某崩滑堆積體的形成機(jī)理

劉洪鋮

（吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 吉林長春 130021）

1 工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

崩滑堆積體發(fā)育在高中山地貌上的次級(jí)微地貌單元，其前緣發(fā)育有一級(jí)侵蝕階地，詳見表1。

表1 地形地貌類型及特征表

1.2 地層巖性

研究區(qū)內(nèi)出露的地層以崩滑堆積體為主，并有石碳系下統(tǒng)巖關(guān)組(C1y)、大唐組(C1d)、擺佐組及中統(tǒng)黃龍群(C2hn)及第四系崩坡積堆積塊石、塊石混合土、碎石混合土及沖洪積堆積的卵石及級(jí)配良好礫石層。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

崩滑堆積體范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的斷層，只是在平硐PD11內(nèi)發(fā)現(xiàn)在崩滑堆積體后緣，在擺佐組灰?guī)r與上覆塌滑體界面處有一個(gè)近 12m破碎帶，為黃褐色礫、碎石混合土，密實(shí)狀態(tài)，碎石塊徑2～15cm，部分呈次棱角狀，該破碎帶呈近35°角向上延伸至地表。

另崩滑堆積體內(nèi)原巖節(jié)理及層面大部分已被鈣質(zhì)膠結(jié)，近于整體結(jié)構(gòu)。崩滑堆積體兩側(cè)基巖以單斜構(gòu)造為主，傾向河右岸上游側(cè)。

根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度，地震反應(yīng)譜特征周期為0.45s。

1.4 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)賦存的地下水主要有碳酸巖鹽類巖溶水，接受大氣降水和鄰近含水層補(bǔ)給為主，向清水河排泄，屬補(bǔ)給型河谷。

從鉆孔揭露資料可以看出，該區(qū)地下水位全部位于崩塌堆積界面以下，說明該堆積體透水率較大，有良好的地下水排泄條件。

2 形成機(jī)理

根據(jù)工程地質(zhì)勘察成果的綜合分析，九子堆積體性質(zhì)為崩塌輔以滑移性質(zhì)，總體崩滑方向?yàn)镾E131°27′～SE153°51′27″。其形成主要受地質(zhì)條件內(nèi)部因素（地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造）及外部環(huán)境影響因素（河水凹岸侵蝕以及地表水入侵）等共同作用控制。

2.1 地質(zhì)條件內(nèi)部因素

該崩滑堆積體形成之前，前緣為高陡邊坡，邊坡最大高度約 500m，地形坡度 45°～75°，局部陡立，地表植被極不發(fā)育，絕大部分基巖裸露。該區(qū)上部巖性為石碳系中統(tǒng)黃龍群(C2hn)中厚層狀白云巖，巖層產(chǎn)狀為SE170°∠30°，傾向河流上游側(cè)。發(fā)育有走向 NW320°～350°傾向SW或NE 傾角 60°～85°及走向 NE40°～70°，傾向 NW或SE，傾角60°～70°兩組節(jié)理，節(jié)理間距 0.5m～1.5m。第四系早期受某斷層活動(dòng)，尤其是弱破壞性地震（深源，震級(jí) 4.9～5.5級(jí)）作用的影響，發(fā)育有數(shù)條總體走向 NE12°～44°略傾 NE的卸荷張性裂隙，靠近河谷臨空側(cè)卸荷張性裂隙間距小，遠(yuǎn)離臨空側(cè)卸荷裂隙間距逐步加大，直至消失。該巖層在節(jié)理及卸荷裂隙組合切割下，易沿層面向臨空側(cè)崩落，形成崩塌。白云巖下部為石碳系下統(tǒng)擺佐組灰?guī)r及大唐組泥巖與泥巖互層，巖層產(chǎn)狀 SW196°∠28°～30°，與上覆白云巖產(chǎn)狀總體接近，略呈角度不整合接觸。

2.2 外部環(huán)境影響因素

影響該崩滑堆積體形成的外部環(huán)境影響因素主要有河流側(cè)向侵蝕及大氣降水入滲作用。

經(jīng)現(xiàn)場地質(zhì)測(cè)繪、鉆孔、平硐等資料及該處河段空中立體拍攝照片綜合分析確認(rèn)，該河段左岸崩滑堆積體側(cè)原為河流凹岸，河水位在高程約為1325～1350m（高于現(xiàn)卵礫石堆積三級(jí)階地面高程）范圍內(nèi)漲落，河道坡降大，流量大，水流流速大，凹岸侵蝕作用強(qiáng)，側(cè)向侵蝕作用加劇了巖體崩落，為崩滑堆積體形成提供了外部動(dòng)力。

