孫 東,殷志強(qiáng),李大猛,岳建軍,邵 海,曹 楠
(1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局成都水文地質(zhì)工程地質(zhì)中心,四川 成都 610081;2.四川省華地建設(shè)工程有限責(zé)任公司, 四川 成都 610081;3.中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院,北京 100081)
20世紀(jì)以來(lái),在人類工程活動(dòng)及氣候變化等因素影響下,大型滑坡頻發(fā),對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失,吸引了眾多學(xué)者的關(guān)注和研究[1-2]。但對(duì)于滑坡災(zāi)害的研究多從工程地質(zhì)的角度出發(fā),研究其變形、失穩(wěn)、破壞過(guò)程,部分研究者從滑坡體所處的構(gòu)造背景探討了構(gòu)造與滑坡的關(guān)系[3-17],研究多集中在滑坡與斷層之間的“距離效應(yīng)”[4-10],“上下盤效應(yīng)”[4,6,10-11],“鎖固段效應(yīng)”[10]、“背坡面效應(yīng)”[6,10],斷層的幾何學(xué)特征對(duì)滑坡的控制[6,11],地震與滑坡的關(guān)系[4,6-8,10]等,少數(shù)研究者深入探討了各類活動(dòng)構(gòu)造與滑坡的關(guān)系[12-17]。然而,實(shí)際的工作過(guò)程中發(fā)現(xiàn),區(qū)域尺度的地質(zhì)構(gòu)造控制了滑坡的空間分布和密度,而各種類型的中小尺度的地質(zhì)構(gòu)造在滑坡孕育過(guò)程中起到了重要的作用。因此研究各種中小尺度的地質(zhì)構(gòu)造對(duì)滑坡的孕育機(jī)理和控制過(guò)程,可為滑坡災(zāi)害早期識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)防范提供關(guān)鍵的技術(shù)支撐。
美姑河流域整體上位于青藏高原東緣云貴高原與川西南山地過(guò)渡帶,構(gòu)造上位于安寧河斷裂帶、龍門山斷裂帶、馬邊—鹽津斷裂和寧南-蓮峰斷裂帶所挾持的涼山斷塊中部。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以南北向褶皺和褶斷構(gòu)造為主,區(qū)域性的SN逆沖斷裂帶往往由數(shù)條雁列式斷層組成,活動(dòng)時(shí)間多在晚更新世以前[18];受喜馬拉雅造山運(yùn)動(dòng)的多期次不同方向應(yīng)力場(chǎng)的影響下,在此基礎(chǔ)上疊加了NE和NW走向的褶皺與斷裂構(gòu)造[19]。上述三個(gè)方向的構(gòu)造基本構(gòu)成了區(qū)內(nèi)的總體構(gòu)造框架[20]。
美姑河流域共調(diào)查發(fā)現(xiàn)滑坡161處[20],其中大型滑坡17處,特大型滑坡5處,巨型滑坡4處(圖1),其余為中小型滑坡。
流域內(nèi)的4處巨型古滑坡均表現(xiàn)為圈椅狀地形,包括美姑縣城古滑坡、親木地古滑坡、柳洪古滑坡、拉馬古滑坡,均為古滑坡,現(xiàn)今基本穩(wěn)定;特大型滑坡5處,主要分布在美姑河中下游的河谷區(qū)左岸,部分前緣受河道侵蝕掏空形成崩塌(危巖帶),以下游峽谷區(qū)最為典型,經(jīng)常發(fā)生因崩塌堵塞交通;中型滑坡主要集中分布在上游的龍門鄉(xiāng)至佐戈依達(dá)鄉(xiāng)和中游的牛牛壩鄉(xiāng)至俄洛依甘鄉(xiāng)的河流左岸。
