李林,陳安,孔德彪,和江宏,楊子川,徐繼劉,付俊
(1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院,昆明 650093;2.云南銅業(yè)股份有限公司,昆明 650051;3.同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院,上海 200092)
元陽梯田位于哀牢山南部,地處中低山深切割地帶, 此地受元江、藤條江水系的深度切割,地形呈“V”字形發(fā)育,不易耕作,地表破碎, 平地極少,梯田隨山勢(shì)地形變化,面積大小不一。同時(shí), 云南西部山區(qū)獨(dú)特的亞熱帶季風(fēng)氣候?qū)υ撎萏锏男纬珊头N植帶來了豐沛的降雨和熱量[1]。這樣一個(gè)地處高海拔山區(qū)、構(gòu)造活躍、而且面對(duì)雨熱同季的氣候條件,對(duì)該環(huán)境下孕育地質(zhì)災(zāi)害提供了充足的條件[2]。
對(duì)于滑坡的研究,不論是從形成機(jī)理、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和防治措施都有很多學(xué)者展開,對(duì)于大多數(shù)的滑坡形成機(jī)理都考慮到與降雨有關(guān),外動(dòng)力條件和人類活動(dòng)對(duì)滑坡的影響也很多[3]。有部分學(xué)者對(duì)梯田邊坡進(jìn)行研究,吳光杰等通過構(gòu)建虛擬梯田邊坡并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè),結(jié)合原始滑坡資料預(yù)測(cè)出邊坡滑動(dòng)的臨界參數(shù),并進(jìn)行預(yù)警[4]。在對(duì)滑坡的致災(zāi)過程研究方面,李濱等[5]主要采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、數(shù)值模擬、穩(wěn)定性分析的方式對(duì)坡體變形和致災(zāi)過程進(jìn)行分析,主要得出致災(zāi)過程與極端降雨氣候有很大關(guān)系; Matja? Miko?等[6](2009)對(duì) Slano Blato 滑坡進(jìn)行調(diào)查分析之后,研究了滑坡由干旱時(shí)期到潮濕時(shí)期土顆粒的變化,并對(duì)地下水進(jìn)行觀測(cè),并進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警;Salee[7]等對(duì)泰國南部滑坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)提出坡體滑動(dòng)與降雨量、持續(xù)時(shí)間存在很深的聯(lián)系;李小琴等[8]、湯明高等[9]對(duì)邊坡失穩(wěn)啟動(dòng)和滑體破壞后的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行研究,主要考慮滑體所蓄積的能量和地形對(duì)滑動(dòng)過程的影響,在此研究上對(duì)邊坡失穩(wěn)后的致災(zāi)范圍進(jìn)行了評(píng)估;降雨是引發(fā)大多數(shù)邊坡失穩(wěn)的主要原因,但是不同的邊坡地質(zhì)條件也就造成了失穩(wěn)機(jī)理,存在著很多差異,所以各種研究成果都有一定的研究意義,Paola Gattinoni, Ram Krishna Regmi ,L·Picarelli[10-12]等就主要考慮到降雨水量引發(fā)邊坡失穩(wěn)的主要機(jī)理以及致災(zāi)閾值,定量進(jìn)行分析,并進(jìn)行預(yù)警。