構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)對(duì)平推式滑坡形成演化的影響*

唐 然 許 強(qiáng) 范宣梅

(①成都大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院， 成都 610106， 中國(guó))

(②地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))， 成都 610059， 中國(guó))

0 引 言

平推式滑坡在四川盆地紅層地區(qū)廣泛分布，多發(fā)育在近水平(傾角小于10°)巖層斜坡中，斜坡類型可能為順層坡、斜交坡甚至反傾坡。傳統(tǒng)理論認(rèn)為這類斜坡應(yīng)為地質(zhì)災(zāi)害低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，卻在特大暴雨期間誘發(fā)成千上萬處滑坡，其中不乏大型、特大型深層滑坡，具有高度的隱蔽性、強(qiáng)烈的突發(fā)性和巨大的危害性，其成因機(jī)理復(fù)雜，提前發(fā)現(xiàn)和主動(dòng)防控難度極大。

王蘭生等(1982)、張倬元等(1994)首先提出了平推式滑坡的成因模式，認(rèn)為滑體是在陡傾裂隙中充水的靜水壓力和滑面揚(yáng)壓力聯(lián)合作用下產(chǎn)生的。此后，有大量學(xué)者對(duì)平推式滑坡形成條件和失穩(wěn)機(jī)理開展研究，取得了一系列重要成果。黃潤(rùn)秋等(2005)提出“平推式滑坡”中存在地下水的頂托、水墊效應(yīng)以及裂隙水壓力對(duì)構(gòu)造裂隙的“楔裂”、“撕開”作用。范宣梅等(2008)通過物理模擬和數(shù)值模擬試驗(yàn)驗(yàn)證了平推式滑坡的成因模式和臨界啟動(dòng)條件。趙權(quán)利等(2012，2014)根據(jù)承壓水一維穩(wěn)定滲流理論分析了承壓水作用范圍，并對(duì)平推式滑坡啟動(dòng)判據(jù)進(jìn)行了修正。還有研究人員從變形破壞機(jī)制、成因機(jī)理、運(yùn)動(dòng)特征和預(yù)警預(yù)報(bào)等方面對(duì)平推式滑坡開展了研究(Zhao et al.，2015;Xu et al.，2016; 唐然等， 2018; 黃健等， 2019； Lü et al.，2019)，取得了大量有益的成果。

多年的調(diào)查研究成果已經(jīng)證明，平推式滑坡的形成一般要具備2個(gè)必要條件，其一為軟弱層的存在，多為泥質(zhì)類巖石。其二為滲透性能較好的張性結(jié)構(gòu)面的存在，張性結(jié)構(gòu)面既為地下水下滲提供通道，又在特大暴雨條件下成為儲(chǔ)水裂縫，充水后形成的靜水推力將滑體水平推出。平推式滑坡發(fā)生后，充水的張性結(jié)構(gòu)面大幅張開拓寬形成的拉陷槽是其最具代表性的特征，其走向通常與張性結(jié)構(gòu)面走向一致，如圖1 所示。因此，張性結(jié)構(gòu)面的存在是產(chǎn)生平推式滑坡的前提。

圖1 平推式滑坡發(fā)育特征示意圖

關(guān)于近水平巖層斜坡內(nèi)張性結(jié)構(gòu)面的成因，歷年來眾多學(xué)者多持有的觀點(diǎn)是完全由于外動(dòng)力地質(zhì)作用影響。王蘭生等(1982)提出，平推式滑坡多發(fā)育在多面臨空的山嘴、山包等卸荷作用比較強(qiáng)烈的部位。板梁狀平推式滑坡一般發(fā)生在含巨厚層砂巖的斜坡陡崖附近，坡體內(nèi)陡傾結(jié)構(gòu)面受側(cè)向卸荷作用的影響而具有較大規(guī)模(許強(qiáng)等， 2010)。三峽庫(kù)區(qū)發(fā)育的大量平推式古滑坡與河谷分期下切和卸荷聯(lián)系緊密(胡新麗， 1998; 胡新麗等， 2001; 殷坤龍， 2007; 劉雪梅， 2010)。