流域內(nèi)大型、特大型和巨型滑坡堆積體長(zhǎng)寬主要集中在2 km以內(nèi),其中以親木地滑坡長(zhǎng)度最長(zhǎng),超過(guò)10 km;堆積體厚度以淺層滑坡為主,深層滑坡主要為基巖滑坡,如坪頭電站滑坡深度為125 m;堆積體前后緣高程差上游段主要集中在500 m以下,下游段滑坡堆積體高程差分布在500~2 500 m,這與上下游段的地形密切相關(guān),上游段主要U型谷,下游段主要為V型谷;地形坡度主要集中在15°~25°,最大地形坡度為樂(lè)約村滑坡,平均地形坡度為35°[20]。
圖1 美姑河上游大型滑坡分布圖Fig.1 Distribution map of large-large landslides in the upper reaches of Meigu River Basin
該古滑坡堆積體位于美姑縣基偉村,河流左岸;堆積體長(zhǎng)約320 m,寬約690 m,厚約15 m,體積為3.31×106m3,前后緣高差約115 m,地形坡度25°,地貌上呈圈椅狀(圖2)。
圖2 井葉特西河支流大型滑坡與構(gòu)造分布圖Fig.2 Distribution of large landslides and structures in the tributary of the Jingyetexi River
基偉村古滑坡構(gòu)造受三河斷裂和支耳木背斜的控制明顯,在滑坡體后緣位置為支耳木背斜核部位置(圖2、圖3),該背斜核部地層為二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖(P3em),屬于堅(jiān)硬類巖石,在褶皺作用過(guò)程中易發(fā)生與褶皺變形相伴生的節(jié)理破裂構(gòu)造,巖石較破碎,結(jié)構(gòu)松散,構(gòu)成了滑坡體的主要滑動(dòng)物質(zhì)。在滑坡體前緣的井葉特西河沿河方向發(fā)育有三河斷裂(圖2、圖3),該斷裂的發(fā)育切割了較為完整的巖石,導(dǎo)致井葉特西河沿?cái)嗔训那治g能力強(qiáng)于斷層影響帶之外,因此井葉特西河沿?cái)鄬悠扑閹?qiáng)烈切割,形成深切割地貌,為大型滑坡孕育了前緣臨空的有利地貌(圖3)。
美姑縣城滑坡是一個(gè)巨型古滑坡,位于美姑河和井葉特西河交匯處的河流左岸,滑坡體橫跨整個(gè)美姑縣城,其寬度達(dá)3 650 m,長(zhǎng)度達(dá)3 000 m,厚約30 m (圖4)。
美姑縣城古滑坡后緣分布有支耳木背斜構(gòu)造,滑坡體中部有一次級(jí)斷層,前緣有三河斷裂出露(圖4)。支耳木背斜位于其滑坡體后緣的山脊一帶,核部地層主要為二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖(P3em)和下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)—嘉陵江組(T1f-j)和中三疊統(tǒng)雷口坡組(T2l),其中嘉陵江組頂部存在一套泥頁(yè)巖,除此之外的中三疊統(tǒng)主要為白云巖,下三疊統(tǒng)(T1f-j)主要為砂巖、粉砂巖,由此可見(jiàn)其巖石的能干性較強(qiáng),屬于較硬巖類,在褶皺作用過(guò)程中,背斜核部容易產(chǎn)生與褶皺相關(guān)的節(jié)理,其中的縱向節(jié)理結(jié)構(gòu)面形成了滑坡體后緣的邊界(圖4);在堅(jiān)硬層之間的軟若夾層內(nèi)部及其相互接觸界面容易發(fā)生彎滑作用,導(dǎo)致原始沉積的層面力學(xué)性質(zhì)降低,后期滑坡孕育過(guò)程中,沿著這種軟弱夾層或軟弱層與堅(jiān)硬巖層的接觸面孕育滑動(dòng)面(圖4)。
圖4 美姑縣城古滑坡縱剖面圖Fig.4 The longitudinal profile of ancient-landslide in Meigu County
圖3 基偉村古滑坡縱剖面圖Fig.3 The longitudinal profile of ancient-landslide in Jiwei Village
