1 引言
2013年7月10日上午10时，四川都江堰市中兴镇三溪村一组五显岗发生了高位山体滑坡，并造成了重大人员伤亡和财产损失。该滑坡呈现高位特征，后缘松散滑坡体向东北方向顺层下滑了310m后，剧烈撞击并铲刮对面小山坡，偏转后转化为碎屑流高速下滑约950m，撞击并铲动了沟道内的浅表层第四系残坡积物，致使沟道内的11户村民房屋被掩埋，最终形成了这起地质灾害低易发区的高位山体滑坡—碎屑流灾害。滑坡总滑程约1.26km，总体积超过150万m3。强降雨是触发此起滑坡灾害的直接原因，7月8日8时～10日8时，中兴镇三溪村出现了持续强降雨天气过程，都江堰市区累计最大降雨量达537.4mm，相当于该地区年降雨总量44.1%。
2 滑坡区地质背景条件
2.1 地形地貌
研究区位于四川省中部的青藏高原东缘龙门山向成都平原的过渡地带，地势西北高，东南低，从龙门山向成都平原海拔相对高差达3990m（图1）。中兴镇属于过渡带上的中山区（海拔1000～3500m），地层主要由砂岩、灰岩及部分砾岩组成。地貌明显受地层岩性和地质构造的控制，以河谷构造侵蚀堆积地貌、褶皱断裂构造侵蚀地貌、侵入构造侵蚀剥蚀地貌为主，坡陡坡长，厚层砂岩及厚层砾岩常形成陡坎或陡崖，斜坡稳定性较差；处于断裂构造部位有大型的滑坡或崩塌发生。滑坡区处于五里岗自然缓倾白垩系砂砾岩顺层斜坡上，走向北东15°，岩体节理、裂隙、层面受地震和风化影响，较破碎，为滑坡的发生提供了有利的地形条件。
2.2 降雨特征
滑坡所在的都江堰地区雨量充沛，多年平均降雨量为1225.4mm，最多年份1605.4mm（1978年）。降雨的月份分配不均：5～9月为雨季，降雨量占全年的77.7%，其中7～8月份最多，占全年降雨量的45.9%，占近一半的全年降雨量，本次“7·10”高位山体滑坡的发生时间就是7月份。月降雨量最大592.9mm（1981年8月），单日降雨最大213.4mm（1980年6月29日）。降雨天数极端最多月达30天（1961年10月），全月无雨日仅出现在1963年1月。一次最大连续降水日数为33天（1954年9月8日～10月10日），累计降水量339.3mm。距离三溪村滑坡最近的雨量站位于都江堰市幸福镇幸福村气象台站，该台站记录了7月7日晚8点到10日8时累计雨量为920mm，截至11早8点的累计雨量为1105.9mm，为长时间特大暴雨量级。因笔者未收集到幸福村台站数据，本文以都江堰市气象台站雨量数据进行分析。
2.3 地层岩性
区内地层除缺失奥陶系外，从元古宇到第四系均有出露，总厚度达20000m，分布面积最广的有三叠系、侏罗系、白垩系、古近—新近系、第四系地层。出露的砂砾岩等地层抗风化能力弱，被强烈风化、破碎，形成陡坎或陡崖导致斜坡上岩体的自稳性较差，容易发生滑坡崩塌等灾害。
2.4 地质构造
区内受青藏高原挤压变形和龙门山山前断裂、映秀北川断裂的影响，地质构造复杂，断裂带发育。北东向的茂汶断裂（F1）、映秀-北川断裂（F2）和彭灌断裂（F3）为区域性大断裂，贯穿研究区的中部和西部，长约40km（图1），断裂破碎带及破碎影响带较宽（约30km），断裂壁、断层三角面较发育，常切割较坚硬的岩层而形成陡坎和陡崖，为地质灾害发育提供了基本条件。其中映秀北川断裂在区内断层面向北西倾斜，倾向300°～330°，倾角50°～60°。彭灌断裂在区内长约50km，走向为30°～60°，平均约为45°，断面倾向310°～330°，倾角45°～53°，属压扭性断层。
3 三溪村滑坡特征及运动速度
3.1 滑坡基本特征
通过对2013年10月8日资源一号02C（ZY-1 02C）卫星遥感影像解译和现场野外调查发现（图2），都江堰三溪村滑坡位于三溪村一组自然斜坡的反倾坡地带，在滑坡后缘发生分叉，其中1＃滑坡规模较大，滑坡后缘的大字岩顶部砂砾岩经碰撞铲刮后形成碎屑流，摧毁了五显岗通往大字岩沟内和坡面上11处居民点房屋，破坏面积约2.7×105m2，滑坡滑动距离远、滑动速度快、破坏力强、危害严重。2＃滑坡位于1＃滑坡的南西方向，松散岩体向北西方向滑动，沿沟谷流动约350m。三溪村1＃滑坡滑程远、运动速度快、破坏力强，其形成发育机制也更具有典型性。