大氣降水直接滲入巖體節(jié)理裂隙及層面內(nèi)，降低巖體間摩擦力，為巖體崩落的外部影響因素之一。

2.3 崩滑堆積體的形成過程

崩滑堆積的形成起初是個(gè)漸變過程。形成初期石碳系中統(tǒng)黃龍群(C2hn)中厚層狀白云巖在走向 NW320°～350°傾向 SW 或 NE 傾角 60°～85°及走向 NE40°～70°，傾向 NW 或 SE，傾角 60°～70°兩組節(jié)理及受摩嘎斷層帶活動(dòng)的影響，走向NE12°～44°略傾NE的卸荷張性裂隙切割作用下，表層巖體開始松動(dòng)，且層面傾向臨空側(cè)，極不利于高陡邊坡巖體穩(wěn)定，而且此時(shí)清水河水位較高，水利坡降大，水的流速較大，且水流具有顯著的凹岸側(cè)向侵蝕作用，坡腳逐步被淘空，形成崩塌，塌落下來的塊石絕大部分被水流帶走。再進(jìn)一步侵蝕、掏空，卸荷張性裂隙進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)一步形成新一輪的崩塌。陡立邊坡呈逐步后移趨勢(shì)，邊坡后緣高度逐步加大，坡腳逐步高出水面，崩塌速度逐步放慢，并出現(xiàn)間歇期，坡腳開始堆積有少量碎石混合土類，隨著后緣卸荷裂隙的進(jìn)一步發(fā)展擴(kuò)大，向臨空側(cè)傾斜，在重力作用下及地表大氣降水匯入卸荷裂隙內(nèi)降低了巖體的抗剪強(qiáng)度后，逐步達(dá)到臨界狀態(tài)，發(fā)生了大規(guī)模崩塌。前緣部分巖體部分尚未解體，沿著擺佐組灰?guī)r及大唐組泥巖及泥灰?guī)r及部分巖關(guān)組灰?guī)r面向下滑移，后面的巖體崩落滑移的過程中翻滾，相互碰撞，攜帶部分滑床上的灰?guī)r、泥灰?guī)r一起下滑，至使滑面凸凹不平。由于前緣崩滑的巖體大部分未解體，占據(jù)了大部分河道，至使河道向右岸滾移，使河道變直，側(cè)蝕作用減弱至消失。陡坎后緣后期又陸續(xù)發(fā)生了若干次小規(guī)模崩塌，覆蓋于原崩滑堆積體之上，卸荷裂隙漸少直至消失。地表水入滲減小，巖體邊坡逐步達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，崩塌停止。與此同時(shí)，由于原崩滑堆積體被水流攜帶沖向下游，逐漸堆積于河道內(nèi)，河道比降有減小趨勢(shì)，且水流速度相對(duì)變緩，在河床內(nèi)堆積有厚20m～35m的漂石及砂礫卵石，覆蓋于崩滑堆積體前緣。由于該區(qū)處于碳酸鹽巖地區(qū)，在具有酸性地下水作用下，巖溶作用相對(duì)較強(qiáng)烈，攜帶鈣質(zhì)成分地下水流經(jīng)崩滑堆積體向河道排泄，鈣質(zhì)成份沉積下來，在漫長的鈣質(zhì)成份沉積結(jié)晶的過程中，崩滑堆積體及漂石及砂礫卵石被重新膠結(jié)在一起。

后期由于地殼抬升，河床下切，在兩岸形成了基本呈對(duì)稱分布的高 20m～35m的以鈣質(zhì)膠結(jié)砂礫卵石及漂石為主的三級(jí)階地。

經(jīng)后緣平硐 PD11揭露，在擺佐組灰?guī)r與上覆崩滑堆積體界面處有一個(gè)近 12m破碎帶，為黃褐色礫、碎石混合土，密實(shí)狀態(tài)，碎石塊徑2cm～15cm，部分呈次棱角狀，該破碎帶呈近35°角向上延伸至地表。說明崩滑堆積體形成過程中出現(xiàn)過崩塌間歇過程。

經(jīng)鉆孔巖芯及平硐發(fā)現(xiàn)，崩滑堆積體及崩滑界面處相互擠壓后的巖體經(jīng)后期地表水及地下水?dāng)y帶的鈣質(zhì)成分重新膠結(jié)，使崩滑過程中白云巖與灰?guī)r膠結(jié)在一起現(xiàn)象較普遍，如圖1及圖2。

圖1 堆積界面處巖芯及重膠結(jié)現(xiàn)象

圖2 堆積界面處重膠結(jié)現(xiàn)象

經(jīng)后緣平硐PD10發(fā)現(xiàn)，該崩滑堆積體表部含大部崩塌巖體，有架空現(xiàn)象，巖性為白云巖，故將該堆積體定性為崩滑堆積體。

崩滑堆積體前緣堆積有厚 20m～35m卵石層，該卵石層呈密實(shí)狀態(tài)，已被地表水及地下水?dāng)y帶的鈣質(zhì)成份膠結(jié)，呈半膠結(jié)狀態(tài)，且在河兩岸呈對(duì)稱分布，表明是由早期沖洪積堆積而成。后期由于地殼抬升，河流下切而在河流兩岸出現(xiàn)對(duì)稱分布的半膠結(jié)狀態(tài)卵石陡坎，河流下切深度達(dá)20m～35m，說明該卵石層時(shí)代較早，應(yīng)在第四系早期，故該崩滑堆積體應(yīng)形成在卵礫石堆積之前。

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