藏東南高位遠(yuǎn)程滑坡動(dòng)力學(xué)特征及研究難點(diǎn)*

汪發(fā)武 陳 也 劉偉超 高 杰

(①同濟(jì)大學(xué)地下建筑與工程系， 上海 200092， 中國) (②同濟(jì)大學(xué)巖土及地下工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 200092， 中國)

0 引 言

藏東南地區(qū)是指喜馬拉雅俯沖構(gòu)造帶形成的“東構(gòu)造結(jié)”及受其影響的鄰近區(qū)域，西起拉薩、東至成都、南靠麗江、北臨玉樹，是我國能源、交通、政治、經(jīng)濟(jì)等諸多方面的戰(zhàn)略要地，也是全球范圍內(nèi)地形地貌最為復(fù)雜、地質(zhì)環(huán)境最為脆弱、內(nèi)外動(dòng)力最為活躍的地區(qū)(王培清等， 2013； 謝金明等， 2022)。藏東南地區(qū)多發(fā)的高位遠(yuǎn)程滑坡災(zāi)害表現(xiàn)出發(fā)育位置高、隱蔽性強(qiáng)、沖擊力大、波及范圍廣、致災(zāi)頻率高等特征(魯建瑩等， 2021； 王玉峰等， 2021； 余國安等， 2022)，對我國“面向服務(wù)國家重大戰(zhàn)略，實(shí)施雅魯藏布江下游水電開發(fā)等重大工程”、“加快西南水電基地建設(shè)”等“十四五”戰(zhàn)略目標(biāo)構(gòu)成重大威脅。

高位遠(yuǎn)程滑坡是指物源區(qū)海拔高(>2000m)或運(yùn)動(dòng)高差大(>500m)，滑坡體一定程度向流態(tài)轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)(堆積視摩擦角<巖土體內(nèi)摩擦角)的重大地質(zhì)災(zāi)害類型。作為高速遠(yuǎn)程滑坡的特殊類型，高位遠(yuǎn)程滑坡具有極強(qiáng)的破壞能力。例如2000年發(fā)生的易貢滑坡，源區(qū)海拔高于5km，落差達(dá)3.2km，運(yùn)動(dòng)距離9.5km。由于滑體沖擊加載和鏟刮裹挾效應(yīng)，滑坡體體積最終達(dá)到3億余方，沖毀下游川藏公路及橋梁，導(dǎo)致上萬人受災(zāi)(Yin et al.， 2012)。再如川西毛埡壩亂石包滑坡，源區(qū)海拔4.9km，落差0.8km，運(yùn)動(dòng)距離3.8km。源區(qū)崩滑巖體體積達(dá)4千萬方，運(yùn)動(dòng)后滑體體積增加到7千萬方，鏟刮裹挾效應(yīng)導(dǎo)致滑坡體積成倍增長，致使該區(qū)域工程規(guī)劃曾多次調(diào)整(郭長寶等， 2016)。

高位遠(yuǎn)程滑坡災(zāi)害的動(dòng)力學(xué)機(jī)制既是制約藏東南地區(qū)重大工程建設(shè)的工程地質(zhì)難題，也是世界范圍內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)科學(xué)問題。本文基于藏東南復(fù)雜的孕災(zāi)環(huán)境，指出現(xiàn)階段高位遠(yuǎn)程滑坡研究所面臨的主要科學(xué)問題，并闡述完善滑坡動(dòng)力學(xué)理論的研究難點(diǎn)與方向。

1 藏東南高位遠(yuǎn)程滑坡孕災(zāi)環(huán)境

藏東南地區(qū)是世界范圍內(nèi)板塊構(gòu)造活動(dòng)最劇烈、地質(zhì)情況最復(fù)雜的地區(qū)。區(qū)域內(nèi)地塊嚴(yán)重變形、山川流域眾多、縫合帶斷層密布、地震活動(dòng)集中、高原山地氣候突出等諸多特殊的地質(zhì)、水文、氣候格局集于一體(圖 1)，使藏東南地區(qū)的工程活動(dòng)開展面臨巨大挑戰(zhàn)(鄧建輝等， 2019)。

