2019年7月23日貴州水城縣雞場鎮(zhèn)滑坡-碎屑流特征與成因機(jī)理研究*

鄭 光 許 強(qiáng) 劉秀偉 李陽春 董秀軍 巨能攀 郭 晨

(①地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點實驗室(成都理工大學(xué))，成都 610059，中國) (②貴州省地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急技術(shù)指導(dǎo)中心，貴陽 550004，中國)

0 引 言

2019年7月23日20時40分左右，貴州省水城縣雞場鎮(zhèn)坪地村岔溝組山體發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害(圖1)，造成43人遇難，9人失聯(lián)，直接經(jīng)濟(jì)損失超過1×108元。該滑坡滑源區(qū)位于東經(jīng)104°40′03.09″，北緯26°15′27.40″?；麦w失穩(wěn)后，巖土體快速破碎→解體→下滑，沿途鏟刮坡面原有覆蓋層，使體積逐漸增大，直至運動到底部溝谷中才停止運動。整個滑坡區(qū)域長約1300m，前后緣高差約460m，體積約191.2×104m3。

雞場滑坡為突發(fā)型滑坡-碎屑流，具有隱蔽性強(qiáng)、運動距離遠(yuǎn)、破壞性強(qiáng)的特點?；掳l(fā)生后，自然資源部、應(yīng)急管理部會同貴州省人民政府積極開展應(yīng)急搶險救援工作，為避免次生災(zāi)害和減輕損失起到了重要作用。災(zāi)害發(fā)生后，應(yīng)貴州省有關(guān)部門邀請，地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點實驗室組織研究團(tuán)隊，趕赴災(zāi)害現(xiàn)場參與搶險救援和成因調(diào)查工作。通過開展災(zāi)區(qū)基礎(chǔ)地形、地質(zhì)資料和歷史影像數(shù)據(jù)的收集分析以及現(xiàn)場測繪、觀測數(shù)據(jù)的分析處理，為現(xiàn)場調(diào)查和分析研判提供技術(shù)支撐。本文在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，得出了滑坡特征和成因機(jī)制的初步認(rèn)識。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

雞場滑坡位于雞場鎮(zhèn)SE側(cè)的斜坡上，周邊以旱地為主，斜坡山體最高點高程為2136m，最低點位于岔溝與北盤江的交匯處，高程為1050m，高差近1100mm，地形坡度8°～30°，局部地段坡度達(dá)到50°以上。地勢由NW向SE緩慢傾斜，屬構(gòu)造侵蝕、剝蝕型中山地貌。年平均氣溫10～16℃，全年降水量1300～1400mm，且主要集中在5～7月份，屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)?；轮苓叾嘈⌒拖獪希匆姶笮偷乇砗恿??；孪虏坑幸惶庪u場水庫，為人工挖填形成。

滑坡區(qū)出露的地層巖性(圖 2)有第四系(Q)坡殘積層、下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖，上二疊統(tǒng)宣威組(P3x)泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)黏土巖及煤層不等厚互層，中上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組(P2-3em)，中二疊統(tǒng)茅口組(P2m)泥晶灰?guī)r等。

圖 1 雞場滑坡發(fā)生前后影像圖Fig. 1 Pre-sliding and post-sliding images of Jichang landslidea. 2019年8月8日無人機(jī)影像圖；b. 2018年11月14日Google Earth圖像

圖 2 雞場滑坡區(qū)附近地質(zhì)圖Fig. 2 Geological map of the investigated area showing the outline of Jichang landslide1. 鄉(xiāng)鎮(zhèn)；2. 公路；3. 水庫；4. 河流；5. 雞場滑坡；6. 巖層產(chǎn)狀；7. 面理產(chǎn)狀；8. 下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組第二段(T1f 2)；9. 下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組第一段(T1f 1)；10. 上二疊統(tǒng)宣威組第三段(P3x3)；11. 上二疊統(tǒng)宣威組第二段(P3x2)；12. 上二疊統(tǒng)宣威組第一段(P3x1)；13. 中上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖第二段(P2-3em2)；14. 中上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖第一段(P2-3em1)

圖 3 滑坡區(qū)域出露地層分布Fig. 3 The stratums and their distribution in Jichang landslide area

滑源區(qū)位于峨眉山玄武巖組(P2-3em)中(圖 3)，其上段(P2-3em2)為黃褐色、深灰色塊狀玄武巖、含杏仁狀氣孔狀玄武巖(圖 4)；下段(P2-3em1)為深灰色厚層-塊狀致密玄武巖、含杏仁狀氣孔狀玄武巖。下段和上段玄武巖之間為一層灰綠色凝灰?guī)r及凝灰質(zhì)黏土巖夾層(圖 5)。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，凝灰?guī)r夾層厚0.5～2.5m。斜坡巖體中發(fā)育一組順坡向宏觀面理面，與凝灰?guī)r夾層產(chǎn)狀一致，傾向NE-N方向，傾角20°～50°，在滑源區(qū)內(nèi)呈舒緩起伏。

圖 4 縣道旁出露的杏仁狀玄武巖Fig. 4 Apricot basalt outcropping along the road

圖 5 滑床附近出露的灰綠色凝灰?guī)rFig. 5 Grayish-green tuff presented in surface of rupture

圖 6 雞場鎮(zhèn)滑坡滑前地貌(圖據(jù)Google Earth，2018年11月14日圖像)Fig. 6 3D satellite image of the investigated area showing the outline of Jichang landslide(The image was taken on Mar. 18，2014，copyright @Google Earth)

滑源區(qū)周邊玄武巖體風(fēng)化作用強(qiáng)烈，風(fēng)化帶埋深大，表層黏土化，淺層塊裂化，風(fēng)化裂隙張開，富含裂隙水，區(qū)域內(nèi)地下水徑流速度為0.1～0.6iL·s-1。滑源區(qū)兩側(cè)多發(fā)小型滑塌體?；掳l(fā)生后，凝灰?guī)r層在滑源區(qū)底部出露，遇水軟化，凝灰?guī)r整體綠泥石化。

