J ournal o f E ngineering G eology 工程地质学报 1004-9665/2008/16(6) 0730 12
汶川地震触发大光包巨型滑坡基本特征及形成机理分析*
黄润秋 裴向军 李天斌
(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室 成都 610059)
摘 要 大光包 红洞子沟巨型滑坡是汶川地震触发的最大规模滑坡，其体积达7.42亿m3，堰塞坝高达690m，是我国已知的最大规模地震滑坡和最高的滑坡堰塞坝，也是目前全世界已知的为数不多的几个方量在5亿m3以上的超大规模滑坡之一，其高达690m的滑坡堰塞坝为目前世界最高的滑坡坝。滑坡位于发震断层上盘，距发震断裂 映秀 北川断裂不足7k m。震前斜坡为三面切割的孤立型山脊，相对高差达1500m；斜坡岩层走向与坡面近于垂直，层面延展性极好，构成滑动面形成的基础。调查和分析表明，斜坡的临空条件和贯通性好的灰岩层面是滑坡产生的基础；而高强度和长持时强震地面运动是导致滑坡产生的根本因素。滑坡产生的机理和过程可分为以下4个阶段：即坡体震裂、松弛和解体阶段、高速溃滑阶段、震动堆积阶段、二次抛射和碎屑流堆积阶段。失稳高速下滑的坡体，形成了沿主滑方向长4.2k m，宽2.2k m的堆积体，高速流动的碎屑流越过下游侧风波岩山脊，沿红洞子沟形成了长1k m的碎屑流堆积区。
关键词 大光包滑坡形成机制溃滑震动堆积
中图分类号:P642.22 文献标识码:A
BA SI C CHARACTERISTICS AND FOR M AT I ON MECHAN IS M OF THE LARGEST S CALE LAND S L IDE AT DAGUNGBAO OCCURRED DUR ING THE W ENCHUAN EARTHQUAKE
HUANG Runq i u PE I X iang jun LI T i a nbin
(StateK ey Laboratory of Geo-H azard Prevention an d G eo-Environ m e nt Protecti on,Chen gdu Uni versit y of T echnology,Chengdu 610059) Abst ract The landslide atDaguangbao andH ongdongzi g ou site i s the largest a m ong a ll landslides occurred during t h eW enchuan E arthquake.Its vo l u m e is up to742Mm3,and its debris da m hei g ht reaches690m.So it is a lso the m ost largest sca le l a ndsli d e triggered by earthquake a m ong a ll i n vesti g ated landsli d es i n China.Add itionally,it has t h e highest debris da m or i g i n ating fro m l a ndsli d e i n Ch i n a.It is even one of a fe w super large-scale landslides kno w n a ll over t h e world,who i n d i v idua l vo l u m e is over500Mm3.The debris da m for m ed by th is landslide can be the h i g hest around the w orl d.The landslide i s located on the upper plate of the Causative Faul.t It is nearly7 k m a w ay fro m the tri g geri n g is m ic fracture o fY i n gx i u-be i c huan fau l.t The sl o pe was an iso lated ridge before the Earthquake.its'the ridge had its3sides cu.t Its he i g ht d ifference reaches1500m.Th
e str i k e o f cli n o then w as al m ost vertical to the sl o pe surface.the cli n othen had perfect ex tensi o n.They co m pod together t h e basic cond itions of sli d i n g surface f o r m ation.Our i n vesti g ati o n and ana l y sis sho w that the free surface conditi o ns o f t h e sl o pe and the surface connectivity of li m estone bedd i n g plane w ere t h e ba o f landsli d e f o r m ation.And the ground m ove m ent re su lted fro m the i n tensive quak i n g w ith large i n tensity and long durati o n w as the rad ica l triggering factor o f the land
*收稿日期:2008-11-10；收到修改稿日期:2008-12-10.
基金项目：本项工作获国家自然科学基金汶川地震灾后调查主任基金资助(编号:40841009).