1.1 構(gòu)造背景十分復(fù)雜

受印度板塊向歐亞板塊下方俯沖的影響，藏東南地區(qū)強(qiáng)烈隆升，使得當(dāng)?shù)氐匦味妇?、溝谷密?陳文等， 2006)。由于青藏高原周邊揚(yáng)子克拉通、華北克拉通、塔里木穩(wěn)定地塊以及印度克拉通的存在(Zheng et al.，2013)，青藏高原區(qū)域的俯沖帶上部物質(zhì)受到強(qiáng)烈構(gòu)造應(yīng)力作用。復(fù)雜的大區(qū)域構(gòu)造背景，使得由新元古代以來松潘-甘孜地塊、羌塘地塊、拉薩地塊和喜馬拉雅造山帶等組成的青藏高原基本格架(許志琴等， 2011)存在向東擠出的水平運(yùn)動(dòng)(張東寧等， 1994； Zheng et al.，2017)，同時(shí)高原主體還在向東南方向運(yùn)動(dòng)(圖 2)。這種運(yùn)動(dòng)趨勢為高原北部和東南部縫合帶、走滑斷層的發(fā)育創(chuàng)造了條件。根據(jù)東構(gòu)造結(jié)大拐彎處縫合帶/斷層表現(xiàn)出的東側(cè)左旋和西側(cè)右旋特征，可以推測喜馬拉雅地體插入拉薩地塊下部，經(jīng)過復(fù)雜的地質(zhì)演化形成的高級變質(zhì)雜巖體(許志琴等， 2008； 董漢文， 2022)，演變成為東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)。東構(gòu)造結(jié)被東西向的雅魯藏布江縫合帶切割為兩部分，分別是拉薩地塊和南迦巴瓦地塊(Ding et al.，2001)。構(gòu)造結(jié)附近地體、地形、地貌、水文分布等受構(gòu)造應(yīng)力影響嚴(yán)重扭曲。原本屬于高原的地塊縫合帶則由于強(qiáng)烈的構(gòu)造應(yīng)力而圍繞東構(gòu)造結(jié)呈弧形分布。

圖 1 藏東南高位遠(yuǎn)程滑坡研究區(qū)域(地震數(shù)據(jù)來源于王繼， 2021； 斷層數(shù)據(jù)來源于中國地震局地質(zhì)研究所)Fig. 1 Research area of long-runout landslides with high-altitude in Southeast Tibet (Seismic data get from Wang， 2021; fault data get from Institute of Geology， China Earthquake Administration)

圖 2 青藏高原構(gòu)造簡圖(修改自Zheng et al.(2013))Fig. 2 Simplified tectonic map of Qinghai-Tibet Plateau in western China (modified from Zheng et al.(2013))

藏東南地區(qū)由于板塊俯沖形成的喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)和多個(gè)地塊間的極端接觸，孕育了多條弧形縫合帶和大型斷裂。在構(gòu)造應(yīng)力作用下，縫合帶還會(huì)向斷裂帶轉(zhuǎn)化。這一系列復(fù)雜的構(gòu)造背景對該地區(qū)的地質(zhì)演化、地形塑造、水文走向等產(chǎn)生了巨大影響，決定了區(qū)域內(nèi)的重大地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境。

1.2 構(gòu)造活動(dòng)異常活躍

自印度板塊開始向歐亞板塊下部俯沖以來，作為地球上最年輕的高原(孫鴻烈等， 1986)，青藏高原相關(guān)各地塊間的強(qiáng)烈接觸從未間斷。在東構(gòu)造結(jié)附近存在9條長達(dá)上千千米的縫合帶。由于強(qiáng)烈的構(gòu)造應(yīng)力，縫合帶發(fā)生轉(zhuǎn)向，多條超過100km的大型斷裂穿插其間(白永健等， 2019； 王洋等， 2022)。縫合帶和斷裂帶存在，加之活躍新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，致使該地區(qū)地震災(zāi)害頻繁發(fā)生。

