地質災害事件回顧(19):新疆伊寧縣融雪誘發滑坡成災機理

2017 年4 月2 日,新疆伊犁哈薩克自治州伊寧縣喀拉亞尕奇鄉克孜勒賽溝內發生滑坡,造成402 只羊,5 頭牛被掩埋,直接經濟損失49. 06 餘萬元。滑坡中心點距離克孜勒賽溝溝口1. 036 km,距喀拉亞尕奇鄉鎮1. 874 km,距賽里木湖56. 3 km。

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克孜勒賽滑坡分區示意圖


地理環境

滑坡研究區屬於伊犁谷地西部,地勢總體呈現為北高南低,由北東逐漸向南西傾斜,區域海拔在620 ~3 700 m,為剝蝕堆積塊狀隆起山,山體覆蓋有礫石和黃土層,呈現低山草原地貌景觀。滑坡區位於天山-興安地槽褶皺區西南天山褶皺系西天山優地槽褶皺帶( I級) 西南側,屬博羅科努山復背斜( Ⅱ級) 和伊犁地塊( Ⅱ級) 的交界部位,南距那拉提深斷裂帶( Ⅲ級,屬於伊犁地塊) 2. 7 km。研究區內岩石主要為石炭系中的伊什基裡克組凝灰岩、凝灰熔岩和灰綠色粗砂岩和石炭系下統大哈拉軍山組的玄武岩,表層為第四系全新統黃土,節理較為發育。

滑坡區屬於溫帶大陸性半乾旱氣候,年降水量平均為330. 6 mm,其中3 ~ 7 月降水量較多,月降雨量均在30 mm 以上,合計佔全年降雨量的52. 5%,屬於雨季 。根據當地國土部門提供資料顯示,4 月1號晚,山區降雨量達到30 mm,接近以往4 月份全月的累計降水量。降雪主要集中在10 月至次年3月。3月初,隨著氣溫回暖,冰雪開始融化 。滑坡區內的地下水類型分為第四系鬆散巖類孔隙水、碎屑岩類裂隙孔隙水和基岩裂隙水等。


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伊寧縣歷年每月平均降水量圖


地質災害事件回顧(19):新疆伊寧縣融雪誘發滑坡成災機理

伊寧縣歷年每月平均氣溫-積雪深度圖

滑坡基本特徵

滑坡在平面上形態呈現靴子型,地形坡度範圍為30° ~50°,主滑方向N 56°W,前緣為滑坡高速下滑時掩埋克孜勒賽溝遇阻時產生的反翹鼓丘。

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滑坡工程地質剖面圖

滑體越過河溝衝擊對岸山體後,運動方向發生偏轉至N 72°W,以碎屑流的形式繼續流動直至停止。滑坡在高程為1 282 ~1 300 m 處啟動,坡底高程約1 235 m,滑坡高差約50. 5 m,滑體最大縱長約210 m,滑距約為110 m。

滑坡成災機理

1) 凍脹階段: 山區海拔較高,晝夜溫差較大,凍脹作用十分明顯。土體經歷多期凍脹—消融作用後,使得黃土垂直節理和裂隙擴大。同時,凍融作用也改變黃土坡體的孔隙特徵,影響土體的滲透性,加速地表水入滲,形成凍結滯水。

( 2) 拉裂階段: 較為單薄的山脊兩面處於臨空,在山體頂部附近出現相應的拉應力集中,使得上部土體沿著經歷過凍脹作用的垂直節理裂隙拉開,裂隙進一步擴大,地表水沿著裂隙向坡體下部入滲,逐漸將各個裂隙末端聯通,形成潛在滑移面。

( 3) 滑體增重階段: 氣溫回暖,冰雪融水沿著土體裂縫入滲,增大了滑體的下滑力和自重。同時,溝谷上游融雪補給,河流水位上漲,流速增大,對處於凹岸的滑坡前緣的側蝕作用加劇,前緣土體強度降低並出現了垮塌。河流水位上漲使得山體內部的水力梯度下降,地下水位上升,使得冰雪融水能較長時間內留在山體內,繼續增大滑體的下滑力和自重,形成潛在滑動面。

( 4) 滑坡失穩下滑階段: 2017 年4 月1 號,山溝內出現強降雨,日降雨量達30 mm,大量雨水短時間內滲進坡體,孔隙水壓增大,形成暫態水壓力和暫態飽和區,坡體的阻滑力急劇下降,滑坡失穩而下滑,越過克孜勒賽溝後衝向對岸山體。因此,該滑坡的形成機制主要為滑移-拉裂。

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滑坡孕災模式示意圖

DNA-W的滑坡運動數值模擬

根據模擬結果,克孜勒賽滑坡的初始滑動體積為2. 8 × 104 m3,堆積體體積最終為3. 2 × 104 m3,主鏟刮區的鏟刮深度為3 m,等效視摩擦角為13°。滑距為110 m,運動時間總計為20 s。滑坡在位於水平距離的65 m 處速度最大,為13. 9 m/s。堆積區長度達到70 m,最寬處達到50 m,堆積厚度範圍為3 ~ 6 m。最大堆積體厚度為6. 1 m,位於水平距離120 m 處。

根據前後緣的運動特徵來看,前後緣幾乎同時啟動,滑坡的運動速度較快,當後緣停止運動時,前緣依然在運動。DAN-W 模擬該滑坡的破壞模式表現為滑移-拉裂。

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滑坡前後緣速度隨時間變化圖


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滑坡前後緣速度隨滑程變化圖


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滑體厚度變化圖

參考文獻

題目: 新疆伊寧縣克孜勒賽滑坡成災機理和動力學特徵

作者: 楊龍偉,魏雲傑,朱賽楠,王文沛,邵海,高楊

DOI: 10. 16031 /j. cnki. issn. 1003-8035. 2018. 03. 03


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