丹巴县“6·17”阿娘寨村滑坡体特征及成因初步分析

宋亚兵， 胡桂胜， 贺 拿， 李睿琪， 陈宁生， 倪化勇

(1.中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所， 成都 610041； 2.河南理工大学土木工程学院， 焦作 454000；3.昆明理工大学公共安全与应急管理学院， 昆明 650093； 4.中国地质调查局成都地质调查中心， 成都 610081)

2020年6月17日凌晨3点20分左右四川省丹巴县半扇门乡梅龙沟发生特大泥石流灾害，泥石流冲刷掏蚀阿娘寨老滑坡坡脚造成滑坡体前缘塌落形成堰塞坝，当日晚10点堰塞坝自然溃决泄流。此次灾害导致2人死亡，10人受伤，7 788人受灾，多处房屋受损严重，境内G350线路路基损毁约7.7 km，耕地受损约718亩(1亩≈666.667m2)，农作物受损约2 700亩，林业受损约990亩，梅龙水电站被毁。

近年来，大型滑坡体堵江事件频发，滑坡堵江形成堰塞坝，堰塞湖回水和堰塞坝溃决严重着上下游人民的生命财产安全。2000年4月9日20时5分西藏自治区波密县易贡乡扎木弄沟发生巨型山体崩塌-滑坡，不仅冲毁淤埋了3.0 km的简易公路，而且堵塞易贡藏布2.0 km，威胁到周边4 000多人的生命财产安全，造成1.4亿元的经济损失[1]。据统计，汶川“5.12”地震引发了大量的崩塌、滑坡等地质灾害，而且核心区内形成了104处滑坡堵江形成的堰塞湖，具有堵塞规模大和潜在危害高等特征，以北川县唐家山大型滑坡堵江堰塞湖为典型代表[2]。2018年10月10日和11月3日西藏自治区江达县白格村连续发生了两次高位山地滑坡，滑坡碎屑体堵塞金沙江，形成堰塞湖，严重威胁着上下游人民的生命财产安全[3]。鉴于堰塞坝溃决后形成的巨大灾害[4-5]，中国学者进行了大量研究。柴贺军等[6]调查搜集了中国147起滑坡堵江事件(截至1995年)，并分析了其主要危害和诱发因素。许冲等[7]对汶川地震引发的次生滑坡灾害的研究成果进行了总结和评述。赵高文等[8]和蒋先刚等[9]采用水槽试验研究了不同条件下堰塞坝的溃决特征。夏式伟[10]采用三维数值模拟研究了西藏易贡滑坡的运动过程特征和堰塞坝溃决后的演进过程特征。

阿娘寨老滑坡体由于梅龙沟泥石流冲刷淘蚀坡脚导致老滑坡体复活，其是否会持续下滑堵塞小金川河形成堰塞坝威胁上下游人民生命财产安全？带着这个问题，通过灾害现场调查、无人机航拍和模型计算等方法，并基于该区域地质环境和气象条件的分析，揭示阿娘寨滑坡体变形特征和成因，在此基础上预测滑坡发展趋势，以期为该地区防灾减灾提供理论依据。

1 研究背景

1.1 区域概况

研究区位于四川省西部高山峡谷区，甘孜藏族自治州东部，大渡河上游。地理坐标为102°01′52.47″E、30°59′01.66″N，气候属于北亚热带干旱河谷气候，干湿季节分明，垂直分带明显，且处于北风河谷地带，降水较少(图1)。地处大雪山东麓邛崃山西坡，属于岷山、邛崃高山区，位于中国第一阶梯向第二阶梯过渡地带，系典型高山峡谷地貌。区内地形复杂，地势变化多端，相对高差悬殊，主要出露泥盆系下新统硗碛组浅灰色绢云石千枚岩，薄-中层结晶灰岩、炭质千枚岩成段间互层。

图1 阿娘寨村滑坡位置图

该区地处青藏滇缅印尼“歹”字型构造，川滇南北构造与小金-金汤弧形构造和复合部位。地质历史时期漫长而复杂，造山运动、变质作用和岩浆喷出活动强烈，构造行迹以北西向为主，根据区内各主要构造形迹展布方向、结构面力学性质，结合沉积构造和岩浆活动将其划归以上三大体系，分别为南北向构造、北西向构造和北东向构造。区内构造对地质灾害具有明显的控制作用，尤其是南北向和北西向构造。