根據(jù)中國地震臺網(wǎng)記錄的數(shù)據(jù)，近年來我國遭受的大部分地震災(zāi)害都與藏東南地區(qū)分布的大型斷裂密切相關(guān)。2003年察隅7.0級地震發(fā)震于已經(jīng)完全轉(zhuǎn)換為右行韌性剪切帶的帕隆藏布縫合帶； 2008年汶川8.0級地震(殷躍平， 2008； Wang et al.，2014)、2013蘆山縣7.0級地震、2022年蘆山縣6.1級地震(范宣梅等， 2022)都源于藏東南地區(qū)東緣的龍門山斷裂； 2013年左貢縣—芒康縣交界處6.1級地震震中位于以走滑逆沖運(yùn)動(dòng)為主的瀾滄江斷裂帶(李佳輯等， 2014)； 2017年九寨溝縣6.5級地震發(fā)震斷層為昆侖斷裂帶東端支斷層(徐錫偉等， 2017)； 2019年林芝市墨脫縣6.3級地震震中位于東構(gòu)造結(jié)西側(cè)南北向的主喜馬拉雅逆沖斷層(李國輝等， 2020)； 2014年甘孜州康定縣6.3級地震(李大虎等， 2015)及2022年瀘定縣6.8級地震(王欣等， 2022)皆發(fā)震于川滇塊體西側(cè)以水平剪切運(yùn)動(dòng)為主的左旋鮮水河斷裂； 2022年馬爾康市6.0級地震則位于以走滑特征為主的松崗斷裂(張建勇等， 2022)。近10年間(2013.04～2022.09)，藏東南地區(qū)曾發(fā)生6.0級以上地震11次，作為最主要內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用之一，誘發(fā)了大量高位遠(yuǎn)程滑坡災(zāi)害，嚴(yán)重威脅到區(qū)內(nèi)工程活動(dòng)及其安全。

1.3 外動(dòng)力作用侵蝕劇烈

藏東南地區(qū)緯度位于26°N～33°N之間，平均海拔3000m以上，高原山地氣候特征顯著，區(qū)域內(nèi)受地形地勢影響的小氣候發(fā)育(尚倫宇等， 2007； 劉曉東等， 2008)。在全球氣候變暖背景下，藏東南地區(qū)的冰川面積明顯減少，極端降雨天氣逐漸增多，冰劈、凍融等作用劇烈(董瑞琨等， 2000； 崔鵬等， 2014)。同時(shí)，藏東南構(gòu)造結(jié)附近河流多沿地勢低的縫合帶延伸，因而縫合帶、斷裂等區(qū)域地貌常表現(xiàn)為下切較深的“V”形溝谷，坡度陡，河流侵蝕作用非常強(qiáng)烈，往往會(huì)對古河漫灘、階地等有特殊堆積結(jié)構(gòu)的地貌造成下切較深的破壞。因此，藏東南特殊的地理位置、地質(zhì)和氣候條件導(dǎo)致了該地區(qū)具有極端降雨、冰川活動(dòng)、河流侵蝕等各類強(qiáng)烈的外動(dòng)力地質(zhì)作用，使得高山峽谷區(qū)廣泛分布的裂隙巖體和松散堆積物長期受到強(qiáng)烈的水巖相互作用和冰水循環(huán)影響(廖秋林等， 2004)。在冰、水、風(fēng)、化學(xué)及生物侵蝕的共同作用下，高海拔區(qū)域的淺部地質(zhì)條件遭受極大的劣化，增大了該地區(qū)高位遠(yuǎn)程滑坡的發(fā)生頻率。

1.4 高位遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)

藏東南地區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍，物質(zhì)條件特殊、地形起伏劇烈、流域分布眾多、高原山地氣候特征顯著。諸多因素共同作用、內(nèi)外動(dòng)力耦合作用強(qiáng)烈(張永雙等， 2022)，對淺層巖土體的物質(zhì)特性有很強(qiáng)的控制作用。由于地塊間強(qiáng)烈的相互作用，加之外動(dòng)力地質(zhì)作用對巖體強(qiáng)度的進(jìn)一步劣化(傅晏， 2010)，藏東南地區(qū)巖性組合經(jīng)歷高應(yīng)力環(huán)境下強(qiáng)烈變質(zhì)作用后傾向于形成節(jié)理發(fā)育、易破碎的風(fēng)化脆性巖體。在地震烈度大，外動(dòng)力地質(zhì)作用強(qiáng)烈的高山峽谷區(qū)域，淺表分布的脆性巖體非常不利于邊坡的穩(wěn)定，此類地段經(jīng)常發(fā)生高位遠(yuǎn)程滑坡。2000年波密縣易貢滑坡順坡而下后形成了危害性嚴(yán)重的滑坡堰塞湖災(zāi)害鏈，源區(qū)巖體經(jīng)過長距離搬運(yùn)后變?yōu)樾K巖土體碎屑(Yin et al.，2012)； 2007～2018年波密縣天摩溝發(fā)生的多起滑坡-碎屑流災(zāi)害，均對流經(jīng)河道帕隆藏布造成了不同程度的堵塞(高波等， 2019)； 2018年白格滑坡，高位巖體碎屑經(jīng)遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)后堵塞金沙江主干道，沖毀金沙江大橋，造成了重大經(jīng)濟(jì)損失(許強(qiáng)等， 2018)。我國藏東南高山峽谷區(qū)是高位遠(yuǎn)程滑坡災(zāi)害易發(fā)區(qū)，這與該地區(qū)分布的大量經(jīng)過強(qiáng)烈變質(zhì)作用、經(jīng)構(gòu)造活動(dòng)隆升至地表的脆性巖體密切相關(guān)。

