陳曉利　常祖峰　王　昆

1）中國地震局地質(zhì)研究所，活動構(gòu)造與火山重點實驗室，北京　100029

2）云南省地震局，昆明　650041

3）中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，昆明　650041

云南魯?shù)镸S6.5地震紅石巖滑坡穩(wěn)定性的數(shù)值模擬

陳曉利1）常祖峰2）*王昆3）

1）中國地震局地質(zhì)研究所，活動構(gòu)造與火山重點實驗室，北京100029

2）云南省地震局，昆明650041

3）中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，昆明650041

2014年8月3日魯?shù)镸S6.5地震觸發(fā)了大量的滑坡崩塌，其中，位于魯?shù)榭h李家山村和巧家縣紅石巖村交界處的牛欄江干流北岸的紅石巖滑坡規(guī)模巨大，與此處位于左岸的紅石巖古滑坡體的前緣部分一起堵塞了牛欄江而形成高達120m、體積達1 200×104m3的大型堰塞體。通過震后開展的野外實地調(diào)查，獲得了紅石巖滑坡發(fā)生處的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)及物質(zhì)組成等資料。以這些第一手資料為基礎，構(gòu)建了紅石巖滑坡的邊坡模型，并應用邊坡穩(wěn)定性分析軟件GeoStudio中Slope／W模塊分別計算了紅石巖滑坡體震前坡體安全系數(shù)和地震作用下的坡體安全系數(shù)。結(jié)果表明，紅石巖滑坡體發(fā)生處的坡體安全系數(shù)在地震前為1.450，處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，而魯?shù)榈卣鸬牡卣饎幼饔脛t使坡體的安全系數(shù)降低至0.962，直接導致紅石巖坡體的失穩(wěn)。文中進一步討論了坡體滑動面的存在與否對坡體穩(wěn)定性的影響：安全系數(shù)計算的結(jié)果表明，在中強地震作用下，先存滑動面的存在是導致大型滑坡形成的重要條件；對于高陡巖質(zhì)邊坡，如果沒有先存滑動面，只可能形成淺表性滑坡。

魯?shù)镸S6.5地震紅石巖滑坡滑動面安全系數(shù)數(shù)值模擬

0　引言

2014年8月3日16時30分，云南省魯?shù)榭h發(fā)生MS6.5地震，震中位置27.10°N，103.33° E，震源深度12km，宏觀震中位于魯?shù)榭h龍頭山鎮(zhèn)。此次地震波及云南、四川、貴州省等10多個市縣，極震區(qū)烈度達Ⅸ度。截止到8月8日，魯?shù)榈卣鸸苍斐?17人死亡，112人失蹤（http：∥www．cea．gov．cn／publish／dizhenj／468／553／100821／index．html）。魯?shù)镸S6.5地震發(fā)生在川滇菱形塊體東側(cè)的NE向昭通－蓮峰斷裂帶西南段（常祖峰等，2014），該斷裂帶是以擠壓逆沖為主的區(qū)域性大斷裂，構(gòu)成了大涼山次級活動塊體與相對穩(wěn)定的華南塊體之間的邊界帶（聞學澤等，2013）。受斷層活動影響，該地區(qū)地殼應力場較強，巖石擠壓破碎，風化強烈。表層以均勻風化為主，在斷層帶、擠壓破碎帶部位風化作用更加明顯。地貌上，魯?shù)榈卣鹫饏^(qū)屬于云貴高原的一部分，長期的強烈構(gòu)造抬升作用以及相伴而生的侵蝕、溶蝕等外動力作用，使原來的準平原被雕塑、改造成現(xiàn)代高山峽谷相間的山間凹地景觀。自震區(qū)東南向西北蜿蜒而過的牛欄江是中國西南地區(qū)的主要河流之一，切割深度達1 200～3 300m，形成V字型的峽谷和嶂谷。牛欄江河谷兩岸的地勢陡峻，是高陡邊坡集中的地區(qū)（Chang et al．，2015）。