在對(duì)滑坡啟動(dòng)的物理模型試驗(yàn)方面,林鴻州等[13]、趙建軍等[14]通過降雨對(duì)邊坡失穩(wěn)的啟動(dòng)進(jìn)行模型試驗(yàn),對(duì)不同類型的邊坡通過改變坡角、降雨量等進(jìn)行研究,得出了很多具有參考價(jià)值的結(jié)論;包小華等[15]對(duì)不同滲流條件下粉砂土質(zhì)邊坡的失穩(wěn)破壞進(jìn)行研究,提出不同入滲邊界條件下邊坡土體局部由非飽和變?yōu)轱柡蜖顟B(tài),最后在坡面形成不穩(wěn)定區(qū)域塌落破壞;陳騰輝等[16]建立輸油管道和邊坡土體的相互作用模型分析天然及暴雨工況下,管道平行滑坡滑向穿越滑體時(shí)的成災(zāi)機(jī)理。在對(duì)滑坡泥石流的成災(zāi)機(jī)理方面,何元宵等[17]、江彬等[18]通過對(duì)野外滑坡泥石流資料收集、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查等手段系統(tǒng)研究了區(qū)內(nèi)滑坡泥石流成災(zāi)機(jī)理,根據(jù)滑坡泥石流成災(zāi)機(jī)理采取針對(duì)性的防治措施,對(duì)防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。
在對(duì)滑坡災(zāi)害的形成機(jī)理上,大多數(shù)學(xué)者采用模型模擬試驗(yàn),調(diào)節(jié)降雨量或者滲透條件觀察坡體變形破壞情況,總結(jié)坡體破壞的雨量閾值和破壞情況。滑坡致災(zāi)過程大多是對(duì)坡體破壞后的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究,不論是否在降雨條件下,主要對(duì)坡體蓄積的能量和坡體下部的地形情況有關(guān),通過統(tǒng)計(jì)多個(gè)滑坡的運(yùn)動(dòng)過程推算坡體的致災(zāi)范圍?;碌娘L(fēng)險(xiǎn)預(yù)警主要通過統(tǒng)計(jì)或者相似性試驗(yàn)?zāi)M得出降雨誘發(fā)坡體滑動(dòng)的雨量閾值和持續(xù)時(shí)間,進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)警。
梯田邊坡滑動(dòng)后會(huì)對(duì)下方梯田造成損毀,遇到后期持續(xù)強(qiáng)降雨還會(huì)使得泥沙繼續(xù)沿山坡運(yùn)動(dòng),造成損失。元陽梯田作為世界遺產(chǎn),發(fā)生破壞之后,所造成的損失是不可估量的,不論從防災(zāi)減災(zāi)還是遺產(chǎn)保護(hù)來說,它的研究都是很有意義的。論文主要通過對(duì)災(zāi)后滑坡進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)化調(diào)查,結(jié)合室內(nèi)模擬試驗(yàn),對(duì)滑坡泥石流形成演化過程進(jìn)行分析,總結(jié)其致災(zāi)模式。
