閆曉石

摘 要： 巖屑坡通常由碎石、礫石和砂組成，呈散體結(jié)構(gòu)，對(duì)外界擾動(dòng)非常的敏感，失穩(wěn)破壞形成崩塌滾石災(zāi)害，對(duì)沿線的線性交通的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅，因此，對(duì)巖屑坡的形成機(jī)制、變形破壞模式的研究，對(duì)斜坡地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)和防治、西部山區(qū)的交通運(yùn)營(yíng)、人民的生命財(cái)產(chǎn)安全等具有不可言喻的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞： 巖屑坡;形成機(jī)制;變形破壞模式

【中圖分類號(hào)】TD824.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.28.024

引言：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，在西部大開發(fā)、“一帶一路”等經(jīng)濟(jì)政策的推動(dòng)下，人類活動(dòng)對(duì)空間資源的需求和工程地質(zhì)環(huán)境的要求越來(lái)越高，人類與空間資源缺乏矛盾越來(lái)越突出。在我國(guó)川西南地區(qū)，尤其是第一階梯與第二階梯的過(guò)渡地帶以及高差起伏較大的第二階梯山區(qū)地帶，因巖體在自身巖性、風(fēng)蝕、冰蝕、凍融循環(huán)、熱脹冷縮、降雨、地震等內(nèi)、外因長(zhǎng)期共同作用下，巖石易產(chǎn)生裂縫，并不斷的擴(kuò)張、貫通、最后脫離母體，在坡腳堆積形成具有共同特征的散松顆粒堆積體，由這些松散堆積體形成的斜坡稱為巖屑坡。巖屑坡主要以砂礫、碎石、塊石等粗顆粒為主，顆粒間的粘接力十分的微弱，處于“一盤散沙”的狀態(tài)，在自重或外力的作用下極易產(chǎn)生不平衡失穩(wěn)，導(dǎo)致松散顆粒的滑流、滾落、甚至整體“雪崩”的現(xiàn)象，對(duì)附近的村莊、公路、橋梁、隧道和江流造成了巨大的威脅。因此，對(duì)巖屑坡的形成機(jī)制、變形破壞模式、的研究，對(duì)散粒體斜坡地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)和防治、西部山區(qū)的交通運(yùn)營(yíng)、人民的生命財(cái)產(chǎn)安全等具有不可言喻的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

1 巖屑坡的形成機(jī)制

巖屑坡的形成機(jī)制主要從形成條件、因素和形成過(guò)程兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

1.1 巖屑坡的形成條件及因素

（1）地形地貌：巖屑坡后緣地形大多陡峭，坡度均在40°以上，甚至局部直立，是崩塌危巖體形成的有利條件。另外，在天然條件下，松散顆粒脫離母巖后，只有當(dāng)坡度大于松散顆粒的天然休止角時(shí)，松散顆粒才能克服自身摩擦力作用在坡表發(fā)生滾動(dòng)，直至能量被耗散。此外巖屑坡的形成還應(yīng)有足夠的堆積區(qū)域，如在深切峽谷地帶，即使邊坡高陡、風(fēng)化作用強(qiáng)烈，松散顆粒具有足夠的能量，但由于在坡腳處不斷被河流沖刷、帶走，也無(wú)法成坡。

（2）地層巖性：產(chǎn)生巖屑坡的巖體大多層厚、堅(jiān)硬且表現(xiàn)出一定的脆性，大多為板巖、玄武巖、花崗巖和閃長(zhǎng)巖，是高陡邊坡形成的有利條件，這類巖石在成巖作用、構(gòu)造作用、風(fēng)化作用等條件下極易產(chǎn)生節(jié)理、裂隙并形成碎塊，為巖屑坡的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

（3）地質(zhì)構(gòu)造：川西南區(qū)位于青藏高原東南緣，處于板塊間的擠壓碰撞地帶，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、斷裂、節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖體較為破碎，為巖屑坡的形成奠定了基礎(chǔ)條件。

