甘肅通渭“9·14”常河滑坡成因機(jī)理

王浩杰，孫 萍，韓 帥，張 帥，李曉斌，王 濤，辛 鵬，郭 強(qiáng)

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081；2.新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)工程技術(shù)學(xué)院，北京 100083；4.西安理工大學(xué) 巖土工程研究所，陜西 西安 710048)

1 “9·14”常河滑坡概況

2019年9月14日11時(shí)，甘肅省定西市通渭縣常家河鎮(zhèn)小莊村發(fā)生山體滑坡(下文簡(jiǎn)稱為 “9·14”常河滑坡)，致使X087縣道23 km+400 m—24 km+400 m處部分地面出現(xiàn)裂縫、大面積蠕滑，常河前進(jìn)磚瓦廠工人宿舍后墻坍塌，陽(yáng)坡大橋垮塌等。經(jīng)初步核查統(tǒng)計(jì)，滑坡災(zāi)害共造成通渭縣1個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)2個(gè)村17個(gè)村民小組688戶2 975人受災(zāi)，造成農(nóng)業(yè)、水利、供電、通訊、道路、橋梁等直接經(jīng)濟(jì)損失2 347.2萬(wàn)元，未造成人員傷亡[1]?；麦w長(zhǎng)約560 m，寬約800 m，平均厚度約20 m，體積約774×104m3(圖1)。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研表明，該滑坡是在原有歷史地震滑坡基礎(chǔ)上，中下部堆積體在降雨作用下發(fā)生復(fù)活而形成?；w主要沿原有滑坡堆積體中既有滑動(dòng)面或巖土體軟弱結(jié)構(gòu)面蠕滑，滑坡體上產(chǎn)生了密集的拉張裂縫和剪切裂縫，裂縫長(zhǎng)10～200 m，寬0.2～5.0 m?；w經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的蠕滑運(yùn)動(dòng)至苦水河河谷底部，最終受到對(duì)面河谷階地阻擋才逐漸停止運(yùn)動(dòng)，堆積體堵塞河道約1 km。

圖1 滑坡范圍及特征Fig.1 Location map and aerial photos of the landslide(a)地理位置；(b)航拍影像圖；(c)滑坡后壁；(d)滑體表面階梯狀陡坎；(e)磚廠損毀；(f)(g)道路破壞；(h)橋梁垮塌；(i)前緣堆積體

2 區(qū)域地質(zhì)背景

“9·14”常河滑坡位于通渭縣西南(圖1(a))，該區(qū)域多年平均降水量為401.2 mm，主要集中在6—9月份，占全年降水量的70%左右，且多以連續(xù)降雨的形式出現(xiàn)。連續(xù)降雨是誘發(fā)大型黃土滑坡災(zāi)害的主要因素[2-4]，滑坡多發(fā)期一般在7—9月份。研究區(qū)屬隴中黃土高原丘陵溝壑區(qū)[5]，地勢(shì)西北高、東南低，海拔1 400～1 900 m。根據(jù)成因和形態(tài)特征可將區(qū)內(nèi)地貌分為構(gòu)造剝蝕黃土低山丘陵區(qū)和侵蝕堆積河谷區(qū)兩個(gè)地貌單元。其中構(gòu)造剝蝕黃土低山丘陵區(qū)主要分布在苦水河和常家河兩側(cè)，河谷下切和溯源侵蝕強(qiáng)烈，植被稀少，水土流失嚴(yán)重，是滑坡最發(fā)育的區(qū)域(圖2(a))。侵蝕堆積河谷區(qū)呈條帶狀分布于苦水河和常家河河谷底部，河谷內(nèi)主要發(fā)育I級(jí)階地和河漫灘。受地震、河流侵蝕及降雨等因素的綜合影響，大量滑坡體堆積于河谷區(qū)，使河谷形成波狀起伏的地貌形態(tài)(圖2(b))。研究區(qū)主要出露新近系和第四系地層[6-7](圖2(c))。新近系地層主要以淺黃褐色、淺棕紅色粉砂質(zhì)泥巖和砂質(zhì)泥巖為主，零星出露于侵蝕河谷下部，產(chǎn)狀近于水平。第四系更新統(tǒng)黃土廣泛覆蓋于新近系泥巖和河流階地之上。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果(表1)，原狀黃土天然含水率為8.3%～9.6%，液限范圍為29.7%～32.1%，塑性指數(shù)為7.2%～10.2%，依據(jù)土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)定名為低液限黏土(CL)；濕陷系數(shù)為0.03～0.04，具有中等濕陷性。相比原狀黃土，滑帶土的天然含水量和滲透系數(shù)明顯較高，不具濕陷性。第四系全新統(tǒng)沖、洪積層分布于苦水河和常家河河谷及一級(jí)階地，主要為砂土和礫類土。