2 藏東南高位地質(zhì)災(zāi)害研究面臨的科學(xué)問題

藏東南地區(qū)地質(zhì)環(huán)境脆弱、對環(huán)境變化敏感。內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用導(dǎo)致該地區(qū)巖體具有脆性破壞-急劇劣化特征，而坡前堆積物繼承母巖特性，容易在滑坡運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生顆粒破碎，也具有脆性變形破壞特征。由于巖體和堆積物的脆性破壞特征，藏東南高位崩滑體容易產(chǎn)生巨大災(zāi)變后果。藏東南地區(qū)高位崩滑災(zāi)害研究所面臨的科學(xué)問題，具體體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

2.1 復(fù)雜高原地質(zhì)活動(dòng)導(dǎo)致高位崩滑體超高起滑勢能問題

由于喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)的高斷層活動(dòng)性，藏東南地區(qū)內(nèi)外動(dòng)力耦合作用十分活躍(田鎮(zhèn)等， 2020； 鐘寧等， 2021)。初風(fēng)化脆性巖體經(jīng)擠壓剪切、褶皺斷裂、冰川活動(dòng)等地質(zhì)過程，形成裂隙并逐步發(fā)育成軟弱帶，進(jìn)而為滑坡的高位起滑提供前提條件。

地質(zhì)構(gòu)造破碎、大震頻發(fā)的區(qū)域地質(zhì)背景下，陡峻地形對地震地面運(yùn)動(dòng)的放大效應(yīng)(黃潤秋等， 2008)、軟弱帶和高彈性模量巖體的地震動(dòng)響應(yīng)差異(崔圣華等， 2019)、長持時(shí)地震波作用下脆性巖體的突然損傷和應(yīng)力調(diào)整(裴向軍等， 2015)等因素共同導(dǎo)致了滑坡高位起滑。2022年9月5日，四川省甘孜州瀘定縣發(fā)生了MS6.8級地震，并誘發(fā)大量高位崩塌滑坡。截至2022年9月11日，地震及滑坡共造成93人死亡，數(shù)以萬計(jì)房屋被毀(李為樂等， 2022； 鐵永波等， 2022； 王欣等， 2022)。

全球氣候變暖大趨勢下，以海洋性冰川為主的藏東南地區(qū)對環(huán)境變化十分敏感，域內(nèi)冰川正經(jīng)歷強(qiáng)烈消融和退縮過程(楊威等， 2008)。隨之而來的冰川倒退、冰川躍動(dòng)和冰崩等一系列冰川活動(dòng)(鄔光劍等， 2019)，則從軟化巖體強(qiáng)度和增大地形高差兩個(gè)角度加速高位滑體起滑進(jìn)程(Deline et al.， 2015)。雅魯藏布江的色東普流域作為典型的冰崩-碎屑流易發(fā)區(qū)，超高的起滑勢能、極快的消融速度、破碎的冰川結(jié)構(gòu)導(dǎo)致該流域在2014～2018年共發(fā)生8次冰崩碎屑流事件，其中雅魯藏布江4次被堵(劉傳正， 2018； 童立強(qiáng)等， 2018)。

藏東南地區(qū)存在以構(gòu)造地震、冰川活動(dòng)等為主的活躍內(nèi)外動(dòng)力作用，然而高勢能地區(qū)地質(zhì)體在內(nèi)外動(dòng)力耦合作用下的力學(xué)起滑機(jī)制和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征仍缺乏細(xì)致表征，有待在深入認(rèn)識區(qū)域內(nèi)外動(dòng)力過程的基礎(chǔ)上，揭示復(fù)雜高原地質(zhì)活動(dòng)背景造成的地質(zhì)災(zāi)害超高起滑勢能機(jī)理。