地質(zhì)災(zāi)害的形成是地球內(nèi)動(dòng)力系統(tǒng)和外動(dòng)力耦合作用或者聯(lián)合作用的結(jié)果(王思敬， 2002; 彭建兵等， 2004; 彭建兵， 2006)，內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成演化的影響同樣不能忽視。地質(zhì)構(gòu)造對(duì)滑坡形成和發(fā)展具有區(qū)域性控制作用和影響(郭長(zhǎng)寶等， 2020)。大量學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成和活動(dòng)規(guī)律具有一定的控制性作用(呂鴻圖等， 1984; 艾南山等， 1985， 1986; 陳洪凱等， 1997; 唐紅梅等， 2000; 張帆等， 2007; 李曉等， 2008； 崔圣華等， 2019; 王瑞琪等， 2019; 郭長(zhǎng)寶等， 2020)。

四川盆地表層幾乎完全被紅層覆蓋，自印支期以來，盆地邊緣的構(gòu)造帶持續(xù)向盆地內(nèi)部產(chǎn)生長(zhǎng)期的、有階段性的擠壓作用，紅層巖層受到的內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用的影響長(zhǎng)期而久遠(yuǎn)，巖體內(nèi)結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)必然受到構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的影響，有條件形成滲透性能較好的張性結(jié)構(gòu)面。本文通過分析構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化對(duì)主要結(jié)構(gòu)面性質(zhì)的控制和改造作用進(jìn)而探討其對(duì)平推式滑坡形成演化的影響，以期為該類滑坡的早期識(shí)別和防災(zāi)減災(zāi)提供參考。

1 平推式滑坡發(fā)育分布特征

經(jīng)過案例初步搜集統(tǒng)計(jì)，四川盆地紅層地區(qū)共發(fā)育平推式滑坡347處，其分布如圖2 所示。分析其滑體厚度和體積特征后發(fā)現(xiàn)，其中大部分為小型、淺層滑坡，占各自分類的70%以上，中型、中層以上的滑坡數(shù)量較少，如表1 所示。

圖2 四川盆地地質(zhì)構(gòu)造與平推式滑坡發(fā)育分布特征

表1 四川盆地平推式滑坡發(fā)育特征統(tǒng)計(jì)表

表面上看平推式滑坡的發(fā)育分布與內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用毫無聯(lián)系，進(jìn)一步分析中型、中層以上的新滑坡后發(fā)現(xiàn)，大部分滑坡案例拉陷槽的展布方向(表2) 存在一定的規(guī)律。如圖2 所示，川西地區(qū)平推式滑坡拉陷槽總體走向?yàn)镹W向，川中地區(qū)為近NS～NNW向，川東北地區(qū)主要為近NE向?？梢园l(fā)現(xiàn)拉陷槽走向總體與鄰近的盆緣構(gòu)造帶展布方向垂直，指示其方向與盆緣構(gòu)造擠壓方向接近一致，這其中可能暗含地質(zhì)構(gòu)造作用對(duì)巖體內(nèi)張性結(jié)構(gòu)面的形成先期已經(jīng)產(chǎn)生了影響。要探明其中的關(guān)聯(lián)，需要從四川盆地的地質(zhì)構(gòu)造和應(yīng)力場(chǎng)演化特征來分析。

表2 平推式滑坡案例列表

2 四川盆地地質(zhì)構(gòu)造及應(yīng)力場(chǎng)特征

2.1 四川盆地地質(zhì)構(gòu)造特征

四川盆地位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)的西北部，屬于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)上的一個(gè)次一級(jí)構(gòu)造單元，是上揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)內(nèi)通過北東向及北西向交叉的深斷裂活動(dòng)形成的菱形構(gòu)造-沉積盆地。

四川盆地基底構(gòu)造如圖3a所示，自西向東被F1、F2、F4和F5斷裂帶切割為3大區(qū)，俗稱“暗3塊”，F(xiàn)2和F4斷裂之間的區(qū)域(川中)基底為剛性，能干性較高，而F1和F2斷裂之間(川西)和F4和F5斷裂之間區(qū)域(川東)則為塑性，能干性相對(duì)較弱(鄧賓， 2013)。