震后的野外實地調(diào)查表明，魯?shù)镸S6.5地震觸發(fā)了大量的以淺表性滑坡、崩塌、滾石等為主的滑坡崩塌地質(zhì)災害，規(guī)模一般為數(shù)十至數(shù)萬立方米，較為集中地分布在極震區(qū)及其周邊地區(qū)。其中，位于昭通市魯?shù)榭h李家山村和巧家縣紅石巖村交界處的牛欄江干流右岸的紅石巖滑坡規(guī)模巨大（圖1），與此處位于左岸的紅石巖古滑坡體的前緣部分一起形成高達120m、體積達1 200×104m3的大型堰塞體，堵塞了牛欄江而形成堰塞湖。堰塞湖的形成使庫區(qū)水位上漲了至少30m，水面面積為正常水位的3倍，淹沒了庫區(qū)民房，對上、下游的居民區(qū)及一些沿河而建的水電站工程造成嚴重威脅（http：∥www．cea．gov．cn／publish／dizhenj／468／553／100821／in-dex．html）。

圖1　紅石巖堰塞體全貌Fig．1　Air photo of the Hongshiyan Dam．

盡管地震觸發(fā)崩塌滑坡現(xiàn)象在中國西南地區(qū)較為常見（李天池，1979；Chen et al．，2012；Huang，2014），但是一個MS6.5地震就觸發(fā)了如此特大規(guī)模崩滑體的現(xiàn)象還是不多見的。2008年汶川地震觸發(fā)了上百個規(guī)模巨大的滑坡，其中很重要的原因是由于其高達MS8.0的震級所致（黃潤秋等，2008；許強等，2010；Qi et al．，2011）。而2013年發(fā)生在龍門山斷裂帶南段的MS7.0蘆山地震，雖然觸發(fā)了大量的滑坡崩塌，但是規(guī)模均較小，多為小型滑坡崩塌（許沖等，2013；周慶等，2014；Chen et al．，2014）。已有的研究成果表明，地震滑坡的分布受到震級、地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地形地貌等條件的影響，而作為地震滑坡的觸發(fā)因素，地震動起到至關(guān)重要的作用，地震動的大小與滑坡的分布范圍、規(guī)模密切相關(guān)（Harp et al．，1981；Keefer，1984；Wang et al．，2003；Meunier et al．，2007；Wang et al．，2007；黃潤秋等，2008）。不同學者從不同的角度研究了汶川地震中大型滑坡的分布規(guī)律和形成機制，認為除了地震動的作用之外，特殊的地質(zhì)地貌環(huán)境對大型滑坡的形成也具有非常重要的影響（黃潤秋等，2009；許強等，2010；Qi et al．，2011；Chen et al．，2012）。以大光包滑坡為例，黃潤秋等（2014）對汶川地震觸發(fā)的最大規(guī)模的大光包滑坡進行深入和持續(xù)的研究，認為大光包巨型滑坡的形成是由于其經(jīng)歷了強烈的地面震動（由緊鄰發(fā)震斷層的構(gòu)造位置所決定），而獨特的四周溝谷深切形成的相對孤立和自由臨空的山脊地貌，為斜坡的動力響應和地震動加速度（PGA）放大效應奠定了有利的地形條件。

文中以魯?shù)榈卣鸺t石巖滑坡實地勘察資料為基礎，根據(jù)震后的滑坡形態(tài)建立了一個已知滑坡面的邊坡模型，并應用邊坡穩(wěn)定性分析軟件GeoStudio中Slope／W模塊對地震前和地震作用下的紅石巖邊坡的安全系數(shù)進行了計算，探討了巖質(zhì)邊坡在地震作用下的穩(wěn)定性問題。同時，通過對數(shù)值模擬初始設置中紅石巖邊坡模型有無滑動面條件的改變，并進一步探討了滑動面對滑坡形成及其規(guī)模的影響。希望所獲得的認識能夠有助于中國西南地區(qū)河岸區(qū)潛在大型滑坡崩塌體的識別，用以提高水利資源開發(fā)時沿河水利電力工程和社區(qū)的安全性。

1　紅石巖滑坡

震后針對地震誘發(fā)滑坡崩塌進行的野外調(diào)查表明，魯?shù)镸S6.5地震觸發(fā)的滑坡崩塌等地震次生災害數(shù)量較多，但是除了紅石巖、天生橋以及震中區(qū)龍頭鎮(zhèn)附近出現(xiàn)的少數(shù)規(guī)模較大的崩塌滑坡外，其他的滑坡崩塌體規(guī)模均較小，以淺表性滑坡、碎屑流、滾石等為主。盡管滑坡崩塌這類邊坡破壞現(xiàn)象可以根據(jù)其物質(zhì)組成和運動方式等的不同而劃分為不同類型，但是很多時候滑坡崩塌類型難以明確區(qū)分，因為一個邊坡破壞往往可以出現(xiàn)多種破壞形式的組合（Keefer，1984；Guzzetti et al．，1999；Highland et al．，2008）。紅石巖滑坡就是這樣：靠近滑坡源區(qū)處的破壞方式以崩塌為主，向下則表現(xiàn)出滑坡順層滑動的特點。為了行文的方便，本文對紅石巖堰塞體處的崩滑體稱為紅石巖滑坡。