元陽梯田老虎嘴景區(qū)位于元陽縣攀枝花鄉(xiāng)北東部,管理中心地處東經(jīng)102°44′40.92″,北緯:23°04′33.85″,(位置如圖1);包括勐品、硐浦、阿勐控、保山寨等近800 hm2梯田,是元陽梯田地勢(shì)最險(xiǎn)峻、氣勢(shì)最恢宏、布局最壯觀、面積最大的梯田景區(qū)。滑坡形成之后在持續(xù)強(qiáng)降雨作用下迅速演變?yōu)槟嗍餮販瞎葏^(qū)繼續(xù)運(yùn)動(dòng),沖毀梯田,使得遺產(chǎn)區(qū)破壞巨大,景區(qū)損失嚴(yán)重?;律喜坎环€(wěn)定斜坡也產(chǎn)生明顯拉張裂縫,主干道二級(jí)公路發(fā)生明顯沉降,嚴(yán)重威脅景區(qū)建筑安全。
圖1 元陽梯田滑坡位置示意圖
研究區(qū)地形兩側(cè)高,中間相對(duì)低洼(圖2),上部植被茂密,下部為景區(qū)核心梯田?;缕孪?40°,主軸長(zhǎng)約167 m,滑坡范圍內(nèi)地形坡度在20°~40°之間,坡面不平整,局部近似直立?;麦w發(fā)生滑移之后,地貌改變,兩側(cè)植被稀疏,多為梯田。
圖2 滑坡體形態(tài)特征
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和勘察顯示,研究區(qū)范圍內(nèi)地層巖性為第四系耕植土層、殘破積層及下伏片麻巖。第四系耕植土層呈褐色,結(jié)構(gòu)松散,濕,成分由粘性土、全風(fēng)化片麻巖及少量植物根系組成,分布于滑坡兩側(cè)邊緣地帶。第四系殘破積層粉質(zhì)粘土呈黃褐色,軟-可塑,濕,成分由粘性土、全風(fēng)化片麻巖及少量強(qiáng)風(fēng)化片麻巖碎石、角礫組成,主要分布于滑坡兩側(cè)邊緣地帶。片麻巖呈褐灰色,硬塑,濕,上部多呈土塊狀,原生結(jié)構(gòu)明顯,由地表向下由土塊狀全風(fēng)化向中風(fēng)化改變,普遍分布于坡體地帶。
研究區(qū)屬云南高原中亞熱帶山地季風(fēng)氣候區(qū)。氣候呈現(xiàn)垂直分布,年平均氣溫16.4℃,年降雨量1 397.6 mm,降水集中在5~10月,春季降水較少,強(qiáng)降雨前會(huì)出現(xiàn)極度干旱。研究區(qū)后緣見兩處出水點(diǎn)。地下水位深度1.80~10.90 m,水位受土巖結(jié)合面的影響較大,多位于土巖結(jié)合部附近?;瑒?dòng)面位于土巖結(jié)合部的可能性大。
滑坡區(qū)現(xiàn)狀圈椅狀地形明顯,總體上坡體地形較陡,滑坡堆積體較厚;滑坡后緣及兩側(cè)邊界明顯,形成一定高度的陡坎,后緣可見基巖出露;依據(jù)勘察資料及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料綜合分析,確定滑動(dòng)面為土巖結(jié)合面。
滑體主要由強(qiáng)-中等風(fēng)化片麻巖塊石、碎石、角礫及粘土組成(圖3),其中塊石、碎石和角礫綜合含量大于60%,滑坡體原有厚度一般3.90~10.30 m,平均約7.00 m左右。
圖3 滑體結(jié)構(gòu)特征
滑坡發(fā)生季節(jié)正值旱季結(jié)束、雨季開始時(shí)段,而在經(jīng)歷了將近5個(gè)月的旱季之后,突然迎來暴雨天氣,使得在自然狀態(tài)下穩(wěn)定的梯田區(qū)邊坡受水的地質(zhì)作用影響而發(fā)生滑動(dòng),坡體滑動(dòng)后在降雨影響下沿著下部梯田區(qū)繼續(xù)運(yùn)動(dòng),形成泥石流,沖毀田埂,對(duì)梯田區(qū)形成侵蝕(圖4),并在下游地勢(shì)稍緩處形成堆積區(qū)(圖5)。梯田區(qū)滑坡發(fā)生后,滑坡體上部坡體臨空面增大,形成不穩(wěn)定斜坡,并發(fā)生一定沉降,后緣明顯可見拉張裂縫(圖6)。
圖4 流通區(qū)梯田被侵蝕
圖5 泥石流下游堆積區(qū)掩埋梯田
圖6 不穩(wěn)定斜坡后緣裂縫