四川盆地紅層分布在沉積蓋層的表層，地層分布與構(gòu)造形跡特征如圖3b所示，主要出露侏羅系與白堊系地層，有少量第三系和三疊系地層出露。眾多學(xué)者對(duì)四川盆地構(gòu)造變形特征及演化進(jìn)行了探討(童崇光， 1992; 郭正吾等， 1996; 樂光禹等， 1996; 沈傳波等， 2007; 梅廉夫等， 2010； 張?jiān)罉虻龋?2011)，普遍認(rèn)為盆地經(jīng)歷了多期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化，大部分構(gòu)造形跡在喜馬拉雅期定型，形成了目前的構(gòu)造特征。受控于基底構(gòu)造及其能干性的差異，紅層地表構(gòu)造形跡表現(xiàn)出明顯的三分性的特點(diǎn)，與基底構(gòu)造具有良好的對(duì)應(yīng)性，大致可分為川西、川中和川東3個(gè)地區(qū)，如圖4 所示。

圖3 四川盆地基底構(gòu)造與表層構(gòu)造

圖4 四川盆地構(gòu)造定型階段應(yīng)力場(chǎng)略圖與滑坡案例拉陷槽走向展布(據(jù)(樂光禹等， 1996)，修改)

表3 四川盆地邊緣構(gòu)造帶活動(dòng)時(shí)序表(據(jù)(沈傳波等， 2007)修改)

2.2 四川盆地構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征

盆地外部構(gòu)造環(huán)境和盆地內(nèi)部構(gòu)造的動(dòng)力聯(lián)系控制著四川盆地構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征。盆緣構(gòu)造帶的運(yùn)動(dòng)方向均大致指向盆地內(nèi)部，盆地內(nèi)部持續(xù)受到盆緣側(cè)壓力的聯(lián)合作用。表3反映了盆緣構(gòu)造帶活動(dòng)強(qiáng)度時(shí)序特點(diǎn)。從中可見，自印支期以來，盆緣構(gòu)造帶在不同時(shí)間段內(nèi)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)弱差異巨大，對(duì)盆地內(nèi)部施加的構(gòu)造擠壓作用此消彼長(zhǎng)。

盆地內(nèi)部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)是動(dòng)態(tài)變化的，要詳細(xì)恢復(fù)四川盆地在不同時(shí)期的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征難以實(shí)現(xiàn)。因此主要分為構(gòu)造形跡大致定型時(shí)期與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期兩個(gè)階段加以分析。

2.2.1 構(gòu)造定型時(shí)期應(yīng)力場(chǎng)

根據(jù)基底盆地邊緣和內(nèi)部的斷裂帶作為力學(xué)邊界結(jié)合地表主要構(gòu)造形跡組合展布和聯(lián)合的關(guān)系，反演得到了構(gòu)造形跡定型階段的應(yīng)力分布，如圖4 所示。將圖1 中的滑坡案例疊加到圖中發(fā)現(xiàn)，大部分滑坡拉陷槽走向與圖中最大主應(yīng)力跡線方向比較接近(圖4 中滑坡案例A類)，部分偏差較大(圖4 中滑坡案例B類)。

2.2.2 新構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)

由于水系對(duì)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)反應(yīng)極為敏感，其發(fā)育形態(tài)對(duì)判斷新構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)有重要意義(高士鈞， 1992)，因此通過水系分析反演新構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。采用GIS技術(shù)改進(jìn)的A. E Scheidegger法(秦勝伍等， 2006)對(duì)盆地內(nèi)的13個(gè)區(qū)域進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖5 所示。分析得到的這些區(qū)域最大主應(yīng)力展布如圖6 所示，局部地區(qū)采用前人研究成果。從中可見A1～A8區(qū)域最大主應(yīng)力方向皆為NNW～NS向，指向龍門山構(gòu)造帶和米倉(cāng)山構(gòu)造帶，A9～A13區(qū)域主應(yīng)力方向?yàn)镹NE～NE～NEE向，指向大巴山推覆構(gòu)造帶?；趫D6 進(jìn)一步繪制這些區(qū)域的主應(yīng)力跡線圖，如圖7 所示。將其與圖4 相比，發(fā)現(xiàn)多處區(qū)域的主應(yīng)力方向產(chǎn)生了偏轉(zhuǎn)，其原因必然與構(gòu)造帶的活動(dòng)性有關(guān)。

