 当地 震震 级 Ms=7 5级 时， 若震 中距 小于 1 0 k m， 竖向地震加速度要高于水平地震加速度。根 据纪录结果 ， 汶川地震地 面加速度似乎也满足这一 规律 。综合上述分析结果 ， 在 图 7中增加 了汶J l I 8 级地震时的变化 曲线 ， 在震中距小于 1 0 k i n 的极震 区 ， 即龙门山主中央构造带汶川映秀一北川一青川 3 0 0 k m的地震带上 ， 竖 向地震加速度应大于水平地 震加速度。 必须指出， 以往在滑坡稳定 性分析评价 以及防 治工程中， 大多仅考虑 了地震水平力， 未考虑地震竖 向力的作用， 在强震区滑坡稳定性分析中， 应该作出 必要的修正。 由于现场实测强震加速度数据非常有限， 给滑 坡的地震动力分析带来很大 困难。因此， 在某些地 段 ， 仅能通过临近建筑物的破坏型式推断地震时的 动力作用特征。 例如 ： 照片 9揭示 了位于映秀震 中区中央断裂 带破裂面下盘2 0 m( 东侧) 的 6层在建建筑屋的破 坏特征 ， 其 中： 汶J iI 映秀震中龙门山断裂带地表逆冲 0 1 0 2 0 30 40 50 60 7 0 80 90 1 00 1 1 0 震 中距d k m 图 7 竖向( )与水平地震地面加 速度 ( H a ) 随震中距之比( 据 E l n a n s h a i，1 9 9 7修改) F ig 7 Ra t io b e t w e e n v e r t ica l a n d h o ri z o n t al a cce l e r a t io n Va Ha de p en d in g o n t h e e p ice n t e r d i s t a n ce( m o d i fie d f r o m E l n a n s h a i， 1 9 9 7 ) 破裂 ， 高度约 2 m。在建的 6层建筑物位于破裂带下 盘( 东侧 ) 约 2 0 m。该 6层建筑物受地震力作用， 二 层楼被毁 ， 同时， 上部 四层楼整体 向东平移 0 5 m。 显示水平和竖向地震力 的联合作用 。建筑物一层上 部横梁被上部建筑物冲击开裂毁坏 ， 显示垂 向地震 力作用强烈。 作者亦对地震 区滑坡进行 了考察 ， 发现在极震 区， 大量的滑坡均呈现出上部山体被抛掷后， 迅速下 坠 ， 并撞击下部基岩凸起或台阶 ， 形成光圆的凸起或 台缘 。地震力主要为水平惯性力， 而竖 向力以重力 为主导， 联合作用力方向朝下。在撞击区， 出现动摩 擦， 致使滑带土结构重组。 北川陈家坝太洪村滑坡是一个典型范例： 山体 在地震力作用下， 上部崩滑体被分离母体抛掷， 然后 在台缘与下伏基岩发生撞击崩裂， 转化为高速碎屑 流 ( 照片 1 0 ) 。 1 7 ( 1 ) 殷跃平 ： 汶川八级地震滑坡特征分析 3 7 照片 9 在建 6层建筑物 向东水平 错动 0 5 m， 二层楼被毁 P ho t o 9 Th e up pe r wa s dis l o ca t e d 0 5 m t o e a s t a n d 2 f l o o r wa s cr u s he d 照片 1 0 _ l k ) l l 太洪村滑体撞击后形成碎屑流 Ph o t o 1 0 The Ta ih o n g cun r o ck s l id ed e b ri s ， Be ich u a n Co u nt y 5 结语 ； l l J l I 陈家坝太洪村滑坡具有明显的阶状滑床特 征( 照片 1 1 ) 。滑坡 体 为志 留系砂 页岩 和板岩 构 成 ， 。上部滑体高约 7 0 m， 宽 l O O m， 纵长 5 0 m， 体 积 约 3 51 0 m 。上部滑体与下伏基岩平发生强烈撞 击 ， 并触发下部 滑坡 ， 台阶到河床 高差约 1 5 0 m， 宽 2 0 0 m， 纵长 1 5 0 m， 滑坡堆积体厚约 5 0 m， 体积约 1 5 0 1 0 in 。 ，产生滑坡坝堵塞河流 ， 形成堰塞湖。滑坡 高位抛出后 ， 撞击对岸高地 ， 形成约 21 0 m 。 土石 碎屑溅落体 ， 同时， 亦形成强大气浪压覆麦 田， 显示 气垫特征( 图 8 ) 。 距 离 m 图 8 太洪村 阶型滑坡剖面 F ig 8 S e ct io n ma p o f Tmho ng S t a ir ca s es ha pe d l a nd s l ide 照片 1 1 ZJ l l 太洪村上 部滑体缓倾 滑动平 台( 纵长 1 5 0 m) Ph o t o 1 1 The g e nt l e s l id in g p l a n e o f t he Ta ih o n g cun u pp e r r o ck s l ide，Be ich u a n Co u nt y 本文指出了汶川地震诱发的 1 5 0 0 0多处滑坡明 显受地震断裂控制 ， 主要沿龙门山主中央断裂带和 后山断裂带展布的特征 ， 并介绍了汶川地震触发的 体积最大的滑坡安县高川大光包滑坡 ， 体积达 1 1 亿 1T I 。