表1 黃土物性性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果

研究區(qū)位于海原斷裂帶西南部，區(qū)內(nèi)發(fā)育沿北西方向延伸的義隴大斷裂、牛營(yíng)—尖崗斷裂以及申家山—峽門(mén)斷裂[7-9](圖3)。第四紀(jì)以來(lái)廣泛分布的黃土和河谷堆積體，反映新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在通渭縣活動(dòng)強(qiáng)烈。1718年、1920年的兩次大地震誘發(fā)的滑坡規(guī)模巨大，在區(qū)內(nèi)東南部李店、常河一帶留下大面積滑坡形跡，這些規(guī)模巨大的滑坡體對(duì)當(dāng)今及未來(lái)地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)仍有強(qiáng)烈影響[5-6, 10-11]。

圖3 通渭地區(qū)斷裂展布圖Fig.3 Topographic map showing the distribution of structures in Tongwei area

3 滑坡變形破壞特征

通過(guò)對(duì)滑坡區(qū)進(jìn)行詳細(xì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該滑坡山頂滑源區(qū)最高點(diǎn)高程約1 620 m，河床高程約1 500 m，滑坡高差120 m，最大滑動(dòng)距離約60 m(圖4)。根據(jù)無(wú)人機(jī)航拍影像圖判斷，滑體的西部位移量明顯大于東部，滑坡體西側(cè)公路錯(cuò)斷距離約50 m，東側(cè)公路上有數(shù)條NE向貫通裂縫，延伸長(zhǎng)達(dá)50 m以上。為便于描述，現(xiàn)將滑坡區(qū)分為上部(I)、中部(II)和下部(III)三部分進(jìn)行滑坡變形破壞特征分析。

圖4 滑坡整體特征Fig.4 Image showing the overall characteristics of the landslide(a)滑坡平面圖；(b)主滑方向縱剖面圖

3.1 滑體上部(I)

滑坡體滑動(dòng)后在后緣拉裂形成高6～18 m、坡度80°～90°的高陡后壁，后壁呈“圈椅狀”?；潞缶売袃杉?jí)滑坡平臺(tái)(圖5(a))，兩平臺(tái)之間為次級(jí)滑動(dòng)面，滑動(dòng)面陡立，延伸規(guī)模較大，其后壁擦痕清晰(圖5(c))。在滑坡后壁以北60 m范圍內(nèi)有數(shù)條近南北向的拉張裂縫和拉陷槽，局部有溜滑現(xiàn)象(圖5(b))。靠西側(cè)的一條裂縫寬2～7 cm，裂縫延伸長(zhǎng)達(dá)80 m。沿滑坡邊界周圍有大量落水洞發(fā)育，洞徑一般1～2 m，深3～7 m(圖5(a)和(i))，這些落水洞對(duì)滑坡邊界具有控制作用。在滑坡后壁西北側(cè)有一條寬約3 m的河流，河流連接兩條大型沖溝(圖5(d)和(e))，這條河流為控制滑坡后緣邊界起到了關(guān)鍵作用。

圖5 滑坡上部變形破壞特征Fig.5 Photos showing deformation characteristics of the landslide (upper part) (a)滑坡上部航拍圖；(b)滑坡后緣拉張裂縫；(c)滑坡后壁；(d)滑坡后緣地下暗河；(e)滑體沖溝；(f)滑體表面階梯狀陡坎；(g)磚廠變形破壞特征；(h)道路損毀；(i)滑坡側(cè)壁落水洞