圖5 水系展布玫瑰花圖及主應(yīng)力方向

圖6 新構(gòu)造最大主應(yīng)力方向展布

圖7 新構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)略圖與滑坡案例拉陷槽走向展布

相關(guān)研究認(rèn)為我國(guó)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的起始時(shí)間為距今約10～15Ma(徐杰等， 2012)。結(jié)合表3 可以發(fā)現(xiàn)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活動(dòng)性最強(qiáng)的是大巴山推覆構(gòu)造帶和龍門山構(gòu)造帶。就川東北A12和A13區(qū)而言，構(gòu)造動(dòng)力源是雪峰山構(gòu)造帶(通過齊岳山斷階帶傳遞)和大巴山推覆構(gòu)造帶，前者在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中處于平靜階段，向NW方向的作用力幾乎停止，后者從NE向SW方向擠壓的作用力的大小和效應(yīng)不斷加強(qiáng)，影響到了該區(qū)域內(nèi)主應(yīng)力方向以NE-SW向?yàn)橹?。龍門山構(gòu)造帶在距今10Ma以來產(chǎn)生強(qiáng)烈隆升，并且至今仍處于較活動(dòng)的狀態(tài)(劉樹根等， 2001)，由此引起了川中地區(qū)北部主應(yīng)力方向朝龍門山構(gòu)造帶偏轉(zhuǎn)。

圖7疊加拉陷槽展布后可以發(fā)現(xiàn)，圖4中與主應(yīng)力方向偏差較大的滑坡案例B類已轉(zhuǎn)變?yōu)榉较蛳嘟??；掳咐鼳類分布區(qū)域主應(yīng)力方向雖然出現(xiàn)一定偏轉(zhuǎn)，仍然能與主應(yīng)力方向保持近于平行或小角度相交。從以上分析可見，表2中的平推式滑坡案例的形成發(fā)育與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以來的應(yīng)力場(chǎng)關(guān)系密切。

3 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)對(duì)巖體的改造與影響

四川盆地紅層近水平巖層地區(qū)所受到的構(gòu)造作用主要為近水平方向，在此應(yīng)力環(huán)境下在巖層內(nèi)形成陡傾X型共軛節(jié)理為主的節(jié)理裂隙系統(tǒng)。隨著盆緣構(gòu)造帶活動(dòng)性出現(xiàn)差異，局部區(qū)域構(gòu)造主應(yīng)力方向出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，改造前期形成的節(jié)理裂隙，在多期構(gòu)造應(yīng)力作用下形成現(xiàn)今巖體結(jié)構(gòu)。構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)對(duì)平推式滑坡形成演化的影響主要表現(xiàn)在對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的改造、對(duì)結(jié)構(gòu)面滲透性的控制和對(duì)斜坡水文條件的影響等方面。

3.1 多期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的改造

構(gòu)造主應(yīng)力方向的轉(zhuǎn)變對(duì)走向與其近于平行的陡傾結(jié)構(gòu)面在力學(xué)性質(zhì)方面能產(chǎn)生顯著的改造作用，使原為壓(剪)性質(zhì)的結(jié)構(gòu)面(圖8a) 轉(zhuǎn)變?yōu)閺埿?圖8b)。當(dāng)主應(yīng)力足夠大時(shí)，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生張裂延伸作用。結(jié)構(gòu)面在構(gòu)造應(yīng)力作用下沿走向張裂延伸，與鄰近的同向結(jié)構(gòu)面貫通(圖8b)。秦啟榮等(2005)發(fā)現(xiàn)川中地區(qū)公山廟張性正斷層成因與此類似，剪性結(jié)構(gòu)面在與之近于平行的構(gòu)造應(yīng)力作用下逐漸延伸貫通、規(guī)模擴(kuò)大而形成張性正斷層。

