地震滑坡影响因素分析

孙再鸣，袁 敬，孙 强

(1.陕西铁路工程职业技术学院 建筑工程系，陕西 渭南 714000;2.河北农业大学 城乡建设学院，河北 保定 071001;3.中国矿业大学 资源与地球科学学院，江苏 徐州 221116;4.中国科学院 地质与地球物理研究所，工程地质力学重点实验室，北京 100029)

1 地质构造

在地震过程中，主震和余震基本上是沿着发震主破裂带两侧呈带状或链状分布，由于主破裂带两侧区域是地震影响最为强烈的地带，导致了地震诱发的崩塌和滑坡成带状和链状分布，即滑坡和活动构造断裂在宏观上分布表现为一致性。这些特点已经为多个实例所证实。邹谨敞等(1996)对古浪地震滑坡分析认为，地震滑坡带与地震破裂带吻合。图1为1973年炉霍地震的滑坡分布情况。

图1 炉霍地震滑坡分布

地震滑坡的分布以及滑坡的运动方向受区域构造应力场的影响。邹谨敞等(1994)指出古浪大震诱发的地震滑坡的优势滑动方向与区域构造应力场的一组剪切面方向一致。

2 地震参数

一般来说地震震级越大，破坏程度越大，地震烈度越高，地震滑坡就越发育。辛鸿博等(1999)均认为触发边坡崩滑的最小震级应取为里氏4.7级。地震烈度与崩塌滑坡的关系可以归纳为以下3点(辛鸿博，1999):①地震诱发的边坡崩塌与滑坡，主要出现在Ⅶ～Ⅸ度地震烈度区;②边坡地震崩滑次数的概率分布近似于正态分布，其数学期望值等于8.0，但是并不意味着位于Ⅷ度以上区域的边坡不易崩塌，仅说明发生在Ⅸ度及其以上区域的边坡崩滑数量相对较少，这是因为强烈地震发生的概率相对较小，同时Ⅹ度及其以上的烈度区为地震的极震区，其面积与其他烈度区的面积相比要小得多;③从工程应用的角度出发，地震引发边坡崩滑的最小烈度为Ⅵ度。

3 岩体性质

构成边坡物质基础的岩土体本身性质的不同对地震的反应也不同，在相同的震级下，不同岩性的边坡的最大加速度和震动幅值都不同。根据调查研究，90%以上的滑坡产生在各种松散的堆积层中，岩石滑坡较少(祁生文，2007)。胡广韬等(1995)研究指出，同一烈度区，同一地点，岩性不同，滑坡发育程度明显不同，大致规律为:松散堆积层 ＞河流冲积层＞人工堤坝＞基岩。

孙崇绍等(1997)指出我国地震引起的崩塌、滑坡主要集中在南北地震带上，秦岭以北以黄土滑坡为主，黄土地区为地震引起的滑坡危害最重的区域;秦岭以南以陡坡崩塌为主。黄土地区在地震作用下易于发生滑坡与其物理性质和水理性质有很大关系，造成秦岭南北的差异的原因除了与地质构造、地理环境、地形地貌有关外，岩性的差异也是很重要的一个因素。地震力作用下，高灵敏度的黏土和饱水松散粉细砂层易于产生触变和液化，丧失抗剪强度而导致滑坡的发生(祁生文，2007)。岩体结构特性对边坡的稳定性影响是制约性的。在地震条件下，碎裂结构、层状碎裂结构、松散体结构类型的边坡比完整岩体更易于发生失稳。

4 地形地貌

地形地貌条件对地震滑坡的发生有着显著的影响。在区域地形地貌上，孤立突出的山体斜坡易于使山体共振，同时地震波在山体内发生多次反射、折射从而对斜坡的地表位移、速度、加速度起到了明显放大作用。斜坡本身的坡度与高度以及坡体形态对其稳定性也有很大影响，其中坡度与高度的影响更为显著。1975年海城地震时，在营口县盘龙山收到三次较强余震的加速度记录，山顶与山脚两个强震仪的高差为58 m(胡广韬，1995)。孙崇绍(1990)指出，在远、近地震作用下，不同阶地上的场地条件的反应谱有着较大的差别，且远震作用下更为显著。