第一作者简介：黄润秋，主要从事工程地质和岩土工程方面的教学与研究工作.Em ai:l hrq@cdu
sli d e.The m ec han is m and process of the landsli d e cou ld be d i v ided i n to4stages as fo ll o w s:(a)the stage of sl o pe body shatter,re laxation and disi n tegrati o n,(b)the stage of h i g h speed sli d i n g,9c)the stage o f accu m u lati o n w ith shock,and(d)the stage o f the cond projectile and debris flo w depositi o n.Becau o f destab ilizati o n and high speed sli d i n g do w n,t h e sl o pe m ass co m pod a deposit body a l o ng m ain d irection of sli d i n g,4.2km l o ng and2.2 k m w i d
e.H i g h-speed clastic flo w cr osd do w nstrea m Fengboyan,and for m ed a deposit zone of debris flo w a l o ng H ongdongzi g ou,1km long.
K ey w ords D aguangbao large-sca le landslide,For m ation m echan is m,S li d i n g,Accu m uation w ith shock,W en chuan E arthquake,Ddebris da m
1引 言
2008年5月12日14时28分，四川盆地西部龙门山断裂带发生了震级高达M s8.0级的汶川特大地震。强烈的地震不仅对建筑物和构筑物造成极大破坏，产生重大的人员伤亡和财产损失，而且还触发了大量崩塌、滑坡地质灾害，其数量之多、规模之大、类型之复杂、造成损失之惨重，举世罕见，是改变山河面貌的主要因素。据估计地震所触发的地质灾害和各类崩塌滑坡总数在5万处以上。截止2008年10月，已排查到对城镇、乡村带来直接或间接威胁的地质灾害点达1万余处，其中巨型、大型滑坡近千处[1]。位于绵竹市安县的大光包 红洞子沟巨型滑坡就是本次地震所触发的规模最大、堰塞坝最高的巨型滑坡，其体积达7.42亿m3!堰塞坝高690m!。
据文献，全世界体积超过5.0109m3的巨型滑坡仅6个[2~6](表1)，目前，在中国还没有如此大规模滑坡的报道；就滑坡堰塞坝的高度而言，世界上还没有超过600m的。因此，大光包 红洞子沟滑坡是我国已知的最大规模滑坡，也是目前全世界已知的为数不多的几个方量在5亿m3以上的超大规模滑坡之一，
其高达690m的滑坡堰塞坝居世界之冠。
本文在对大光包这一巨型滑坡现场考察的基础上，较为具体地描述了滑坡的基本特征，同时，结合滑前坡体的地质结构特征和滑坡所表现的一系列特殊现象，分析了滑坡的形成机制和运动过程。本文的工作尽管是初步的，但所表述的内容可以作为该滑坡一份有价值的历史档案，为后续的研究者提供参考和借鉴。
2滑坡区地理及地质环境概况
2.1滑坡区地理位置
表1全球巨型滑坡体积统计数据
T able1 V o l ume sta ti sitc o f g l oba l super large-scale
滑坡名称国别体积m3资料来源
Shasta美国2.61010G randel,l1971
Sai dm arreh伊朗2.01010M ud i ge,1965
S tell er美国2.01010M cSavency,1978
M o m bacho尼加拉瓜1.01010U,i1972
