唐家山高速滑坡堵江機制研究

徐皓

摘 要：唐家山滑坡是一個中陡傾角順層高速滑坡，地震觸發(fā)整個下滑時間約在半分鐘左右，滑坡渡江后形成的堰塞體表現(xiàn)為橫河方向左側(cè)高右側(cè)低，沿順河方向形成為“弓形狀”溝槽貫通上下游，其最低點高程752.2m。分析此滑坡形成過程可概括為“地震誘發(fā)巖體破裂解體～下滑（快速坐落）～前緣及中部鍋鏟式刨蝕河床砂卵石～沖擊氣浪破壞對岸的植被等～形成堰塞體堵江”。

關(guān)鍵詞：唐家山；滑坡；堵江機制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.228

1 滑坡完全堵江的主要模式及其特點

完全堵江的形成因素以崩塌或者高速滑坡居多。由于滑坡的滑床面剪出口的位置在河床的堆積層上方或稍偏下方，導(dǎo)致滑坡體的下滑而無法受到河床堆積層的緩沖或阻擋。滑坡體經(jīng)剪出口后便以一定的速度沖向河床，過程中由于河床摩擦阻力的影響以及沖到對岸后受斜坡阻擋后停止，堆積體于斜坡上的仍然具有一定的勢能，如果發(fā)生滑坡堵江體潰壩，則可能斜坡上的堆積體下滑造成二次堵江。

在很多完全堵江情況中，一些滑坡剪出口由于其遠高于河床，導(dǎo)致崩塌體或者滑坡體能夠高速滑動并在受阻后停止形成堵江，或者在長距離水平位移過程中不斷散落物質(zhì)形成堵江。在特殊情況下，由于剪出口角度或者滑坡速度的特殊性，滑坡有可能直接沖向?qū)Π对竭^河床而不受河床摩擦影響，在到達對岸后在斜坡上形成較大沖高，或者滑坡體以較高速度沖向河床后向上游或者下游流動，由此便可能形成縱向?qū)挾容^寬，且厚的天然石壩。

除了以上完全堵江的情況，還有另外兩種特殊情況，一種情況發(fā)生一次滑坡，滑坡體在河道中形成兩道或以上天然石壩，并且至少有一道天然石壩形成完全堵江；還有一種情況是河道兩岸同時形成滑坡或崩塌體下滑堵江，分別在前后結(jié)合后形成天然石壩堵江。

綜合以上滑坡體堵江的模式，分析判斷唐家山高速滑坡堵江體與河床的關(guān)系為以下模式，特征為滑坡以整體或碎屑流的形式和一定的速度沖入河床、沿河谷向上，下游流動了一段距離，形成寬厚的堆石壩。平面示意圖如圖1，剖面示意圖如圖2。

2 滑坡堵江的地形條件

滑坡下滑后，便以剪出速度沖向河床與對岸斜坡，由于河床的摩擦阻力使得滑坡體的動能驟減乃至最后趨于零后靜止。所以，如果要形成完全堵江，需要滑坡在沖出剪出口后具有一定的初始速度，保證其有足夠的動能形成完全堵江。

滑坡體滑動時具有的勢能為：E=mgH

考慮滑動面的摩擦系數(shù)為f，滑坡體沿滑動面下滑一定距離后，垂直下降的高程為h，則滑坡體的最大速度Vmax：

通過以上公式，可以看出滑坡體剪出的最大速度與剪出口的位置有關(guān)系，如果下降高程h與坡腳α很大，則最大下滑速度Vmax就很大，致使滑坡體高速下滑后為完全堵江提供了先決條件。

綜上可知，形成滑坡體完全渡江的條件，如果從能量角度出發(fā)，則需要一定的地形、地貌條件，例如地形的坡度、河谷切割深度等因素。地形坡度陡峭與否，河谷切割深度深淺，決定著斜坡上巖土體的勢能與下滑體積，對斜坡巖土體的穩(wěn)定性，堵江模式的類別都有影響，河谷切割深，自然巖土體由于較大的位能在剪出后具有較大的滑動速度，形成高速滑坡，在不考慮剪出角度的的情況下，可能越過河床或沖向河床摩擦作用后爬向?qū)Π缎逼?，形成完全堵江?/p>

Haim（1932）證實了滑坡體滑動路線的水平距離L與沖到對岸后的爬高H2，能夠通過摩擦角φ用如圖3所示的圖解法確定。

假設(shè)發(fā)生滑坡的河谷為圖3所示ABC地形，根據(jù)Haim理論證實粗略估計滑坡體形成完全堵江的天然壩體最大高度為H2，由圖可知，H2的高度受三方面因素影響，即摩擦角φ、河谷地形、滑坡體到河床高程H1。則摩擦角φ越小，H1越高，河谷越窄，形成的堵江壩體就可能越高。

所以，在深切河谷的中高山地區(qū)比低山、丘陵區(qū)更容易分布滑坡和崩塌，因為大江河流在中高山區(qū)的深切作用能夠給兩岸斜坡上的巖土體提供足夠的位能和臨空面，很多滑坡形成的堵江正是因此才多分布于深切河谷的兩岸及坡上，這樣的地形條件成為了滑坡渡江形成的不可或缺的推動因素。地形條件中另一影響因素是河流的發(fā)育方向與岸坡巖層的傾向關(guān)系，一般情況下順坡巖土層較水平巖層和逆坡巖層更容易發(fā)育滑坡或崩塌，因為順坡的巖土層坡腳受河流沖刷侵蝕影響底部容易失去支撐，侵蝕基準(zhǔn)面進而形成滑坡、崩塌剪出面。