本區(qū)地震基本烈度值為Ⅵ度，鄰近區(qū)域近年來未發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)震活動，滑坡發(fā)生前也未見可能影響坡體穩(wěn)定的地震顯示，區(qū)域穩(wěn)定性良好。

2 滑坡發(fā)生前斜坡歷史影像及InSAR變形分析

滑坡源區(qū)位于X244縣道內(nèi)側(cè)的斜坡上部，從滑前影像圖中可以看到(圖 6)，斜坡中部發(fā)育兩條沖溝，中下部為雞場鎮(zhèn)坪地村岔溝組居民區(qū)，整個斜坡上無阻擋物。

2.1 滑坡前歷史衛(wèi)星光學(xué)影像分析

雞場滑坡發(fā)生后，作者收集到了滑坡前后的一些相關(guān)影像資料(圖 7)。以此為基礎(chǔ)對“7·23”滑坡源區(qū)周邊的工程活動敘述如下：

(1)2015年4月，滑源區(qū)下部的X244縣道上沒有出現(xiàn)明顯的工程活動，滑源區(qū)左側(cè)的水溝暢通(圖 7a)。至2015年12月底，滑源區(qū)左側(cè)的水溝中建起了擋土墻，墻后填土(圖 7b)；水溝W側(cè)的轉(zhuǎn)彎處修建了一處觀景臺，據(jù)當(dāng)?shù)卮迕窠榻B，觀景臺上修建有中式?jīng)鐾?。?017年4月，滑源區(qū)周邊沒有出現(xiàn)其他的工程活動跡象(圖 7c)。

(2)2018年11月，滑坡右側(cè)(E側(cè))的深溝中修建了一處混凝土擋土墻(圖 7d)，墻后填土，使該處路基變寬。

(3)2019年7月初，滑坡源區(qū)左側(cè)的公路邊坡出現(xiàn)開挖跡象(圖 7e)，切坡02區(qū)位于觀景臺所處公路內(nèi)側(cè)，長約40m，頂部植被界線向坡內(nèi)后移約10m；切坡03區(qū)位于滑源區(qū)左前部，長約80m，頂部植被界線向坡內(nèi)后移約10m?；磪^(qū)斜坡表面未見變形跡象。

圖 7 滑源區(qū)歷史影像圖Fig. 7 Images of the landslides source areaa. 2015年4月18日衛(wèi)星影像；b. 2015年12月24日衛(wèi)星影像；c. 2017年4月6日衛(wèi)星影像；d. 2018年11月14日Google Earth影像；e. 2019年7月1日衛(wèi)星影像；f. 2019年8月8日無人機(jī)影像圖

(4)2019年7月23日滑源區(qū)斜坡失穩(wěn)，形成的巖土體碎屑流沖下斜坡停積在下部的谷坡上(圖 7f)。

2.2 滑坡前周邊地表INSAR變形分析

通過對2018年12月28日～2019年7月22日共計18景哨兵雷達(dá)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行時序差分分析，得到滑坡區(qū)周邊的地表形變圖(圖 8)?？梢钥吹?，滑坡前在滑坡區(qū)NE方向約3km處的水城縣攀枝花煤礦礦區(qū)地面變形顯著，達(dá)到70mm·a-1以上，在圖中形成明顯的紅區(qū)，而滑坡區(qū)周邊則沒有明顯形變，地表監(jiān)測點1的形變數(shù)據(jù)在-5^5mm之間振蕩。可見雞場滑坡發(fā)生前坡體沒有經(jīng)過長期蠕變變形。

圖 8 滑源區(qū)附近雷達(dá)衛(wèi)星影像時序差分結(jié)果Fig. 8 Differential interference results of satellite imagesa. 地表位移衛(wèi)星數(shù)據(jù)時序差分圖；b. 監(jiān)測點1形變曲線

滑坡前，在歷史影像圖(圖 7)中看不到滑源區(qū)有變形跡象；InSAR分析結(jié)果也顯示滑坡前斜坡表面沒有明顯位移。因此，7·23雞場鎮(zhèn)滑坡是突然發(fā)生的，其表現(xiàn)出極強(qiáng)的隱蔽性和突發(fā)性。正因如此，滑坡前該隱患點未能被提前察覺。

3 雞場滑坡-碎屑流分區(qū)及特征

雞場滑坡主滑方向約26°，滑坡后緣陡壁高程約1665m，坡腳岔溝中高程約為1200m，相對高差約為465m，水平投影長約為1250m?；潞笮纬傻乃樾剂鲄^(qū)總體向20°～30°方向延伸。巖土碎屑流在向下運動的過程中受地形導(dǎo)引被分成兩股，再于岔溝中匯合，形成平面形態(tài)不規(guī)則的堆積區(qū)。根據(jù)巖土體堆積特征將滑坡區(qū)分為滑源區(qū)(A區(qū))、滑移-鏟刮區(qū)(B區(qū))和主停積區(qū)(C區(qū))3個區(qū)(圖 9)。圖 10為滑坡前后的斜坡DEM圖，整個滑坡區(qū)縱剖面圖如圖 11所示，左右兩支碎屑流區(qū)地形相似，故只展示右側(cè)分支剖面。凝灰?guī)r夾層呈弧形夾在玄武巖組上下段之間。

圖 9 雞場鎮(zhèn)滑坡及堆積區(qū)3D全貌影像Fig. 9 3D aerial image of landslide source area and depositional area of Jichang landslide

圖 10 滑坡區(qū)無人機(jī)航拍DEM圖像Fig. 10 Pre-sliding and post-sliding DEMs of Jichang landslidea. 滑坡前1︰10000DEM影像；b. 滑坡后無人機(jī)航拍DEM

3.1 滑源區(qū)特征

滑坡源區(qū)(A區(qū))位于斜坡中上部，X244縣道上部，滑坡后壁頂部高程約1660m；剪出口位于X244縣道附近，高程1520～1530m之間；整個滑源區(qū)平均寬度150～180m。

滑坡發(fā)生后在源區(qū)后部形成了一處高差50～60m的玄武巖基巖后壁(圖 11，圖12)，壁面產(chǎn)狀：20°～30°∠42°～51°(順坡向面理)。壁面灰綠-綠白色，呈弧形起伏。