滑體上部表面形態(tài)主要表現(xiàn)為“階梯狀”(圖5(f))，土體松散、潮濕，多呈散亂粉狀，腳踩陷足。農(nóng)田完全被毀，且表面裂縫十分發(fā)育，裂縫寬0.5～3.0 m，裂縫深度多超過(guò)2 m。磚瓦廠地表水泥路面因遭受拉張和剪切作用也遭到嚴(yán)重破壞，建筑物出現(xiàn)垮塌和嚴(yán)重沉陷現(xiàn)象(圖5(g))。相比滑坡南側(cè)壁，北側(cè)壁的變形相對(duì)較小，道路主要出現(xiàn)拉裂破壞，路面最大錯(cuò)斷深度約1.5 m(圖5(h))。

3.2 滑體中部(II)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和測(cè)繪，橫穿滑體中部的公路被剪切錯(cuò)斷，其中滑坡南側(cè)壁處公路被錯(cuò)斷約50 m(圖6(a)和(b))，北側(cè)壁處公路被錯(cuò)斷1.5～2.0 m，滑體正中部公路未被錯(cuò)斷，但發(fā)生了較大的開(kāi)裂變形(圖6(d))，裂縫寬0.2～1.0 m，長(zhǎng)1～10 m，深度0.2～0.8 m。在滑坡南側(cè)壁一沖溝處發(fā)現(xiàn)有泥巖塊體出露，出露產(chǎn)狀較雜亂，說(shuō)明其原為歷史地震滑坡的堆積物(圖6(c))。在公路東側(cè)一沖溝上部發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)約50 m、寬約6 m的積水洼地(圖6(e))，根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用衩枋?，該積水洼地并非本次滑坡造成。歷次降雨后，坡體沖溝水流及公路排水渠內(nèi)水流均匯集在積水池內(nèi)用于臨時(shí)灌溉。經(jīng)調(diào)查，積水池周邊巖土體結(jié)構(gòu)破碎，利于水分滲漏，這也是本次滑坡發(fā)生的誘發(fā)因素之一。滑體中部的表面形態(tài)也以“階梯狀”為主，土體松散、破碎(圖6(f))，表面拉張裂縫相比滑體上部較少?？傮w上滑體中部的變形破壞程度較上部弱。

圖6 滑坡中部變形破壞特征Fig.6 Photos showing deformation characteristics of the landslide (middle part) (a)滑坡中部航拍圖；(b)(d)道路損毀；(c)沖溝內(nèi)泥巖出露；(e)積水洼地；(f)滑體表面階梯狀陡坎

3.3 滑體下部(III)

作為滑坡的主要堆積區(qū)，滑體下部的變形破壞特征非常明顯，主要表現(xiàn)為公路的剪切破壞、陽(yáng)坡大橋的損毀及大量次級(jí)陡坎的發(fā)育?；禄瑒?dòng)后將南側(cè)壁公路錯(cuò)斷50～60 m，滑體上的巖土體極為破碎，基本呈散塊狀(圖7(a)和(b))。常河鎮(zhèn)陽(yáng)坡大橋跨徑約32 m，滑坡堆積體基本將大橋主體結(jié)構(gòu)全部壓埋(圖7(c))，受對(duì)面河流侵蝕岸坡的阻擋而堆積在苦水河主河道中，導(dǎo)致河流上游形成堰塞湖。調(diào)查發(fā)現(xiàn)滑體側(cè)壁周圍及滑坡下部平臺(tái)落水洞極為發(fā)育，洞徑一般1～4 m，深2～6 m(圖7(a)和(d))，這些落水洞為滑坡下部的滑動(dòng)變形提供了優(yōu)勢(shì)滲水通道。在滑坡體前緣發(fā)生了多次滑動(dòng)，造成前緣滑坡平臺(tái)橫向裂縫和陡坎十分發(fā)育(圖7(e))，在后期降雨作用下，這部分滑體最容易進(jìn)一步發(fā)生變形復(fù)活。

圖7 滑坡下部變形破壞特征Fig.7 Photos showing deformation characteristics of the landslide (lower part) (a)滑坡下部航拍圖；(b)道路被錯(cuò)斷；(c)橋梁受擠壓垮塌；(d)南側(cè)壁邊界處落水洞；(e)滑坡前緣