強(qiáng)降雨條件下梯田區(qū)邊坡試驗(yàn)方案主要考慮模型制作、降雨設(shè)施和過程監(jiān)測(cè)幾方面,結(jié)合滑坡發(fā)生的實(shí)際情況,才可確定試驗(yàn)方案。按照元陽梯田滑坡區(qū)的實(shí)際情況,邊坡模型制作地形坡度取20°,方便布置梯田,基于地形堆積成整體45°坡角的邊坡,下部根據(jù)元陽梯田情況布置梯田大約10級(jí)。試驗(yàn)選用模型槽分為邊坡部分和梯田部分,其中邊坡模型選用尺寸為1 000 mm×1 000 mm×1 000 mm,梯田區(qū)模型選用尺寸為2 000 mm×1 000 mm×500 mm。試驗(yàn)用土為元陽梯田研究區(qū)范圍內(nèi)巖土體??紤]發(fā)生滑坡時(shí)為大暴雨情況,所以本次試驗(yàn)選取降雨工況為120 mm/h(工況一)和60 mm/h(工況二),模擬持續(xù)暴雨天氣和中雨天氣下坡體滑動(dòng)過程以及破壞影響范圍。監(jiān)測(cè)設(shè)備主要有高速攝影儀、錄像設(shè)備、張力計(jì)(基質(zhì)吸力)傳感器3個(gè)和體積含水率傳感器2個(gè)。試驗(yàn)進(jìn)行過程中,觀察坡體破壞過程是否一致。期間觀測(cè)坡體形態(tài)特征變化,并進(jìn)行地表流速測(cè)定。
邊坡模型采用人工方式堆填擊實(shí)(圖7),考慮相似性原理之后,結(jié)合元陽梯田所處工程地質(zhì)條件,坡體沿模型長(zhǎng)度1 000 mm,寬度1 000 mm,高度600 mm,坡體依照地形坡度為20°布置,邊坡整體坡度控制為45°。土體在堆積過程中密實(shí)度通過相同擊實(shí)數(shù)來控制。土體初始參數(shù)(表1)保持一致。梯田邊坡模型結(jié)構(gòu)及尺寸位置示意圖如圖8所示。
表1 試驗(yàn)土體初始參數(shù)
圖7 梯田區(qū)邊坡試驗(yàn)?zāi)P?/p>
圖8 梯田邊坡模型結(jié)構(gòu)及尺寸位置示意圖
試驗(yàn)共開展了3次降雨工況下固定坡度的模擬,工況一進(jìn)行2次,工況二進(jìn)行1次,工況一主要以試驗(yàn)過程較好的第二次試驗(yàn)結(jié)果為主進(jìn)行分析。
工況一試驗(yàn)開始后90 s左右產(chǎn)成坡面流,流量比較小,隨著試驗(yàn)進(jìn)行流量逐漸增大,并在10 min后保持穩(wěn)定。15 min左右坡面出現(xiàn)明顯沖刷現(xiàn)象,泥沙在坡腳梯田形成淤積,隨著時(shí)間進(jìn)行,沖刷逐漸加重,由于坡體碎石含量較重,90 min后坡面出現(xiàn)大量石塊使得沖刷變得很微弱。如圖9所示為15 min左右坡面受到降雨沖刷后大量碎石塊明顯出露。
圖9 坡面受降雨沖刷碎石出露明顯
降雨出現(xiàn)地表徑流后每隔20 min進(jìn)行一次流速測(cè)定,測(cè)定方法通過高速攝影儀錄像,然后潑灑墨水,如圖10所示為試驗(yàn)過程中潑灑墨水測(cè)速,主要選擇同一位置多次潑墨來計(jì)算出通過坡面固定距離所需時(shí)間。如圖11所示為試驗(yàn)中所測(cè)地表水流速隨時(shí)間變化規(guī)律,在持續(xù)降雨作用下剛開始地表水流速較大,在之后的100 min內(nèi)流速逐漸降低,降低后的100 min內(nèi)流速逐漸保持穩(wěn)定,200 min后流速緩慢上升且趨于穩(wěn)定,直到發(fā)生災(zāi)害鏈。
圖10 潑灑墨水測(cè)地表水流速
圖11 地表水流速隨時(shí)間變化規(guī)律