圖8 構(gòu)造主應(yīng)力方向轉(zhuǎn)變對(duì)巖體的改造

相關(guān)試驗(yàn)研究顯示，當(dāng)主應(yīng)力方向與結(jié)構(gòu)面走向夾角小于15°時(shí)，結(jié)構(gòu)面尖端應(yīng)力集中后產(chǎn)生的翼裂紋隨著應(yīng)力增大，最終會(huì)沿主應(yīng)力方向延伸，并與相鄰結(jié)構(gòu)面尖端翼裂紋搭接而貫通巖橋。在多處滑坡案例實(shí)地調(diào)查中均發(fā)現(xiàn)了這類“先壓(剪)后張”的結(jié)構(gòu)面，這類結(jié)構(gòu)面的普遍特征是張開度比另一組共軛結(jié)構(gòu)面大，充填物均較為松散，具有一定劈理化現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)面夾片狀巖石或扁長(zhǎng)透鏡體(圖9a～圖9d)。

受到改造的結(jié)構(gòu)面張裂延伸方向不僅包括走向方向，同時(shí)也包括傾向方向。近水平巖層中構(gòu)造結(jié)構(gòu)面通常尖滅于巖性界面層(陳燦， 2011)，但此類結(jié)構(gòu)面沿傾向方向延伸，具有顯著的跨層特征(圖9e～圖9h)。

圖9 “先壓(剪)后張”結(jié)構(gòu)面特征

綜上所述，經(jīng)過多期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的改造，巖體內(nèi)與構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)近于平行的結(jié)構(gòu)面之間相互貫通，加強(qiáng)了斜坡內(nèi)部裂隙網(wǎng)絡(luò)的整體連通性。

3.2 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)面滲透性的控制作用

結(jié)構(gòu)面的三維應(yīng)力狀態(tài)對(duì)其滲透性有明顯的影響，四川盆地紅層近水平巖層地區(qū)，構(gòu)造主應(yīng)力方向也為近水平，當(dāng)構(gòu)造主應(yīng)力與結(jié)構(gòu)面走向近于平行時(shí)(圖10)，會(huì)使?jié)B透系數(shù)明顯增加。在某些地質(zhì)工作中發(fā)現(xiàn)了類似的情況，羅明等(1996)經(jīng)過調(diào)查后發(fā)現(xiàn)遼寧南芬區(qū)NNE走向斷裂與NE～NNE向的構(gòu)造主壓應(yīng)力方向近于平行，具有良好的透水性和含水性。王志萍等(2012)、陳迎賓等(2013)分析大邑地區(qū)須家河組氣藏裂縫特征認(rèn)為，與構(gòu)造主應(yīng)力方向平行的裂縫張開度大，形成了流體運(yùn)移的有效裂縫系統(tǒng)，增加了儲(chǔ)層天然氣產(chǎn)能。在裂隙巖體滲流與應(yīng)力耦合的試驗(yàn)研究中也證實(shí)了側(cè)向水平應(yīng)力對(duì)裂隙滲透性的促進(jìn)作用(劉才華等， 2007； 劉光廷等， 2007)。

圖10 結(jié)構(gòu)面三維應(yīng)力狀態(tài)

3.3 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)對(duì)斜坡水文條件的影響

基巖裂隙系統(tǒng)是地下水入滲、運(yùn)移和儲(chǔ)存的主要空間，是導(dǎo)致平推式滑坡發(fā)生的主要原因。紅層斜坡中的基巖裂隙主要包括：風(fēng)化卸荷裂隙、層間裂隙、構(gòu)造裂隙，如圖11 所示。風(fēng)化卸荷裂隙網(wǎng)絡(luò)分布在靠近斜坡表層的風(fēng)化卸荷帶內(nèi)，是地下水活動(dòng)性最強(qiáng)的區(qū)域，其裂隙網(wǎng)絡(luò)的發(fā)育程度和深度主要受外動(dòng)力作用控制，因此風(fēng)化卸荷帶內(nèi)地下水的活動(dòng)性也主要與外動(dòng)力作用相關(guān)。處在風(fēng)化卸荷帶內(nèi)的構(gòu)造裂隙受到外動(dòng)力作用改造，普遍比深部結(jié)構(gòu)面張開度和滲透性更大，而深部的構(gòu)造裂隙多為壓剪性質(zhì)，滲透性極差。地下水通過跨層張性結(jié)構(gòu)面向斜坡深部運(yùn)移。