圖 11 雞場滑坡碎屑流地質(zhì)剖面圖(a-e)Fig. 11 Cross section a-e of Jichang landslide剖面線位置見圖10b；1. 上二疊統(tǒng)宣威組第二段(P3x2)；2. 上二疊統(tǒng)宣威組第一段(P3x1)；3. 中上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖第二段(P2-3em2)；4. 中上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖第一段(P2-3em1)；5. 粉砂巖；6. 泥質(zhì)粉砂巖；7. 炭質(zhì)黏土巖；8. 豆鮞粒含鐵質(zhì)黏土巖；9. 黏土巖；10. 杏仁狀玄武巖；11. 凝灰?guī)r；12. 現(xiàn)地面線；13. 原始地面線；14. 滑面；15. 堆積體；16. 出水點；17. 居民房屋

圖 12 雞場鎮(zhèn)滑坡源區(qū)全貌Fig. 12 Landslide source area of Jichang landslide

滑坡后壁下部為殘留的堆積體，面積約為3.0×104m2，且東側(cè)厚，厚度約10～15m，西側(cè)薄，局部出露滑床凝灰?guī)r基巖面，平均厚度約8m，殘余體方量約24×104m3。堆積體上分布有多級下錯臺坎(圖 12)，整體走向90°～120°，局部略有偏轉(zhuǎn)。殘留體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)如圖 13所示，其中玄武巖塊石塊徑為6～20cm，其間由橙紅色-紫紅色黏土充填，經(jīng)篩分，玄武巖塊石質(zhì)量占比為80%以上。當(dāng)?shù)卮迕窠榻B，滑坡發(fā)生時的聲音像大貨車在嘩啦啦地倒石頭，也說明滑坡的主要物質(zhì)是碎裂成塊石的玄武巖體，而玄武巖全風(fēng)化黏土夾雜于其中。

滑源區(qū)堆積體表層保留了大量原有坡體的植土層和植被，它們被下錯臺坎分割成多個塊體。部分植土層沖出滑源區(qū)，覆蓋在B區(qū)后部1450～1500m附近的緩坡平臺上。

滑坡發(fā)生后，現(xiàn)場一片泥濘，基巖裂隙水從滑坡后壁的基巖裂隙中成股滲出(圖 14)，使下部滑坡殘留體飽水，人踩濕陷。調(diào)查組于2019年8月7日在滑源區(qū)殘留堆積體中部選擇一條橫向測線位置，每隔10m取地下100cm深處土壤測試含水率，繪制含水率曲線(圖 15)?？梢钥吹剑販y線堆積體兩側(cè)和中間的含水率高，在趨勢上構(gòu)成一個“山”字形。堆積體含水率整體在30%以上，坡體中段100m范圍內(nèi)含水率均高于35%，至堆積體W側(cè)含水率達(dá)到峰值44%，此處堆積體較薄，水流匯集后從堆積體中成股流出。

圖 13 滑源區(qū)堆積體的物質(zhì)組成Fig. 13 Deposit structure of accumulation in source area

圖 14 滑坡后壁滲出大量裂隙水Fig. 14 Fissure water seeping from cracks in the scarp

滑坡發(fā)生后，7月25日當(dāng)?shù)爻掷m(xù)降雨，滑源區(qū)匯集的水流沖刷松散堆積體形成泥石流，在滑坡區(qū)兩側(cè)各沖刷出一條沖溝(圖 12)，中部水流在堆積體中上部形成大片泥淖(圖 16)。

圖 15 滑源區(qū)中后部含水率剖面圖Fig. 15 Curve of water content in the back of source area

圖 16 堆積體中部分布有大片泥淖Fig. 16 Mud area in the middle of source area

滑坡區(qū)右側(cè)(E側(cè))和右后側(cè)為強(qiáng)風(fēng)化巖體陡壁(圖 17)，高差30～40m。由于陡壁突然臨空，上部的殘積層和強(qiáng)風(fēng)化巖體二次失穩(wěn)，形成數(shù)個小型垮塌體覆蓋在滑坡殘留體后部，這些小滑塌方量約6000～8000m3。原位于滑坡區(qū)右后側(cè)的一處混凝土民房隨滑體滑移后破壞(圖 7)，經(jīng)測量運動距離約122m，運動方向為18°?；磪^(qū)下部X244縣道走向293°，與該民房的滑移方向夾角為85°，兩者近于垂直。

圖 17 滑坡東側(cè)邊界全貌Fig. 17 Eestern scarp of Jichang landslide

圖 18 滑坡西側(cè)邊界全貌Fig. 18 Wastern scarp of Jichang landslide

滑坡區(qū)左側(cè)(W側(cè))與滑坡外側(cè)坡體之間為陡坎，高差約10～15m，陡坎為土層覆蓋，顆粒粒徑較細(xì)。滑坡外側(cè)為柏樹林，有向NW向倒伏的柏樹倒伏方向315°(圖 18)?；磪^(qū)左側(cè)(W側(cè))邊界松散，殘留體被水流沖蝕后，底部出露墨綠-綠白色凝灰?guī)r基巖面(圖 5，圖19)，顯示左側(cè)堆積殘留體較薄。

圖 19 滑坡左側(cè)出露的基巖滑面Fig. 19 Tuff bedrock exposed in the left side of landslide

由于原始斜坡右側(cè)(E側(cè))堆積體厚，左側(cè)(W側(cè))堆積體薄，加之滑坡發(fā)生后堆積體上臺坎走向NEE～SWW，且左側(cè)邊界有柏樹向NW側(cè)倒伏，滑源區(qū)外部左下側(cè)公路上停積了大量堆積體，而右側(cè)邊界樹木向滑坡內(nèi)部倒伏，滑坡發(fā)生時堆積體是具有向左前側(cè)(NW)的位移分量的。

