“4·20”蘆山地震地質(zhì)災(zāi)害特征分析

裴向軍，黃潤(rùn)秋

（地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)），成都610059）

A2013年4月20日8時(shí)2分，在四川省雅安市蘆山縣（北緯30.3，東經(jīng)103.0）發(fā)生7.0級(jí)地震（簡(jiǎn)稱“4·20”蘆山地震），震源深度13km，受災(zāi)人口152萬，受災(zāi)面積1.25×104km2。截至2013年4月24日，共發(fā)生余震4 045次，3級(jí)以上余震103次，最大余震5.7級(jí)，統(tǒng)計(jì)196人死亡，失蹤21人，11 470人受傷?！?·20”蘆山地震是“5·12”汶川地震發(fā)生后龍門山構(gòu)造帶又一次強(qiáng)烈地震，龍門山構(gòu)造帶經(jīng)受青藏高原與四川盆地的強(qiáng)烈擠壓，活動(dòng)頻繁。這次地震的烈度雖然低于汶川地震，但仍觸發(fā)了大量滑坡、崩塌與落石，并造成多人傷亡。同時(shí)，地震造成許多山體（巖體）處于松而未垮、動(dòng)而未滾的狀態(tài)，這些潛在的“炸彈”一遇余震或降雨就會(huì)發(fā)作，極難防范。本文將介紹蘆山地震地質(zhì)災(zāi)害的分布特征，總結(jié)蘆山地震地質(zhì)災(zāi)害的主要類型，分析災(zāi)害形成的控制性因素與危害性特征，并提出避讓范圍與防治對(duì)策。

1 地質(zhì)災(zāi)害分布

“4·20”蘆山地震發(fā)生后，國(guó)土資源部門組織專家、技術(shù)人員排查地質(zhì)災(zāi)害，并迅速展開了航空遙感調(diào)查。截至5月6日，在蘆山縣等50個(gè)地震災(zāi)區(qū)縣（市、區(qū)）共排查地質(zhì)災(zāi)害隱患13 267處。已排查的隱患點(diǎn)對(duì)150 282戶居民的人身和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。其中地震新增1 846處地質(zhì)災(zāi)害，威脅到16 598戶居民的安全。

總體上看，蘆山地震發(fā)生后，地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)增加14%，新增點(diǎn)多位于蘆山、寶興兩縣，尤其以蘆山縣的龍門－寶盛－太平－雙石鄉(xiāng)鎮(zhèn)圍成的四邊形內(nèi)（圖1）、寶興縣的大溪－靈關(guān)－中壩－穆坪4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)連成的條帶區(qū)內(nèi)為多。

圖1 “4·20”蘆山地震蘆山縣地質(zhì)災(zāi)害分布圖Fig.1 The distribution of geological hazards by the“4·20”Lushan earthquake in Lushan County

蘆山地震新增地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)遠(yuǎn)低于汶川地震的237%，這也與2次地震烈度區(qū)強(qiáng)度與面積的實(shí)際情況相匹配。但蘆山地震地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的條件具有其獨(dú)特性，具體如下：（1）地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的首要控制因素是地形地貌。初步調(diào)查的地質(zhì)災(zāi)害集中發(fā)育于蘆山縣寶盛鄉(xiāng)玉溪村水壩—太平鎮(zhèn)春光村、仁加村—雙石鎮(zhèn)兩段峽谷區(qū)，寶興縣城等地；崩塌、滾石多發(fā)生在道路轉(zhuǎn)彎與斜坡陡坎等孤立山頭或三面臨空處地形放大效應(yīng)明顯的地段。（2）其次的影響因素是地層巖性因素。地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)在形成時(shí)間較晚、強(qiáng)度較低的名山組（E1－2m）砂巖、大溪礫巖（K2g）中。（3）蘆山地震與汶川地震相比，斷層的距離效應(yīng)并不突出。如烈度最高的太平鎮(zhèn)，第一斜坡帶內(nèi)僅有3處十幾至幾十立方米的滑塌與滾石，該區(qū)斜坡是較為堅(jiān)硬的須家河組（T3x）砂巖；又如距離斷層約45 km的蘆陽鎮(zhèn)黎明村卻產(chǎn)生了4.5×104m3滑坡，該區(qū)巖性是名山組“泡砂巖”：可見地形條件相似的情況下，巖性的控制作用強(qiáng)于斷層距離效應(yīng)。

