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滑坡的形成及演化 滑坡的形成及演化 摘要滑坡发育于加里东中期花岗岩，受岩体结构面发育特征及外动力地质作用，形成滑坡。本文通过滑坡特征，分析滑 坡形成机制，继而阐述滑坡的形成过程。该滑坡由三组陡倾结构相互切割的楔形块体组成，随着黄河的下切和磊崖沟的形 成，在自重作用下沿楔形块体双滑面的交线方向运动，最终形成滑坡。 关键词滑坡；楔形块体；外动力地质作用；黄河下切 1 工程地质环境工程地质环境 滑坡区出露的地层主要有前震旦系尕让群上亚群AnZgr2黑云母角闪片岩、 新近系上新统临夏组N2l 红层、第四系堆积物和加里东中期花岗岩γ32。滑坡位于炳灵水电站坝前左岸F3 断层磊崖沟与F7 断层 之间，滑坡区结构面发育规律与断层基本一致，主要发育倾SE、NE和近W共 3 组结构面图 1。 滑坡区地震基本烈度为Ⅶ度，50 年超越概率为 10时的地震动峰值加速度为 0.10g，重现期为 475 年，基岩地震水平加速度为 0.11g[1]。本区属高原半干旱高寒性气候区，常年干旱少雨，地下水不丰富， 但在磊崖沟有流量较小的常年水流。 图 1 结构面空间组合示意图 2 滑坡基本特征滑坡基本特征 该滑坡为一在花岗岩内发育的岩质滑坡，滑体纵向长 193～200m，横向宽 70～130m，上宽下窄， 前缘滑带高程 1724～1725m， 后壁高程 1855m， 高出河水面 130m。 滑坡面积 2.21104m2， 滑体厚度 30～ 40m，最大可达 45.6m，总体积约 7.2105m3图 2。滑坡主滑方向SE125，与河道夹角约 20。滑坡总体 呈上陡下缓、中部微凸的鼓肚形态，坡度 30～40，在磊崖沟侧坡度 45～60，局部近直立。 图 2 滑坡区工程地质平面图 3 滑坡形成机理滑坡形成机理 从岩体力学观点，岩体依赖于其地质环境并始终与地质环境相适应，斜坡岩体亦是如 此，岩质滑坡是斜坡岩体随地质环境演化而不断变形破坏的产物[2-3]。 滑坡区斜坡岩体内发育 3 组高倾角结构面，它们的组合在斜坡内形成特定的块体组合， 如第③组构成组合块体的后缘拉裂面，第①组和第②组既是块体的上下游边界，同时也共 同作为块体的潜在组合滑面（图 1） 。上述 3 组结构面的切割，使斜坡内岩体形成了以第③ 组结构面切割 （即使无第③组结构面， 斜坡内也可在演化过程中因卸荷而产生后缘拉裂面） 、 以第①②组结构面为滑面的双滑面空间楔形块体。 黄河和磊崖沟在滑坡区产生双向临空，为滑坡区空间双滑面楔形块的潜在滑动提供有 效临空条件。在内地质作用和外动力地质作用的综合作用下，随着滑坡区地质环境的演化 （包括黄河的下切、磊崖沟的形成） ，空间楔形体向有效临空方向不断变形破坏，最终产生 滑动而形成滑坡，滑坡产生以后继续随地质环境演化而不断演化。 4 区域地质环境的演化与斜坡的形成区域地质环境的演化与斜坡的形成 磊崖沟滑坡所在的寺沟峡地区位于官亭与临夏两断陷盆地间的隆起带，晚近纪末期 （2.4MaB.P.）夷平面和第四纪初期（2.4～1.8MaB.P.）剥蚀面形成以后，黄河开始形成并下 切，切穿寺沟峡并连通临夏盆地和循化盆地。 受黄河下切作用以及大河家关滩断裂、马尔坡乌龙沟断裂、协拉断裂、关门断层、 王哥集断层等构造断裂带作用的影响，寺沟峡地区的区域应力场也发生较大变化，在一定 程度上影响着斜坡岩体的演化进程。 滑坡区斜坡随着黄河的形成而形成，并伴随黄河不断下切而不断演化。最终形成了寺 沟峡V形峡谷和 7 级阶地[4-6]， 其中， Ⅱ级阶地T2大约形成于 50kaB.P.， 拔河高程 40～80m； Ⅰ级阶地T1形成于 10kaB.P.，海拔高程为 1800m，拔河高程 10～15m。 