Fernpass奥地利1.01010Sche i degger
N irasak i日本9.0109K a w ach i
Nashikiza w a日本4.0109U,i1983易贡中国3.0109许强,2003
S t.H elcns美国2.8109Voi ght,1983
Ts ukahara日本2.0109U,i1983
Banda i-san日本1.5109Naka m ura
T a m i n s德国1.3109Sch ell er,1971
Sek i ka w a日本8.0108H ayatsu,976
禄劝中国2.5108谷德振,1979
查纳中国1.6108
洒勒山中国3.0107张倬元,1983
大光包 红洞子沟滑坡位于四川绵阳市安县高川乡泉水村西北侧，安县、绵竹、茂县三县交界部位，东距安县县城32km，地理坐标N31!38∀20.4#,E104! 07∀0.18"(图1)。
由于地震的破坏，滑坡与外界的交通几乎完全中断，由最近的泉水村抵达滑坡区需要穿过一个深达百米，长约2km的堰塞湖和2座大型滑坡体，沿途还要躲避不断崩塌的危石，通行极为不便，考察条件异常艰苦。
滑坡区地处龙门山中段，为中国十大磷矿基地之一。山脉走向主要为NE―S W向，地貌类型以高山为主，地形高差大，气候具有较明显的垂直分带性，多雨，无霜期短。
2.2滑坡区地质环境条件
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16(6) 黄润秋等：汶川地震触发大光包巨型滑坡基本特征及形成机理分析
图1 安县大光包巨型滑坡地理位置示意图
F i g .1 Location o fA nx i an D aguangbao
larg e-sca l e landsli de
2.2.1地形地貌
滑坡区原始地形西高东低，原大光包是滑坡区最高山峰，海拔3047m 。滑坡区南东侧是门槛石沟,
北东侧为切割较为强烈的红洞子沟(图1，局部放大
图)，沟底高程1450m，与大光包山顶水平距离3k m，相对高差1500余米；南侧与西侧山体较为雄厚。斜坡坡形可分为3段：第一段为大光包孤立山脊段，高程2700~3047m ，坡度55!~60!；中部斜坡段，高程1700~2700m，高差1000m 的斜坡段，平均坡度30!，整体比较平顺，推测在过去地质历史过程中，沿层面走向滑坡有关。在高程1840m 处有一高差近30m 的过渡型陡坎，坡角45!；斜坡下段高程1500~1700m，为红洞子沟深切沟谷，坡度50!~55!。2.2.2 地质构造
滑坡区地处龙门山构造带上，构造格局有明显的三分性：即晋宁期的变形构造、震旦 三叠纪的同沉积断块构造、三叠纪末期以后形成的推覆构造。滑坡位于龙门山前陆推覆体的大水闸推覆体中，该推覆
体主要为脆性(兼韧性)推覆体，具逆冲-推覆-滑脱-走滑特点，大水闸推覆体北西界是四道沟断裂，南东界为映秀 北川断裂(陈家坪 白云山断裂)，在推覆过程中还产生了一系列推覆断裂和褶皱。大光包滑坡就位于NE 向延伸的大水闸背斜的NW 翼，层面产状N 80!~88!E /N W /35!~38!。岩体主要发育两组结构面，产状分别为:N 40!W /NE /80!~85!和N55!~60!E /SE /60!(图2)
。
图2 大光包滑坡区构造纲要平剖面及节理统计图(据文献[3]，有改动)F i g .2 G eotechton ic outli ne profile and j o i nts statistic m ap o f D aguangbao landslide area
1.四道沟断裂;
2.大水闸背斜;
3.水磨沟东断层;
4.仰天窝断层;
5.大梁子断层;
6.王家坪断层;
7.映秀-北川断裂
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2.2.3地层岩性