171 min坡體后緣開始形成兩條較小拉張裂縫,此時(shí)孔隙水壓力傳感器出現(xiàn)明顯上升;196 min坡體后緣現(xiàn)明顯沉降(圖12a),沉降位移為4.6 cm;205 min后緣拉裂縫變?yōu)橐徽麠l并逐漸加大(圖12b),裂縫長(zhǎng)約64 cm,寬4.8 cm,深20.4 cm,且明顯可以看出坡體整體向前蠕動(dòng),逐漸覆蓋第一級(jí)梯田,前緣剪出口明顯。209 min坡體前緣出現(xiàn)局部小滑動(dòng),滑移距離34 cm,坡面出現(xiàn)碎石滾落現(xiàn)象;224 min坡面中部出現(xiàn)明顯裂縫(圖13a),裂縫長(zhǎng)96 cm,最大深度51 cm;226 min出現(xiàn)滑坡體前半部分的大幅滑動(dòng)(圖13b),滑塊沿主軸長(zhǎng)度59 cm,滑移距離75 cm,在滑塊后緣形成巨大陡坎;229 min發(fā)生第二次滑動(dòng)(圖14),可以看到土壓力傳感器讀數(shù)明顯下降,滑塊沿主軸長(zhǎng)度32 cm,滑移距離117 cm,兩次滑動(dòng)滑移面最大深度為63 cm,滑動(dòng)速度明顯比第一次更快,坡體滑動(dòng)之后迅速覆蓋前三級(jí)梯田;滑坡巖土體在持續(xù)降雨影響下演化為泥石流向下游梯田運(yùn)移,梯田形成侵蝕破壞,大部分停留在第8級(jí)梯田以上,少量碎石移動(dòng)速度極快,運(yùn)動(dòng)到第10級(jí)梯田。
圖12 坡體后緣出現(xiàn)明顯沉降和裂縫
圖13 工況一邊坡滑動(dòng)前后特征
圖14 滑坡結(jié)束后形成泥石流
較工況一而言,工況二試驗(yàn)中滑坡過程明顯放慢,236 min開始產(chǎn)生局部小滑動(dòng),264 min主體部分滑塊一開始滑動(dòng),滑移距離36 cm,后續(xù)經(jīng)過70 min的時(shí)間陸續(xù)滑動(dòng),主要滑塊分為5次滑動(dòng),最大滑動(dòng)距離72 cm,最大滑移面深47 cm,期間伴隨局部崩塌和碎石滾落?;潞螽a(chǎn)生泥石流運(yùn)動(dòng)并不強(qiáng)烈,經(jīng)過持續(xù)降雨大部分泥石流到達(dá)6級(jí)梯田處,少部分碎石到達(dá)8級(jí)梯田,泥石流方量減少,對(duì)梯田侵蝕破壞能力降低。工況二滑坡后狀態(tài)如圖15所示。
圖15 工況二試驗(yàn)滑坡后狀態(tài)
通過張力計(jì)傳感器(圖16)實(shí)時(shí)讀數(shù)可知,工況一在暴雨情況下基質(zhì)吸力變化劇烈程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于工況二?;|(zhì)吸力初始值保持在3~9 kPa,這與邊坡中張力計(jì)埋設(shè)深度有關(guān)。工況一的初始數(shù)值較大,在降雨發(fā)生約70~100 min后大幅下降,逐漸趨近于0,并保持一定穩(wěn)定,可以明顯看出200 min后出現(xiàn)很大變動(dòng),是由于坡體逐漸變形且發(fā)生滑動(dòng)所導(dǎo)致的,J1和J2傳感器讀數(shù)明顯上升,這與坡體滑動(dòng)之后大量巖土體位置變動(dòng)有關(guān),同時(shí)繼續(xù)降雨后傳感器數(shù)值又逐漸下降為0。工況二基質(zhì)吸力變化則比較復(fù)雜,J1傳感器在降雨20 min后就迅速下降到0.8 kPa,保持一定波動(dòng);J2傳感器在150 min后才迅速下降到1.4 kPa,并在之后逐漸下降到1.0 kPa;J3傳感器則在80 min后逐漸下降到2.4 kPa,隨后迅速上升到3.7 kPa,考慮是地表沖刷到一定程度后泥沙被大量帶走地表水流速反而逐漸上升,入滲的雨水減少所致,可以明顯看出在260 min后坡體發(fā)生持續(xù)滑動(dòng),基質(zhì)吸力變化比較劇烈,考慮是滑動(dòng)前后大量雨水滲入所引起,試驗(yàn)結(jié)束前基質(zhì)吸力保持不斷變化,300 min后后緣坡體發(fā)生滑動(dòng)引起基質(zhì)吸力突然上升和下降,隨后持續(xù)降雨和匯水作用使得基質(zhì)吸力降低。