該滑坡體前緣為三河斷裂經(jīng)過(guò)之處(圖4),該斷裂屬于規(guī)模較大的一條區(qū)域性斷裂,斷裂傾向SE,平面上基本與美姑河及其支流井葉特西河位置重疊,表明了:一方面斷裂作用導(dǎo)致巖石破裂、碎裂成為侵蝕的優(yōu)勢(shì)區(qū),河流沿?cái)嗔训南挛g作用在滑坡前緣加劇了地形坡度變陡;另一方面該斷裂屬于逆沖斷裂性質(zhì),滑坡體位于斷層的上盤,古滑坡及今仍在活動(dòng)的城南滑坡前緣與該斷裂分布位置具有高度的吻合性,前人的研究識(shí)別了滑坡體的滑帶為軟弱夾層[21],但前緣滑帶與軟弱層不對(duì)應(yīng),因此認(rèn)為前緣存在將上覆的雷口坡組(T2l)白云巖剪斷的可能[21],但沒(méi)有很好地解釋上述現(xiàn)象。針對(duì)城南滑坡的勘查亦表明在滑坡體前緣一帶,出露地表的仍為雷口坡組(T2l)白云巖,未見(jiàn)軟弱夾層,作者認(rèn)為這可能與該滑坡在前緣利用了斷裂的斷面或者次級(jí)斷層破裂面,作為滑坡前緣上翹的剪出口(圖4)。
其次,該滑坡的滑體上有多級(jí)陡緩地貌存在,可能該古滑坡經(jīng)歷了多期活動(dòng),調(diào)查表明在滑坡體中部位置亦存在NE走向的斷層,認(rèn)為滑坡體的前部活動(dòng)是利用了其中部的斷層作為后緣邊界,前部活動(dòng)之后,后部再次活動(dòng)的牽引式滑坡(圖4)。
拉馬古滑坡位于美姑河下游右岸的拉馬鄉(xiāng),為一典型的超大型緩傾角順層巖質(zhì)滑坡[22]。該古滑坡經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地質(zhì)演變,滑坡殘余形態(tài)在平面上呈一近似三角形(圖5),左側(cè)邊界完整直立,滑動(dòng)后部分堅(jiān)硬滑坡殘留形成孤石?;麦w長(zhǎng)約6 km,寬約2.5 km,分布面積約20 km2,滑坡中部發(fā)育有一條大沖溝,沖溝切割滑坡堆積體,可見(jiàn)最大切割深度約25 m,估算殘余堆積體平均厚度約15 m,現(xiàn)今殘余體積達(dá)到3.0×108m3?;麦w前緣較陡,中部平緩,后緣陡立,坡度一般在12°;滑坡中部局部可見(jiàn)一些小的凸起,相對(duì)高差一般在2~4 m?;麦w中部沖溝切穿堆積體,可見(jiàn)底部上三疊統(tǒng)峨眉山玄武巖(P3em)基巖出露。古滑坡體前緣復(fù)活,發(fā)育了變電站滑坡(圖5)。
拉馬古滑坡滑體地層為下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組、嘉陵江組(T1f-j)和中三疊統(tǒng)雷口坡組(T2l),三疊系下統(tǒng)巖性主要為一套中厚層砂巖為主的地層,中統(tǒng)為一套中厚層白云巖為主的地層,這些堅(jiān)硬巖石在構(gòu)造作用中發(fā)育了與巖石層面垂直的平面共軛“X”型剪節(jié)理,節(jié)理平直、延伸較遠(yuǎn),貫通性極好,多切割數(shù)個(gè)單層。這些貫通性極好的節(jié)理面構(gòu)成了滑坡孕育的先存結(jié)構(gòu)面,逐漸孕育了滑坡的后緣拉張裂縫及兩側(cè)的滑坡邊界。根據(jù)調(diào)查表明,滑坡滑帶為上三疊統(tǒng)宣威組(P3x),滑床為上三疊統(tǒng)峨眉山玄武巖(P3em)[22]。宣威組(P3x)巖性主要為一套泥巖,屬于軟弱巖(圖6),該地層在褶皺作用過(guò)程中成為了彎滑作用的優(yōu)勢(shì)層位,在該層內(nèi)發(fā)生了剪切變形作用,降低了巖石的工程地質(zhì)性能,后期由于美姑河強(qiáng)烈的下蝕作用,前緣臨空之后,該層孕育為滑坡的滑帶,而下伏且傾向美姑河的上三疊統(tǒng)堅(jiān)硬峨眉山玄武巖(P3em)成為滑床。
親木地古滑坡位于美姑河下游左岸爾其鄉(xiāng)至瓦古鄉(xiāng)一帶,為一超大型緩傾角順層巖質(zhì)滑坡,形態(tài)呈“圈椅狀”,滑坡體長(zhǎng)度超過(guò)10 km,寬度達(dá)到9 km,最大厚度推測(cè)超過(guò)500 m,估算體積達(dá)到1.87×1010m3。是美姑河流域內(nèi)規(guī)模最大的古滑坡(圖5)。
