昆布兰滑坡（La Clapière）：法国最大的山体滑坡是否仍为主要风险？

  法国昆布兰的山体滑坡（Alpes-Maritimes）体积达5000万m³。1980年前后发现，滑坡呈加速趋势，随季节变化明显。1987年至1988年，速度达到峰值，人们开始担忧山体发生严重破裂，于是挖凿了引水隧洞。之后，由于滑坡体内部排水改善，其滑动开始减速。

  法国昆布兰（La Clapière）滑坡位于尼斯以北80km的南阿尔卑斯山（图1），发育于锡涅河左岸。锡涅河是瓦尔河的支流，距圣埃蒂安镇德锡涅村下游不到一公里。滑坡从海拔1100m的谷底延伸至海拔1760m处。滑坡总面积约1.2km²，体积约5000万m³（50hm³）。四十年前，人们察觉到巨石崩塌和道路变形，并检测到边坡失稳现象。1982年底，通过测量对侧距离，人们对滑坡移动情况进行监测。1984年，该公路暂时改道，1986年，公路最终置于锡涅河右岸的斜坡上。

  20世纪80年代末，人们预测此处可能出现严重断裂。为避免河谷大坝带来的风险，1988年塔捷耶夫（H.Tazieff）部长访问后，人们研发出隧道工程，准备于1989至1991年间建于锡涅河右岸。当时已确定滑坡底部禁入区及假定扩展区内的施工区，应急计划也已到位。然而，早在1988年，滑动体运动就出现减速，并被几个季节性峰值打断。2019年，累积位移超过100m后，主体似乎稳定下来（见动画Clapiere.avi）。

1. 古老现象重演

  该滑坡上留下了锡涅冰川占据山谷的足迹：底部的陡坡（约40°）、1600m左右的山坡及上面较软的斜坡。拉博恩斯支流的连接沟槽沿滑动面向东南方向延伸（图2）。滑坡体顶部分为两个瓣状裂片（图2）；滑坡底部位于谷底，通过挤占锡涅河逐渐覆盖道路和冲积层。

  圣埃蒂安德锡涅村（Saint-Étienne-de-Tinée）年平均降雨量990mm。海拔3000m的山坡上部，冬春两季都有积雪覆盖。

1.1. 地质状况

  法国昆布兰（La Clapière）滑坡位于阿真泰拉-默坎图尔（Argentera Mercantour）地块西南边缘，与三叠纪的沉积岩相接触，源自海西期变质岩组成的斜坡。海西期变质岩主要为片麻岩、角闪岩和混合岩——即安妮尔（Annelle）系列，其中块状混合岩组成的厚达80m的伊格利尔地层可以独立出来（图3）。安妮尔系列的某些层上云母（黑云母）比例较高，能促进蚀变。

  主要构造特征来源于海西期和阿尔卑斯构造阶段[1]。海西期的叶理通常平行于锡涅山谷，即西北/东南；其在深度上向地块内部倾斜，倾角为60°至80°（图3）。除叶理之外，两个不连续方向也起主要作用：N10°至N20°和N60°至N90°。在没有打钻孔的情况下，我们假设滑坡底部可能存在三叠系石膏岩，但现在可能受冲积物充填掩盖。

  距今13,000（以1950年为今）年前，锡涅山谷的冰川消退后，冰碛物和冲积层填满谷底，厚度达几十米。

  从水文地质的角度来看，该滑坡可视为一个两层模型：一层为基底，与锡涅山谷冲积层下的地下水相连并浸润至滑坡脚，另一层位于片麻岩减压区（地表几十米），填充滑坡顶部特别是上部。

1.2. 滑坡失稳的来龙去脉

  利用宇宙核素测年法测定斜坡上岩石悬崖的年限，确定首次滑坡失稳时间，即距今10,000年或冰消后约3000年。根据当前滑移，首次破裂可追溯到距今3600（-1650年）年前。

  在1938年的航拍照片上，可以看到开始形成高陡崖，与当前滑坡西北处的裂片相对应。20世纪50年代，两个裂片形成一个干净的高陡悬崖，而严格意义上，法国昆布兰滑坡（La Clapière）的岩锥边坡上布满了许多块体。

  大约1976年，岩锥的活动和坡脚的道路变形引起了当局的警惕。1977年，让·戈盖尔（Jean Goguel）现场考察后，尼斯桥梁和路面实验室（Laboratoire des Ponts et Chaussées de Nice）出具报告，质疑坡体是否存在大面积移动。距离测量证实了整体运动（图4），同时，与降雨或降雪有关的季节性波动明显，且加速趋势明显（图5）。