在滑坡区， 依随黄河下切并形成斜坡的同时， 受断层 F3 的影响， 斜坡岩体经风化剥蚀， 并不断下切而形成磊崖沟。 5 斜坡岩体卸荷回弹斜坡岩体卸荷回弹 在黄河下切和斜坡形成过程中，由于卸荷和围压的解除，各结构面法向应力降低进而 导致结构面间抗滑力降低，加之磊崖沟上游岩体根部切断，使这些结构面有滑动的临空条 件，于是在自重作用力及其它因素的综合参与下，这些根部被切断的岩体产生顺结构面滑 动。 在黄河下切至约现在河床高程时（图 3） ，切断斜坡坡脚，此时卸荷回弹同样发生，其 结果是斜坡发生应力重分布，即与临空面平行的应力增大而垂直于斜坡方向的应力大为降 低。黄河两岸岩体不断塌落，被黄河带走，黄河岸坡的坡度也不断变缓。 230 SE∠72 340 SW∠45 a 黄河 155 NE∠65 230 SE∠72 N 1730 1750 1770 1790 1810 1830 1030507090110130150170190 0210 230 SE∠72 340 SW∠45 b 黄河 155 NE∠65 230 SE∠72 N 1030507090110130150170190 0210 1730 1750 1770 1790 1810 1830 1730 1750 1770 1790 1810 1830 1730 1750 1770 1790 1810 1830 a 卸荷变形前的岸坡 b 卸荷变形后的岸坡 图 3 岸坡卸荷变形 受 F3 影响冲切较深的磊崖沟在形成的过程中（图 4） ，斜坡坡脚岩体破碎严重，产生临 空面，很大程度上促成斜坡变形，也为滑坡的形成提供下滑空间。同时磊崖沟西侧作为滑 坡前缘临空面，其内发育有一组倾向 N 的缓倾结构面，坡面上岩体被结构面切割成块，花 岗岩岩体风化严重，并沟内有少量水流，进一步促使岩体卸荷。 总之应力重分布和卸荷回弹，破坏斜坡的岩体完整性、降低抗滑力、增加下滑力，从 而促进岩体顺结构面方向的变形，为其后期蠕变创造有利条件。 1030507090110130150170190 磊崖沟 a b 155 NE∠65 155 NE∠65 230 SE∠72 230 SE∠72 230 SE∠72 230 SE∠72 340 SW∠45 340 SW∠45 SE98 0 SE98 1030507090110130150170190 0 1765 1775 1785 1795 1805 1815 1825 1765 1775 1785 1795 1805 1815 1825 1765 1775 1785 1795 1805 1815 1825 1765 1775 1785 1795 1805 1815 1825 a 卸荷变形前的磊崖沟上游坡面 b 卸荷变形后的磊崖沟上游坡面 图 4 磊崖沟上游坡面卸荷变形 6 斜坡岩体蠕变斜坡岩体蠕变 卸荷回弹发生以后，斜坡岩体开始进行其蠕变变形阶段，从而开始斜坡演化并向滑坡 发展（图 5） 。 6.1 结构面蠕滑结构面蠕滑 斜坡岩体的蠕变程度和形式依岩性不同而异。斜坡出露的地层岩性有加里东中期花岗 岩（γ32）和第四系风积、冲积、坡积、崩积等松散堆积物，斜坡后缘发育有F3 断层。斜坡 内岩体主要发育三组陡倾结构面（图 1） 。正是这样的结构面组合，使得岩体顺结构面滑动 成为可能。受岩体自重及上部坡积物自重和后缘F3 断层的影响，斜坡内岩体开始顺结构面 蠕滑。斜坡前缘，花岗岩岩体风化严重，在一定程度上降低岩体的抗滑能力，被结构面切 成块体的岩体，顺结构面滑动。 6.2 坡积物的滚落坡积物的滚落 上部坡积物庞大的自重，进一步促使这种运动，在岩体蠕滑的同时，坡积物也产生运 动，坡积物不断向下滚落，从较陡的坡面滑向下部较平缓的地区，这也使得滑坡前部坡积 物厚度大于滑坡后部。