樊曉一 ，喬建平，韓 萌，曾耀勛

（1. 成都理工大學 地質(zhì)災害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室，成都 610059；2. 西南科技大學 土木工程與建筑學院，四川 綿陽 621010；3. 中國科學院 成都山地災害與環(huán)境研究所，成都 610041）

1 引 言

我國是滑坡災害極其發(fā)育的國家，尤其在我國西南部地區(qū)，由于其特殊的地質(zhì)地貌環(huán)境和強烈的內(nèi)、外動力條件，災難性滑坡常造成巨大的災害損失和人員傷亡。2010年的貴州關嶺大寨滑坡[1]、四川漢源萬工鄉(xiāng)滑坡[2]、云南省保山市隆陽區(qū)瓦馬鄉(xiāng)河東村大石房滑坡[3]、2008年汶川地震災區(qū)的北川王家?guī)r滑坡、東河口滑坡、陳家壩鼓兒山滑坡、新北川中學滑坡等都造成嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。近年來隨著全球氣候的變化，極端強降雨等災害性天氣的重現(xiàn)期縮短、汶川地震遺留的大量震裂坡體等，災難性滑坡造成的群死群傷特大山地災害在我國呈逐漸增加趨勢，災難性滑坡運動的最大水平和垂直距離關系到滑坡致災強度和區(qū)域的評估和預測。

災難性滑坡具有機制復雜、危害大、預測預防難度高等特點，關于高速遠程滑坡的運動機制，目前國內(nèi)外提出了眾多的模型和理論，涉及到滑坡運動固、液、氣等諸因素的耦合機制，提出了相應的分析理論[4]。降雨和地震是我國災難性滑坡的最主要的誘發(fā)因素，而滑坡的體積控制了滑坡運動指標，本文根據(jù)我國近年來129處典型的災難性滑坡的數(shù)據(jù)資料（見表1、2），分析地震和降雨誘發(fā)災難性滑坡的遠程運動特征以及不同規(guī)?；滤胶痛怪边\動的優(yōu)勢距離，為災難性滑坡致災強度和區(qū)域提供參考。

2 滑坡等價摩擦系數(shù)

滑坡等價摩擦系數(shù)是指滑坡最大垂直距離 H與最大水平距離L的比值，即H/L，其斜率稱為滑坡總斜率?；麦w積與等價摩擦系數(shù)的關系首先由Heim定義，得到了 Abele和 Scheidegger的改進，即假定在滑坡的運動過程中，滑坡的運動角與滑坡的能量線相等，即等于平均摩擦角[45]。在滑坡運動未受明顯阻擋條件下，體積與等價摩擦系數(shù)呈顯著冪律關系，滑坡規(guī)模越大，其等價摩擦系數(shù)越小，滑動距離越遠，導致掩埋或損毀的范圍越大。

但更普遍的情況是滑坡的運動特征往往會受到滑坡誘發(fā)機制、地形條件等因素的制約，致使滑坡體積在同一等級下，由于不同誘發(fā)因素觸發(fā)的滑坡等價摩擦系數(shù)呈現(xiàn)不同程度的差異。根據(jù) 61個無明顯受阻的滑坡 H/L與 V具有較好的冪指數(shù)函數(shù)關系，R2= 0.726 6[46]。根據(jù)表1、2中的地震滑坡和降雨滑坡的體積和等價摩擦系數(shù)的分析，地震滑坡和降雨滑坡由于受到地形等因素的阻止作用，H/L與 V的冪指數(shù)關系的相關系數(shù)較小，R2分別為0.399 2、0.458 1。說明由地震和降雨誘發(fā)的滑坡的 H/L具有隨 V增加而呈冪指數(shù)減小的趨勢（見圖1、2）。

國際上一般用滑坡重心運動的最大垂直距離與水平距離的比值作為滑坡是否為遠程的標準，當值小于 0.6時為遠程滑坡[4,45]。而對于每一個滑坡資料，要確定滑坡發(fā)生前、后的重心位置具有一定的難度，本文根據(jù)Legros的滑坡資料數(shù)據(jù)分析，滑坡運動的最大垂直距離與水平距離的比值H/L約為滑坡重心的最大垂直距離與水平距離比值 H′/L′的0.7[47]。由此可根據(jù)滑坡H/L= 0.42作為判斷滑坡是否遠程運動的依據(jù)（見圖2）。

在地震滑坡中，有20個滑坡的H/L＜0.42，具有遠程運動的特征，僅占地震滑坡總數(shù) 26.7%；而降雨滑坡中，有43個滑坡的H/L＜0.42，占降雨滑坡總數(shù) 79.6%。表明地震誘發(fā)的災難性滑坡的大多并不具有遠程運動特征，而由降雨誘發(fā)的災難性滑坡，大多數(shù)具有遠程運動特征。

3 滑坡最大水平距離

滑坡最大水平距離L是指自滑坡后緣至滑坡堆積體前緣的水平距離（見圖 2）。它是滑坡遠程運動的主要指標之一，決定了災難性滑坡的致災區(qū)域。而對于滑坡遠程運動，相關的研究也提出不同理論解釋，如滑面液化、氣墊效應、碎屑流動等，但這些相應的理論解釋并不能完全解釋滑坡的遠程運動特征[4,13,47]。雖然滑坡的誘發(fā)機制各不相同，但滑坡啟動后的運動特征主要受控于滑坡的總位能，滑坡總位能是由變化小的巖性、結(jié)構(gòu)的密度與變化大的體積與落高之積，而滑坡體積的變化范圍（104～109m3等，變動5個數(shù)量級）大于高差的變化范圍（101～103m，變動2個數(shù)量級）。因此，滑坡的運程主要取決于滑坡體積。