1.2 灾害特征

2020年6月17日凌晨3点20分左右受强降雨影响梅龙沟突发泥石流，高浓度黏性泥石流携带大量泥沙石块冲刷阿娘寨老滑坡坡脚，造成滑坡体前缘塌落，形成堰塞湖，河水回流造成上游部分村庄被淹，人员被困。该泥石流流域总面积达63.28 km2，主沟长约10.7 km，纵比降约为253‰，流域最高海拔4 760 m，沟口海拔2 130 m，流域最大高差约2 650 m。据统计，由泥石流引发的地质灾害共计62处，其中滑坡灾害25处，泥石流灾害17处，崩塌灾害19处，威胁着3 630人的生命和20 820万元财产。在泥石流引发的灾害链中阿娘寨滑坡、墨尔多镇基卡依村拥绍三家寨滑坡及红五月村青杠坡滑坡具有堵塞小金川形成堰塞坝的风险，其中阿娘寨滑坡可能造成的危害更大。

阿娘寨滑坡体位于丹巴县半扇门乡阿娘寨村，滑坡后缘的干海子汇水面积大，地下水发育，滑坡前缘为小金川河凹岸，坡脚易受河流冲刷，距梅龙沟泥石流沟口约98 m。

2 阿娘寨滑坡体基本特征

阿娘寨滑坡是由泥石流冲刷掏蚀坡脚导致的老滑坡体复活，主滑方向323°～329°。根据滑坡变形特征和纵向地层结构差异，将滑坡体分为两层四区域(图2、图3)，滑坡体局部变形差异显著。

图2 滑坡体纵剖面图

图3 滑坡体平面区域特征

2.1 滑坡区地形地貌及边界特征

阿娘寨滑坡体呈马蹄形状，纵向长约692 m，横向宽约505 m，平均厚度约15 m，经估算滑坡方量约49万m3。滑坡体后缘为干海子，高程约2 620 m，汇水面积大，地下水发育。坡体前缘为小金川河，坡脚顺河向长约200 m，高程约为2 136 m，坡缘距坡脚高约72 m。滑坡体上层堆积物含大量的川西黄土，容易形成易滑土体，厚度可达20 m；下部黑灰色岩层在颜色和结构上具有基岩特征，为强分化基岩(图2)。坡体左边界基岩出露，岩性为绢云石千枚岩,产状：351°∠60°；右边界为阿娘寨村，受滑坡灾害影响危险区村民已全部搬迁。

泥石流引发的阿娘寨滑坡是岩质滑坡还是土质滑坡，其判定结果直接影响滑坡体下滑后堆积体堵河形成堰塞体的形态特征和防灾减灾措施的实施。通过现场调查、无人机航拍和监测数据推测该滑坡为土质滑坡，判断依据有以下几个方面。

(1)崩坡积物和强分化基岩接触面有盐霜出露。盐霜是含矿物质的地下水流出地表后，由于大气压降低和温度升高导致矿物质结晶析出的现象。故推测崩坡积物下部为剪出口。滑坡体前缘崩坡积物滑动带动强风化基岩塌落形成坡脚堆积物(堰塞坝)，造成了基岩滑动的假象，如图4(a)所示。

图4 滑坡体前缘特征

(2)根据河流左岸和右岸出露基岩产状均为351°∠60°，推测滑坡体下覆基岩的岩层产状为351°∠60°，坡向和基岩倾角夹角为91°，属于斜内坡，发生基岩滑动的可能性较低，如图4(a)所示。

(3)现场实拍影像表明，滑坡舌崩坡积物不断滑落时，下覆基岩没有滑动，如图4(b)所示。

(4)根据监测数据，滑坡体前缘和后缘的变形量相差太大，造成这种差异的原因是滑坡体后缘土下滑后在坡体前缘堆积，造成了滑坡体局部位移增大的现象，这种现象为滑坡土体的“累计-触发效应”[11]。