4 滑坡失穩(wěn)機(jī)理

4.1 滑坡啟動(dòng)機(jī)制

為進(jìn)一步研究松散地震滑坡堆積體在降雨條件下的啟動(dòng)機(jī)制，建立了滑坡的二維數(shù)值分析模型；基于GDEM數(shù)值軟件，對(duì)坡體在降雨條件下的滲流響應(yīng)和啟動(dòng)機(jī)理進(jìn)行模擬分析。模型底部設(shè)為不透水邊界，上部設(shè)為自由滲流面。為提高計(jì)算效率，適當(dāng)簡(jiǎn)化模擬過(guò)程，結(jié)合滑動(dòng)前降雨特征，本次模擬36 h降雨過(guò)程，前12 h為連續(xù)降雨，累計(jì)降雨量為100 mm，后24 h為降雨間歇期。由于降雨主要是通過(guò)裂縫、落水洞等集中通道入滲的，所以本次通過(guò)增大土體的滲透系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)此過(guò)程的簡(jiǎn)化模擬。地質(zhì)模型及監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖8(a)所示。根據(jù)取樣測(cè)試分析結(jié)果，巖土體的物理力學(xué)參數(shù)取值見(jiàn)表2。模擬結(jié)果如圖9所示。

表2 巖土體物理力學(xué)參數(shù)

天然條件下，受地形影響，坡腳出現(xiàn)應(yīng)力集中，位移量最大，其次為坡體上部(圖8(b))。降雨條件下坡體位移量大幅度增加(圖8(c))，坡腳最大位移量12～14 cm，坡體上部最大位移量3～5 cm，坡體后緣和坡體下部位移量較小(圖9(c))?；w破壞類型主要為剪切塑性破壞，局部為拉張破壞，其中坡腳和坡體上部破壞面積最大(圖8(d))。隨著降雨的持續(xù)，坡腳滑帶塑性剪應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度較快，而坡體中下部滑帶塑性剪應(yīng)變最小，說(shuō)明坡體中下部為相對(duì)鎖固段(圖9(b))。

圖8 天然及降雨條件下滑體水平位移云圖及塑性區(qū)分布圖Fig.8 X-displacement and plastic zone of sliding body under natural conditions and rainfall conditions(a)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖；(b)天然條件下位移云圖；(c)降雨條件下位移云圖；(d)降雨條件下塑性區(qū)分布圖

孔隙水壓力變化曲線(圖9(a))表明，隨著降雨的持續(xù)，土體飽和度不斷增加，堆積體厚度較小的滑體中上部最先達(dá)到飽和，降雨入滲產(chǎn)生的地下水不斷集聚于滲透差異明顯的滑體和泥巖界面，孔隙水壓力不斷增加，浮托力增強(qiáng)。由于坡腳具備排泄條件，孔隙水壓力增幅較小，但受地形條件影響，坡腳處穩(wěn)定性最先開(kāi)始降低?；w后部由于堆積體較厚，孔隙水壓力開(kāi)始增長(zhǎng)的時(shí)間較長(zhǎng)。隨著潛在滑帶發(fā)生持續(xù)的剪切錯(cuò)動(dòng)變形，孔隙水壓力也不斷波動(dòng)。當(dāng)潛在滑帶逐步達(dá)到飽和狀態(tài)后，附近不斷增加的浮托力將致使整個(gè)滑體穩(wěn)定性不斷降低，加之界面處巖土體吸水后力學(xué)性質(zhì)的不斷劣化，最終導(dǎo)致堆積體整體失穩(wěn)。

圖9 監(jiān)測(cè)點(diǎn)(M1—M6位置見(jiàn)圖8(a))孔隙水壓力(a)、塑性剪應(yīng)變(b)和水平位移(c)變化曲線 Fig.9 Monitoring (M1-M6 location shown in Fig.8 (a)) curves of pore water pressure(a), plastic shear strain (b) andX-displacement (c) of monitor points(a)孔隙水壓力；(b)塑性剪應(yīng)變；(c)水平位移

通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果分析并結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查，推斷該滑坡為受地形及地下水作用控制明顯的牽引-推移式復(fù)合滑坡，即堆積體在坡腳牽引和坡體上部推移共同作用下發(fā)生整體失穩(wěn)；其失穩(wěn)過(guò)程可分為三個(gè)階段:坡腳失穩(wěn)階段，中上部失穩(wěn)階段和整體失穩(wěn)階段。