1.1紅石巖滑坡的幾何特征

此次魯?shù)镸S6.5地震觸發(fā)的牛欄江右岸紅石巖滑坡體的崩滑源區(qū)最高處高程為1 680m，崩塌堆積體最高處高程為1 350m，垂直滑動距離約300m。崩滑源區(qū)的寬度達200m左右，滑坡發(fā)生后留下非常壯觀的后緣（圖2）。盡管滑坡在垂直方向上的移動量很大，但是由于V型河谷地形條件的限制，并沒有形成汶川地震中出現(xiàn)的長距離碎屑流。紅石巖滑坡體崩塌物質(zhì)都堆積在河道中，成為堰塞體的主要組成部分（圖2）。

紅石巖堰塞體向河道兩側(cè)的擴展非常有限，順河流方向呈長條狀分布。滑坡區(qū)平面投影面積為8×104m2，堰塞體壩頂高程約1 216m，壩底高程1 100m，壩體高約116m，估計總方量約1 200×104m3，屬于特大型滑坡①云南省地震工程勘察院，2014，云南省牛欄江紅石巖堰塞湖永久性整治工程場地地震安全性評價報告。（圖1）。

1.2紅石巖滑坡處的地形地貌

紅石巖滑坡體位于昭通市魯?shù)榭h李家山村牛欄江右岸，該河段屬構(gòu)造剝蝕、溶蝕為主的中高山峽谷區(qū)，兩岸谷深、坡陡，山體與河谷地形高差大，可達800～1 000m?；鶐r多裸露，左岸原地形坡度為35°～50°，近河床段坡高200～220m；右岸原地形坡度50°～60°，局部為70°以上的陡崖，近河床段邊坡高度約600m①同281頁①。這種高而陡的地形地貌使滑坡的發(fā)生具有必要的地形條件（圖2）。

圖2　紅石巖滑坡全貌Fig．2　The photograph of the Hongshiyan landslide（view toward west）．

1.3紅石巖滑坡的物質(zhì)組成和巖體結(jié)構(gòu)

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，紅石巖堰塞體的滑坡堆積體物質(zhì)主要來自北岸高處（即本文所研究的紅石巖滑坡），南岸亦有老滑坡的崩滑物質(zhì)匯入。堰塞體以碎塊石為主，其成分主要為弱風化、微風化及新鮮的白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖。由震后紅石巖滑坡裸露的清晰后緣可以看出：坡體上部為泥盆紀白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，下部為奧陶紀砂泥巖、頁巖，邊坡巖體結(jié)構(gòu)為上硬下軟的巖質(zhì)邊坡（圖3）。現(xiàn)場勘探結(jié)果表明，紅石巖滑坡體及周邊巖體的節(jié)理、裂隙都較發(fā)育，各類巖石經(jīng)歷了不同程度的風化作用。在紅石巖附近以砂、泥巖為主體的地段，牛欄江兩岸巖體垂直強風化深度可達20～25m，水平深度左岸達20～25m，右岸達25～30m；灰?guī)r、白云巖分布地段強烈溶蝕風化垂直深度20m左右，弱溶蝕風化垂直深度60m左右①同281頁①。。強風化作用為滑坡、崩塌體的發(fā)育提供了重要物質(zhì)來源。

2　紅石巖滑坡的邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬

2.1安全系數(shù)

不論是自然邊坡還是人工邊坡，其穩(wěn)定性分析都是邊坡工程研究的核心問題，而確定具有最小安全系數(shù)（Factor of Safety，F(xiàn)s）的最危險滑動面是其中的關(guān)鍵問題。