一般说来，地形坡度越陡越易于崩塌、滑坡的发生。单就斜坡而言，在一定的场地条件下，存在着一个易于触发崩滑的角度范围，如1973年炉霍地震的滑坡多发生在30°～50°的坡地上，1974年昭通地震为35°～45°，1996 年丽江地震为 25°～45°(李忠生，2004;祁生文2007)。在此基础上，综合其他地震资料，李忠生指出，我国西南地区最容易触发滑坡的角度范围为35°～45°。需要说明的是，根据 Byerlee的研究，当岩石沿某一滑动面发生滑动时正应力σ与剪应力τ之间满足下列关系(陈颙，黄庭芳，2001):

式中，内摩擦角分别为31.0°～40.4°。若将岩体结构等因素考虑进去，因此，Byerlee所指出的内摩擦角范围与斜坡在地震下的滑动角度范围大致相近。

在我国黄土地区，地震诱发滑坡的坡度相比西南地区要低缓得多。陈永明等(2005)调查统计指出，黄土地区地震滑坡优势坡角为10°～35°，而且大型滑坡原始地形坡角多在20°以下。姚清林(2007)指出，黄土梁地震滑坡发育坡度为10°～30°，塬边地震滑坡坡角为3°～18°，溜滑的最小坡度只有2.3°。黄土地区地震滑坡角较低可归结为两个原因:①由于黄土本身的物理力学性质较岩石为差，地震力作用下容易解体从而失稳;②地下水在黄土地震滑坡的发生中起着重要作用，一方面弱化了黄土的力学性质，同时可能发生地震液化，引起大规模的黄土滑坡。

边坡的坡形对边坡动力稳定性有很大影响。震后调查资料发现，直线坡很少发生崩塌和滑坡，凹坡和凸坡则容易产生崩塌和滑坡，尤以凹坡上发生的滑坡和崩塌的几率最高，这与边坡在静力作用下的稳定性有很大区别(祁生文，2007)。地震条件下，凸坡和凹坡易于发生失稳与地震波的作用密切相关。在坡度变化点附近，地震波的能量会发生集中，其受到的破坏程度会得到加剧，凹坡往往为周边的沟谷或陡壁斜坡竖向切割所形成的地形，与周围环境之间为不连续的介质，这造成地震波在坡体中传播时具有反射作用，从而导致在坡体中产生了聚能作用，如图2(王家鼎，2001)。

图2 特殊地形地表面的聚能作用

5 水文地质条件

水文地质条件对边坡稳定性的影响主要表现在地下水位的埋深和边坡地下水的补、径、排条件两个方面(祁生文，2007)。笔者认为地震作用下地下水对边坡的影响可以划分三种作用。

1)物理作用 改变坡体的孔隙度、裂隙度，修改坡体的形状，主要体现为地震作用引起孔隙水压力上升，导致边坡产生变形，使得原有裂隙进一步扩张，以致使地下水从坡体中流出，进而改变坡脚和坡面的形态，使得坡体临空面增大。

2)化学作用 改变坡体物质的性质，地下水压力的增加会加剧滑面物质的水解、溶解和碳酸化等作用，改变岩土体的矿物成分。

3)力学作用 地震作用产生的附加荷载导致坡体内动、静水压力的增加，在弱化坡体的强度参数、减小抗滑力的同时增加了下滑力。地震条件下，物理、化学和力学三种作用相互制约和影响。

6 地震滑坡类型

大多数滑坡分类依据于地貌、物质、触发机理或其他标准(李忠生，2004)。例如，周本刚等(1994)根据我国西南地区的地震滑坡特点，将地震滑坡按其运动方式划分为推移式滑坡、牵引式滑坡、溜滑性滑坡和崩塌性滑坡四大类。

地震滑坡按其发生时间可以分为两类:①同发型，在地震发生时边坡就失稳;②滞后型，地震破坏了边坡的原始结构，在震后一定时间内发生滑坡，其与边坡的岩土类型、地形地貌、地下水环境条件密切相关，是一种潜在的隐患性极大的灾难，这是由于人们往往忽视了它的存在所造成的。我国地震滑坡区域很广，特别是我国西部和西南部山区，每发生一次大震，均产生地震滑坡，同时，在离震中一定距离内产生大量隐伏的地震滞后滑坡(李树德等，2001)。

笔者认为可依据失稳的坡角将地震滑坡大致分为3种类型:陡坡型、中缓型、低缓型。

1)陡坡型(≥30°)。在地震诱发的所有滑坡中，这种类型就占了绝大多数，在陡坡型滑坡中，碎裂岩体(或堆积体)往往沿着结构面或岩土层与基岩接触面滑动，有时也会出现土层与一部分基岩风化层一起滑动。此外还可能表现为岩体(岩块)沿着某一节理面塌落或发生倾覆。在地震作用下的陡坡型破坏常表现为平移、旋转滑动、塌落和倾覆等。