3.2 滑移-鏟刮區(qū)特征

鏟刮堆積區(qū)(B區(qū))主要分布在高程1250～1520m之間。B區(qū)后部的緩坡平臺(位于1450～1500m附近)上停積了大量由滑源區(qū)滑出后就快速停積的松散巖土體，其上覆有部分植土層，該區(qū)域堆積體較厚，約10m。緩坡平臺下部的巖土體受到原始斜坡地形的導(dǎo)引，在1350m高程附近逐漸分流到兩條沖溝中，其中右側(cè)支流(E側(cè))先轉(zhuǎn)向NE方向，再沿地表沖溝轉(zhuǎn)向25°方向，直至在岔溝中停積，右側(cè)支溝最大寬度130～150m；左側(cè)支流(W側(cè))先轉(zhuǎn)向N，再沿原地表沖溝轉(zhuǎn)向27°方向，在雞場水庫S側(cè)轉(zhuǎn)向E側(cè)，與右側(cè)支流(E側(cè))交匯，左側(cè)支流最大寬度140～170m；左右兩條沖溝為滑坡-碎屑流體高速下滑釋放能量提供了有利地形，碎屑流下滑過程中不斷鏟刮溝底原有殘坡積層，使碎屑流體積不斷增大，同時鏟刮和掩埋溝谷兩側(cè)及下部居民區(qū)房屋。

坡體在1350m高程附近向前凸出(圖 9)，將碎屑流體分流到兩側(cè)的沖溝中，形成分叉。凸出坡體的分流作用保護(hù)了其下部居民房屋，在B區(qū)中部形成了一個“安全島”。這為傍山房屋選址提供了一個新的思路，在保證上部巖體穩(wěn)定的條件下，凸出坡體下部相對安全。

7月25日發(fā)生的坡面泥石流在B區(qū)堆積體上沖刷出兩條沖溝，在沖溝側(cè)壁上可以看到較大的塊石多堆積于堆積體的上部，細(xì)顆粒及黏土位于堆積體的下部(圖 20，圖 21)，在垂直方向上呈現(xiàn)出上粗下細(xì)的反粒序結(jié)構(gòu)特征。經(jīng)篩分，上、中、下3層中(圖 21)粒徑大于60mm的塊石質(zhì)量含量分別為78.4%，34.2%，22.9%(數(shù)據(jù)不含圖 21中兩塊巨石)。其中，在堆積體下部的黏土層中還挾帶了粗大的柏樹樹干。

圖 20 滑移區(qū)堆積體底部挾帶樹木Fig. 20 Trees swept forwad by the mass of pass and entrainment zone

圖 21 滑移區(qū)堆積體具有反粒序結(jié)構(gòu)Fig. 21 View of a profile from the eroded gully showing inverse grading

圖 22 滑移-鏟刮區(qū)后部沖溝底部露出凝灰?guī)rFig. 22 Grayish-green tuff present at the bottom of a eroded gully in the back of landslide transportation area

在緩坡平臺后部的沖溝底部(圖 11中b點右側(cè)溝)發(fā)現(xiàn)了灰綠色的凝灰?guī)r(圖 22)。沿溝底向下追索，該點以下的溝床變?yōu)樯罨疑旅苄鋷r。由于巖質(zhì)基床僅在溝中間或露出，調(diào)查時沒有找到明確的凝灰?guī)r與玄武巖分界線。現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果表明，滑源區(qū)底部以及B區(qū)后部的基巖為灰綠色凝灰?guī)r層。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，凝灰?guī)r層位于峨眉山玄武巖第1段和第2段之間，故在繪制滑坡剖面圖(圖 11)時，據(jù)區(qū)域巖層面產(chǎn)狀將凝灰?guī)r夾層在b點附近向下延入山體內(nèi)部。

在左右兩條支溝中的堆積體厚度約為6～8m，而坡面上堆積體較薄，部分區(qū)域出露原始坡殘積物，取本區(qū)殘余堆積體厚度為6m。

需要說明的是，在B區(qū)緩坡平臺(1450～1500m附近)下部，黏土碎屑流突然沖上了兩側(cè)凸起的山梁，使滑坡區(qū)兩側(cè)寬度突然變寬(圖 1)；這些碎屑體只沿山梁向下運動了約100m左右就停積下來，又使滑坡區(qū)兩側(cè)寬度突然變窄。兩側(cè)山梁上的植被均向滑坡外側(cè)倒伏(圖 23)?，F(xiàn)場判斷這是滑坡氣浪沖擊造成的，滑坡氣浪沖擊區(qū)位于滑移-鏟刮區(qū)中部兩側(cè)，這是非常特殊的現(xiàn)象。

圖 23 樹木向滑坡外側(cè)倒伏Fig. 23 Destroyed tresss laid down in direction of lateral of landslide

通過對滑坡后的DEM數(shù)據(jù)分析，鏟刮-堆積區(qū)投影面積21.2×104m2，殘余碎屑體平均厚度約6m，方量約127.2×104m3。

3.3 主堆積區(qū)特征

主堆積區(qū)位于斜坡下部東西走向的岔溝寬谷中(圖 9)，該處寬谷西側(cè)高，東側(cè)底，谷底表層為松軟的耕植層。雞場鎮(zhèn)坪地村岔溝組就位于寬谷的兩側(cè)谷坡上。堆積區(qū)NE側(cè)為雞場水庫，受地形影響，水庫沒有受到碎屑流沖擊。

失穩(wěn)的碎屑流體在B區(qū)兩條沖溝的導(dǎo)流下沖下斜坡，停積在岔溝底部的寬谷中，高速動能沖擊形成了巨大的氣浪，氣浪挾帶黏土碎屑將堆積區(qū)遠(yuǎn)端居民樓頂?shù)奶柲芩品?圖 24)，并將對面斜坡山坳中的樹木推倒，這些樹木的總體倒伏方向為60°～100°，總體呈渦輪扇葉狀環(huán)形排列(圖 25)。

圖 24 居民樓上的蓄水塔被推翻Fig. 24 Pushed water tank on the building over by air pressure wave

圖 25 樹木倒伏方向呈渦扇狀環(huán)形排列Fig. 25 Destroyed trees laid down into a circle because of pressure wave of compressed air