坡體的安全系數(shù)是通過比較阻止坡體滑動的力量與促使坡體滑動的力量之間的大小來獲得的，其計算涉及坡體的物質(zhì)組成及孔隙水壓力等參數(shù)，可簡單地表達如下：分子表示阻止坡體滑動的力的總和，分母表示驅(qū)使坡體滑動的力的總和。如果阻止滑動的力小于驅(qū)動滑動的力，即Fs＜1，則坡體處于失穩(wěn)狀態(tài)，反之，坡體則處于穩(wěn)定狀態(tài)。圖4為安全系數(shù)法中坡體的條塊分割及受力示意圖。安全系數(shù)法自20世紀出現(xiàn)以來，在巖土邊坡的穩(wěn)定性評價中獲得了廣泛的應用，它通過對邊坡潛在滑動面的搜尋來確定出具有最小安全系數(shù)的試算滑動面，并把該滑動面作為最危險的滑動面，從而為工程設計和邊坡防護提供指導（Fellenius，1936；Janbu，1954；Bishop，1960；Morgenstern et al．，1965；Fredlund et al．，1977）。

圖3　紅石巖崩滑體的巖體結(jié)構(gòu)Fig．3　Structure of the Hongshiyan landslide．

圖4　滑坡體安全系數(shù)計算的條塊分割及受力分析（引自GEO－SLOPE International Ltd，2010）Fig．4　Slice discretization and slice forces in a sliding mass（after GEO－SLOPE International Ltd，2010）．

目前，基于這樣的邊坡穩(wěn)定性評價思想涌現(xiàn)出眾多的計算方法和軟件（Fellenius，1936；Janbu，1954；Bishop，1960；Morgenstern et al．，1965；Fredlund et al．，1977），本文所采用的GeoStudio軟件就是獲得廣泛應用的邊坡穩(wěn)定性分析軟件之一。該軟件提供了多種計算安全系數(shù)的方法（GEO－SLOPE International Ltd，2010），本文計算采用的是其中的通用極限平衡方法（general limit equilibrium，GLE）。GLE是建立在2個安全系數(shù)方程基礎之上的計算方法：一個是關(guān)于力矩平衡的安全系數(shù)方程，另一個是關(guān)于水平力平衡的安全系數(shù)方程。該方法不僅包含了其他安全系數(shù)計算方法的重要原理，而且允許條塊間的剪切力－法向力在一定范圍內(nèi)變化。此外，它的安全系數(shù)計算也不受滑動面形狀的限制。這些優(yōu)勢使其成為邊坡穩(wěn)定性評價的核心方法（GEO－SLOPE International Ltd，2010）。

2.2模型建立

在分析紅石巖滑坡體地表形態(tài)和物質(zhì)組成等資料的基礎上，建立了如圖5所示的邊坡分析模型。初始條件設置中，假設邊坡有一個已知滑動面，且該滑動面的幾何形狀是依據(jù)實際場地勘測獲得。模型中的主體物質(zhì)是由實際滑坡體巖體結(jié)構(gòu)及物質(zhì)組成資料所確定（圖3），即由白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r等組成，中間夾有相對軟弱的砂泥巖、頁巖。這兩種巖性的差異在模型中由巖石力學參數(shù)的差異所體現(xiàn)（表1）。由于紅石巖滑坡體的主滑面與牛欄江水面的距離達150多米，庫區(qū)水位的影響可以忽略，因而計算中沒有考慮地下水位的影響。

表1　邊坡巖石物理力學參數(shù)①同281頁①。Table 1　Slope material strength parameters for simulation

圖5　紅石巖滑坡體計算模型示意圖Fig．5　Sketch map of the simulation model．

2.3地震動加載

盡管魯?shù)?.5級地震屬于中強地震，但震中附近的龍頭山地震臺卻記錄到了很高的地震動加速度數(shù)值，其中NS向、EW向和垂向三分量值分別達到948.5gal、704.9gal和503.8gal①同281頁①。。魯?shù)榈卣饦O震區(qū)地震烈度為Ⅸ，紅石巖堰塞體位于極震區(qū)南部，距離震中直線距離只有10km，因而受到的地震作用也較強（圖6）。紅石巖滑坡處沒有地震臺站，為了獲得坡體處的地震動參數(shù)，在不考慮場地條件影響下，根據(jù)目前廣泛使用的中國西部地區(qū)的地震動加速度衰減公式（式1）②汪素云，2001，國家地震局“九五”重點項目子專題成果報告：中國分區(qū)地震動衰減關(guān)系的確定。，對紅石巖堰塞體處的地震動加速度值進行了估算，得出此處的地震動加速度值為400gal，并把此值作為計算中水平方向上的地震動加載。