2)中缓型(10°～30°)。中缓坡型多为堆积层和土质坡，在自然状态下处于稳定状态。当受到地震荷载的作用后，受到较大的切向加速度的影响，发生失稳，同时由于坡体结构较为松散，容易发生解体滑动。这种类型滑坡的发生主要体现在加强了原有滑动破坏路径，即地震的影响主要体现在对滑动面的弱化上。

3)低缓型(≤10°)。低缓坡型是指滑坡的坡度较小，往往沿着某一特定的滑动面发生。这种类型滑坡相比陡坡型破坏要发生得少。规模通常很大并造成巨大的破坏。而此类边坡的变形和滑动往往是很缓慢的，使居住在坡体上和坡脚下的人们产生安全错觉，这也是导致低缓坡型成为最具有破坏性滑坡的原因。同时，这种缓坡型可以认为往往在水文结构上为汇水型，坡体内含有大量的水分，在地震作用下，地下水孔隙压力骤然上升，出现承压情况，当承压水的压力超过坡体承受能力时，坡脚部位抗滑动能力丧失，进而致使坡体变形急剧增加，以致于坡体整体性的突然失稳。这种类型的滑坡多见于黄土地区。

此外，当人为在坡体上修建构筑物，在构筑物和自然边坡之间形成一个人为的接触面。在地震荷载作用下，由于人为接触面两层物体差异性较大，使其起到了滑动面的作用，从而诱发坡体及其上部建筑物的失稳破坏。

7 结论

地震滑坡的发生是在一定的地质环境条件和地震动力作用下发生的，本文对影响边坡的主要因素进行了归纳分析，并按边坡坡度提出了分类建议。

［1］邹谨敞，邵顺妹.海原地震滑坡及其分布特征探讨［J］.内陆地震，1996，10(1):1-6.

［2］周本刚，张裕明 中国西南地区地震滑坡的基本特征［J］.西北地震学报，1994，16(1):95-103.

［3］李忠生.国内外地震滑坡灾害研究综述［J］.灾害学，2004，18(4):64-70.

［4］许冲，戴福初，姚鑫.汶川地震诱发滑坡灾害的数量与面积［J］.科技导报，2009，27(11):79-81.

［5］殷跃平.汶川八级地震滑坡特征分析［J］.工程地质学报，2009，17(1):29-38.

［6］邹谨敞，邵顺妹，蒋荣发.古浪地震滑坡的分布规律和构造意义［J］.中国地震，1994，10(2):168-174.

［7］邹谨敞，邵顺妹.古浪地震滑坡及其与断裂带的关系［J］.西北地震学报，1994，16(3):60-65.

［8］辛鸿博，王余庆.岩土边坡地震崩滑及其初判准则［J］.岩土工程学报，1999，21(5):591-594.

［9］祁生文，伍法权，严福章，等.岩质边坡动力反应分析［M］北京:科学出版社，2007.

［10］胡广韬.滑坡动力学［M］.北京:地质出版社，1995.

［11］孙崇绍，蔡红卫.我国历史地震时滑坡崩塌的发育及分布特征［J］.自然灾害学报，1997，6(1):25-30.

［12］孙崇绍.场地条件影响的不确定性和震前预测地震灾害的必要性［J］.甘肃科学学报，1990，2(1):1-7.

［13］孙崇绍.特大地震的震害特征［J］.西北地震学报，1993，15(2):64-70.

［14］陈颙，黄庭芳.岩石物理学［M］.北京:地质出版社，2001

［15］陈永明，石玉成，刘红玫，等.黄土地区地震滑坡的分布特征及其影响因素分析［J］.中国地震，2005，21(2):235-243.

［16］姚文波，刘文兆，侯甬坚.汶川大地震陇东黄土高原崩塌滑坡的调查分析［J］.生态学报，2008，28(12):5917-5926.

［17］王家鼎，张倬元.地震诱发高速黄土滑坡的机理研究［J］.岩土工程学报，1999，21(6):670-674.

［18］王家鼎，白铭学，肖树芳.强震作用下低角度黄土斜坡滑移的复合机理研究［J］.岩土工程学报，2001，23(4):445-449.

［19］周庆，周本刚，冉洪流.不同土质条件下断层地表破裂对比研究［J］.震灾防御技术，2006，1(3):225-233.

［20］李树德，任秀生，岳升阳，等.地震滑坡研究［J］.水土保持研究，2001，8(2):24-25.