4.2 滑坡失穩(wěn)演化過(guò)程

關(guān)于降雨滑坡的失穩(wěn)演化過(guò)程，很多學(xué)者已從不同角度進(jìn)行了研究，并且取得了一些成果[12-14]。根據(jù)本次滑坡的地質(zhì)環(huán)境條件、誘發(fā)因素和變形破壞特征，基于詳細(xì)的野外調(diào)查，從時(shí)間尺度上可將其形成演化過(guò)程劃分為5個(gè)階段:原始斜坡階段、地震誘發(fā)階段、蠕變?nèi)趸A段、降雨激發(fā)階段和滑坡失穩(wěn)階段(圖10)。

圖10 常河滑坡失穩(wěn)演化模式Fig.10 Failure process of Changhe landslide

4.2.1 原始斜坡階段

根據(jù)對(duì)周圍完整斜坡的測(cè)量，斜坡整體坡度平均約16°，坡頂坡度約12°，坡腳受河流侵蝕作用強(qiáng)烈，坡度最大可達(dá)35°，為滑坡的發(fā)生提供了良好的臨空條件。原始斜坡以新近紀(jì)棕紅色泥巖為基底，上覆馬蘭黃土。由于泥巖為軟巖，其強(qiáng)度低且遇水軟化，在地應(yīng)力作用下容易發(fā)生長(zhǎng)期蠕變；馬蘭黃土因沉積時(shí)間較短，孔隙及垂直節(jié)理十分發(fā)育，具有強(qiáng)烈的水敏性和動(dòng)力易損性。因此“黃土+泥巖”的二元結(jié)構(gòu)為滑坡的發(fā)生提供了良好的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和地層巖性條件。

4.2.2 地震誘發(fā)階段

滑源區(qū)地震背景十分復(fù)雜，根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306—2015)，滑源區(qū)基本地震動(dòng)峰值加速度為0.2g，地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜特征周期為0.45 s。據(jù)前人研究成果[15-16]，1718年通渭7.5級(jí)地震和1920年海原8.5級(jí)地震共同誘發(fā)了該滑坡的前期滑動(dòng)(圖11)，滑體對(duì)淺部泥巖有強(qiáng)烈擾動(dòng)(圖6(c))。由于地震動(dòng)峰值加速度PGA放大效應(yīng)隨高程增加而增加，滑體上部拉裂變形現(xiàn)象明顯，拉陷槽及拉裂縫發(fā)育(圖10(a))。此外，地震作用下坡體形成超孔隙致使孔隙水壓力急劇上升，不斷擠壓滑體節(jié)理裂隙而使其擴(kuò)展。

4.2.3 蠕變?nèi)趸A段

地震滑坡堆積體形成以后，受歷年雨季的影響，坡體落水洞逐漸形成，滑帶泥巖經(jīng)歷含水飽和-失水干燥多次交替循環(huán)，在干濕循環(huán)作用下其強(qiáng)度逐漸降低，弱化效應(yīng)顯著。利用滑源區(qū)周邊泥巖試樣在不同含水率條件下的蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果(0.2 MPa，0.4 MPa，0.6 MPa和0.8 MPa 4級(jí)壓力)，通過(guò)疊加原理處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到分級(jí)加載曲線(圖12)。試樣在荷載加載初期的變形較大，十幾個(gè)小時(shí)就能完成變形的80%；隨著應(yīng)力水平的增加，蠕變趨于停止的時(shí)間逐漸增加；隨著含水率的增大，試樣的變形增大，蠕變?cè)矫黠@。當(dāng)含水率達(dá)到飽和時(shí)，泥巖在較高應(yīng)力水平下，出現(xiàn)加速蠕變階段；含水率對(duì)該地區(qū)泥巖的長(zhǎng)期蠕變影響較敏感。因此，原有滑帶處泥巖在長(zhǎng)期蠕變狀態(tài)下結(jié)構(gòu)連接發(fā)生破壞，其力學(xué)強(qiáng)度逐漸減弱，形成層間剪切帶(圖10(b))，致使滑坡長(zhǎng)期處于加速變形階段，拉裂縫和落水洞不斷被擴(kuò)展、延長(zhǎng)和加深，逐步促進(jìn)其與滑帶及地下水連通。

圖12 不同含水率條件下泥巖蠕變?cè)囼?yàn)成果(σ3=800 kPa)Fig.12 Rheologic curves of mudstone specimens under different moisture contents (σ3=800 kPa)