进一步对极震区较为特殊的阶型滑坡、 凸型滑坡、 勺型崩滑、 座落型( 振胀型) 滑坡和巨大 滚石 5种类型广义滑坡进行了研究 ， 根据强震地面 运动纪录和大量实例调查表明， 在汶川地震极震区， 触发滑坡的地震竖 向力作用是非常明显的 ， 指出大 3 8 J o u r n a l o f E n g in e e r i n g G e o l o g y 工程地质学报2 0 0 9 量滑坡经历了初 始斜坡 ( 风化碎 裂岩体 ) 地震 抛掷撞击崩裂高速滑流的作用过程。 应 工程地质学报 之约， 作者 曾于 2 0 0 8第 四 期发表了“ 汶川八 级地震地质灾害研究” 一文。文 章发表后 ， 得到了同行们 的鼓励 ， 但是 ， 当时忙于救 灾 ， 时间紧 ， 很多资料未能消化和细究 ， 不少同行也 提出许多商讨意见。因此 ， 作者进一步细化 了一些 数据和图件 ， 算是对在上文的补充。 致谢本文得到了徐志文 、 郑万模 、 李宗亮 、 王德 伟 、 成余粮 、 鄢毅、 王军 、 李 晓春、 肖尤元 、 李廷祥 、 黄 勇、 钱江彭 、 贺模红 、 王作 堂等同志的帮助和指导。 图 1 引用了张永双 、 石菊松同志的成果 ； 图6引用了 中国地震局工程力学研究所的成果； 龙门山断裂基 础地质引用了潘桂堂同志的成果 ； 遥感影像引用了 国土资源部航遥 中心和 四川 I 地调 院成果。一并致 谢 1 2 3 参考文献 殷跃 平 汶川 八级 地震 地质 灾 害研究 J 工 程地 质学 报 ， 2 0 0 8 ， 1 6 ( 4 ) ： 4 3 3 4 4 4 Yin Yu e p in g Re s e a r ch e s o n t h e g e oh a z a r d s y r ig g e r e d b y W e n ch u a n E a r t h q u a k e，S ich u a n J o u r n a l o f E n g in e e ri n g G e o l o g y， 2 0 0 8 1 6 ( 4) ： 4 3 3 4 4 _4 钱培风 竖向地震力 J 地震工程与工程振动 ， 1 9 8 3， 3 ( 2) ： 4 45 4 Q i a n P e i f e n g O n t h e v e r t i ca l s e i s mi c l o a d E a rt h q u a k e E n g in e e r - i n g a n d E n g i n e e ri n g V i b r a t i o n ，1 9 8 3 ， 3 ( 2 ) ： 4 45 4 钱培 风水塔的竖向与水平 地震力 J 四川 建筑科学研 究 ， 2 0 0 2 ， 2 8 ( 3 ) ： 6 6 6 7 Q i a n P e i f e n g V e r t i ca l a n d h o riz o n t a l s e i s mi c L o a d o f Wa t e r T o w e r B u i l d i n g S ci e n ce Re s e a r ch o f S i ch u a n ， 2 0 0 2， 2 8( 3 ) ： 6 6 6 7 胡聿 贤 地震工程学 M 北京 ： 地震 出版社 ， 2 0 0 5 ， 1 0 9l 1 4 H u Y u x i a n E a r t h q u a k e e n g i n e e rin g B e i j i n g ：S e i s m o l o g i c P r e s s ， 2 0 0 5， 1 0 91 1 4 许强 ， 黄润秋5 1 2汶川大地震诱发大型崩滑灾害动力特征 初探 J 工程地质学报 ， 2 0 0 8 ， 1 6 ( 6 ) ： 7 2 1 7 2 9 X u Q i a n g ， H u a n g R u n q i u Ki n e t i cs ch a r a ct e ris t i cs o f l ar g e l a n d s l i d e s t ri g g e r e d b y Ma y 1 2 We n ch u a n E a rt h q u a k e J o u r n a l o f E n gi n e e r i n g G e o l o