2.2 復(fù)雜高原氣候變化導(dǎo)致高位崩滑體超強(qiáng)運(yùn)動(dòng)特性問題

由于青藏高原隆升作用、印度洋西南季風(fēng)和高原季風(fēng)的影響，藏東南地區(qū)形成了太陽輻射強(qiáng)烈、雨熱同期、凍融作用明顯的高原氣候變化特征(喬彥松等， 2010； 楊小強(qiáng)等， 2022)，導(dǎo)致藏東南地區(qū)風(fēng)化作用顯著，深厚溝谷堆積層廣布，為域內(nèi)高位遠(yuǎn)程滑坡的超強(qiáng)運(yùn)動(dòng)特性提供了物質(zhì)基礎(chǔ)(廖秋林等， 2004； 袁廣祥等， 2010)。

不同于普通滑坡，高速運(yùn)動(dòng)的破碎地質(zhì)體長距離運(yùn)動(dòng)會(huì)使溝谷堆積物發(fā)生顆粒破碎與剪動(dòng)力液化過程，產(chǎn)生明顯的超孔隙水壓力上升和抗剪強(qiáng)度下降現(xiàn)象，劣化其自身的力學(xué)特性(Wang， 1999； 胡明鑒等， 2009)?？讐荷仙蚩辜魪?qiáng)度下降在宏觀上即表現(xiàn)為地質(zhì)災(zāi)害體運(yùn)動(dòng)中視摩擦角(或者視摩擦系數(shù))的降低。Qi et al. (2011)通過對汶川地震誘發(fā)的66個(gè)高速遠(yuǎn)程滑坡進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)區(qū)存在松散堆積物層的滑坡比其他滑坡具有更明顯的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。此外高位崩滑體在高速遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)過程中，劇烈摩擦?xí)霈F(xiàn)不可忽略的熱效應(yīng)，一定程度上降低了滑體的抗剪強(qiáng)度(Wang et al.，2017)。加之藏東南地區(qū)冰川退化劇烈、冰磧物廣泛分布，滑體內(nèi)部冰屑受摩擦熱效應(yīng)影響加速融化，對高位崩滑體的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)提供了潤滑作用(楊情情等， 2015)。

藏東南高位遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)區(qū)坡前堆積物特性可能控制滑坡遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)，而目前尚未形成能夠刻畫高位滑坡遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，仍需定量化剪切帶物質(zhì)破碎性、剪脹性以及速度和溫度與抗剪強(qiáng)度間的內(nèi)在聯(lián)系，以厘清其災(zāi)變運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)理。

2.3 復(fù)雜高原地形地貌導(dǎo)致高位崩滑體超大致災(zāi)能力問題

藏東南地區(qū)涵蓋高原等多種地形地貌特征，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)十分活躍，溝谷切割深窄、溝道縱比降大(蔣忠信， 2003； 王盈等， 2019)。復(fù)雜的高原地形地貌格局下地質(zhì)災(zāi)害能量匯聚、消散過程多樣，呈現(xiàn)不同程度的流化特征，極大增強(qiáng)其致災(zāi)能力(崔鵬等， 2014)。

域內(nèi)高山峽谷眾多，高位崩滑體與溝谷松散堆積物間劇烈的動(dòng)力接觸將使滑體體積迅速增加，明顯增大致災(zāi)能力(高楊等， 2020)。2017年6月24日，四川茂縣發(fā)生高位遠(yuǎn)程滑坡-碎屑流，由于滑帶劇烈的動(dòng)力接觸過程，該滑坡在2.8km的運(yùn)動(dòng)距離上體積增大近4倍，直接導(dǎo)致了超強(qiáng)的致災(zāi)特征(殷躍平等， 2017)。此外，溝谷的走向變化也會(huì)對動(dòng)力接觸過程有深刻影響。對2018年色東普溝崩滑碎屑流過程的運(yùn)動(dòng)特征分析發(fā)現(xiàn)，滑體在溝谷地形轉(zhuǎn)折處鏟刮深度達(dá)到最大30～40m(李昆仲等， 2021)。