2 地震地質(zhì)災(zāi)害類型

蘆山地震地質(zhì)災(zāi)害類型為崩塌、落石與淺層滑坡。如圖1所示的龍門鄉(xiāng)到太平鎮(zhèn)，共發(fā)育崩塌41處，平均規(guī)模1.5×104m3。最大的崩塌是玉溪村水壩上游約1km處的玉溪河右岸崩塌，規(guī)模可達(dá)0.20×106m3；規(guī)模較小的落石僅為10～20m3，但點(diǎn)多，分布面積廣，危害性大。淺層滑坡50余處，規(guī)模（1～10）×104m3，多發(fā)育在山脊處，大部分呈“山剝皮”狀，少部分堆積到河（溝）床，直接危害性不顯著。蘆山地震地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的共同特點(diǎn)是地形、高程放大效應(yīng)。典型滑坡、崩塌如下。

2.1 “山剝皮”型淺表層滑坡

流水溝滑坡位于蘆山縣與寶興縣交界部位，距蘆山縣城約19km，地理坐標(biāo)為 N30°16′3.24″、E102°54′18.78″；滑坡位于發(fā)震斷裂上盤，距發(fā)震斷裂約2.5km。在地震力的作用下，山體震裂，巖體松動(dòng)解體，進(jìn)而一泄而下，形成滑坡，體積約為0.2×106m3的碎塊石土，沿基覆界面順坡面滑下，堆積于坡腳，致使道路中段、部分河道堵塞（圖2）。

圖2 流水溝滑坡全貌Fig.2 The panorama of the Liushuigou landslide

流水溝滑坡發(fā)育在于須家河組中，厚層砂巖，中反傾坡，但由于其處于高山峽谷地區(qū)，風(fēng)化卸荷現(xiàn)象明顯。山高坡陡，在地震動(dòng)作用下，高程放大效應(yīng)和地形放大效應(yīng)顯著，滑體震動(dòng)拉裂、碎裂解體，沿著卸荷帶順勢(shì)而下，形成滑坡。由于卸荷帶深度的差異，出現(xiàn)多級(jí)滑面，滑后坡面形態(tài)呈“階梯狀”。其運(yùn)動(dòng)過程可分為兩段：首先，在高程放大作用下，上部巖土體失穩(wěn)破壞；接著，巖土體下滑后給下部巖土體施加推力，導(dǎo)致滑體錯(cuò)落破壞，呈現(xiàn)出“三平臺(tái)，四陡坎”形態(tài)，如圖3所示。

2.2 拉裂－滑移型崩塌

以龍門－寶盛1＃崩塌（圖4－A）為代表，該崩塌體發(fā)育在厚層－巨厚層的白堊系大溪礫巖中，地層產(chǎn)狀320°∠25°，傾坡外。主要受2組結(jié)構(gòu)面控制，產(chǎn)狀分別為：135°∠71°和64°∠83°，公路開挖致使其前緣臨空，穩(wěn)定性較差。在地震動(dòng)作用下，巖體沿下伏緩傾坡外結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑移破壞（圖4－B）。這類崩塌的發(fā)育條件是河谷下切過程中受到強(qiáng)烈卸荷作用的影響，邊坡表層巖體反向傾角層面產(chǎn)生張拉破壞，在順坡向緩傾結(jié)構(gòu)面和兩側(cè)陡傾結(jié)構(gòu)面的切割作用下，形成孤立狀的“懸臂”危巖體。此類崩塌多發(fā)生于厚—巨厚層狀的緩傾巖體中。

2.3 震動(dòng)－錯(cuò)落型崩塌

圖3 “山剝皮”型淺表滑坡形成機(jī)制Fig.3 Formation mechanism of“Mountain peeling”superficial landslides

圖4 拉裂－滑移型崩塌Fig.4 Crack－sliding collapse

以太平鎮(zhèn)攔水大壩崩塌為代表，發(fā)育于白堊系大溪礫巖形成的陡崖（圖5－A），層面產(chǎn)狀：201°∠33°，傾坡內(nèi)，受2組結(jié)構(gòu)面控制：311°∠87°、21°∠59°，卸荷裂隙發(fā)育。在長(zhǎng)期重力作用下，其穩(wěn)定性逐漸降低，再加上本次地震的振動(dòng)作用，導(dǎo)致其巖橋剪斷，產(chǎn)生錯(cuò)落式破壞（圖5－B）。這類崩塌的發(fā)育條件是巖體受層面和節(jié)理面的切割，但節(jié)理面未貫通，懸掛于坡緣，其下部為空腔的巖體，在地震、自重等作用下，危巖體與母體之間連接的巖橋被剪斷，導(dǎo)致塊體與母體分離產(chǎn)生墜落式破壞。