  1987年，西北裂片（NW裂片）出现新断裂，使上游陡崖形成弧形（图2）。1987至1988年冬天，某些点流速达到10cm/天（图5）。然而，运动随后迅速放缓。

  1989年，拉邦（Rabuons）裂片上游出现明显倒退。 1997年，这一倒退加剧。这次倒退界定了上部滑坡范围（约5hm³），上部滑坡逐渐朝主滑坡推进（图2）。

  即使天气极度潮湿，滑坡减速仍会达到峰值，尤其是上层滑坡。减速一直持续至今，如今移动速度很低（自2010年以来，滑坡主体上大多数目标的位移不足20cm/年）。2010年初以来，已观察到西北（NW）裂片有明显位移，但未向上游倒退。

  累积位移达到100m至130m后，滑坡体表面会受到侵蚀，特别是上游陡崖（图6）。

2. 从各角度观察并测量滑坡

2.1. 距离测量

  1983年以来，利用红外线从对面测量距离的系统一直稳步运行[2]。测量数据由相距1公里的两个测距仪采集，长达数年，然后改用一台设备。滑坡内部和周围有30到50个监测目标。

  山谷中湿度和气温变化会干扰电磁波，为纠正误差，每次都会测量滑坡外围的3或4个固定目标。600m到1800m距离内，校正后的精度在3mm到6mm之间。

  此外，每年都会进行一次大地测量，确定3D位移矢量。

2.2. 数字差分地形模型

  利用不同日期采集的两个数字地形模型（DTM）评估给定点（x，y）地面高度变化（Dz）。因此，塞拉特里斯（Serratice）[4]比较了1970年和1997年航拍照片中的数字地形模型：滑坡下部的（明显）膨胀和上部的（明显）沉降非常突出（几十米），但体积平衡显示的变化非常小，不到1%。

2.3. 地面和卫星图像

  除经典的多日期照片解释法（该方法能确定滑坡的重要演变[5]）外，不同作者还对航空照片进行了定量开发利用。

  德拉古（Delacourt）等人[6]对1983年、1991年和1999年的航拍照片进行校正后，估算了各滑坡段的水平位移。值得注意的是，两个极端日期之间，伊格利尔岩坎（Iglière’s bar）的西北段增加了160m，在东南段增加了120m，而滑坡底部前移了115m。

  德拉古（Delacourt）等人[6]利用1995年和1999年的航拍照片时采用了图像相关技术，获得了这两个日期间的水平位移图。

3. 运动学和机械模型

3.1. 古代时期变形

  法国昆布兰滑坡（La Clapière）的斜坡由片麻岩组成，走向与山谷平行，其叶理向斜坡内侧极度倾斜。然而我们观察到，接近表面时，倾角逐渐减小，直至在滑动区附近变为水平，甚至倒置（图3）。这种倾角变化可以通过重力现象解释——修剪（mowing）：河岸会在重力和坡度影响下倾斜，或因构造引起的地层褶皱而倾斜，两种原因可综合作用。

  冰川作用给滑坡留下的凸起几何形状容易造成滑坡下部失稳。冰川如同一只脚踩在地层上，其融化导致山体失衡，这一现象常见于冰川峡谷。然而，不稳定似乎早在锡涅冰川融化前就已开始。气候因素和石膏岩很可能彻底分解可能是导致断裂的原因。

  根据实地考察和航空照片解读，夫拉茨（Follaci）[3]建立了破裂发展模型，该模型在时间和空间上都不均匀。破裂首先发生在东南裂片，此处的破裂由于附近的拉邦（Rabuons）山谷而减弱。然后，破裂到达位于伊格利埃沙坝（Iglière’s bar）上方的西北裂片，最后覆盖整个高度（图7）。

  直到1990至1991年左右，上下部分的移动速度才趋于一致，表明其正向旋转型滑坡过渡。

  因此，可以保留夫拉茨（Follaci）[2]提出的断裂面逐渐“平滑”的图像（图6)。此外，由块状混合岩构成的伊格利埃沙坝是斜坡的加固层，其渐进性断裂可能导致了20世纪80年代的滑移加速。值得注意的是，滑动面上的“粗糙度”通常为坡度方向长度的1%至2%，此处该数值超过了10m。

3.2. 近期的滑动阶段：一点力学

  考虑到累积位移，可以假设1988年后形成了近似圆形的断裂面。虽然我们没有在滑坡上钻孔，但可以使用滑坡位移倾角估算约90m处的滑坡深度。假设边界平衡（不光滑）的条件下，反演得到剩余机械参数：粘聚力c’_r=0，摩擦角φ’_r=32.5°。

  1987至1988年危险期期间，滑坡动能（½MV²）不到1J，但每天的势能损失约为100MJ。因此，巨大的势能储备完全以滑动体内部的形变/破裂和滑坡表面的热量形式损失了。

  如比较1970年和1992年间的滑坡形态（位移100m， 断裂长度1000m），力矩的减小至少能在一定程度上解释1987年峰值之后减速的原因。但也可以从水文地质方面找原因。