域內(nèi)冰川地貌廣布，在冰雪消融(趙鑫等， 2020)、冰湖潰決(劉建康等， 2021)、冰川斷裂(劉文等， 2022)等一種或多種典型事件的作用下，高位冰(巖)崩滑體通過鏟刮裹挾運(yùn)動(dòng)路徑上的冰雪堆積物、冰磧物，最終形成“高位冰(巖)崩-滑坡-碎屑流”(Peng et al.， 2022)，甚至“高位冰(巖)崩-滑坡-碎屑流-堰塞湖潰決-洪水”的鏈?zhǔn)街聻?zāi)過程(蔡耀軍等， 2022)。2021年2月7日，印度查莫利北部發(fā)生高位冰巖山崩堵江潰決洪水災(zāi)害鏈，冰川斷裂形成的地質(zhì)災(zāi)害體通過鏟刮溝谷冰磧物、谷底冰川等轉(zhuǎn)化為泥石流，隨后堆積在距源區(qū)11km處形成堰塞壩，最終潰壩誘發(fā)洪水，形成完整的“高位冰(巖)崩-滑坡-碎屑流-堰塞湖潰決-洪水”災(zāi)害鏈(殷躍平等， 2021； Zhou et al.， 2021)。

藏東南地區(qū)是全球地勢起伏最為劇烈的區(qū)域之一。對其獨(dú)特的地質(zhì)地貌格局對域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害沖擊流化機(jī)制、運(yùn)動(dòng)鏟刮機(jī)制和鏈?zhǔn)街聻?zāi)機(jī)制的認(rèn)識仍不清楚。亟需明晰藏東南地區(qū)高位崩滑體運(yùn)動(dòng)特征、運(yùn)動(dòng)形態(tài)變化模式，揭示復(fù)雜高原地形地貌格局導(dǎo)致的高位崩滑體超大規(guī)模致災(zāi)機(jī)理。

3 藏東南高位遠(yuǎn)程滑坡災(zāi)變動(dòng)力學(xué)研究難點(diǎn)

藏東南高海拔巖體從高位墜落后，崩滑體將在松散堆積物中產(chǎn)生沖擊加載和鏟刮裹挾效應(yīng)。這兩大災(zāi)變效應(yīng)直接控制了滑動(dòng)帶的抗剪強(qiáng)度，與滑體起滑勢能一起控制了滑坡的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)距離，進(jìn)而影響滑坡運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和展布形態(tài)。高位遠(yuǎn)程滑坡從充分孕災(zāi)至成災(zāi)破壞必須經(jīng)歷3個(gè)階段：高海拔冰雪覆蓋的脆性巖體在內(nèi)外動(dòng)力作用下逐漸劣化至突發(fā)性破壞； 高位崩落的大體量巖體沖擊溝谷底部堆積物發(fā)生破碎解體并形成軟弱剪切帶； 剪切帶物質(zhì)在高應(yīng)力長距離剪切作用下破碎液化促使滑體遠(yuǎn)程流滑致災(zāi)(圖 3)(孫萍等， 2009； 張明等， 2010； 王玉峰等， 2012； 殷躍平等， 2013； 汪發(fā)武， 2019)。這一復(fù)雜的災(zāi)變過程，導(dǎo)致高位遠(yuǎn)程滑坡災(zāi)變動(dòng)力學(xué)機(jī)理不明，致災(zāi)范圍預(yù)測困難。為探明高位遠(yuǎn)程滑坡整個(gè)災(zāi)變過程，提升對該類重大地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測預(yù)報(bào)和防災(zāi)減災(zāi)能力，高位遠(yuǎn)程滑坡的災(zāi)變動(dòng)力學(xué)原理已成為當(dāng)前工程地質(zhì)學(xué)界地質(zhì)災(zāi)害研究方向的重點(diǎn)攻關(guān)問題，形成了針對高位巖體起滑“預(yù)報(bào)難”、崩滑體沖擊轉(zhuǎn)化程度“預(yù)判難”和流態(tài)化滑體致災(zāi)能力“預(yù)測難”3個(gè)問題的前沿研究突破方向。

圖 3 藏東南高位遠(yuǎn)程滑坡成災(zāi)模式示意圖Fig. 3 Transformation mode of long-runout landslide with high-altitude in Southeast Tibet