圖5 震動(dòng)－錯(cuò)落型崩塌Fig.5 Vibration－scattered collapse

2.4 偏心－滾落型崩塌

典型代表為雙石鎮(zhèn)流水溝崩塌，發(fā)育在須家河組中（圖6－A），砂巖，灰黃色，產(chǎn)狀：112°∠27°，風(fēng)化較弱。主要受3組節(jié)理面控制：68°∠80°、211°∠67°和334°∠52°。該巖體下部在長(zhǎng)期的崩落作用下，逐漸臨空，使其處于偏心狀態(tài)。本次地震作用，促使其偏心力增大，從而導(dǎo)致巖體支撐點(diǎn)產(chǎn)生偏心（傾倒）－滾落破壞（圖6－B）。這類崩塌發(fā)育于坡形較緩的崩坡積、殘坡積覆蓋層或陡坡坡腳的孤石（堆）及受結(jié)構(gòu)面切割形成的塊狀楔形體、孤石等。

圖6 偏心－滾落型崩塌Fig.6 Eccentric－rolling collapse

3 地震地質(zhì)災(zāi)害危害性分析

蘆山地震區(qū)雖未出現(xiàn)大規(guī)模的山體震裂、滑塌現(xiàn)象，但大多地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)均處于公路或居民點(diǎn)附近，潛在威脅極大；再加上雨季將至，對(duì)那些“震而未崩、搖而未掉”的巖土體來說，無疑是個(gè)挑戰(zhàn)，雨水將成為觸發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的直接誘因。地質(zhì)災(zāi)害峽谷段效應(yīng)明顯，在“蘆山—寶興”、“玉溪—太平”、“蘆山—雙石”等峽谷段地質(zhì)災(zāi)害較多，直接威脅著各縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生命線，對(duì)搶險(xiǎn)救災(zāi)造成了極大的困難。并且出現(xiàn)了較多的“山扒皮”和“逢彎必垮”現(xiàn)象，崩塌落石災(zāi)害最為嚴(yán)重，是造成本次地震傷亡和道路中斷的主要因素（圖7）。

圖7 崩塌落石造成多處房屋破壞Fig.7 Many houses damaged by the rockfall

對(duì)比“5·12”汶川地震，蘆山地震所產(chǎn)生的崩塌、落石與滑坡比例要高得多。作者對(duì)汶川地震后106處典型崩塌滾石作為對(duì)象，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析。由表1可以得出，滾石運(yùn)動(dòng)特征值μ（μ＝dmax／Hmax）的頻率分布（圖8），滾石的運(yùn)動(dòng)特征值μ基本符合正態(tài)分布，頻率最高的地方為dmax／Hmax＝1.0，即dmax＝ Hmax。

圖8 “5·12”汶川地震崩塌滾石運(yùn)動(dòng)特征值頻率分布圖Fig.8 The characteristic value frequency distribution of the collapse and rockfall by the“5·12”Wenchuan earthquake

研究還表明“5·12”汶川地震滾石運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離（dmax）與很多因素有關(guān)，除了坡面的長(zhǎng)度、覆蓋層巖土性質(zhì)及厚度、植被發(fā)育情況，以及滾石自身特征（形狀、大小等）等因素有關(guān)外，與崩塌滾石源區(qū)的最大高度Hmax關(guān)系密切。dmax與Hmax之間滿足如下關(guān)系式

dmax≈1.1404 Hmax＋6.42

地震崩塌滾石的影響區(qū)范圍（Dmax）與Hmax的關(guān)系滿足

Dmax＝（0.7～1.3）Hmax

圖9是“4·20”蘆山地震寶興縣穆坪鎮(zhèn)派出所崩塌，滾石運(yùn)動(dòng)至坡腳時(shí)，砸在60cm高的水渠圍堰上，并彈跳過公路，砸毀2.4m高的派出所圍墻，滾入院內(nèi)，撞傷1人。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，最遠(yuǎn)的滾石形態(tài)近似球體，體積約1m3，巖性為鈣質(zhì)膠結(jié)的礫巖，膠結(jié)程度差，呈蜂窩狀，蜂窩直徑約3～10cm。該滾石邊坡可以大致分為3段，即陡崖＋斜坡＋陡坎。滾石在地震觸發(fā)下失穩(wěn)，經(jīng)重力加速，向坡腳運(yùn)動(dòng)。由于坡度較陡，滾石向下運(yùn)動(dòng)的過程中具有較大的能量，沖擊力大，特別是經(jīng)過坡腳陡坎時(shí)，直接騰躍而下，與堅(jiān)硬的灰?guī)r發(fā)生碰撞，運(yùn)動(dòng)至公路的路緣邊坡時(shí)發(fā)生兩次彈跳，第一次彈跳的水平距離為11.0m，第二次彈跳的水平距離為4.5m，并砸毀派出所的圍墻。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析（圖10），崩源區(qū)的最大相對(duì)高度Hmax＝169.7m。滾石運(yùn)動(dòng)的影