4. 水文地质因素的重要性

  最初几年的测量中，速度的季节性变化显而易见（图8）。同时，出于监测和预警等科学目的，更注重关联速度和降水量（或锡涅河流速）。

  考虑到法国昆布兰滑坡（La Clapière）这样的岩石地块中复杂的水文地质情况，我们使用不同类型的“黑箱”或灰箱模拟了供水P（雨或雪融化，即使对雪融化的考虑可能不完美）和滑动速度V间的耦合。为了更好地反映P→V控制过程，我们将该过程分为水文地质部分“P→H”和力学部分“H→V”。因此，所有模型都包含假想的压力水位H，即供水量（降水P，或更好的入渗量I）与排水量之间的差值。根据第n天的H和前几天的P估计出第n+1天的H。模型的力学部分使用了不同的定律，简单将速度或加速度与H的高度联系起来。

  可以根据测量值调整这些模型的参数，使计算和测量结果一致，但必须经常校准。此外，这些模型无法预测滑坡行为的主要变化，特别是1987年的峰值速度。这似乎证实了流体力学行为发生了重大变化。同样，可以用临时阻塞来解释2001年或2013年观察到的颠簸（jolts）（图5）现象。

  因此，模型的这一弱点表明，不可能用其预测严重断裂；但该模型仍具备在几天内进行预测的价值，因为预测和测量间的任何差异都可能表明是滑坡行为发生了变化。

  一般而言，滑坡主体对输入水量的敏感性可以通过年位移量D与年降水量P的比值评估（表1）。1986年/1987年和2000年后，D/P比值显著减少了20至40倍。

  随时间的演变，水量控制可视为变形/渗透耦合的结果。因此，1987年至1988年峰值后的减速（图7）反映出不连续点迅速开放，从而促进排水。值得注意的是，1996至1997年间的第二个峰值可能与排水能力的暂时下降（裂隙封闭等）相对应。

5. 滑坡的传播

  20世纪80年代中期，在一次影响范围约50hm³的加速运动期间，出现了潜在的山谷堵塞问题。采用不同方法对材料的传播和扩散进行了多次模拟：连续的粘性流体介质、带摩擦力的连续基本体单元滑动，以及锥法等简单方法（图9）。

6. 总结

• 在法国，昆布兰的滑坡（La Clapière）是第一个受各类精确仪器监测的大型滑坡运动，而几年后，也在伊泽尔（Isère）的塞奇利耶纳（Séchilienne）滑坡安装了相关设备。
• 虽然这类仪器的主要目的是保障公共安全，但其科学贡献也十分丰富，主要体现在分析水文地质控制。另外，对滑坡现象的进一步了解提升了滑坡施行监测的可靠性。
• 法国昆布兰滑坡（La Clapière）的历史已接近尾声，其真正活跃阶段已经结束，现处于因侵蚀造而缓慢退化阶段——除非上游出现显著衰退。在这几千年的历史中，最令人震惊的是，并没有发生波及数百万立方米的急速灾难性滑移， 这一现象最有可能发生在1987年。
• 1987年底，法国昆布兰滑坡（La Clapière）突然减缓，因此没有发生灾难性滑坡，这得益于水文地质条件的变化，显著的累积变形有利于滑坡体排水，同时减少液压影响。为此，对于变形和地下水力条件间的耦合，我们可以加上因滑坡体百米下滑而减少的力矩。尽管非常缓慢，但这一下滑一直持续至今。

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参考资料及说明

封面照片：[来源：©J-L德维尔（J-L Durville）]

[1] Follacci J.P.、Guardia P. Ivladi J.P.（1988），La Clapière （Alpes-Maritimes）的地球动力学环境中的滑坡，国际滑坡研讨会，洛桑。

[2] Follacci，J.-P.（1999），La Clapière滑坡（Alpes-Maritimes）16年的监测，路桥中央实验室通讯，220:35-51

[3] Follacci J.P.（1987），从La Clapière到圣埃蒂安-德锡涅村（Alpes-Maritimes）的滑坡运动，LPC联络公报，n°150-151。

[4] Serratrice，J.-F.（2006），采用扩散法模拟大型岩体滑坡，适用于La Clapière（Alpes-Maritimes）和et de Séchilienne（Isère）地区，路桥中央实验室通讯，263-264:53-69。

[5] Potherat P.（1994），La Clapière 滑动的照片解释—1955年至1992年滑动的运动学结构分析，巴黎第七届国际IAEG大会。

[6] Delacourt C.、Allemand P.、Casson B.、Vadon H.（2004），通过航空和Quickbird卫星图像的相关性测量的“La Clapière”滑坡或流速场，Geophys. Res. Lett，31，L15619，doi:10.1029/2004GL020193。