图1 研究区位置及邻区地质环境图
（F1：茂汶断裂；F2：映秀-北川断裂；F3：彭灌断裂）
图2 三溪村滑坡-碎屑流灾后ZY-102C 遥感影像
三溪村1＃滑坡后缘高程1132m，前缘高程755m，高差377m。滑坡体总长度1260m，平均宽约120m，平均堆积厚度10m，估算滑坡体积超过1.5×106m3，平面形态呈“U”形。其位于2008年5·12汶川地震的Ⅷ度区，距离震中映秀不到30km，属于重灾区，受地震影响明显，同时，滑坡区岩性上属于白垩系的砂砾岩地区，风化破碎严重，植被发育，灾害隐蔽性强。
该滑坡最初启动于1132m大字岩平台的松散砂砾岩体，砂砾岩失稳沿北东方向滑动约310m后遇阻，剧烈撞击并铲刮对面小山坡以及沟壁侧壁偏转为向北并转化为碎屑流，沿北西向流动950m后经五显岗到三溪村一组的桥洞处停止，总体运动方向为北东-北-北西向，滑动距离约1260m。三溪村1＃滑坡的平面图和剖面图见图3、图4。该滑坡与2010年6月28日发生的贵州关岭滑坡、2009年6月5日发生的重庆武隆鸡尾山滑坡的运动特征较为类似。
图3 三溪村滑坡-碎屑流平面图（Ⅰ-Ⅰ′为剖面线，b，c 和d 处照片见图5）
图4 三溪村1 ＃ 滑坡体剖面图（①②③④⑤为图6 滑坡运动速度估算点位置）
根据1＃滑坡-碎屑流的启动、运动及堆积特征，将其分为砂砾岩滑动区、碰撞铲刮区和碎屑流堆积覆盖区三部分（图5a）：
滑动区：滑坡滑动区后壁顶部高程为1132m，滑坡前缘剪出口高程为997m，高程差为135m，滑坡后缘平面呈上大下小的“倒葫芦”状，平均宽度约280m，平均长度约290m，后缘壁直立达90°，高差约20m。野外调查发现滑动区的原始地形为上部陡峭、下部较缓的砂砾岩地区，地形坡度约30°。滑动后的滑源区还留有大量的松散岩体和土石混合体，以大块拉裂的砂岩为主，最大的块石长约15m，宽约10m，厚约20m，目前后缘残留堆积体厚度约10m，后缘松散堆积体极不稳定（图5b、5c），在降雨触发作用下，极有可能再次发生滑动。
碰撞铲刮区：滑坡后缘砂砾岩滑动遇阻后碰撞到五里坡沟道侧壁，铲刮五里坡表层残坡积土和树木，在沟道东侧形成长约310m，宽约65m的铲刮区，表层第四系残坡积土层（厚度5～7m）和树木卷入后增加了物源体积，同时撞击后滑体自身发生解体也形成了碎屑流，碎屑流偏转后沿NW向高速流动。
碎屑流堆积覆盖区：碎屑流堆积体厚度10～15m，堆积区长度约640m，堆积区宽度约70m，总体流动方向为NW向，坡度约10°，摧毁掩埋了沟道内的11户民居，物质主要由滑坡体撞击粉碎后的块石、树干、土体等组成，零星可见巨石，最大块径长度约3m（图5d），堆积区前缘（高程755m）到达了三溪村一组的河道桥边。
图5 三溪村1 ＃ 滑坡-碎屑流特征
（照片位置见图3，a.滑动运动分区（Ⅰ.滑动区，Ⅱ.铲刮区，Ⅲ.覆盖区）及运动路径（红色箭头）；b.后缘拉裂缝及松散堆积体；c.后缘残留堆积体中的巨大砂岩块体；d.碎屑流体中的巨大块石）
3.2 滑坡-碎屑流运动速度
目前，对于体积为百万乃至千万立方米的滑坡运动速度和滑动距离计算利用Scheidegger提出的公式：
2013年度全国重大地质灾害事件与应急避险典型案例
其中，V为估算点的运动速度，g为重力加速度，H为滑坡后缘顶部到滑程上估算点的垂直高差，L为滑坡后缘到滑程上估算点的水平距离，f为滑坡后缘顶点至滑坡运动到最远点的斜率（也叫等效摩擦系数，f值一般与滑坡体积有关，体积越大，f值就越小，运动性就越强）。根据公式（1）和（2），能够计算出滑坡体到达滑程上任一点的运动速度。