3.1 高海拔脆性巖體起滑機(jī)制研究

藏東南孕育的潛在高位崩滑體大量分布于常規(guī)技術(shù)手段難以觀測的高海拔位置； 常年受到冰雪凍融循環(huán)影響，脆性巖體完整性被破壞； 且長期處在內(nèi)外動(dòng)力響應(yīng)敏感環(huán)境下，導(dǎo)致了高位脆性巖體破壞起滑具有隱蔽性、易發(fā)性和突發(fā)性等特點(diǎn)，使得高位地質(zhì)災(zāi)害早期預(yù)報(bào)預(yù)警難以實(shí)現(xiàn)。宜綜合利用精細(xì)地質(zhì)調(diào)繪、多源多期遙感影像解譯、InSAR動(dòng)態(tài)解譯、無人機(jī)航測、GIS空間分析等手段，開展藏東南地區(qū)宏細(xì)觀孕災(zāi)環(huán)境分析、建立孕災(zāi)環(huán)境關(guān)鍵指標(biāo)體系，首先解決高位遠(yuǎn)程滑坡隱蔽性問題。在明確高位遠(yuǎn)程滑坡孕災(zāi)環(huán)境關(guān)鍵影響因子的基礎(chǔ)上，進(jìn)而研究區(qū)域歷史冰川活動(dòng)跡象、區(qū)域地震循環(huán)荷載作用規(guī)律、冰川躍動(dòng)下的脆性巖體劣化機(jī)制、冰雪融水滲流作用下巖體高速剪切弱化機(jī)理等廣域內(nèi)外動(dòng)力因素影響規(guī)律，構(gòu)建藏東南區(qū)域孕滑臨界條件評價(jià)模型。通過模擬內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用的正交試驗(yàn)，研究高位巖質(zhì)斜坡與具有軟弱夾層潛在滑坡的起滑機(jī)制，提煉滑動(dòng)面弱化起滑模型和地震/融雪觸發(fā)起滑模型，揭示多因素控制的高位滑坡起滑機(jī)制，最后建立高位巖質(zhì)斜坡體穩(wěn)定性評價(jià)模型。上述內(nèi)容是解決高位遠(yuǎn)程滑坡易發(fā)性和突發(fā)性問題的必要研究，也是突破重大高位災(zāi)害及時(shí)預(yù)報(bào)的重要技術(shù)方法。

3.2 高位崩滑體運(yùn)動(dòng)形態(tài)轉(zhuǎn)化機(jī)制研究

藏東南地區(qū)孕育的大規(guī)模高位崩滑體具有高勢能、大體量特點(diǎn)，快速?zèng)_擊溝谷堆積物致使崩滑體解體并以全新運(yùn)動(dòng)形態(tài)運(yùn)動(dòng)，造成了能量難判、規(guī)模難判和轉(zhuǎn)化程度難判的高位遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害預(yù)判難問題。應(yīng)基于藏東南重大工程鄰區(qū)地形地貌及巖土體物質(zhì)分布特征，結(jié)合區(qū)域孕災(zāi)環(huán)境因子分析結(jié)果，構(gòu)建廣域精細(xì)化三維地質(zhì)場模型，從而實(shí)現(xiàn)藏東南廣域潛在崩滑體的風(fēng)險(xiǎn)評估模型。綜合利用離心試驗(yàn)和模型試驗(yàn)等物理試驗(yàn)方法，揭示實(shí)際應(yīng)力條件下、不同溝谷形態(tài)中高位崩滑體沖擊加載-鏟刮裹挾機(jī)理，觀測滑體運(yùn)動(dòng)速度和距離關(guān)系，了解滑體固態(tài)-流態(tài)轉(zhuǎn)化過程，探究高位遠(yuǎn)程滑坡致災(zāi)影響范圍。研究復(fù)雜地形條件下高位崩滑體沖擊模式、崩滑體沖擊崩解體積放大效應(yīng)、溝谷堆積物動(dòng)力侵蝕響應(yīng)等巖土體相互作用機(jī)理，揭示高位滑坡沖擊加載遠(yuǎn)程災(zāi)變作用機(jī)理，量化潛在崩滑體致災(zāi)形態(tài)轉(zhuǎn)化能力，建立全過程多效應(yīng)滑坡遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)模型，以期對高位遠(yuǎn)程滑坡的規(guī)模、能量以及潛在致災(zāi)能力做出迅速預(yù)判，提升防災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)能力，突破重大高位地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)判難問題。