如圖3所示，滑坡的最大水平距離與滑坡體積具有顯著的冪律關系，地震滑坡和降雨滑坡的冪律指數(shù)分別為 0.467 8和 0.366 8。當滑坡體積小于107m3時，同規(guī)模的降雨滑坡比地震滑坡的運動性強；而當滑坡體積大于107m3時，地震滑坡運動性大于降雨滑坡，表明水對體積大于107m3滑坡運動的作用機制有限。

由于滑坡最大水平距離受控于滑坡體積，將地震滑坡和降雨滑坡進行不同規(guī)模等級比較分析，根據(jù)80%的滑坡數(shù)量分布運動距離，確定不同規(guī)?；伦畲笏竭\動的優(yōu)勢距離（見表3）：

表1 地震誘發(fā)災難性滑坡數(shù)據(jù)表Table 1 Seismic and rainfall catastrophic landslides′ date

表2 降雨誘發(fā)災難性滑坡數(shù)據(jù)表Table 2 The data of seismic and rainfall catastrophic landslides

圖1 滑坡體積與H/L的關系Fig.1 Relationships between landslide volume and H/L

圖2 滑坡及滑坡重心運動的最大水平距離與垂直距離Fig.2 The maximum horizontal and vertical distance of landslide and its center mass movement

圖3 滑坡體積與L的關系Fig.3 Relationships between landslide volume and L

（1）地震滑坡

①V∈1～10×104m3時，40 m≤L≤100 m；

②V∈10～100×104m3時，100 m≤L≤500 m；

③V∈100～1 000×104m3時，200 m≤L≤1 200 m；

④V ＞1 000×104m3時，500 m≤L≤2 500 m；

（2）降雨滑坡

①V∈1～10×104m3時，50 m≤L≤150 m；

②V∈10～100×104m3時，300 m≤L≤600 m；

③V∈100～1 000×104m3時，400 m≤L≤1 600 m；

④V ＞1 000×104m3時，500 m≤L≤3 000 m；

表3 不同規(guī)?；滤竭\動的優(yōu)勢距離分布表Table 3 The horizontal dominant distances of seismic and rainfall landslides in different scales

4 滑坡最大垂直距離

圖4表明了滑坡的最大垂直距離與滑坡體積也具有較好的冪律關系，地震滑坡和降雨滑坡的冪律指數(shù)分別為 0.368 7和 0.257 6。當滑坡體積小于107m3時，同規(guī)模的降雨滑坡比地震滑坡在垂直方向上運動性強；而當滑坡體積大于107m3時，地震滑坡在垂直方向上運動性大于降雨滑坡。

由于滑坡最大垂直距離受控于滑坡體積，將地震滑坡和降雨滑坡進行不同規(guī)模等級比較分析，根據(jù)80%的滑坡數(shù)量的運動距離，確定不同規(guī)?；伦畲蟠怪边\動的優(yōu)勢距離（見表4）。

（1）地震滑坡

①V∈1～10×104m3時，15 m≤H≤80 m；

②V∈10～100×104m3時，40 m≤H≤400 m；

③V∈100～1 000×104m3時，200 m≤H≤600 m；

④V ＞1 000×104m3時，200 m≤H≤1 000 m；

（2）降雨滑坡

①V∈1～10×104m3時，15 m≤H≤80 m；

②V∈10～100×104m3時，40 m≤H≤300 m；

③V∈100～1 000×104m3時，100 m≤H≤300 m；

④V ＞1 000×104m3時，200 m≤H≤600 m；

圖4 滑坡體積與H的關系Fig.4 Relationships between landslide volume and H

表4 不同規(guī)?；麓怪边\動的優(yōu)勢距離分布表Table 4 Vertical dominant distances of seismic and rainfall landslides in different scales

5 結(jié) 論

（1）滑坡的運動性特征決定了滑坡的致災強度和致災區(qū)域，而且滑坡的運動性指標取決于滑坡的體積。本文根據(jù)我國近年來由地震和降雨誘發(fā)的災難性滑坡資料，分析了滑坡的等價摩擦系數(shù) H/L、最大水平距離L和最大垂直距離H與滑坡體積的關系。研究結(jié)果表明，由地震和降雨誘發(fā)的災難性滑坡的H/L、L和H與滑坡的體積具有冪律關系，其中H/L與滑坡體積呈負冪律關系，L、H與滑坡體積呈正冪律關系。

（2）滑坡在同一規(guī)模等級下，地震滑坡的H/L比降雨滑坡大，表明降雨滑坡的運動性較強；以H/L=0.42作為滑坡遠程運動的判別標準，地震誘發(fā)的災難性滑坡與滑坡遠程運動的關系較小，而災難性的降雨滑坡與滑坡的遠程運動關系較大。

（3）根據(jù)不同規(guī)模等級的地震滑坡和降雨滑坡的分布特征，以80%的滑坡數(shù)量分布的距離建立滑坡水平運動優(yōu)勢距離。在同一規(guī)模等級下，降雨滑坡的最大水平運動的優(yōu)勢距離區(qū)間較地震滑坡小，但其絕對水平運動的距離大于地震滑坡。不同規(guī)模的滑坡水平運動的優(yōu)勢距離可為滑坡的致災區(qū)域的預測提供參考。

（4）在滑坡運動的垂直距離上，在同一規(guī)模等級的降雨滑坡的最大垂直運動的優(yōu)勢距離區(qū)間和絕對垂直距離都較地震滑坡小。不同規(guī)模的滑坡垂直運動的優(yōu)勢距離可為滑坡的致災強度的預測提供參考。

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