作者:杨晨 来源:中国科学报 发布时间:2024/2/7 15:30:20
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镇雄山体滑坡提示: 水结冰的“冻胀力”不容忽视

 

1月22日,云南省昭通市镇雄县发生山体滑坡灾害,造成人员伤亡和财产损失。滑坡的具体地点位于镇雄县塘房镇凉水村中,合兴与和平两个村民小组后山的斜坡上。

滑坡多发生于地震或雨季暴雨后,为何在冬季寒冷低温,且无暴雨的情况下当地会发生滑坡?多家科研单位和高校的研究人员进行了现场调查、遥感分析和数值计算。

近日,中国科学院成都山地灾害与环境研究所研究员、长江大学教授陈宁生接受了《中国科学报》的采访,介绍了此次滑坡成因调查的最新进展。他表示,基于目前实地的勘察和调防,初步分析认为镇雄“1.22”滑坡系临界稳定态斜坡岩体在低温冻胀条件下失稳引发。目前,研究团队正进一步研究灾害发育条件与机制。

典型的小滑大灾

截至1月25日20时4分,镇雄县“1·22”山体滑坡灾害中的44名失联人员已全部搜救出来,遗憾的是均无生命体征。此次滑坡造成的死伤人数较多,属特大型灾害。“经遥感细致分析,此次滑坡堆积体的总量为11万立方米,为中型滑坡,但产生了特大型的灾害,所以此次为典型的小滑大灾。”陈宁生表示。

灾害发生后的第一时间,他就和团队研究人员一起,前往镇雄对现场进行空间和时间上的全面勘察、调访和查阅,以及运用无人机遥感技术,对滑坡山体进行拍摄,获取相关数据。

“在现场,我们主要察看滑坡滑下来量有多大,形成区的量是多少,以及堆积区的量又有多少。”陈宁生表示,因为不了解滑坡前的山体情况,所以也要对附近的居民进行走访调查。

滑坡发生地位于云南高原乌蒙山北缘的构造侵蚀剥蚀中高山地貌区。根据现场勘察和遥感影像显示,滑坡发生前,坡顶有裂隙发育,岩块也出现风化,坡体结构破碎,为一个临界稳定态斜坡。“滑坡体的中段发育有一凹槽,形成了滑坡的临空面,只要有外界的动力作用,滑坡便可能发生。”陈宁生表示。

低温冻胀作用极可能最终触发了滑坡发生

岩体有裂隙发育,加上外力的作用,才可能促成滑坡的发生。那此次滑坡的“力”又从何而来?

“在低温且岩土体有一定含水量的条件下,靠近地表岩体中的裂隙水可冻结成冰,深层岩体的水分在向上运移的过程中,促使冻结冰体增大,由此产生了冻胀力。”陈宁生表示,此冻胀力可诱发岩体裂隙扩展发育,造成岩体强度大幅降低,最终促进滑坡起动。

冰的形成,得有水以及低温的“加持”。调查显示,滑坡体后方有一汇水面积为0.33平方公里的冲沟。2023年冲沟夏季的最大流量可达0.4立方米每秒,而冲沟的汇水点海拔高程1966.0米,低于滑坡顶部,因此冲沟径流入渗可以抵达滑坡的中上部。同时,滑坡的残留基岩有2个相对的富水区,其下部发育黏土岩隔水层。

而低温天气提供了岩体冻胀的温度条件。陈宁生介绍,滑坡地所在区域气候属高原季风气候,多年平均降水量914.6毫米,冬季低温天气多有发生。气象资料显示滑坡发生时镇雄站的气温-2.1℃,为当天最低气温段,而且滑坡所在地位于山区,气温会较镇雄城区更低。

“滑坡形成区的最高海拔为1978米,比镇雄县城高出340米。海拔每上升100米,气温就会下降0.6℃,由此推算滑坡发生时当地气温可以到达-5℃或更低,为岩体的结冰提供了条件。”陈宁生表示。

冬季滑坡防范察水源和裂缝很重要

尽管社会上对于冬季滑坡的关注度远不如夏季滑坡,但研究显示国内外出现过诸多的冬季低温岩质滑坡崩塌,岩体裂缝中水结冰后的冻胀力“不容小觑”。

陈宁生在自己的科普公众号中写道,2008年12月24日意大利Crammont的岩崩就是在零下5℃的条件下发生。“冻胀力是由于水结成冰后,体积增加9%而产生的对岩体的作用力,实验显示其值可达33兆帕以上,而风化砂岩的强度仅为3.8-27.0兆帕。”因此,冻胀力可能导致岩体的破裂并引起滑坡。

但整体而言,冬季滑坡的成因复杂,还有待继续探索。“像在1943年大年初三,黄河流域发生的查那滑坡,至今都未能完全弄清原因。”陈宁生表示。

未来要如何防范冬季滑坡的发生?他认为,首先要摸排清楚极易发生冬季滑坡的区域,尤其是气候较湿润,且有水源的山区。“干燥的区域,则要察看是否有地下水的存在。”

他也建议多加对易发生滑坡的区域进行监测,“注意山体是否有变形的迹象,除了观察岩石的结构的变化外,还要看是否出现裂缝”。

 
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