2.2 滑坡体变形监测

由于泥石流灾害链导致通信和道路设施中段，故滑坡体的前期监测主要以人工监测为主，共布置3个监测点，分别布置在滑坡体右边界强变形区和滑坡后壁(图3)。根据监测结果，1号、2号和3号监测点的累计变形量不断增加，变形速率呈现一个波动状态，各个点位的变化过程大致一样，变形速率几乎同增同减。截至6月21日8时，3号点(滑坡后壁)的累计变形量最大，变形速率也始终处于上下波动的水平，无较大的差异，1号和2号点监测位置接近，变形量和变形速率几乎处于同一水平(图5)。6月21日19时左右3个监测点的变形量和变形速率急剧增加，通过监测降雨量变化特征(图6)，此时为当天最大降雨量为3.2 mm/h，同时对比滑坡后一段时间内滑坡体变形量和变形速率，分析表明降雨量对滑坡体的变形具有明显的促进作用。自6月21日之后，由于某种原因造成监测数据缺失，3号点位累计变形量减小，变速速率为-1 mm/h，出现这种现象的原因可能监测误差，推测该点已停止变形，1号点位处于稳定变形阶段，变形速率为6.3 mm/h，仍处于强变形阶段，由于1号点和2号点检测位置接近，故推测2号点位处于稳定变形阶段(图5)。

图5 人工监测变形

图6 滑坡后降雨量(丹巴县)

后期监测由四川省地质矿产开发局402地质队等单位采用雨量计、全站仪、边坡雷达、GNSS和测缝计等设备完成。截至6月29日，监测数据显示：滑坡前缘不断塌落变形，累计位移不断增大，最大位移达9.6 m，是滑坡体变形最大区域，其变形速率逐渐减小，具有趋于稳定变化的趋势。滑坡舌滑落堆积导致坡脚位移增大，最大位移量达12.4 m。坡体上游拉裂区持续匀速变形，累计最大水平位移达10.49 m，其与中间膨胀区交界变化差异直接导致道路被剪断，如图7(a)所示。中间膨胀区边界表现为较强下沉，最大垂直位移达8.51 m，中部由于滑动土体在坡体中前缘堆积，导致局部位移升高，累计垂直位移2.6 m。根据监测数据，初步确定滑坡体上游拉裂区、中间膨胀区和前缘滑塌区为强变形区，变形速率不断减小，推测无重大地质构造活动和降水条件下，滑坡体会逐渐变形后渐趋于平衡。

图7 滑坡体变形特征

2.3 滑坡体变形特征

阿娘寨滑坡体坡脚由于受人类活动(修建公路形成切坡)的影响破坏了滑坡的稳定性，使滑坡体处于欠稳定状态。结合遥感影像和现场调访，滑坡体受2008年汶川地震影响，滑坡后缘已有明显陡坎。降水和泥石流使得滑坡体启动后，滑坡体表现活跃，整个滑坡边界裸露，前缘不断塌落，左右边界与原始地层错断显著。

由于泥石流冲刷坡脚导致滑坡前缘塌落，滑坡体而形成了以牵引为主的滑移模式。滑坡发生后，滑坡体存在大量由于土体失去侧向支撑而形成的牵引式裂缝，滑坡体中部由于变形不一致导致路段破损严重，局部变形差异大，如图7(a)所示。滑坡整体启动后，滑坡体的滑移模式由以牵引为主逐渐转变为以前牵后推、以推为主的滑移模式。

前缘牵引导致滑坡体因失去侧向支撑而整体下滑，滑坡后缘急剧下滑，基岩裸露，出现大量拉张裂缝，道路错断，如图7(b)所示。

滑坡中部坡度较陡，出现了明显的拉张裂缝和膨胀变形，裂缝呈贯通趋势，道路破损严重，局部道路被掩埋，如图7(c)所示。

滑坡前缘为强变形区，坡体由于失去了侧向支撑，同时受到滑坡中后缘土体的推力，坡体前缘持续塌落变形，如图7(d)所示。同时，由于滑动土体在滑坡前缘堆积，导致局部地形出现鼓胀现象。

3 阿娘寨滑坡体启动成因初步分析

滑坡灾害往往是内外动力综合作用的结果[12-14]。阿娘寨滑坡启动的外动力(直接诱因)是前期降雨入渗和泥石流冲刷掏蚀坡脚，内动力(间接成因)是频繁的地质构造活动。

3.1 泥石流对滑坡的影响

2020年6月17日3点梅龙沟爆发泥石流灾害，沟口斜下方100 m处为阿娘寨老滑坡(图8)。根据调访资料，泥石流流速达4.2 m/s，其携带着大量泥沙石块冲击阿娘寨滑坡体，致阿娘寨滑坡体前缘塌落，坡体失稳，老滑坡体启动，泥石流成了“压死骆驼的最后一根稻草”。