3.3 高位崩滑體流態(tài)化遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)機(jī)制研究

高位崩滑體墜落至溝谷或坡前開闊地帶后，崩滑體與地表淺層堆積物強(qiáng)烈的相互剪切作用是遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在力學(xué)模式。高位遠(yuǎn)程滑坡滑體物質(zhì)與堆積物的相互作用、受地形與地表物質(zhì)特性影響的滑體運(yùn)動(dòng)速度差異以及長距離剪切過程中滑體表現(xiàn)出的強(qiáng)流態(tài)化特征是導(dǎo)致高位滑體實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)的重要機(jī)制，也是重大高位地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)所面臨的堆積展布形態(tài)多變、沖擊力分布不明、致災(zāi)范圍難測等問題的重要原因。通過深入研究藏東南地區(qū)坡前松散堆積物的物質(zhì)特性，開展高位高角度和遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)低角度等不同沖擊加載模式下的不排水剪切響應(yīng)，模擬滑動(dòng)帶長距離剪切過程中超孔隙水壓力的急劇上升導(dǎo)致的抗剪強(qiáng)度的降低過程，探究松散堆積物瞬間不排水剪切效應(yīng)和沖擊液化機(jī)理，可望揭示不同沖擊加載模式下坡前堆積物的強(qiáng)度變化規(guī)律。同時(shí)，針對松散堆積物的易破碎特性，建立排水條件下易破碎性-體積變化、不排水條件下易破碎性-抗剪強(qiáng)度變化之間的關(guān)聯(lián)，可以查明顆粒破碎效應(yīng)對滑坡運(yùn)動(dòng)學(xué)的影響。通過進(jìn)一步提煉藏東南特征巖土體物質(zhì)剪切動(dòng)力學(xué)特性、遠(yuǎn)程滑坡體流態(tài)化運(yùn)動(dòng)機(jī)理、流態(tài)化滑體鏟刮擴(kuò)展堆積與運(yùn)動(dòng)速度變化分布特征，可以揭示介觀巖土體剪切動(dòng)力學(xué)特性?；诓貣|南孕災(zāi)環(huán)境對高位遠(yuǎn)程滑坡的控制規(guī)律、高位巖體內(nèi)在起滑機(jī)制、崩滑體流態(tài)轉(zhuǎn)化機(jī)理，建立高位遠(yuǎn)程滑坡災(zāi)變動(dòng)力學(xué)模型，定量化表征崩滑物質(zhì)空間形態(tài)變化與力學(xué)特征，建立藏東南重大高位地質(zhì)災(zāi)害致災(zāi)范圍精準(zhǔn)預(yù)測模型，為該地區(qū)重大工程選址及應(yīng)急防災(zāi)方案提供科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié) 論

綜上所述，藏東南地區(qū)獨(dú)有的區(qū)域地質(zhì)環(huán)境極易孕育高位遠(yuǎn)程滑坡地質(zhì)災(zāi)害，成為當(dāng)前亟待解決的重大工程地質(zhì)問題。隨著我國某交通線路建設(shè)進(jìn)入攻堅(jiān)克難階段、“雅下水電”工程進(jìn)入規(guī)劃時(shí)期，高位遠(yuǎn)程滑坡對藏東南地區(qū)地質(zhì)環(huán)境安全的影響已引起廣泛關(guān)注。在此發(fā)展背景下，我們必須回答，哪些因素、如何控制滑坡的起滑和運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致災(zāi)害的發(fā)生； 沖擊加載如何降低滑動(dòng)帶抗滑強(qiáng)度誘發(fā)遠(yuǎn)程災(zāi)害； 鏟刮裹挾如何導(dǎo)致體積增大，最后形成巨大災(zāi)害。對應(yīng)的科學(xué)問題可歸納為，內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用下的高位滑坡起滑機(jī)制，滑坡強(qiáng)度變化的災(zāi)變動(dòng)力學(xué)機(jī)制，和滑坡形態(tài)變化的災(zāi)變運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)制。這些問題構(gòu)成了高位遠(yuǎn)程滑坡動(dòng)力學(xué)理論的整體框架，直接影響高位遠(yuǎn)程滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管控以及重大工程設(shè)施的安全保障。突破上述研究難點(diǎn)有助于提升區(qū)域重大工程和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與安全運(yùn)營和重大地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理水平，也是揭示人類活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境相互影響、實(shí)現(xiàn)人地和諧目標(biāo)等深層次理念的攻關(guān)重點(diǎn)，在可見的未來將始終是工程地質(zhì)災(zāi)害研究的熱點(diǎn)方向。

致 謝感謝日本京都大學(xué)防災(zāi)研究所王功輝教授、中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所胡明鑒研究員、中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所張帥助理研究員、同濟(jì)大學(xué)郭楨助理研究員等在凝練本文核心內(nèi)容時(shí)提供的學(xué)術(shù)建議，也感謝朱國龍、閆孔明、彭星亮、趙子昕等博士后和博士生在形成本文時(shí)提供的幫助。