該地區(qū)的構(gòu)造研究表明,區(qū)域內(nèi)發(fā)育多期疊加褶皺[19],根據(jù)地質(zhì)調(diào)查表明親木地古滑坡區(qū)域?yàn)閮善诏B加褶皺(圖5),褶皺構(gòu)成了地層層面為“瓢”狀,且傾向美姑河;同時(shí)在滑坡體的北西側(cè)發(fā)育一條走向NE,傾向NW的逆沖斷裂(圖5)。疊加向斜的核部為中生界三疊系至侏羅系地層,巖性以砂巖、粉砂巖和白云巖為主,古生界上三疊統(tǒng)峨眉山玄武巖(P3em)及其之下地層亦卷入了該褶皺(圖6)。
親木地古滑坡為一大型基巖滑坡,滑體的地層為中生界三疊系至侏羅系地層,滑帶為上三疊統(tǒng)宣威組(P3x)軟弱泥頁(yè)巖,滑床為上三疊統(tǒng)堅(jiān)硬的峨眉山玄武巖(P3em)(圖6)。其位置大致與前述的拉馬古滑坡遙河相望(圖5),對(duì)比二者的發(fā)育背景,其滑帶和滑床一致,僅親木地古滑坡的滑體地層更多更厚(圖6)。
由此可見(jiàn),親木地巨型古滑坡受到了褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造和沉積構(gòu)造的控制。疊加褶皺構(gòu)造整體將地層彎曲成斜傾的“瓢”狀,堅(jiān)硬的峨眉山玄武巖“瓢”孕育成典型的圈椅狀滑床(P3em);滑坡體西側(cè)的斷層破壞了巖石的連續(xù)性,構(gòu)成了滑坡的西側(cè)滑動(dòng)邊界(圖5、圖7);宣威組(P3x)特殊的沉積構(gòu)造——軟弱泥頁(yè)巖夾層,在褶皺作用過(guò)程中孕育發(fā)展成滑帶(圖6、圖7)。上述3種構(gòu)造共同孕育了該巨型古滑坡體的初始地質(zhì)背景條件,在前緣被美姑河侵蝕產(chǎn)生臨空條件后,推測(cè)在地震及強(qiáng)降雨的激發(fā)條件下,該古滑坡體中生界地層曾利用了宣威組作為滑帶、峨眉山玄武巖為滑床,出現(xiàn)過(guò)小規(guī)模的滑動(dòng)。后緣的多溝同源、階地狀地貌,南西側(cè)滑床的大光壁均證明其滑動(dòng)過(guò)(圖5)。
圖6 美姑河下游拉馬古滑坡、親木地古滑坡縱剖面圖Fig.6 The longitudinal profile of Lama and Qinmudi ancient-landslide in the lower reaches of the Meigu River
圖7 親木地古滑坡橫剖面Fig.7 The cross profile of Qinmudi ancient-landslide
火洛古滑坡位于美姑河下游右岸哈甘鄉(xiāng)火洛洼喜村(圖5),面積約1.8×106m2,滑坡長(zhǎng)2.5 km,寬約2 km;滑坡堆積體平均厚度約150 m,總體積約2.7×108m3,估計(jì)原始體積約6×108m3,最大滑移距離為2 km,滑坡形成于晚更新世中晚期以前[23]。
滑坡區(qū)出露的地層主要由二疊系中下統(tǒng)(P1-2)灰?guī)r和上統(tǒng)峨眉山玄武巖(P3em)、志留系(S)粉砂巖、頁(yè)巖組成的基巖及第四系各種成因的松散堆積物(圖8)。斜坡中上部二疊系地層屬于較堅(jiān)硬—堅(jiān)硬巖石,斜坡下部的志留系龍馬溪組為軟弱巖石,尤其是在志留系(S)與中下二疊統(tǒng)(P1-2)接觸界面附近有一套炭質(zhì)頁(yè)巖(圖8),強(qiáng)度極低。