大光包滑坡区地层主要由碳酸盐岩组成，受推覆作用和后期剥蚀作用的影响，自上而下分别为石炭系总长组一段C z1，岩性为紫红色砂泥岩；泥盆系沙窝子组Ds，岩性为白云岩夹磷矿石；震旦系灯影组一、二、三段Zd1、Zd2、Zd3，岩性分别为鲕状灰岩，灰岩与红色泥岩互层，块状、葡萄状白云岩(图3)
。
图3 大光包滑坡典型剖面图(A-A∀)
F i g.2 Catastrophic pro fil e o f D aguangbao lands li de(A-A∀)
1.石炭系总长组一段紫红色砂泥岩;
2.泥盆系沙窝组白云岩夹磷矿;
3.震旦系灯影组一段块状、葡萄状白云岩;
4.震旦系灯影组二段灰岩、红色泥岩互层;
5.震旦系灯影组三段鲕状灰岩;
6.滑坡堆积碎块石土;
7.原地形线;
8.滑动面及滑动方向;9.大光包抛射而置的∃飞来峰%
2.2.4 发震构造背景
大光包滑坡紧邻∃5.12%汶川大地震的发震断
裂 映秀 北川断裂(图2)，该断层从陈家坪经
清平到木瓜坪斜贯出测区。断裂的多期活动致使断
面扭曲，倾向多变(有的倾向N W，倾角60!~80!；有
的倾向SE，倾角65!~85!)。断裂带宽50~100m,
带内有辉绿岩脉入侵，炭化发育。大光包滑坡距映
秀 北川断裂直线距离不足7km。照片1是汶川地
震时该断裂错断滑坡附近的睢水河(高川乡泉水
村)形成的跌水现象，垂直错距约为4.5m，该处距大
光包滑坡直线距离6.5k m。
3 滑坡发生过程及滑体特征
3.1 滑坡发生过程
大光包滑坡发生于∃5.12%汶川大地震过程的
瞬间。据对目击者的访问，地震发生时，山体开始强
烈摇动，不到1m i n，只听一声轰鸣，山体轰然而下,
本来晴朗的天空立刻变暗，随即粉尘夹着细砂挡住
了视线；浓密的粉尘漂浮在滑坡区上空，久久难以消
散,3h后视距仍不足5m。躲在巨石后逃过劫难的
目击者从山上走下时，被眼前的景象所惊呆：昔日深
达500m以上(据他本人估计)的河坝已被巨大的碎
石块填为平地，中午还在沟内坪坝上种树、养蜂的人
及他自己放在路上的摩托车早已不见了踪影。所幸
的是大光包滑坡远离人口集中的村镇，仅导致了38
人死亡和一座年产值近2000万元的磷矿和一家伐
木厂被摧毁。
事件发生过程中，斜坡自高程3047m的安县第
一峰 大光包溃滑而下，高速碎屑流经过坡底红
洞子沟青蛙岩(沟底高程1560m)，扑向对面的平梁
子(顶部高程2208m)，瞬间形成了纵向(NEE向)长
4.2k m，沿红洞子沟侧向最宽3.2k m(其中主堆积区
宽2.2k m)，面积达6.2km2的滑坡堆积区，堆积体最
大厚度达690m。
为准确计算大光包滑坡的体积，利用滑前该区
的1:5万地形图，结合震后滑坡区航片资料(照片
2)，绘制出震后的地形，从而计算得到滑坡体的体
积为7.42109m3(照片3)。
依据地形地貌及岩层产状推断滑坡剪出口高程
在1840m附近，失稳坡体前后缘高差达1200m，剪
出口距原红洞子沟谷底垂直高差约300m。从滑坡
剪出口到主堆积区前缘仅1.2km，表明受沟谷地形
的制约，滑坡的滑距并不大。
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3.2滑坡边界及堆积特征
根据滑坡的破裂现象、不同部位物质运动及堆
积特征，以滑坡现场调查为基础，可将滑坡区分为以
下几个部分(图4)
。
图4 滑坡区平面图F i g .4 P l an of landsli de area
1.滑坡边界;
2.滑动方向;
3.北侧拉裂边界;
4.南侧出露滑床;
5.后缘拉裂陡坎;
6.二次抛射体;
7.∃飞来峰%;
8.滑坡堆积体
3.2.1北侧拉裂边界
北侧拉裂边界为滑坡体的上游侧边界，表现为一NE -S W 向的高陡崖壁，高程范围1850~3000m，拉裂面宽度50~120m，平均坡度55!~70!，明显受N40!W /NE /80!~85!及N55!~60!E /SE /60!两组结构面控制(照片4)。至震后4mon ，该陡坎仍时有崩塌产生。2008年9月21~23日，作者连续三昼夜统计了陡崖的垮塌频率，统计结果为垮塌的平均间隔时间为20~30m in ，晚上夜静时分陡崖传来的垮塌声甚至比雷声还响。震后4个多月仍有如此现象，说明岩体在强震过程中，已经被强烈震动松弛，形成震裂山体。这些震裂松弛的岩体以倾倒、滑脱、偏心滚落等方式崩落失稳，大量堆积陡壁下部，形成∃倒石锥%。