图8 泥石流和滑坡相对位置

根据最小势能原理，滑坡体势能未达到“最小”，坡体处于不稳定平衡状态，总有朝着最小势能方向运动(向下运动)的趋势，而泥石流打破了老滑坡体原有状态的极限平衡，导致了滑坡体持续下滑，不断减小自身势能，寻求新的平衡点。

3.2 降水和渗流对滑坡的影响

滑坡未启动之前，滑坡后缘已有明显陡坎，基岩出露，表明滑坡体已处于不稳定状态。前期降雨为滑坡达到极限平衡状态起到了促进作用，雨水渗流，土体孔隙水压力增加，有效应力减小，滑动面下滑力增加，抗剪强度降低。

滑坡体顶部干海子汇水面积大，容易形成地表径流，威胁着滑坡体的稳定性。采用初损后损法计算干海子的地表径流，为滑坡防治提供参考。

统计研究区泥石流发生前一周降水数据，利用初损后损法计算滑坡区地表径流。“该方法把降雨损失分为两个部分，初损为产流前的损失，后损为产流后的损失，把平均下渗强度f′和产流历时的乘积tc与后期不产流雨量之和作为后损值”[15]。

(1)

式(1)中：R为时段内产生的地表径流；P为时段内降雨，P=14 mm；l0为初损雨量；f′为平均下渗强度；tc为产流历时，tc=2 h；P′为后期不产流雨量。

(1)初损值l0的确定。由于2020年6月16日17点未下雨，可近似忽略前期降水对初损值的影响。根据研究区降雨数据和初损与后损值的特点，取l0=2.1 mm，P′=1.7 mm(图9)。

图9 滑坡区降雨数据(丹巴县)

(2)平均下渗强度f′的确定。根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》和研究区土体性质以及植被覆盖率，f′=0.9 mm。

将上述参数带入(1)中，经计算得时段内的地表径流R为8.4 mm。由于滑坡体后缘汇水面积为143.1万m2，地表总径流达12 020.4 m3。巨大的地表径流沿坡面和裂缝渗流，使得土体自重增加，土壤含水率持续升高并趋于饱和，土壤有效应力和抗拉、抗剪强度降低[16]，为滑坡体启动提供了充分条件。同时前期短历时循环降雨入渗提高了土壤含水率，降低了滑动面的抗剪强度，加剧了滑坡体的不稳定性。

3.3 地质构造对滑坡的影响

阿娘寨滑坡地处高山峡谷区，整个区域表现为较强的地壳隆升和河流下切，河流下切基岩为普遍现象。该区地质构造为青藏滇缅印尼“歹”字形构造，川滇南北构造与小金-金汤弧形构造和复合部位。地质历史时期漫长而复杂，构造体系复杂，造山运动、变质作用和岩浆喷出活动强烈，地质构造对地质灾害表现为明显的控制作用。

阿娘寨滑坡体的启动与地震有着密不可分的关系。根据中国地震台网统计数据，自2008年以来，该区域发生4.0级以上地震共33次，震源深度达20 km，严重损害了该地区岩土体的稳定性，为滑坡体的启动创造了条件。

4 结论和建议

阿娘寨老滑坡是由泥石流引发的次生灾害，其复活与演变具有堵塞小金川河形成堰塞坝的风险。结合滑坡区地质构造和气象条件，初步分析了滑坡体基本特征和成因，得出以下结论。

(1)阿娘寨滑坡为土质滑坡。根据滑坡体的变形特征和地层结构差异，将滑坡体分为两层四个区域。

(2)阿娘寨老滑坡体的复活与演变是内外动力综合作用的结果。频繁的地质构造活动造成地层松动和岩体破碎；强降雨和坡面渗流使土体含水率升高，有效应力、抗拉和抗剪强度降低，使滑坡体趋于极限平衡状态；泥石流冲刷掏蚀坡脚，打破了滑坡极限平衡，致使滑坡体启动。

(3)根据滑坡复活后多天监测数据，结果显示滑坡变形速率呈现先增大后减小的趋势，推测滑坡体变形会随时间逐渐减小后趋于稳定，无重大地质构造活动和强降水条件下，滑坡体不会再次启动。

(4)为保持滑坡体的稳定，应减少人类活动(修建公路)；修建排水通道，及时排除滑坡后缘形成的大量地表径流；同时修建堤坝，避免河水切坡。