4.2.4 降雨激發(fā)階段

持續(xù)降雨是該滑坡發(fā)生的直接誘發(fā)因素。據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，2019年9月累計(jì)降雨量105.2 mm，9月9日至14日期間連續(xù)降雨量81.9 mm，最大日降雨量43.2 mm，最大小時(shí)降雨量10.5 mm(圖13(a))?；掳l(fā)生當(dāng)天累計(jì)降雨量15.6 mm，最大小時(shí)降雨量2.8 mm(圖13(b))?；掳l(fā)生前5 d的連續(xù)降雨使斜坡土體處于高含水狀態(tài)。根據(jù)直剪試驗(yàn)和壓縮試驗(yàn)，原狀黃土在飽和狀態(tài)下的黏聚力降低50%～60%，內(nèi)摩擦角降低10%～17%；滑帶土在飽和狀態(tài)下的黏聚力降低37%～41%，內(nèi)摩擦角降低10%～14%；飽和狀態(tài)下原狀土和滑帶土的壓縮模量最大減小了28.37 MPa(表3)，所以連續(xù)降雨致使滑帶和斜坡土體飽和后強(qiáng)度大幅度降低。由于降雨沿黃土孔隙、節(jié)理等通道入滲深度十分有限，所以降雨對(duì)本次滑坡的激發(fā)作用主要是通過(guò)裂縫和落水洞等滲透通道集中影響的。一方面降雨使得破裂的滑體在裂隙水壓作用下更加分裂，飽水狀態(tài)下增加下滑力，雨水沿裂縫、落水洞等集中通道快速下滲致使滑帶界面處出現(xiàn)泥化、軟化現(xiàn)象，滑帶的完整性以及力學(xué)強(qiáng)度大幅度降低；另一方面由于明顯的滲透差異現(xiàn)象，降雨入滲產(chǎn)生的地下水不斷集聚于滲透差異明顯的滑帶界面處，并出現(xiàn)滯水現(xiàn)象，致使滑帶處孔隙水壓力不斷增加，浮托力和滲透壓力逐漸增大(圖10(c))。

圖13 研究區(qū)日降雨量和小時(shí)降雨量Fig.13 Daily and hourly precipitation in the study area(a)20190801—20190923日降雨量；(b)20190909—20190914小時(shí)降雨量

表3 天然和飽和狀態(tài)下黃土強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

4.2.5 滑坡失穩(wěn)階段

由于前緣河流的侵蝕作用及優(yōu)勢(shì)臨空面條件，前緣碎裂巖土體最先加速蠕滑、破裂滑動(dòng)；然后中上部堆積體在不斷增大的水壓力及滑動(dòng)剪切帶力學(xué)性質(zhì)劣化的共同作用下失穩(wěn)蠕滑，并對(duì)中下部堆積體產(chǎn)生推移；隨后中下部堆積體在滲透力、水壓力、前部牽引和后部推移共同作用下滑帶貫通，最終導(dǎo)致堆積體整體失穩(wěn)。

綜上所述，在不利的地質(zhì)環(huán)境條件下，斜坡在歷史強(qiáng)震誘發(fā)下發(fā)生初次滑動(dòng)，坡體震裂變形；后期頻繁的中小地震和降雨的長(zhǎng)期活動(dòng)對(duì)原本脆弱的堆積體產(chǎn)生持續(xù)擾動(dòng)和累積變形，促進(jìn)了落水洞和裂縫的形成與擴(kuò)張；最終在持續(xù)降雨條件下，雨水沿集中通道下滲，潛在滑帶孔隙水壓力和滲透力增加，并在地下水作用下逐步發(fā)生軟化和泥化，致使堆積體整體失穩(wěn)滑動(dòng)。

5 討 論

在我國(guó)西北黃土梁峁區(qū)，降雨誘發(fā)的黃土滑坡是最為常見(jiàn)的一種地質(zhì)災(zāi)害，其主要類型有淺層黃土層內(nèi)滑坡，黃土-泥巖(紅層)接觸面滑坡及老黃土滑坡復(fù)活等。

許多研究表明降雨直接入滲的影響深度是有限的[4,14]，但在長(zhǎng)期降雨入滲作用下也會(huì)誘發(fā)多數(shù)小規(guī)模的淺層黃土滑坡。該類滑坡是降雨直接入滲到黃土表層，使表層黃土軟化、增重及基質(zhì)吸力減小而誘發(fā)，多發(fā)生在30°～50°的黃土斜坡上(圖14(a)和(b))。該類滑坡厚度薄，一般3～5 m，規(guī)模一般幾百至數(shù)萬(wàn)方，但數(shù)量眾多，多成片分布。