三溪村1＃滑坡后缘高程1132m，前缘高程755m，后缘与前缘的垂直高差为377m，后缘到前缘的水平距离为1240m，因此，等效摩擦系数 f为377/1240＝0.30。根据滑坡滑动区的典型地貌及滑动特征，根据公式（1）可知，三溪村滑坡在剪出口的启动速度达到24.8m/s，碰撞铲刮到达大字岩北侧沟谷底部的速度为38.6m/s，到沟谷后部第一户房屋的速度为39.7m/s，到沟谷中部农家乐的速度为34.9m/s，到达前缘三溪村一组的速度为9.9m/s（表1），造成了沟道内90%的房屋被毁灭，是一处典型高速滑坡-碎屑流灾害。该滑坡下滑势能很大，经碰撞—铲刮—旋转—粉碎后能量逐渐降低，速度也逐渐变小（图6）。一般条件下，人跑步的速度约5m/s，均低于滑坡-碎屑流的运动速度，在很短时间内将沟道内的11户居民建筑彻底摧毁。发生在2010年6月28日的贵州关岭滑坡到达前缘摧毁房屋时的速度为10.18m/s，与该滑坡到达三溪村一组居民区的速度接近，两个滑坡均造成了重大人员伤亡。
表1 三溪村1＃滑坡滑动速度估算表
图6 三溪村1＃滑坡-碎屑流运动速度随水平距离图
4 滑坡形成机制研究
4.1 汶川地震影响
2008年5月12日14时28分发生的汶川Ms 8.0级地震诱发了近56000处滑坡，震中最大烈度为Ⅺ度。而研究区处于龙门山断裂带上映秀-北川断裂的下盘，属于2008年“5·12”汶川特大地震的Ⅷ烈度区（图7），受汶川地震影响，三溪村高位山体滑坡区和邻近区发生了大量小型浅表层滑坡，受灾严重。地震后，三溪村后方的大字岩平台上部的山体可能开裂形成震裂山体，2013年7月8-10日的持续特大暴雨形成的坡面地表水，大量汇流渗入震裂山体的贯通性裂缝，形成高水头压力，并在其推动下，坡体突发高位山体滑动，造成五里坡上11户房屋被瞬间掩埋，造成大量人员伤亡和财产损失。
4.2 地形地貌条件
特殊的地形地貌条件是滑坡发生的内因。三溪村滑坡位于一个自然斜坡的缓倾地带，出露基岩主要为砂砾岩，岩体风化破碎严重，但该地区雨量充沛，植被极为茂密，森林覆盖率达99%，曾被认为是地质灾害的低易发区，故三溪村滑坡的发生具有非常强的隐蔽性。现场调查发现，冲沟内堆积有厚层的第四系松散碎屑层，此类物质具有遇水软化、抗剪强度降低的特性。母岩主要为后方山体顶部陡峭的砂砾岩地层，前后落差达377m，地形陡峻，具有孕育大型滑坡的临空面；这种由滑坡转化为碎屑流，且滑动距离达1.26km的复合型成灾模式在该地区历史上从未发生过。
图7 汶川地震触发滑坡、地震烈度及三溪村滑坡所处位置
4.3 极端暴雨事件
都江堰地区处于亚热带季风区，雨量充沛，但2013年的雨量极大，尤其是7月8日晚开始，都江堰中兴镇出现持续强降雨天气过程，根据中国气象局都江堰气象台站的雨量监测数据，2013年7 月7 日8 时后都江堰开始下小雨，当日雨量仅为0.1mm，到8日8时累计雨量也仅为15.2mm，从8日8时后雨量迅速增加，7月9日降雨量达292.1mm，7月10日滑坡发生前的降雨量达230.2mm，8～10日3天的累计降雨量达537.4mm，为极端特大暴雨级别，3 天雨量相当于年平均降雨量的44.1%。在超强累积降雨触发下，大量地表水通过地表裂缝转入坡体形成静水压力，岩土体呈现超饱和状态，导致大字岩平台的砂砾岩层产生高位快速滑动。图8说明了诱发滑坡发生的整个降雨过程和降雨强度，其中累计强降雨量对滑坡发生起了直接触发作用。
图8 都江堰三溪村滑坡发生前后降雨量图
综合分析认为，该滑坡灾害是一次特殊地质和极端暴雨条件下形成的特大型高位山体滑坡，受“5.12”汶川地震影响明显，滑坡发生是地球内外动力耦合作用的结果，地震为其发育提供了基础条件，极端暴雨事件为其直接诱发因素。
5 经验与启示
（1）都江堰三溪村滑坡是一处典型高速滑坡-碎屑流灾害。根据1＃滑坡的运动及堆积特征，将其划分了滑动区、碰撞铲刮区和碎屑流堆积覆盖区三部分。
（2）三溪村滑坡受汶川地震、特殊的岩土体性质、地形地貌条件以及极端暴雨事件的共同影响而发生，是地球内外动力耦合作用的结果，地震为其发育提供了基础条件，极端暴雨事件为其直接诱发因素。
（3）建议加强高位山体滑坡的研究，尤其是远程碎屑流地区滑坡的监测。此外，加大地质灾害低易发区的排查和巡查力度，做到“沟到头，坡到顶”。