3.2.2南侧滑床出露边界
为滑坡区下游侧边界，高程范围2000~2400m，宽度100~250m，表现为沿层面连续的滑动光面和滑床,1900~2000m 滑面断续出露，产状N80!~88!E /NW /35!~38!，岩性为震旦系灯影组三段白云岩；滑面风化严重，可见清晰滑动擦痕，擦痕指向E ，侧伏角30!，显示滑坡的滑动方向与层面的走向是
小角度斜交的，几近沿走向方向滑动。滑床除局部
有少量碎块石残留外，整体光洁如镜面，极为顺滑。据现场调查，并对比原地形可知，滑坡南侧边界滑后地形下降了100~300m (照片5)。
值得指出的是，南侧边界高程2200m 以下的背坡部分被高速碎石流及崩落碎屑物铲砸、刮削，斜坡上的覆盖层、树林几全部被携走，背坡陡壁上的擦痕显示出碎石流跨过门槛石沟，沿红洞子沟高速流动，表明强震作用下的滑体呈快速波浪状前行的同时，表层岩土体如同∃沸水%一样，四处喷溅，从而导致部分滑体∃翻%过南侧边界而铲削背坡的现象。3.2.3后缘拉裂陡坎
大光包后缘是一个最大高度达约600m 的不规则锯齿状近直立断壁。其下段高程范围2300~2700m，相对高差400m，平均坡度60!~70!；上段实际为二次抛射后形成的后缘断壁，高程从2700m 至后缘最高部位，约2900m，高差约200m 。与滑坡南、北两侧边界破裂面不同的是，后缘陡壁受结构面控制作用不明显，显示出强烈的震动拉裂破坏特征，不仅断壁高陡，而且呈粗糙锯齿状(照片6)。3.2.4
抛射体
滑坡发生前,%大光包%山顶部分是一座四面临空的孤立山峰，山顶海拔3047m，气温较低，无高大乔木生长，只有低矮的灌木，与山腰及坡脚葱郁的森林相比，显得突兀，顾名思义，称之为∃大光包%。从山顶自上而下出露岩层分别为石炭系总长组(Cz1)的紫红色泥质砂岩、泥盆系沙窝子组(D s)的白云岩夹磷矿石及震旦系灯影组碳酸盐岩(图3)。现场调查发现，大光包滑坡的主体在2700~2800m 高程以下；该高程以上，至原大光包山顶(3047m )，这部分坡体在主滑体失稳后，又被再次抛射出去，形成2700m 以上一个∃灯盏%状地形。估测该溃滑∃抛射体%长约400m，宽约300m ，平均高
200m，体积约1.2 107m 3
。二次抛射后，大光包被∃削%低约150m ，残留面("灯盏底部%)地形坡度10!~20!。
3.2.5滑坡堆积体
大光包巨型滑坡产生后，以极快的速度溃滑下来，在NE -S W 方向形成了长4.2km 、最大铺展宽3.2km 、最大厚度达690m 的堆积体，其体积达到约
7.5亿m 3
。总体上可以将滑坡堆积体分为主滑堆积区和碎屑流堆积区。主滑堆积区是高速下行的滑体冲过谷底的红洞子沟，迎面撞击到沟另一侧地形较陡(40!~45!)的平梁子山后,
高速碎屑流转而
734J ournal of Eng i neering Geology 工程地质学报 2008
照片1 映秀 北川断层上盘逆冲引错断睢水河形成的∃跌水%现象Pho t o 1 A wa terfa ll formed by t he dislocati on of Y i ngx iu-Be i chuan E art hquake fau lt
i n Jushu i river near t he l andsli
de
照片2 大光包滑坡航片图(据国土资源航空遥感中心2008.5.18航摄图编绘)
P ho t o 2 A eropho t og raph of Daguanbao landsli de
(T he or i g i nal photo is fro m aero-re m ote nsing and aero-geophysics center ofM LR )
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