據(jù)許聲夫(2016)研究成果[23],該滑坡的滑坡體物源為中下二疊統(tǒng)(P1-2)灰?guī)r和上三疊統(tǒng)峨眉山玄武巖(P3em),其主要滑面為志留系(S)頂部與中下二疊統(tǒng)(P1-2)交界的一套炭質(zhì)頁(yè)巖。該斜坡體的變形破壞是由于內(nèi)、外動(dòng)力作用相互交織、耦合造成。在早期的區(qū)域性構(gòu)造作用(內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用)下,堅(jiān)硬的二疊系灰?guī)r和玄武巖形成了一些垂直層面的構(gòu)造節(jié)理,切貫通性較好(圖9a);隨著美姑河的下切,在該河谷段形成了深切“V”型河谷,導(dǎo)致河流右岸坡度變陡,使得二疊系灰?guī)r和玄武巖地層反傾并暴露在河谷右岸陡坡之上(圖9a)。隨著美姑河河流下切的加強(qiáng),斜坡變陡,在自身重力作用下發(fā)生蠕變,出現(xiàn)卸荷裂隙,原有構(gòu)造節(jié)理面進(jìn)一步擴(kuò)展延伸(圖9b);在地表風(fēng)化、地下水(外動(dòng)力地質(zhì))作用下,斜坡頂部的裂隙進(jìn)一步加大,前緣產(chǎn)生臨空條件,在頂部出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象(圖9c);斜坡中部的構(gòu)造節(jié)理面也處于持續(xù)擴(kuò)展變形中,重力造成的卸荷裂隙進(jìn)一步發(fā)育,將原始不連續(xù)的構(gòu)造節(jié)理結(jié)構(gòu)面連通起來(lái),在斜坡中上部形成貫通的大裂縫,在斜坡下部出現(xiàn)新的卸荷裂縫,在斜坡頂部由于表生風(fēng)化作用和地表水、地下水作用下將破碎巖體帶至拉張裂隙中充填(圖9d);隨著重力作用的進(jìn)行,下部二疊系灰?guī)r中的原有不連續(xù)構(gòu)造節(jié)理結(jié)構(gòu)面和卸荷結(jié)構(gòu)面繼續(xù)擴(kuò)展,演變成巖體從斜坡頂部玄武巖至斜坡下部灰?guī)r的貫通性大裂隙。最終在強(qiáng)震作用下,斜坡被分割的坡體就整體失穩(wěn),脫離母體,產(chǎn)生傾倒變形,或者是沿志留系頂部的炭質(zhì)頁(yè)巖層整體滑動(dòng),形成滑坡災(zāi)害(圖9e)。
圖8 美姑河下游火洛古滑坡、柳洪古滑坡縱剖面圖Fig.8 The longitudinal profile of Huoluo and Liuhong old ancient-landslide in the lower reaches of the Meigu River
圖9 火洛反傾巖質(zhì)斜坡的變形破壞機(jī)理及過(guò)程(據(jù)[23]修改)Fig.9 The mechanism and process of deformation and failure in the Huoluo anti-dip rock slope(According to [23] modification)
由此可見(jiàn),該古滑坡的孕育和發(fā)展過(guò)程中,先存垂直層面的節(jié)理構(gòu)造和沉積構(gòu)造中的軟弱層,起到了至關(guān)重要的作用。
柳洪古滑坡位于美姑河下游左岸的柳洪鄉(xiāng)一帶(圖6),其滑坡整體長(zhǎng)10.9 km,寬5.5 km;滑坡堆積體平均厚度約40 m,總體積約2.4×108m3,估算原始體積超過(guò)約5×108m3。
其滑坡產(chǎn)生的位置基本與柳洪背斜位置重疊,柳洪背斜核部地層主要為下奧陶統(tǒng)(O1)中厚層灰?guī)r(圖8),屬于較堅(jiān)硬—堅(jiān)硬巖體,在褶皺的過(guò)程中由于巖石的能干性較強(qiáng),同期伴生了較多的縱向張節(jié)理和橫向、斜向剪節(jié)理,使得巖石較為破碎。受美姑河下蝕的影響,在柳洪背斜西翼形成高陡斜坡,前緣臨空條件產(chǎn)生,由于沿背斜轉(zhuǎn)折端先存構(gòu)造節(jié)理面密集發(fā)育,不連續(xù)的節(jié)理面逐漸貫通,先存構(gòu)造節(jié)理面和巖石的層面組合形成滑面,上覆破碎的巖體在強(qiáng)震激發(fā)條件下發(fā)生滑動(dòng),形成柳洪古滑坡。該古滑坡規(guī)模較大,形成的滑坡體可能阻塞了美姑河,現(xiàn)今的美姑河屬于堰塞湖在滑坡體中前部潰壩后繼續(xù)下蝕的結(jié)果,因此在美姑河右岸河谷區(qū)亦堆積了大量的滑坡堆積體(圖8)。