通過對滑坡后的DEM數(shù)據(jù)分析，堆積區(qū)投影面積10×104m2，平均厚度4m，則堆積方量約40×104m3。

結(jié)合無人機(jī)航拍正射影像圖和現(xiàn)場調(diào)查可知，滑源區(qū)強(qiáng)風(fēng)化玄武巖體失穩(wěn)后解體，以碎屑流形式高速運動，并因內(nèi)部塊體間不斷碰撞及含水黏土的阻滯作用使能量快速耗散后停積下來。在整個滑坡區(qū)域中，A區(qū)、B區(qū)后部的緩坡平臺是滑體的主要堆積區(qū)，成分以解體的玄武巖塊石為主；B區(qū)中前部及C區(qū)停積物主要以含碎塊石粉土及粉黏土為主，在調(diào)查期間，這些粉土堆積物飽水，人踩濕陷。

圖 26 雞場滑坡-碎屑流遠(yuǎn)程運動速度估算圖Fig. 26 Velocity profile of Jichang long-runout landslide

綜上所述，滑源區(qū)殘余體方量為24×104m3，鏟刮-堆積區(qū)方量約127.2×104m3，主堆積區(qū)堆積方量約40×104m3，則滑坡區(qū)現(xiàn)有殘余松散堆積體約191.2×104m3。

3.4 7月25日坡面泥石流特征

滑坡發(fā)生后，7月25日，當(dāng)?shù)爻掷m(xù)降雨，在斜坡上匯聚的水流沖刷滑坡殘留松散堆積物，形成泥石流，對現(xiàn)場搶險工作造成了極大困擾。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，滑源區(qū)匯集的水流一部分形成坡面徑流，在堆積體上形成大面積泥淖(圖 16)；其他水流沿堆積體的松散孔隙匯聚進(jìn)入坡體，逐漸從內(nèi)部淘蝕堆積體，使滑源區(qū)的堆積體前緣塌落，形成泥石流沖刷B區(qū)堆積體，在B區(qū)堆積體上以拉槽形式侵蝕出兩條溝槽(以側(cè)蝕和底蝕方式侵蝕碎屑流堆積體，圖 12)。最后泥石流停積在C區(qū)的溝道中。

7·23雞場滑坡發(fā)生后，整個滑坡區(qū)具有如下特點：①在滑源區(qū)形成的負(fù)地形為匯水提供了巨大便利，此外滑坡后壁中流出的裂隙水也在不斷軟化堆積體。②在斜坡上殘留了約191.2×104m3松散堆積物，這些堆積物主要為玄武巖角礫、巖屑、碎塊石，以及松散的粉黏土等，遇水極易濕陷，很難在短時間內(nèi)天然固結(jié)和膠結(jié)，這為后期降雨觸發(fā)泥石流埋下了巨大的物源隱患。③雞場滑坡區(qū)溝床坡降大，平均坡降為445‰。這些特點使得雞場滑坡區(qū)在強(qiáng)降雨條件下很容易發(fā)生泥石流。

由于泥石流引發(fā)的破壞會對下游的居民區(qū)和廠礦設(shè)施形成巨大破壞，為此建議通過工程手段，減少滑源區(qū)堆積體方量；此外在滑源區(qū)設(shè)置截排水設(shè)施，在匯水區(qū)將水流攔截并排走，減少堆積體中的水量，消除泥石流的形成條件。

3.5 雞場鎮(zhèn)滑坡失穩(wěn)后的動力特性分析

雞場滑坡從滑坡源區(qū)陡壁后緣至堆積體最前緣的水平距離為L=1296m，垂直高差H=474m。則滑坡的遠(yuǎn)程運動特性參數(shù)，亦即崩落體的等價摩擦系數(shù)μ=H/L=0.366，遠(yuǎn)小于0.6(約等于tan32°，為國際公認(rèn)的巖質(zhì)材料摩擦系數(shù)經(jīng)驗值)，雞場滑坡失穩(wěn)后進(jìn)行了遠(yuǎn)程運動。采用謝德格爾(Scheidegger，1973)法對滑坡體的運動速度進(jìn)行估算，計算公式如式(1)所示。

(1)

式中：v為估算崩滑體速度(m·s-1)；g為重力加速度，取9.8m·s-2；H為崩塌后壁頂點至崩落體沿途計算點高差(m)；L為崩塌后壁頂點至崩落體沿途計算點水平距離(m)；μ為崩落體的等價摩擦系數(shù)，取μ=H/L。

利用滑坡a-e剖面(剖面線位置見圖 10b)計算滑體全過程的運動速度，結(jié)果曲線如圖 26所示。巖土體在脫離剪出口不遠(yuǎn)速度就達(dá)到33.4m·s-1，到達(dá)B區(qū)后部的平臺時，速度達(dá)到40.1m·s-1左右，其后在地形的分流作用下，碎屑流分為兩股向下運動。隨著斜坡高程的降低，巖土體的運動速度不斷增大，到達(dá)轉(zhuǎn)折點c時速度達(dá)到峰值47.7m·s-1。進(jìn)入主停積區(qū)后，隨著斜坡坡度變緩，速度快速降低，在大約300m距離內(nèi)速度急劇降低，直至停積下來。整個過程耗時約60s左右。

4 滑坡災(zāi)害形成原因初步分析

4.1 斜坡和巖體結(jié)構(gòu)條件

雞場鎮(zhèn)滑坡滑源區(qū)主要位于二疊系中上統(tǒng)峨眉山玄武巖組(P2-3em)斜坡中。結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查，場區(qū)內(nèi)斜坡和巖體的具體特征如下：

(1)滑源區(qū)附近玄武巖體風(fēng)化強(qiáng)烈(圖 27)。玄武巖全強(qiáng)風(fēng)化后表層黏土化，淺層巖體成塊裂狀、碎裂狀。通過追蹤調(diào)查，沿X244公路不同區(qū)段玄武巖風(fēng)化強(qiáng)度差別大，部分地段風(fēng)化程度較弱，強(qiáng)度高，可成陡坡，但在滑源區(qū)附近巖體風(fēng)化帶較深，風(fēng)化強(qiáng)烈，總體呈塊裂狀，且裂隙張開，強(qiáng)度較低。