圖16 基質(zhì)吸力變化情況
由模型模擬試驗(yàn)災(zāi)害鏈形成演化過程可知,隨著降雨的進(jìn)行,坡面首先被沖刷侵蝕,泥沙于坡腳梯田區(qū)逐漸堆積。按照試驗(yàn)常理,隨著降雨的進(jìn)行,坡面徑流流速會(huì)逐漸變快,但在本試驗(yàn)中流速卻逐漸降低,分析原因?yàn)槠旅媸艿降乇韽搅鳑_刷侵蝕后,并沒有形成水溝,反而使得被粘土覆蓋的碎石出露,碎石塊分布雜亂無章,使得徑流實(shí)際距離加長(zhǎng),進(jìn)而石塊的阻礙使流速降低。試驗(yàn)所用黏性土滲透系數(shù)很低,由于流速降低,使得更多地表水能夠滲透下去,加快水對(duì)邊坡的地質(zhì)作用。
試驗(yàn)進(jìn)行不足3 h,坡體后緣見明顯拉裂縫且持續(xù)發(fā)生沉降,裂縫隨時(shí)間不斷變寬,前緣部分出現(xiàn)剪出口。這些受強(qiáng)降雨的影響而使得坡體滑動(dòng)前出現(xiàn)的特征都可以作為災(zāi)害預(yù)警很重要的標(biāo)志。在遇到持續(xù)中雨天氣時(shí),應(yīng)該對(duì)周邊可能存在安全隱患的坡體進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),觀察是否會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象。試驗(yàn)主要研究穩(wěn)定強(qiáng)降雨作用下邊坡形態(tài)特征隨時(shí)間的發(fā)展,在工況一條件下226 min開始滑動(dòng),時(shí)間短,速度快,破壞力強(qiáng);工況二條件下264 min開始滑動(dòng),滑體小,時(shí)間長(zhǎng),破壞力小。在干旱季節(jié)突然迎來暴雨及更大降雨量的天氣時(shí),發(fā)生災(zāi)害鏈所需要的時(shí)間更短。
根據(jù)試驗(yàn)前后對(duì)邊坡巖土體體積含水率的測(cè)試發(fā)現(xiàn),試驗(yàn)前土體體積含水率為25%左右,發(fā)生滑坡時(shí)土體含水率為40%~45%,滑動(dòng)后含水率迅速上升,形成泥石流后土體含水率最大可達(dá)到60%左右,并逐漸趨于穩(wěn)定,說明邊坡發(fā)生滑動(dòng)時(shí)土體并不飽和,滑動(dòng)后隨著降雨持續(xù)進(jìn)行演化為泥石流時(shí)土體才逐漸趨于飽和。
多次試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)泥石流影響范圍與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相比偏小,可能原因如下:
(1) 試驗(yàn)?zāi)P椭羞x取地形坡度為20°,現(xiàn)場(chǎng)地形坡度為20°~40°,在坡度較大的地方,泥石流所蓄積的能量就比較大,運(yùn)移距離也更遠(yuǎn)。
(2) 試驗(yàn)坡體滑坡后土石方量偏小,滑動(dòng)面與預(yù)估相比上移了約10 cm,形成泥石流后運(yùn)移距離明顯偏小。