由此可見(jiàn),背斜構(gòu)造與堅(jiān)硬巖類耦合產(chǎn)生的構(gòu)造節(jié)理是孕育該滑坡的關(guān)鍵因素。
該滑坡位于美姑河下游左岸爾古溝—萬(wàn)波溝段凹形岸坡前緣(圖6),平均寬約600 m,縱向長(zhǎng)度約1.5 km,滑面最大埋深達(dá)282 m,體積約8.5×107m3左右,屬特大型超深層滑坡,滑坡發(fā)生在距今約1.3萬(wàn)年的冰末期[24]。
滑坡體內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了數(shù)條斷裂及層間擠壓錯(cuò)動(dòng)帶,基本橫穿滑坡體,靠近前部的一條斷層具有逆沖性質(zhì)(圖10)。雖在該斷層向上的區(qū)域未通過(guò)平硐或鉆探手段直接揭露到斷裂帶,但氡氣測(cè)量顯示在滑坡體中后部存在數(shù)個(gè)高異常帶,推測(cè)在滑坡體后部及后緣存在與前部逆沖斷裂近于平行展布的斷層[24](圖10)。據(jù)資料顯示[24],在滑坡右側(cè)爾古溝內(nèi),沿溝下游存在一條推測(cè)的斷層,從構(gòu)造上看此處位于莫紅背斜的西翼。存在著褶斷型斷裂的可能性,根據(jù)爾古溝上游遙感資料,存在一條與爾古溝斜交的線性沖溝,綜合推測(cè)沿西側(cè)存在一條近南北走向的逆沖斷裂(圖11)。
圖10 坪頭電站古滑坡縱剖面圖(據(jù)[24]修改)Fig.10 The longitudinal profile of Pingtou hydropower station ancient landslide (according to [24] modification)
由此可見(jiàn),坪頭電站滑坡其西側(cè)邊界為一斷層控制,東側(cè)受萬(wàn)古溝控制(圖11),后緣推測(cè)與斷裂相關(guān)(圖10),為典型的斷裂構(gòu)造控制滑坡,屬于斷裂—順層斜坡—深切河谷類型。坪頭滑坡與其上游的莫紅危巖有著相似的斜坡結(jié)構(gòu),但其最終的變形破壞機(jī)制則差別較大,莫紅危巖表現(xiàn)為小塊的崩塌,而坪頭滑坡則表現(xiàn)為規(guī)模巨大的整塊滑動(dòng),認(rèn)為其與控制變形的邊界條件有關(guān),莫紅危巖主要控制構(gòu)造為不連續(xù)或貫通性一般的褶皺相關(guān)節(jié)理結(jié)構(gòu)面,而坪頭滑坡則表現(xiàn)為連續(xù)性、貫通性好的斷層。
圖11 坪頭電站古滑坡橫剖面圖(據(jù)[24]修改)Fig.11 The cross profile of Pingtou hydropower station ancient landslide (According to [24] modification)
美姑河流域的大型滑坡研究表明沉積構(gòu)造對(duì)滑坡的控制主要表現(xiàn)為層面及軟弱帶孕育為滑帶,其次亦可構(gòu)成滑坡邊界。其具體方式體現(xiàn)在:(1)沉積環(huán)境的改變形成的層理,構(gòu)成了最早的結(jié)構(gòu)面,是構(gòu)造變形中的薄弱帶,易發(fā)生剪切變形,多孕育為滑坡的滑動(dòng)面;(2)沉積相的變化可以構(gòu)成軟弱夾層,該層在構(gòu)造變形過(guò)程中易產(chǎn)生塑性變形及剪切變形,是孕育大型滑坡滑帶的“關(guān)鍵帶”;(3)沉積相變形成的巖性差異控制了構(gòu)造變形的方式,硬巖易發(fā)生破裂,軟巖易發(fā)生塑性及剪切變形,差異變形是促進(jìn)大型滑坡孕育的重要因素;(4)軟弱夾層不僅可以構(gòu)成滑帶,在與其他構(gòu)造耦合出現(xiàn)時(shí),亦可構(gòu)成滑坡邊界,如前述的親木地古滑坡。