圖 27 滑源區(qū)西側(cè)出露的強(qiáng)風(fēng)化玄武巖體Fig. 27 Strongly weathered basalt rock mass on the west side of source area

(2)斜坡巖體節(jié)理面發(fā)育。玄武巖體常發(fā)育原生柱狀節(jié)理，將巖體切割成塊狀結(jié)構(gòu)。研究區(qū)內(nèi)發(fā)育一組順坡向宏觀面理面①，傾向NE-N方向，傾角20°～50°，在滑源區(qū)內(nèi)呈舒緩波狀起伏。此外，斜坡巖體還發(fā)育3組節(jié)理面，②160°～165°∠15°～26°(傾坡內(nèi))；③290°～325°∠50°～55°(斜傾W側(cè))；④116°～136°∠69°～76°(斜傾SE側(cè))。在場區(qū)斜坡成坡階段，順坡向面理面因應(yīng)力釋放而張開，與其他組節(jié)理面共同作用，將巖體與基巖分離開。

(3)斜坡玄武巖中夾有順坡向凝灰?guī)r夾層。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料(陳建書等，2016)，本區(qū)的噴發(fā)旋回以兩個為主，第2噴發(fā)旋回以第1旋回頂部火山碎屑巖消失開始。從而在第1段(P2-3em1)上部，第2段(P2-3em2)下部形成一層厚0.5～2.5m的凝灰?guī)r夾層(圖 11)，具有強(qiáng)綠泥石化特征。凝灰?guī)r夾層上半段的產(chǎn)狀與面理面①近似。凝灰?guī)r夾層對雞場滑坡有如下貢獻(xiàn)：(a)性質(zhì)相對軟弱，在成坡階段，成為淺層巖體卸荷松弛(黃潤秋，2008)的底部邊界。上部P2-3em2玄武巖進(jìn)一步松弛破裂并碎裂化，表層甚至全風(fēng)化，而凝灰?guī)r下部的玄武巖體則相對致密?，F(xiàn)場調(diào)查時，其上部強(qiáng)風(fēng)化玄武巖體厚度約10～15m，呈灰黃色塊裂狀，表層用指甲可刻痕，凝灰?guī)r夾層下部的玄武巖體致密，地質(zhì)錘敲擊聲清脆。(b)凝灰?guī)r夾層具有強(qiáng)綠泥石化特征，遇水泥化，濕滑，為巖體變形提供了天然滑面。

4.2 氣候條件及斜坡的水文地質(zhì)特征

滑坡區(qū)氣候濕潤，受地勢影響明顯?；聟^(qū)位于北盤江峽谷W側(cè)3km處，氣候暖熱，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑；雨水主要集中在5～7月，降水量達(dá)500～600mm，約占全年的60%。由滑坡前30日的降雨過程曲線(圖 28)可以看到，滑前1個月累計降雨量達(dá)到424mm，其中7月18日至7月23日累計降雨量已接近160mm，滑坡前一天降雨量達(dá)98mm。

圖 28 滑前降雨過程曲線圖Fig. 28 Cumulative curve of rainfall prior to landslide occurrence in Jichang town near the landslide

滑源區(qū)周邊主要地下水類型為碎屑巖與火山巖基巖裂隙水，補(bǔ)給源為大氣降水。在滑坡源區(qū)東西兩側(cè)的溝中均有泉水出露，泉流量約0.2～0.4L·s-1。滑坡發(fā)生后，在基巖壁上滲出大量基巖裂隙水(圖 14)。

豐富的地下水在巖體裂隙中形成間隙水壓力，并軟化強(qiáng)風(fēng)化玄武巖及凝灰?guī)r軟弱層，使巖土體強(qiáng)度降低，造成下滑力增加，降低滑塌源區(qū)斜坡的穩(wěn)定性。加之場區(qū)內(nèi)塊裂狀巖體結(jié)構(gòu)松散，強(qiáng)降雨在順坡向節(jié)理中形成高地下水位，增加了斜坡載荷和下滑力，這造成滑坡區(qū)周邊的小型巖質(zhì)滑塌頻發(fā)。

4.3 滑源區(qū)附近的工程活動條件

滑坡發(fā)生后，當(dāng)?shù)卣闪⒘斯こ陶{(diào)查組，對滑坡區(qū)周邊的工程活動情況展開調(diào)查。據(jù)其編寫的《水城縣7·23特大山體滑坡成因調(diào)查報告》(2019年12月)，滑坡源區(qū)下部的“雞場至營盤公路項目于2016年啟動到至今仍未結(jié)束，滑坡區(qū)公路里程段落為K2+570～K2+740，長度約170m”(圖 29)。

圖 29 公路建設(shè)與“7·23”滑坡的相對位置關(guān)系Fig. 29 The relative location of road construction area and 7·23 landslide

圖 30 7·23雞場滑坡地震臺站波形圖(貴州省地震局提供)Fig. 30 Waveform of Jichang Landslide recorded by seismic station on July 23，2019

“K2+200～K2+900段擬建工程需進(jìn)行切方、填方施工；切方邊坡最大高度24.3m，填方邊坡高度11.6m”。施工期間，“路基右側(cè)上邊坡縱向50m已進(jìn)行邊坡清表，未做相關(guān)截排水措施，施工過程中未發(fā)現(xiàn)滑坡區(qū)存在開裂、垮塌、變形跡象；K2+640～K+740段已完成(左側(cè)下部)下護(hù)肩及擋墻100m左右”。“工程組調(diào)查認(rèn)為：滑坡區(qū)公路右邊坡存在局部開挖情況”?！盎聟^(qū)公路右側(cè)邊坡區(qū)域已進(jìn)行清表和局部開挖作業(yè)”；“通過地質(zhì)災(zāi)害危險性評估及工程地質(zhì)勘察資料顯示和所有詢問一致反映，2019年7月23日之前滑坡區(qū)未有開裂、沉降及變形跡象”?；率峭蝗话l(fā)生的。