(3) 泥石流匯水面積較小,試驗(yàn)?zāi)P偷匦屋^平坦,現(xiàn)場(chǎng)地形坡度過渡大,匯水面積大,運(yùn)移距離相比模型中也比較大。
若考慮以上3個(gè)主要因素,并進(jìn)行推算,泥石流運(yùn)移距離會(huì)增加很多,而且還有可能超過現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)移距離。泥石流在運(yùn)移過程中速度先快后慢,有明顯的形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)侵蝕作用比較明顯,局部受侵蝕后基巖出露。
工況一試驗(yàn)邊坡的破壞過程迅速,前后兩次滑動(dòng)在4 min內(nèi)結(jié)束,在實(shí)際情況中該地區(qū)極有可能在更短時(shí)間內(nèi)完成滑動(dòng),滑動(dòng)后掩埋前4級(jí)梯田,而且隨著降雨進(jìn)行,剩余部分坡體也會(huì)發(fā)生局部小滑動(dòng),形成泥石流后大部分掩埋前8級(jí)梯田,少部分到達(dá)10級(jí)梯田。
結(jié)合元陽梯田現(xiàn)場(chǎng)和模擬試驗(yàn),從災(zāi)害鏈成災(zāi)過程來看,滑坡形成泥石流的過程可將泥石流分為局部泥石流、滑床泥石流和滑坡型泥石流。局部泥石流主要是坡體局部匯水較大且土體松散直接形成泥石流運(yùn)移;滑床泥石流則是滑坡形成后滑床上松散物質(zhì)在雨水作用下運(yùn)動(dòng)形成泥石流;滑坡泥石流分為局部滑坡泥石流和整體滑坡泥石流,都是各種滑坡形成的松散堆積物受降雨影響出現(xiàn)的流動(dòng)?;罗D(zhuǎn)化為泥石流過程較為復(fù)雜,小部分是在滑移后直接轉(zhuǎn)化為泥石流,大部分滑坡堆積物先堆積于坡腳,而后在持續(xù)降雨作用下逐漸發(fā)生多次泥石流運(yùn)移和匯集。
從致災(zāi)程度來看,滑坡的破壞力要高于泥石流的破壞力?;滦纬珊?坡體后緣出現(xiàn)巨大陡坎,對(duì)地表破壞巨大。滑坡體上部坡體形成不穩(wěn)定斜坡,斜坡上部出現(xiàn)地表沉降和拉裂縫,存在很大安全隱患,威脅周邊景區(qū)和居住區(qū)安全,泥石流運(yùn)移后主要掩埋和沖毀梯田,對(duì)經(jīng)過的區(qū)域形成侵蝕,對(duì)世界遺產(chǎn)破壞巨大。從災(zāi)毀影響來看,泥石流的影響范圍大于滑坡,滑坡影響范圍主要是梯田區(qū)上游,而泥石流從形成區(qū)到堆積區(qū),影響范圍要大得多。
對(duì)元陽梯田滑坡泥石流災(zāi)害鏈進(jìn)行野外精細(xì)調(diào)查和室內(nèi)模型模擬,通過野外調(diào)查數(shù)據(jù)和模擬破壞過程分析,對(duì)梯田區(qū)災(zāi)害鏈的致災(zāi)模式進(jìn)行研究,得出以下主要結(jié)論:
(1) 持續(xù)的降雨并不會(huì)帶走大量泥沙顆粒,雨水沖刷使得坡面碎石塊大量出露之后,地表水流速也會(huì)逐漸降低,更有利于地表水入滲。
(2) 通過室內(nèi)模擬情況來看,持續(xù)中雨誘發(fā)坡體滑動(dòng)所需時(shí)間更長(zhǎng),但也并未長(zhǎng)很久,考慮是雨量小有利于降雨入滲所引起的,滑坡破壞力相比偏小。持續(xù)性暴雨誘發(fā)滑坡所需時(shí)間短,破壞力也比較大。
(3) 降雨是地質(zhì)災(zāi)害鏈形成的主要原因,致災(zāi)模式主要分為滑坡致災(zāi)和泥石流致災(zāi),滑坡破壞力較大,泥石流致災(zāi)范圍較廣,不同區(qū)域致災(zāi)程度差異較大。