（4）氣候條件：巖屑坡是自然風(fēng)化的產(chǎn)物，故受自然環(huán)境的影響十分顯著，如降雨、氣溫、濕度、風(fēng)、植被等。降雨量隨季節(jié)變化越顯著、氣溫溫差越大、干濕循環(huán)、風(fēng)蝕和凍融作用越強(qiáng)烈、植被稀少的氣候條件越容易形成巖屑坡。

（5）地震：由于川西南地區(qū)地震頻發(fā)，導(dǎo)致山體坡面結(jié)構(gòu)面發(fā)育，巖體破碎，在山脊、谷坡地帶早已堆積了大量的第四系松散堆積物，為巖屑坡的形成提供了豐富的物質(zhì)條件。

1.2 巖屑坡的形成過(guò)程

巖屑坡的形成過(guò)程可分為三個(gè)階段：母巖剝離、溜砂運(yùn)移、堆積成坡。對(duì)應(yīng)不同的形成階段可將巖屑坡劃分為崩落區(qū)、溜動(dòng)區(qū)和堆積區(qū)三個(gè)部分，崩落區(qū)的母巖體在物理風(fēng)化作用下會(huì)產(chǎn)生砂礫、碎石、塊石等松散顆粒，在高處因自重的作用下松散顆粒崩落、溜移和滾動(dòng)，在溜動(dòng)區(qū)受摩擦阻力的作用下，能量不斷被消耗，動(dòng)能不斷減小，速度逐漸變慢，最后在堆積區(qū)靜止成坡。

2 巖屑坡的變形破壞模式

通過(guò)對(duì)巖屑坡松散顆粒的啟動(dòng)機(jī)理進(jìn)行分析可以總結(jié)出巖屑坡破壞的形式主要有兩種：一是坡表局部的顆粒溜滑，二是巖屑坡整體的潰曲。

2.1 坡表局部顆粒溜滑破壞模式分析

在巖屑坡堆積過(guò)程中局部顆粒溜滑是很常見的一種現(xiàn)象，其破壞的機(jī)制有兩種：

（1）當(dāng)堆積坡度小于最大休止角時(shí)，因后緣補(bǔ)給物質(zhì)的碰撞或者其他外力的擾動(dòng)下，某個(gè)顆粒失穩(wěn)而導(dǎo)致的局部聯(lián)動(dòng)失穩(wěn);

（2）當(dāng)堆積坡腳達(dá)到最大休止角附近時(shí)，新增顆粒后恰好不能滿足平衡的幾何條件，坡體某個(gè)部位的關(guān)鍵顆粒失穩(wěn)后導(dǎo)致局部溜滑，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到坡度小于最大休止角后，坡體又會(huì)重新進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。

局部顆粒的溜滑對(duì)巖屑坡的破壞范圍較小，對(duì)坡體的整體穩(wěn)定性影響不大。顆粒順坡表溜滑的過(guò)程中會(huì)摩擦耗能，最終停歇于低緩位置或者顆粒的間隙處。

2.2 整體潰曲破壞模式分析

巖屑坡坡度在達(dá)到最大臨界角附近時(shí)，其活動(dòng)性是極其強(qiáng)烈的，在后緣顆粒的不斷補(bǔ)給下，坡體除了會(huì)出現(xiàn)局部的溜滑現(xiàn)象以外，也很有可能出現(xiàn)整體潰曲。其破壞的機(jī)制為：顆粒在自身重力的作用下，坡體發(fā)生稍微錯(cuò)動(dòng)，便會(huì)使得坡體前緣隆起，出現(xiàn)臨空的現(xiàn)象，在后緣補(bǔ)給顆粒不斷的擾動(dòng)下，顆粒間的應(yīng)力不斷向坡內(nèi)傳遞，使得擾動(dòng)被逐級(jí)放大，直到坡腳關(guān)鍵顆粒失去平衡發(fā)生滑移后，上部顆粒失去支撐而向下滑落，最后導(dǎo)致坡體的整體潰曲。

這種破壞模式的規(guī)模比表面溜滑要大得多，且具有突發(fā)性、隨機(jī)性，對(duì)交通、房屋、和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大的威脅。

結(jié)語(yǔ)：通過(guò)分析總結(jié)巖屑坡的形成機(jī)制和變形破壞模式，對(duì)研究巖屑坡地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)和防治提供一定的理論參考。

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