表1 汶川地震滾石運(yùn)動(dòng)特征值（μ）發(fā)生頻率分布Table1 The frequency distribution table of rockfall eigenvalues in the Wenchuan earthquake

圖9 滾石砸毀寶興縣穆坪鎮(zhèn)派出所圍墻Fig.9 The walls smashed by rolling stones

圖10 寶興縣穆坪鎮(zhèn)派出所典型滾石邊坡剖面Fig.10 The typical rockfall slope profile

響區(qū)范圍，可由翻越派出所圍墻時(shí)的彈跳高度1.5m的砸落滾石確定，Dmax＝195.6m。計(jì)算得出滾石運(yùn)動(dòng)特征值μ＝0.87，蘆山地震崩塌的影響區(qū)范圍與汶川地震的研究成果，即

Dmax＝（0.7～1.3）Hmax

同時(shí)，利用公式

dmax≈1.1404 Hmax＋6.42

將上述數(shù)值代入，則可得dmax＝199.9m；與實(shí)際相比，誤差是2.1%?？梢娿氪ǖ卣鸨浪鷿L石的研究成果，即崩源區(qū)高度與滾石危害區(qū)范圍、最大運(yùn)動(dòng)距離之間的關(guān)系式，可以作為蘆山地震崩塌、落石防治設(shè)計(jì)的重要參考。

4 地震地質(zhì)災(zāi)害防治建議

地震災(zāi)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的觸發(fā)因素：余震與降雨。地質(zhì)災(zāi)害的主要危害對(duì)象是公路行人、車輛與陡坡下的居民。震后已經(jīng)發(fā)生多起余震觸發(fā)崩塌滾石傷亡事件，震裂斜坡與松散物源有隱蔽性、滯后性，并將隨著雨季的到來，而日益凸顯。

a.崩塌危巖處置。如前所述，崩塌主要發(fā)生在強(qiáng)風(fēng)化卸荷帶、45°以上的斜坡，殘留危巖多以卸荷裂隙為后緣控制性結(jié)構(gòu)面，水平退深5～10 m即為較為穩(wěn)定巖層，建議對(duì)倒懸體、錯(cuò)落式、孤立式危巖定點(diǎn)爆破清除。滑塌式、傾倒式危巖采用主動(dòng)網(wǎng)、砂漿錨桿加固，部分公路高危段可采用棚洞防護(hù)。

b.落石處理。由于蘆山地震最高烈度是Ⅸ度，不像汶川地震所釋放的能量巨大。所以很多坡表危石不像汶川地震時(shí)滾落得那么“痛快淋漓”，多數(shù)處于松而未垮、動(dòng)而未滾的狀態(tài)，一旦這些潛在的“炸彈”遇到余震或降雨就會(huì)發(fā)作，極難防范。所以需要及時(shí)用人工或爆破手段清除，局部可采用“門簾式”主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)攔截，在治理設(shè)計(jì)過程中要注意發(fā)揮坡面的緩沖平臺(tái)作用。

c.不穩(wěn)定斜坡與泥石流。應(yīng)加緊布置專業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行災(zāi)害隱患排查，并布置勘查工作，結(jié)合小流域治理規(guī)劃，進(jìn)行泥石流綜合治理。

d.對(duì)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)加緊實(shí)施監(jiān)測(cè)預(yù)警。

5 結(jié)語

本文對(duì)“4·20”蘆山七級(jí)地震地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了初步分析，認(rèn)為地震新增1 800多處具有危害性的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，并且許多地質(zhì)災(zāi)害直接造成了人員傷亡。地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)在Ⅷ、Ⅸ烈度區(qū)的峽谷地段。地震觸發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害類型為淺層滑坡與崩塌、落石，以崩塌體數(shù)量最多，崩塌失穩(wěn)模式為震動(dòng)－拉裂－滑移、震動(dòng)－拉裂－錯(cuò)落、震動(dòng)－偏心滾落3種。地震災(zāi)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的觸發(fā)因素是余震與降雨。震后已經(jīng)發(fā)生的多起崩塌滾石致人傷亡事件，說明了地質(zhì)災(zāi)害的隱蔽性與滯后性。災(zāi)后重建對(duì)崩塌滾石的治理非常急迫，同時(shí)震裂山體判識(shí)與泥石流物源增加的評(píng)價(jià)也需抓緊開展。

作者在研究工作中得到了王運(yùn)生教授和李渝生教授的幫助與指導(dǎo)，本文參引了裴鉆、李為樂和羅永紅博士的成果，參與本項(xiàng)目研究的還有魏小佳、蒙明輝、高東碩士研究生。對(duì)他們?cè)跒?zāi)區(qū)的辛勤工作與無私奉獻(xiàn)，一并致以感謝！

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