斷裂構(gòu)造產(chǎn)生的變形學(xué)差異破壞了巖石的連續(xù)性,降低了巖石的工程地質(zhì)性能;斷裂的破裂變形和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征均可以控制地貌的發(fā)展演化,為滑坡孕育了優(yōu)勢(shì)的地形地貌條件。
因此,斷裂對(duì)滑坡的孕育和控制體現(xiàn)在:(1)構(gòu)成滑坡體的邊界條件,包括后緣和側(cè)向邊界,甚至是前緣剪出口,如美姑縣城古滑坡、親木地古滑坡、坪頭電站滑坡等;(2)斷裂作用的破裂變形和位移可以孕育和控制并提供優(yōu)勢(shì)的滑坡地貌,如基偉村古滑坡、美姑縣城古滑坡;(3)斷裂作用導(dǎo)致的巖石破裂可以構(gòu)成滑坡體的松散物源;(4)斷裂活動(dòng)產(chǎn)生地震可以為滑坡提供激發(fā)條件。
褶皺作用是巖石的一種重要變形過(guò)程,根據(jù)上述分析,其對(duì)滑坡的控制主要體現(xiàn)在:(1)褶皺作用過(guò)程中的彎滑作用導(dǎo)致了巖層沿層面方向的力學(xué)性質(zhì)降低,從而將該層面孕育為滑面(圖12);(2)褶皺作用過(guò)程中會(huì)伴生有巖石的破裂變形,并形成節(jié)理,破壞了巖石的連續(xù)性,降低了其工程地質(zhì)性能(圖12),可構(gòu)成滑坡物源,如基偉村古滑坡、柳洪古滑坡;(3)褶皺作用導(dǎo)致地層傾斜,與地形耦合構(gòu)成各類斜坡,并形成一些不穩(wěn)定的斜坡結(jié)構(gòu);(4)褶皺與堅(jiān)硬巖層的耦合可形成滑坡滑床的形態(tài),并控制整個(gè)滑坡體,如親木地古滑坡。
圖12 軟硬相間地層縱彎褶皺彎滑作用示意圖Fig.12 Schematic diagram of folding and bending by buckle fold in soft alternating with hard layer
節(jié)理是構(gòu)造變形中的產(chǎn)物,其變形最終導(dǎo)致了巖石的破裂,并形成了先存結(jié)構(gòu)面。其對(duì)滑坡的控制體現(xiàn)在:(1)節(jié)理變形破壞了巖石的連續(xù)性,導(dǎo)致巖體呈現(xiàn)為碎塊狀,構(gòu)成滑坡體的物源,如基偉村古滑坡、柳洪古滑坡;(2)節(jié)理產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)面在地形耦合的情況下,可孕育并發(fā)展成為滑坡體邊界,如火洛古滑坡;(3)節(jié)理形成的裂隙是地下水運(yùn)移的主要通道和儲(chǔ)集空間,在降雨過(guò)程中,是地表水入滲的主要位置,其儲(chǔ)集的地下水容易軟化巖層,減小摩擦力,也容易產(chǎn)生浮托力,最終誘發(fā)滑坡滑動(dòng)。
通過(guò)對(duì)美姑河流域活動(dòng)構(gòu)造與大型古滑坡分布的研究,主要取得了以下認(rèn)識(shí):
(1)沉積構(gòu)造對(duì)大型滑坡孕育的控制主要體現(xiàn)在層面常孕育演變?yōu)榛婕败浫鯇影l(fā)展演變?yōu)榛瑤А?/p>
(2)斷層對(duì)大型滑坡的控制主要體現(xiàn)在破壞巖石的連續(xù)性、降低巖石的工程地質(zhì)性能,構(gòu)成滑坡邊界;斷層的巖石變形學(xué)及斷層的活動(dòng)位移可進(jìn)一步加速滑坡地貌演化;誘發(fā)斷裂活動(dòng)的地震導(dǎo)致了大型滑坡失穩(wěn)。
(3)褶皺過(guò)程中的彎滑、灣流作用,進(jìn)一步促進(jìn)了層面及軟弱夾層的工程地質(zhì)性能下降,甚至孕育為大型滑坡的滑帶。
(4)節(jié)理構(gòu)造破壞了巖石的完整性,同時(shí)是地下水徑流、儲(chǔ)集主要途徑和空間,為滑坡的發(fā)生提供了先決條件。
致謝:本文在寫作過(guò)程中得到了四川省華地建設(shè)工程有限責(zé)任公司趙松江教授級(jí)高工的指導(dǎo),在此感謝。