圖14 西北黃土區(qū)降雨誘發(fā)黃土滑坡類型Fig.14 Types of rainfall-induced loess landslides in the loess region of northwestern China(a)(b)淺層黃土層內(nèi)滑坡；(c)黃土-泥巖(紅層)接觸面滑坡；(d)老滑坡復(fù)活

而降雨誘發(fā)的大型或巨型黃土滑坡，如黃土-泥巖(紅層)接觸面滑坡(圖14(c))和老黃土滑坡復(fù)活(圖14(d))，一般是集中降雨或持續(xù)降雨通過(guò)集中滲水通道流入地下而誘發(fā)的，具有一定的時(shí)間滯后效應(yīng)。黃土中垂直節(jié)理發(fā)育，斜坡邊緣的卸荷回彈使節(jié)理局部張開(kāi)，成為地表水下滲的優(yōu)勢(shì)通道，最后裂縫貫通，形成錯(cuò)臺(tái)，以至滑動(dòng)。在甘肅地區(qū)，第四系黃土下部一般出露新近系上新統(tǒng)泥巖或紅層軟巖，為相對(duì)隔水層，沿黃土集中通道下滲的地下水被阻隔，一方面地下水位上升，降低了潛在滑動(dòng)面上的有效應(yīng)力，另一方面黃土-泥巖界面或既有軟弱滑動(dòng)層面遇水極易發(fā)生軟化、泥化，有效內(nèi)摩擦角極低，共同促使滑坡的發(fā)生。本次常河滑坡即為持續(xù)降雨誘發(fā)的老滑坡復(fù)活。該類復(fù)活滑坡的共同特點(diǎn)是具有相對(duì)隔水的泥巖或基巖底面，滑坡向前蠕變使后部滑體首先拉裂，后緣常有串珠狀落水洞，地表水大量灌入，最終導(dǎo)致滑坡的發(fā)生。

6 結(jié) 論

降雨誘發(fā)地震滑坡復(fù)活是我國(guó)西北黃土地區(qū)潛在危險(xiǎn)性最大的滑坡類型之一，本文以2019年9月14日甘肅通渭縣常河鎮(zhèn)發(fā)生的該類典型滑坡為實(shí)例，通過(guò)實(shí)地調(diào)查、室內(nèi)試驗(yàn)及數(shù)值分析等手段，對(duì)滑坡的變形破壞特征和失穩(wěn)演化機(jī)制進(jìn)行探討和分析，取得如下認(rèn)識(shí):

(1)該滑坡的失穩(wěn)演化過(guò)程和災(zāi)變機(jī)制可以概括為原始斜坡(黃土、泥巖二元層狀結(jié)構(gòu))-地震觸發(fā)(滑坡堆積體、坡體震裂損傷)-蠕變?nèi)趸?層間剪切帶、裂縫和落水洞擴(kuò)展)-降雨激發(fā)(滑帶軟化、泥化，水壓力作用)-失穩(wěn)滑動(dòng)(滑面貫通)。

(2)斜坡體是在震裂、蠕變、軟化、水動(dòng)力等多種條件下按照一定的時(shí)間先后順序由穩(wěn)態(tài)逐步演化至失穩(wěn)。由于坡體被震裂破碎，后期的蠕變和降雨作用加速了裂縫的延伸與擴(kuò)張；室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果也表明水對(duì)巖土體強(qiáng)度的削弱效果十分明顯，同時(shí)降雨后滑帶界面處孔隙水壓力和滲透力的增加也急劇加速了失穩(wěn)進(jìn)程。

(3)滑坡后緣和前緣變形劇烈，中部變形相對(duì)稍弱，其失穩(wěn)過(guò)程經(jīng)歷了三個(gè)階段:坡腳失穩(wěn)階段，中上部失穩(wěn)階段和整體失穩(wěn)階段。推斷該滑坡為受地形及地下水作用控制的牽引-推移式復(fù)合滑坡。

(4)由于長(zhǎng)期的蠕變和雨水的滲透沖蝕，坡體上的落水洞和地下暗河十分發(fā)育，且是控制本次滑坡邊界的關(guān)鍵因素。