式（1）中：M地震震級；R震中距離（km）；C1～C6系數(shù)；Sa地震動加速度。

GeoStudio中Slope／W模塊在應用極限平衡法求安全系數(shù)時，認為垂向地震作用對安全系數(shù)幾乎沒有影響（GEO－SLOPE International Ltd，2010）。這是因為垂直方向的作用力在改變分析對象（條塊）的重量時，對其底部的正應力和剪切力也會產(chǎn)生相應的改變，這兩種作用的效果可以相抵消，因而整體上垂直方向的地震作用對安全系數(shù)幾乎沒有影響。因此，本文沒有進行垂直方向上地震作用的討論，僅進行了水平方向地震動作用的討論。

2.4計算結(jié)果

為了探討地震作用對紅石巖滑坡體穩(wěn)定性安全系數(shù)的影響，分別對無地震作用狀態(tài)和有地震作用下紅石巖邊坡的安全系數(shù)進行了計算，結(jié)果如圖6所示。圖6a表示的是無地震作用狀態(tài)下紅石巖滑坡體的安全系數(shù)計算結(jié)果，圖6b表示的是地震作用下紅石巖滑坡體的安全系數(shù)計算結(jié)果，圖中黃色部分為坡體失穩(wěn)部分。從計算結(jié)果可以看出，在沒有地震作用時，該處坡體的穩(wěn)定系數(shù)為1.450，處于穩(wěn)定狀態(tài)；而加載水平地震作用400gal后，安全系數(shù)降低到0.962，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。從模擬結(jié)果可以看出，地震動作用降低了坡體的安全系數(shù)，使坡體處于失穩(wěn)狀態(tài)，因而魯?shù)榈卣饝羌t石巖滑坡的直接誘發(fā)原因。

圖6　紅石巖滑坡體在不同狀態(tài)下的安全系數(shù)Fig．6　Fs of the Hongshiyan slope under different conditions．

3　討論

上文的計算中，把滑坡體的滑動面設置為已知滑動面，斜坡物質(zhì)沿該面滑動。而實際邊坡問題中，潛在滑動面的幾何形狀和位置都是不確定的，須采用相應的方法計算獲得。在滑動面的選擇上，邊坡穩(wěn)定性分析軟件GeoStudio軟件中Slope／W模塊提供了指定滑動面（上節(jié)計算所用）、指定范圍搜索滑動面、自動搜索滑動面等多種方式（GEO－SLOPE International Ltd，2010）。為了便于對比分析有無已知滑動面對坡體穩(wěn)定性的影響，本文計算在保持紅石巖邊坡模型大小、物質(zhì)組成等參數(shù)不變的條件下，假設紅石巖邊坡不存在已知的滑動面，進而選用Slope／W自動搜索滑動面方法對紅石巖滑坡體穩(wěn)定性的安全系數(shù)進行計算。計算也分別考慮有地震作用和無地震作用兩種狀態(tài)，計算結(jié)果如圖7所示。

圖7　沒有先存滑動面狀態(tài)下紅石巖滑坡體的安全系數(shù)Fig．7　Fs of the Hongshiyan slope without existing slip surface．

對比圖6和圖7可以發(fā)現(xiàn)，邊坡在有已知滑動面（圖6）和沒有已知滑動面（圖7）條件下，安全系數(shù)的計算結(jié)果存在非常顯著的差異。自動搜索滑動面時，坡體在沒有地震作用時的安全系數(shù)只有0.405（圖7a），處于不穩(wěn)定狀態(tài)；有水平地震作用時安全系數(shù)更是降為0.115（圖7b）。更為顯著的是，與具有已知滑動面的邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果相比，自動搜索滑動面所獲得的不穩(wěn)定坡體規(guī)模要小得多（圖7中黃色部分），坡體失穩(wěn)的范圍非常小，只會形成一些淺表性的滑坡，滑動面的形狀接近直線，且靠近坡底位置（圖7）。這樣的對比結(jié)果表明了已有滑動面對形成大型深部滑坡的重要性；而沒有已知滑動面的坡體，盡管計算獲得的安全系數(shù)小于穩(wěn)定值，但是只會發(fā)生一些淺表性的小規(guī)模邊坡失穩(wěn)，很難形成像此次紅石巖滑坡那樣規(guī)模的邊坡破壞。事實上，在紅石巖堰塞湖的野外勘察中，可以看到在牛欄江沿岸的高陡邊坡出現(xiàn)的數(shù)量眾多的淺表性滑坡（圖8），與圖7的模擬結(jié)果類似。