受坡积物的影响，花岗岩岩体也发生破碎，自前向后破碎程度不同， 前部岩体较为破碎。这在滑坡体中可以得到印证，滑坡后部岩体块体完整性较前部好。 6.3 斜坡后缘裂缝的发生和扩展斜坡后缘裂缝的发生和扩展 受 F3 断层影响斜坡后缘产生不同程度的裂缝。随着斜坡岩体的滑动，后缘裂缝不断扩 大，由浅部向深部发展，同时促使斜坡后端下落，形成滑坡后缘。后缘历经风化侵蚀，现 已不太明显，但仍可看到拉张裂缝及由其影响产生的第三系红层中的裂缝。 1700 1750 1800 1850 1860 m m 050100150200250275 1700 1750 1800 1850 1860 m m 050100150200250275 SE157 黄河 a 黄河 b 155 NE∠65 230 SE∠72 1700 1750 1800 1850 1860 m m 050100150200250275 黄河 c 1700 1750 m 050100150200250275 黄河 d 1800 1850 1860 m 340 SW∠45 155 NE∠65 230 SE∠72 340 SW∠45 155 NE∠65 230 SE∠72 340 SW∠45 155 NE∠65 230 SE∠72 340 SW∠45 SE157 SE157SE157 图 5 滑坡演化机制 7 滑坡的产生滑坡的产生 7.1 贯通性滑面的形成贯通性滑面的形成 如上所述，当斜坡后缘岩体的拉张裂缝不断扩大，滑坡岩体内结构面间强度不断减弱， 结构面间的相互滑动不断发展，从而形成统一的贯通性面（图 5c、图 5d） 。从而看出磊 崖沟滑坡后部滑面是早期滑面。 在斜坡内部岩体滑动，形成统一的贯通性面的同时，斜坡上的坡积物也在不断运动。 原来高处的坡积物不断滚落，从高处滚落到斜坡上较平缓低洼的区域，增加了斜坡下部的 荷载。 7.2 滑坡整体滑动滑坡整体滑动 贯通性的统一滑面形成以后，在自重或其它因素加速作用下，尤其前部坡脚不断地被 黄河侵蚀，斜坡岩体便沿滑面产生整体性下滑，产生磊崖沟滑坡。 由于此次滑坡形成的时间距今已很久远，同时滑坡后缘由于受到自然风化和人类活动 的影响，滑坡后缘平台也不明显，很难推测此次滑坡形成过程中，滑体的运动规模。 此次整体性下滑并从剪出口滑出后，可能局部堆积并阻塞黄河。 8 结论结论 （1） 滑坡区三组高陡结构面的特殊组合，形成由 SE 组切割、SW 组和 NE 组为滑面 的块体，为滑坡的形成提供物质和力学基础，同时也控制着滑坡的运动方向。 （2） 磊崖沟形成以及黄河的冲切作用，为块体下滑提供有效的临空条件，最终在滑 体的自重作用下，块体向临空方向下滑。 参考文献参考文献 [1] 国家地震局地球物理研究所， 甘肃省地震局． 黄河积石峡水电站工程场址地震安全性评价报告[R]． 兰 州2008. [2] 刘高，张帆宇，李新召．凤安山滑坡地质过程研究[A]．第二届全国岩土与工程学术大会论文集[C]. 北京科学出版社，2006，418-424. [3] Fan-yu Zhang, Gao Liu, Wen-wu Chen. Engineering geology and stability of the Jishixia Landslide, Yellow River, China[J]. Bull Eng Geol Environ, 20106999-103. [4] 潘保田，李吉均，曹继秀. 黄河中游的地貌与地文期问题[J]．兰州大学学报, 1994, 01115-123. [5] 赵振明，刘百篪. 对龙羊峡形成的初步认识[J]．西北地质, 2005, 0224-32. [6] 张小虎, 夏正楷. 青海官亭盆地黄河二级阶地的结构分析[J]．水土保持研究. 2005,12433-34.