上述這些特征表明，滑源區(qū)分布的松散塊裂狀玄武巖，斜坡中的凝灰?guī)r夾層，以及滑坡前強(qiáng)降雨造成的地下水作用，是貴州雞場鎮(zhèn)滑坡發(fā)生的主要原因。但公路開挖進(jìn)一步降低了本來就較差的斜坡穩(wěn)定性，并最終在降雨誘發(fā)下失穩(wěn)破壞。

5 滑坡山體失穩(wěn)發(fā)生過程分析

據(jù)滑坡附近地震監(jiān)測站的地震動記錄(圖 30)，雞場滑坡發(fā)生于7月23日20時40分59秒，耗時62s左右。圖 30中a、b、c 3條曲線為威寧臺監(jiān)測數(shù)據(jù)，d、e、f 3條曲線為六盤水臺監(jiān)測數(shù)據(jù)，由于臺站距離不同，二組曲線時間差約10s。

通過現(xiàn)場調(diào)查訪問，結(jié)合滑坡發(fā)生前后的影像圖，雞場滑坡的失穩(wěn)及發(fā)展演化過程可用圖 31來示意。

(1)滑坡發(fā)生前，降水從兩種途徑進(jìn)入坡體內(nèi)部(圖 31a)：①直接從坡表下滲；②后部山體中的地下水沿巖體裂隙從內(nèi)部滲入到滑坡區(qū)強(qiáng)風(fēng)化帶中。由于玄武巖全強(qiáng)風(fēng)化后黏土化，透水性遠(yuǎn)低于碎裂巖體，使強(qiáng)風(fēng)化帶相當(dāng)于一座小型地下“黏土壩”，其后部形成較高的靜水壓力水頭?，F(xiàn)場調(diào)查，滑源區(qū)周邊沖溝中有地下水出水點，使坡體內(nèi)部的裂隙水能夠及時向外排泄。斜坡內(nèi)部靜水壓力達(dá)到動態(tài)平衡，使斜坡仍然保持穩(wěn)定。

圖 31 滑源區(qū)斜坡失穩(wěn)發(fā)展演化過程示意圖Fig. 31 Conceptual models of formation and development process of the rock mass in the source area

(2)當(dāng)?shù)貫榱送貙挼缆罚瑢⑿逼虑安康臎_溝填平，修建了最高約8m的混凝土擋土墻(圖 7a，圖7b)，墻后填土，阻礙了地下水的正常排泄。公路建設(shè)單位對滑源區(qū)左前側(cè)凸出坡體進(jìn)行切坡，切坡后斜坡坡率1︰0.75～1︰1，形成陡坡(圖 7e，圖 31b)；至7月22日，滑坡源區(qū)斜坡未見明顯變形。

(3)公路施工對全強(qiáng)風(fēng)化帶的開挖，進(jìn)一步降低了本來就較差的斜坡穩(wěn)定性，使抗滑力突然降低。當(dāng)?shù)爻掷m(xù)近1個月的降雨(圖 27)，造成地下“黏土壩”被地下水浸泡軟化，使其抗滑力持續(xù)降低，最終導(dǎo)致斜坡在降雨誘發(fā)下失穩(wěn)。巖土體在靜水壓力的作用下一潰到底，形成滑坡碎屑流(圖 31c)。根據(jù)調(diào)查，滑移面位于綠泥石化的凝灰?guī)r夾層上。

(4)滑坡體沿凝灰?guī)r面向下滑動，鏟刮路基(圖 31c)，使碎屑流體體積增大，在滑源區(qū)下部形成一個“鏟刮區(qū)a”(圖 11)。在工程勘察過程中，“鏟刮區(qū)a”由于擾動強(qiáng)烈，且下部界面是凝灰?guī)r，易被誤認(rèn)為是滑坡源區(qū)。

(5)破碎的玄武巖滑體在飽水粉黏土的潤滑下，快速形成碎屑流向坡下高速沖出(圖 31d)，其前鋒(或稱舌部)向前翻滾，沿途鏟刮殘坡積層，將部分柏樹裹挾到碎屑流底部。碎屑流中的大塊石在彌散應(yīng)力的作用下被推舉到碎屑體上部，從而形成反粒序結(jié)構(gòu)(鄭光等，2019)。

(6)據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，失穩(wěn)巖土體在巨大的勢能作用下沖擊B區(qū)后部的緩坡平臺(位于1450～1500m附近)，使碎屑體在該區(qū)域下部100m范圍內(nèi)側(cè)向擴(kuò)展到兩側(cè)的凸出山梁上，植被在氣浪沖擊下向兩側(cè)斜列倒伏(圖 23)。由于緩坡平臺的緩沖，后部滑體因動能損失而減速，向坡下滑移一段距離后停積在斜坡中上部的緩坡上，從而在滑源區(qū)附近殘留了約24×104m3松散堆積體。

滑坡-碎屑流多具有突發(fā)性，能夠運動很遠(yuǎn)的距離造成重大損失，如意大利Frank滑坡(Cruden et al.，2007)，菲律賓Leyte島滑坡(Evans et al.，2007)等。很多斜坡失穩(wěn)，如納雍普灑村崩塌碎屑流(鄭光等，2018)、金沙江白格滑坡(許強(qiáng)等，2019)在發(fā)生前坡表會有明顯長期變形，能為預(yù)警工作提供信息，而雞場鎮(zhèn)滑坡則不同，是突然發(fā)生的，滑前地表沒有變形跡象。這種突發(fā)型滑坡是由于特殊條件(如地震、降雨或人類工程使斜坡下部臨空等)造成巖土體下滑應(yīng)力σ突然遠(yuǎn)大于滑帶土峰值強(qiáng)度σf，即σ?σf，滑體變形幾乎來不及發(fā)生蠕變，直接由初始變形進(jìn)入加速變形，甚至由于變形時間過短，滑體還未經(jīng)歷充分的初始變形就已經(jīng)加速變形至失穩(wěn)了(許強(qiáng)等，2015)。這個過程所經(jīng)歷的時間往往要比漸變型滑坡短得多，一般僅持續(xù)數(shù)天-數(shù)月，有的甚至僅數(shù)分鐘。正因為突發(fā)型滑坡的突發(fā)性強(qiáng)，從出現(xiàn)明顯變形到最終的失穩(wěn)破壞所經(jīng)歷的時間很短，目前還很少觀測到突發(fā)型滑坡的變形-時間監(jiān)測曲線。因此開展該類型滑坡的監(jiān)測預(yù)警和防范工作難度極大，需要不斷吸收新的科技成果，才能提高對高隱蔽性不穩(wěn)定斜坡的探查精度。限于當(dāng)前的條件，可利用滑坡發(fā)生前巖石破裂會產(chǎn)生強(qiáng)烈的微震、聲波等特點，將聲波與變形監(jiān)測有機(jī)結(jié)合起來進(jìn)行突發(fā)型滑坡的臨滑預(yù)警。