總體上，本文對坡體穩(wěn)定性安全系數(shù)分析所獲得的認識與其他學者研究強震誘發(fā)大型滑坡的影響因素時所獲得的認識是一致的：滑動面的存在可能是導致大型滑坡形成的一個重要原因（Hermanns et al．，1999；Chen et al．，2012；Huang，2015）。Huang（2015）對汶川地震中大型滑坡形成機制的研究認為，滑動面的形成是邊坡演化的一部分，深大崩滑體的發(fā)生是巖石地層持續(xù)強烈的彎曲變形的結(jié)果。如前所述，紅石巖附近的巖體節(jié)理發(fā)育，存在風化程度較深的裂隙，在強烈地震作用下，這些節(jié)理、裂隙貫通后就可能成為滑動面，從而導致大型滑坡的形成。因而，紅石巖滑坡體由其特定的區(qū)域位置與地形地貌、坡體結(jié)構(gòu)等綜合因素控制，魯?shù)榈卣鹗瞧浒l(fā)生的觸發(fā)因素。

圖8　紅石巖堰塞湖附近的滑坡Fig．8　Photo of the shallow landslides along the Niulan River at the Hongshiyan dammed lake．

需要指出的是，文中采用的GeoStudio中Slope／W分析軟件存在一定的局限性：它所依賴的極限平衡公式缺少應力應變關(guān)系來保證位移的兼容性，因而可能導致某些條件下分析問題難以收斂；此外，在加載外力時，它采用擬靜力分析法來表示地震動動力載荷的效果，因而對地震作用下的邊坡反應分析有一定的局限性（GEO－SLOPE International Ltd，2010）。現(xiàn)實中的地震誘發(fā)滑坡的形成機制非常復雜，種類繁多（Huang，2014），遠遠不是單個的力學模型可以反映和描述的。文中的計算模擬僅僅是從安全系數(shù)角度來探討紅石巖滑坡體在靜力作用下穩(wěn)定性的變化，而對其形成機制和在地震動作用下的動力響應等問題的認識，還需進行更為細致的研究。

4　結(jié)論

中國西南地區(qū)具有獨特的大地構(gòu)造環(huán)境和發(fā)育歷史，這使得高山峽谷相間的格局成為主要地貌景觀之一，即使在沒有地震的情況下，也常常發(fā)生一些滑坡和崩塌。但是在中強地震作用下，發(fā)生如紅石巖滑坡這樣大規(guī)模的滑坡還是需要一些特定的地質(zhì)地貌條件，并與地質(zhì)演化過程密切相關(guān)。

采用邊坡穩(wěn)定性分析軟件GeoStudio軟件中Slope／W模塊，基于極限平衡理論對紅石巖滑坡體進行的模擬計算結(jié)果顯示，魯?shù)榈卣鹗羌t石巖滑坡的直接觸發(fā)原因；而坡體有無已知的滑動面對坡體穩(wěn)定性及可能的滑坡規(guī)模有顯著的影響，大型滑坡的形成應該以先存滑動面，或地震動中可由節(jié)理面、裂隙面貫通的滑動面為基本條件。沒有已知滑動面的高而陡的巖質(zhì)坡體，盡管計算獲得的安全系數(shù)小于穩(wěn)定值，也只會發(fā)生一些淺表性的規(guī)模較小的邊坡失穩(wěn)，不會形成較大規(guī)模的滑坡。

本文數(shù)值模擬主要是從運動學角度對表示紅石巖坡體穩(wěn)定性的安全系數(shù)進行分析，而有關(guān)紅石巖滑坡體的形成機制和在地震動作用下的動力響應等的認識，還需進行更為細致的研究。

致謝非常感謝云南省地震工程勘察院在紅石巖堰塞湖野外勘查和資料共享中提供的幫助！感謝審稿人的意見和建議使本文得以完善。

常祖峰，周榮軍，安曉文，等，2014．昭通－魯?shù)閿嗔淹淼谒募o活動及其構(gòu)造意義［J］．地震地質(zhì)，36（4）：1260—1279．doi：10．3969／j．issn．0253－4967．2014．04．025．

CHANG Zu-feng，ZHOU Rong-jun，AN Xiao-wen，et al．2014．Late-Quaternary activity of the Zhaotong-Ludian Fault zone and its tectonic implication［J］．Seismology and Geology，36（4）：1260—1279（in Chinese）．