圖11 近水平巖層斜坡基巖裂隙系統(tǒng)及地下水運(yùn)移示意圖

地下水沿著陡傾裂隙垂向運(yùn)移，在到達(dá)相對(duì)隔水層時(shí)沿著由原生節(jié)理組成的層間裂隙富集，并逐漸轉(zhuǎn)為沿層面近水平方向運(yùn)移在臨空面處排泄。這種垂向和水平運(yùn)移特征是平推式滑坡發(fā)生的主要因素之一，為滑坡的產(chǎn)生提供了演化條件，使下伏軟巖與地下水產(chǎn)生物理化學(xué)作用，逐漸演化為滑帶。同時(shí)也為滑坡的形成提供力學(xué)條件，使暴雨時(shí)滑體受到靜水推力和揚(yáng)壓力。地下水沿陡傾裂隙的入滲深度對(duì)平推式滑坡的規(guī)模和厚度起到一定的控制作用。風(fēng)化卸荷帶內(nèi)裂隙網(wǎng)絡(luò)最為發(fā)育，最易產(chǎn)生平推式滑坡，風(fēng)化卸荷帶為斜坡淺表層，厚度總體為2～6m(王子忠， 2011)，因此表1 中統(tǒng)計(jì)得到的小型、淺層滑坡數(shù)量最多。更大規(guī)模的平推式滑坡的形成需要地下水有更深的活動(dòng)范圍，這就一定程度上與構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)改造的跨層張性結(jié)構(gòu)面相關(guān)。

垮梁子滑坡(表2 中案例28)形成之前，地下水在斜坡內(nèi)部的長(zhǎng)期活動(dòng)深度大于60m，大大超過了風(fēng)化卸荷帶的深度范圍。在走向?yàn)镹W8°～10°的陡傾結(jié)構(gòu)面上形成的鈣膜和膠結(jié)物(圖12) 顯示，地下水活動(dòng)時(shí)間遠(yuǎn)早于滑坡的形成時(shí)間。區(qū)域構(gòu)造主應(yīng)力方向?yàn)镹W15°～25°(圖5中A2)，與該組結(jié)構(gòu)面相近，充分說明了構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的改造和影響作用。

圖12 垮梁子滑坡巖體張性結(jié)構(gòu)面地下水長(zhǎng)期活動(dòng)痕跡

3.4 典型案例分析

以新津獅子山滑坡(案例1)作為典型案例，對(duì)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化對(duì)坡體結(jié)構(gòu)的改造進(jìn)行具體分析。

3.4.1 滑坡概況

獅子山滑坡于2013年8月8日凌晨6時(shí)左右發(fā)生劇烈運(yùn)動(dòng)。滑坡發(fā)育地層為白堊系上統(tǒng)夾關(guān)群(K2j)厚層狀砂巖與紫紅色薄層泥巖互層，地層產(chǎn)狀25°～40°∠5°。區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定分布1組延伸長(zhǎng)度較大的共軛結(jié)構(gòu)面，J1：211°～230°∠84°～88°，J2：135°～144°∠78°～87°，區(qū)域節(jié)理走向玫瑰花圖如圖13b所示。滑坡后部拉陷槽總體上追蹤J1結(jié)構(gòu)面，如圖13a所示。從圖13c中可見，拉陷槽后部陡壁由一條沿走向延伸長(zhǎng)度超過60m的結(jié)構(gòu)面組成，陡壁表面有地下水長(zhǎng)期活動(dòng)的痕跡，與拉陷槽另一側(cè)崩塌后的新鮮巖石陡壁形成鮮明對(duì)比。

圖13 獅子山滑坡結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征

3.4.2 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化

獅子山滑坡發(fā)育于川西地區(qū)熊坡背斜北端核部，區(qū)域構(gòu)造如圖14a所示。如圖14b所示，四川盆地在喜馬拉雅早期受近EW向壓扭作用(李智武等， 2009; 王志萍等， 2012; 蔡澤訓(xùn)， 2013; 操成杰， 2005; 陳迎賓等， 2013)，聲發(fā)射、巖石磁組構(gòu)、超顯微構(gòu)造分析等方法證實(shí)了西側(cè)緊鄰的邛崍地區(qū)在喜馬拉雅期最大古應(yīng)力場(chǎng)為EW向(陳穎莉等， 2008)。