6 結(jié)論與認(rèn)識

通過開展7·23雞場滑坡-碎屑流的應(yīng)急調(diào)查分析，得出了滑坡的具體特征和成因機(jī)制的初步認(rèn)識具體結(jié)論如下：

(1)對7·23雞場滑坡-碎屑流的特征和成因機(jī)制的初步認(rèn)識：

雞場鎮(zhèn)滑坡所在區(qū)域具有如下典型特征：①斜坡巖體風(fēng)化作用強(qiáng)烈，較松散破碎，裂隙發(fā)育，富含基巖裂隙水；這為滑坡發(fā)生提供了豐富的物源條件。②斜坡巖體發(fā)育順坡向面理，并在峨眉山玄武巖組的上下段之間夾有一層強(qiáng)綠泥石化的凝灰?guī)r夾層；凝灰?guī)r夾層是滑源區(qū)巖土體的底滑面。③調(diào)查區(qū)5～7月雨水豐沛，滑前1個月累計降雨量達(dá)到424mm；大量降水入滲使斜坡巖土體中地下水富集，軟化巖體，增加滑體重量，地下水頭抬高后間隙水壓力增大，會增加斜坡下滑力。上述因素是造成7·23雞場滑坡的主要原因。

滑坡源區(qū)下部的雞場至營盤公路項目于2016年啟動，到滑坡前仍未結(jié)束?；虑埃盎聟^(qū)公路右側(cè)邊坡區(qū)域已進(jìn)行清表和局部開挖作業(yè)”?！?019年7月23日之前滑坡區(qū)未有開裂、沉降及變形跡象”。公路開挖切腳，使穩(wěn)定性本來就較差的斜坡穩(wěn)定性進(jìn)一步降低，最終在強(qiáng)降雨的誘發(fā)下失穩(wěn)破壞。

(2)雞場滑坡發(fā)生后，在滑源區(qū)形成了易匯水的負(fù)地形，在斜坡表面殘留了約191.2×104m3松散堆積體，加之原始斜坡坡降大，降水工況下極易再次發(fā)生坡面泥石流。應(yīng)結(jié)合實際情況對潛在物源進(jìn)行排水?dāng)r固，甚至采用工程手段降低松散堆積體的方量。

(3)雖然是公路施工影響了雞場滑坡，但是滑坡區(qū)原有的易滑強(qiáng)風(fēng)化碎裂山體和強(qiáng)降雨是本次滑坡的主要原因。類似的易滑強(qiáng)風(fēng)化碎裂山體不僅在貴州，甚至在西南山區(qū)都廣泛分布，它們在常規(guī)工況下沒有明顯變形跡象，隱蔽性好，通過光學(xué)遙感、InSAR或機(jī)載LiDAR等(許強(qiáng)等，2019)地表觀測手段難以識別，且一旦條件適合(如暴雨、工程擾動等)它們就會突然失穩(wěn)，如2016年9月浙江麗水滑坡(Ouyang，et al.，2018)等。突發(fā)性和隱蔽性導(dǎo)致該類滑坡的預(yù)警手段有限。由于巖土體的穩(wěn)定性是由其自身特性(包括巖體結(jié)構(gòu)，風(fēng)化碎裂程度等)來控制的，同時受制于地下水等，這些因素通常需要采用鉆探和坑槽探等手段才能探查。但是這種潛在不穩(wěn)定山體分布極廣，利用這種點對點的勘探方式進(jìn)行全面探查不僅消耗巨大，且難以高效地獲得足夠的數(shù)據(jù)，甚至采用地面物探的手段都不現(xiàn)實。許強(qiáng)(2020)提出可采用航空、半航空物探技術(shù)，利用無人機(jī)攜帶物探設(shè)備作線狀或面狀飛行，對碎裂山體進(jìn)行探查，能極大地提高災(zāi)害隱患的摸排效率。無人機(jī)半航空瞬變電磁法(Ground-Airborne Transient Electromagnetic，GATEM)除可探查礦產(chǎn)分布和巖體碎裂程度(張瑩瑩等，2017)，還可用于開展針對第四系覆蓋層空間分布特征及含水率條件的面上探測，能提前發(fā)現(xiàn)山體斜坡內(nèi)部的不利因素。將其與InSAR、LiDAR等斜坡變形探測手段相結(jié)合，應(yīng)能提高山區(qū)斜坡災(zāi)害隱患識別的效率和準(zhǔn)確率。

致 謝7·23雞場鎮(zhèn)滑坡災(zāi)害發(fā)生后，國務(wù)院、自然資源部、應(yīng)急管理部以及貴州省各級政府部門迅即投入了應(yīng)急搶險、災(zāi)后救援以及地質(zhì)調(diào)查和應(yīng)急監(jiān)測等工作。因此，本文的研究工作尤其是資料獲取方面包含了眾多人員的心血，在此向他們表示衷心感謝。感謝貴州省地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急技術(shù)指導(dǎo)中心、貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院、水城縣自然資源局等單位在數(shù)據(jù)收集方面提供的幫助。特別感謝貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院冷洋洋高級工程師、黨杰高級工程師等第一時間提供了寶貴資料。成都理工大學(xué)彭雙麒、王卓、陳達(dá)、蔣金晶、劉建強(qiáng)等研究生參與了現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查以及室內(nèi)數(shù)據(jù)的分析處理。在此，向以上部門、單位和個人一并表示感謝。