黃潤秋，李為樂．2008．“5.12”汶川大地震觸發(fā)地質(zhì)災害的發(fā)育規(guī)律研究［J］．巖石力學與工程學報，27（12）：2585—2592．

HUANG Run-qiu，LI Wei-le．2008．A study on the development and distribution rules of geohazards triggered by“5.12”Wenchuan earthquake［J］．Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，27（12）：2585—2592（in Chinese）．

黃潤秋，裴向軍，張偉鋒，等．2009．再論大光包滑坡特征與形成機制［J］．工程地質(zhì)學報，17（6）：725—736．

HUANG Run-qiu，PEI Xiang-jun，ZHANG Wei-feng，et al．2009．Further examination on characteristics and formation mechanism of Daguangbao landslide［J］．Journal of Engineering Geology，17（6）：725—736（in Chinese）．

黃潤秋，張偉峰，裴向軍．2014．大光包滑坡工程地質(zhì)研究［J］．工程地質(zhì)學報，22（4）：557—585．

HUANG Run-qiu，ZHANG Wei-feng，PEI Xiang-jun．2014．Engineering geological study on Daguangbao landslide［J］．Journal of Engineering Geology，22（4）：557—585（in Chinese）．

李天池．1979．地震與滑坡的關(guān)系及地震滑坡預測的探討（節(jié)錄）［A］．滑坡文集（二）．北京：人民鐵道出版社．

LI Tian-chi．1979．Relationship between earthquake and landslides and prediction of earthquake induced landslides［A］．Landslide Anthology（Ⅱ）．The People’s Railway Publishing House，Beijing（in Chinese）．

祁生文，伍法權(quán)，劉春玲，等．2004．地震邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析［J］．巖石力學與工程學報，23（16）：2792—2797．

QI Sheng-wen，WU Fa-quan，LIU Chun-ling，et al．2004．Engineering geology analysis on stability of slope under earthquake［J］．Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，23（16）：2792—2797（in Chinese）．

聞學澤，杜方，易桂喜，等．2013．川滇交界東段昭通－蓮峰斷裂帶的地震危險背景［J］．地球物理學報，56（10）：3361—3372．

WEN Xue-ze，DU Fang，YI Gui-xi，et al．2013．Earthquake potential of the Zhaotong-Lianfeng Fault zone of the eastern Sichuan-Yunnan border region［J］．Chinese Journal of Geophysics．56（10）：3361—3372（in Chinese）．

許強，李為樂．2010．汶川地震誘發(fā)大型滑坡分布規(guī)律研究［J］．工程地質(zhì)學報，18（6）：818—826．

XU Qiang，LI Wei-le．2010．Distribution of large scale landslides induced by the Wenchuan earthquake［J］．Journal of Engineering Geology，18（6）：818—826（in Chinese）．

周慶，江亞風，吳果，等．2014．蘆山地震崩滑災害空間分析及相關(guān)問題探討［J］．地震地質(zhì)，36（2）：344—357．doi：10．3969／j．issn．0253－4967．2014．02．006．

ZHOU Qing，JIANG Ya-feng，WU Guo，et al．2014．Distribution of coseismic landslides in Lushan earthquake and discussion on related problems［J］．Seismology and Geology，36（2）：344—357（in Chinese）．

Bishop A W，Morgenstern N．1960．Stability coefficients for earth slopes［J］．Geotechnique，10（4）：164—169．

Chang Z F，Chen X L，An X W，et al．2015．Why the 2014 Ludian，Yunnan，China MS6.5 earthquake triggered an unusually large landslide？［J］Nat Hazards Earth Syst Sci Discuss，3：367—399．doi：10．5194／nhessd－3－367—2015．

Chen X L，Zhou Q，Ran H L，et al．2012．Earthquake-triggered landslides in southwest China［J］．Nat Hazards Earth Syst Sci，12：351—363．

Chen X L，Ran H L，Yang W T．2012．Evaluation of factors controlling large earthquake-induced landslides by the Wenchuan earthquake［J］．Nat Hazards Earth Syst Sci，12：3645—3657．

Fellenius W．1936．Calculation of the stability of earth dams［A］．In：Transactions of the 2nd Congress on Large Dams，Washington D C，4：445—462．

Fredlund D G，Krahn J．1977．Comparison of slope stability methods of analysis［J］．Canadian Geotechnical Journal，14（3）：429—439．