圖14 區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化示意圖

通過獅子山滑坡周邊區(qū)域分布的J1和J2結(jié)構(gòu)面走向優(yōu)勢(shì)方位恢復(fù)的主應(yīng)力方向也恰好為近EW向，可以判斷這兩組結(jié)構(gòu)面是在早期近EW向構(gòu)造擠壓作用下形成的，如圖14c所示。

大量研究測(cè)試證明新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以來，區(qū)域構(gòu)造主應(yīng)力方向?yàn)镹W-SE向(周存忠等， 1985; 陳穎莉等， 2008; 鄧虎成等， 2009; Fu et al.，2019； 毛經(jīng)倫等， 2019)， 如圖14d所示。因此J1組陡傾結(jié)構(gòu)面在后期構(gòu)造應(yīng)力的改造下轉(zhuǎn)變?yōu)閺埿越Y(jié)構(gòu)面，如圖14e所示。

3.4.3 張性結(jié)構(gòu)面特征

通過對(duì)滑坡周邊近水平巖層斜坡調(diào)查發(fā)現(xiàn)，J1組結(jié)構(gòu)面普遍具有一定的張開度和較好的連通性。結(jié)構(gòu)面充填特征大致可分為兩類，第一類結(jié)構(gòu)面靠近地表水活動(dòng)強(qiáng)烈部位，內(nèi)部只有少量碎屑充填，滲透性能極強(qiáng)(圖9a)； 第二類結(jié)構(gòu)面內(nèi)部充填松散碎屑夾黏粒(圖9g)，滲透性中等。形成獅子山滑坡拉陷槽的結(jié)構(gòu)面屬于第一類。

4 結(jié) 論

(1)四川盆地紅層地區(qū)分布大量平推式滑坡，其中70%以上為淺層、小型滑坡，主要發(fā)育在風(fēng)化卸荷帶，受外動(dòng)力作用控制。大部分中層、中型以上新滑坡的發(fā)育受構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)控制，拉陷槽展布方向與新構(gòu)造主應(yīng)力方向相近。

(2)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)對(duì)巖體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生改造作用，對(duì)結(jié)構(gòu)面滲透性起到控制作用。構(gòu)造主應(yīng)力方向的轉(zhuǎn)換使與其近于平行的壓(剪)性質(zhì)結(jié)構(gòu)面轉(zhuǎn)變?yōu)閺埿?，并產(chǎn)生張裂延伸作用，擴(kuò)大規(guī)模，結(jié)構(gòu)面沿走向相互貫通，沿傾向跨層。并且使具有這種三維應(yīng)力狀態(tài)的結(jié)構(gòu)面滲透性得到顯著提高。因此，結(jié)構(gòu)面的滲透性、規(guī)模、連通性、張開度等同時(shí)被擴(kuò)大。

(3)受構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)改造和影響的近水平巖層斜坡給水性和導(dǎo)水性得到改善，由于跨層張性結(jié)構(gòu)面的存在，地下水有條件垂向運(yùn)移到斜坡深處，與深層的軟弱層產(chǎn)生物理化學(xué)作用，為形成規(guī)模和厚度更大的平推式滑坡提供條件。由此解釋了拉陷槽與構(gòu)造主應(yīng)力方向相近的緣由。

(4)四川盆地紅層分布的中型、中層以上的平推式滑坡雖然數(shù)量相對(duì)較少，但危害巨大，由于其突發(fā)性和隱蔽性較高，很難做到早期預(yù)測(cè)預(yù)警。本文的結(jié)論對(duì)該類滑坡的早期防范具有重要的參考價(jià)值，通過巖體結(jié)構(gòu)面特征和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的分析，并結(jié)合巖性組合、地貌特征、臨空面分布等其他形成條件，可預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)近水平巖層斜坡發(fā)生大規(guī)模平推式滑坡的可能性。