GEO－SLOPE International Ltd．2010．Stability Modeling with SLOPE／W 2007 Version［M］．Printed in Canada．

Guzzetti F，Carrara A，Cardinali M，et al．1999．Landslide hazard evaluation：A review of current techniques and their application in a multi-scale study，Central Italy［J］．Geomorphology，31：181—216．

Harp E L，Wilson R C，Wieczorek G F．1981．Landslides from the February 4，1976，Guatemala earthquake［R］．U S Geological Survey Professional Paper，1204A．

Hermanns R L，Strecker M R．1999．Structural and lithological controls on large Quaternary rock avalanches（sturzstroms）in arid northwestern Argentina［J］．Geologicla Society of America Bulletin，111（6）：934—948．

Highland L M，Bobrowsky P．2008．The landslide handbook：A guide to understanding landslides［J］．Reston，Virginia，U S Geological Survey Circular，1325：129p．

Huang Run-qiu．2015．Understanding the mechanism of large-scale landslides［A］．In：G Lollino et al．（eds）．Engineering Geology for Society and Territory-Volume 2．Springer International Publishing Switzerland，2015．

Janbu N．1954．Applications of composite slip surfaces for stability analysis［A］．In：Proceedings of the European Conference on the Stability of Earth Slopes，Stockholm．3：39—43．

Keefer D K．1984．Landslides caused by earthquakes［J］．Geological Society of America Bulletin，95：406—421．

Meunier P，Hovius N，Haines J A．2007．Regional patterns of earthquake-triggered landslides and their relation to ground motion［J］．Geophys Res Lett，34：L20408．doi：10．1029／2007GL031337，2007．

Morgenstern N R，Price V E．1965．The analysis of the stability of general slip surfaces［J］．Geotechnique，15：79—93．

Qi S W，Xu Q，Zhang B，et al．2011．Source characteristics of long runout rock avalanches triggered by the 2008 Wenchuan earthquake，China［J］．Journal of Asian Earth Sciences，40：896—906．

Yuan R M，Xu X W，Chen G H，et al．2010．Ejection landslide at northern terminus of Beichuan rupture triggered by the 2008 MW7.9 Wenchuan earthquake［J］．Bulletin of the Seismological Society of America，100：2689—2699．doi：10．1785／0120090256．

Abstract

Although the landslides triggered during earthquake events are common phenomena in the southwest China，the occurrence of the Hongshiyan landslide triggered by the MS6.5 Ludian earthquake in 2014 is attractive for its giant volume which exceeds ten million cubic meters．The Hongshiyan landslide formed a quake lake and inundated a village．Based on the geological and geomophological data obtained through the immediate field investigation after the earthquake，we build the Hongshiyan slope model and at the same time，we apply numerical simulation to study the landslide formation．Result indicates that the Hongshiyan slope was at safe conditions with the Factor of safety（Fs）value greater than 1，but the ground seismic motion during the Ludian earthquake lowered its Fs to a value smaller than 1，which resulted in the occurrence of the landslide．Moreover，this study shows that an existing slip surface is important for generating a giant landslide，and steep slopes without existing slip surfaces are likely to generate shallow landslides with normal volumes．

NUMERICAL SIMULATION STUDY OF HONGSHIYAN LANDSLIDE TRIGGERED BY THE MS6.5 LUDIAN EARTHQUAKE

CHEN Xiao-li1）CHANG Zu-feng2）WANG Kun3）
1）Key Lab of Active Tectonics and Volcano，Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing100029，China
2）Earthquake Administration of Yunnan Province，Kunming650041，China
3）Power China Kunming Engineering Corporation Limited，Kunming650041，China

the MS6.5 Ludian earthquake，the Hongshiyan landslide，slip surface，F(xiàn)actor of safety（Fs），numerical simulation

P315．9

A文獻標識碼：0253－4967（2015）01－0279－12

10．3969／j．issn．0253－4967．2015．01．022

陳曉利，1969年生，副研究員，研究方向為地震地質(zhì)災害與工程地質(zhì)，電話：010－62009056，E－mail：chenxl＠ies．a(chǎn)c．cn。

2014－10－22收稿，2015－01－12改回。

中國地震局地震行業(yè)科研專項（201408002）和國家重點基礎研究發(fā)展計劃項目（2013CB733205）共同資助。

常祖峰，男，高級工程師，E－mail：zufch＠163.com。