崔圣華，何雙，戴選峰

（1.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；2.中國(guó)冶金地質(zhì)總局青島地質(zhì)勘察院，青島 266109）

形態(tài)結(jié)構(gòu)是地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的關(guān)鍵信息，可用于描述地質(zhì)災(zāi)害的空間范圍和變形特征。形態(tài)結(jié)構(gòu)模型需要有關(guān)于斜坡形態(tài)、幾何特征及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息（Malet et al.，2002；Travelletti et al.，2009；Travelletti and Malet，2012）。地電勘測(cè)已被廣泛用于物質(zhì)分層成像、結(jié)構(gòu)不均勻性探測(cè)當(dāng)中（Bichler et al.，2004；Grandjean et al.，2006；Naudet et al.，2008；Travelletti and Malet，2012）。隨著航空攝影測(cè)量、高分辨率數(shù)字高程模型和地球物理勘測(cè)技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的廣泛使用。在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中，通過(guò)他們獲得的坡體幾何和結(jié)構(gòu)信息，已經(jīng)與地質(zhì)調(diào)查、工程地質(zhì)鉆探結(jié)果廣泛配合（Grandjean et al.，2006；Jongmans and Garambois，2007；van den Eeckhaut et al.，2007；Jaboyedoff et al.，2010；Razak et al.，2011）。在中國(guó)岷江、大渡河、雅礱江、金沙江、瀾滄江等河谷，發(fā)育著大量深層不穩(wěn)定斜坡。然而，在這些地區(qū)，就深層不穩(wěn)定巖質(zhì)斜坡而言，用多源數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)形態(tài)制圖和結(jié)構(gòu)描述仍存在困難（Chambers et al.，2011）。表征不穩(wěn)定斜坡的形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)災(zāi)害制圖、結(jié)構(gòu)描述，對(duì)災(zāi)害防治有重要意義

本研究選擇了中國(guó)岷江右岸斜坡上發(fā)育的石大關(guān)深層不穩(wěn)定斜坡，通過(guò)融合多源數(shù)據(jù)，以建立該斜坡形態(tài)結(jié)構(gòu)模型，并通過(guò)結(jié)合近地表地球物理、巖土工程鉆探和形態(tài)學(xué)觀測(cè)的研究方法，獲取以下信息：（1）不穩(wěn)定斜坡目前的活動(dòng)狀態(tài)；（2）不穩(wěn)定斜坡的主要巖石物理性質(zhì)和巖土特性；（3）不穩(wěn)定斜坡各部分形態(tài)結(jié)構(gòu)和變形模式。

1 研究區(qū)

龍門(mén)山斷裂帶是青藏高原最東緣，從四川盆地向西，在50km范圍內(nèi)高程變化達(dá)4 000m。岷江是中國(guó)西南地區(qū)最重要的河流之一。它自北向南流動(dòng)，穿過(guò)龍門(mén)山斷裂帶（圖1）。所研究的不穩(wěn)定斜坡位于岷江右岸、中國(guó)四川省茂縣的石大關(guān)鄉(xiāng)。研究區(qū)平均隆升速率為300～400m／Ma，下蝕速率達(dá)到1 190m／Ma，新近紀(jì)以來(lái)下蝕量超過(guò)2 000m（Zhou R J et al.，2007；Kirby et al.，2000，2002）。

圖1 研究區(qū)位置及地質(zhì)背景

石大關(guān)不穩(wěn)定斜坡平均坡度25°，斜坡前部呈坡度達(dá)70°的陡崖特征；變形區(qū)位于大槽溝和老熊洞溝之間，九道拐溝從不穩(wěn)定斜坡內(nèi)部穿過(guò)；變形區(qū)縱向長(zhǎng)560m，寬約600m，涉及高程范圍為1 730～2 500m（圖2）。石大關(guān)不穩(wěn)定斜坡以西側(cè)（高程2 500m）位置暴露超過(guò)750m長(zhǎng)、滑動(dòng)距離達(dá)15m的滑動(dòng)面為特征，該不穩(wěn)定斜坡是岷江上最活躍的地質(zhì)災(zāi)害之一。該不穩(wěn)定區(qū)發(fā)生于泥盆系危關(guān)群上組（Dwg2）和第四系堆積物（Q4al＋pl、Q4del、Q4col＋dl）。危關(guān)群上組（Dwg2）巖層層面產(chǎn)狀為195°∠71°，巖性主要為灰黑色、灰黃色炭質(zhì)千枚巖，局部夾少量石英脈。

圖2 石大關(guān)不穩(wěn)定斜坡地貌背景

該不穩(wěn)定斜坡的變形開(kāi)始于2013年，當(dāng)時(shí)變形主要為斜坡中前部區(qū)域的垮塌和房屋地基拉裂縫；2014年9月，大槽溝和九道拐溝之間斜坡發(fā)生垮塌，共計(jì)6×104m3物質(zhì)進(jìn)入岷江，同時(shí)在高程2 500m處出現(xiàn)下滑，這讓該不穩(wěn)定斜坡被我們注意，并對(duì)它開(kāi)展了調(diào)查工作。

2 方法和數(shù)據(jù)

2.1 方法

本文對(duì)石大關(guān)不穩(wěn)定斜坡的形態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)查包括4個(gè)步驟。（1）通過(guò)航空正射影像和機(jī)載激光雷達(dá)調(diào)查斜坡表面的形態(tài)；（2）野外地質(zhì)調(diào)查和地表變形監(jiān)測(cè)（GNSS），對(duì)斜坡表面變形特征、破壞跡象和微地貌識(shí)別，建立變形區(qū)地貌模型；（3）通過(guò)選定剖面的巖土鉆孔、探槽、地電數(shù)據(jù)，表征巖土體特征和識(shí)別內(nèi)部不連續(xù)性，建立不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)模型和地物模型；（4）結(jié)合地貌、地質(zhì)和地物模型，提出了形態(tài)結(jié)構(gòu)模型。

2.2 數(shù)據(jù)

2.2.1 無(wú)人機(jī)、GNSS和人工調(diào)查獲得的地面數(shù)據(jù)

為了描述該不穩(wěn)定斜坡的地貌形態(tài)特征（如斷壁、邊界、活動(dòng)裂縫和臺(tái)坎等）和變形，進(jìn)行了一系列野外調(diào)查，野外調(diào)查包括活動(dòng)裂縫幾何和發(fā)育特征、坡體結(jié)構(gòu)面和巖層產(chǎn)狀、露頭巖體結(jié)構(gòu)和巖性特征，以及地面變形破壞跡象和特殊地質(zhì)現(xiàn)象。我們分析了2017年5月航空正射影像（空間分辨率0.5m），獲得了斜坡數(shù)字高程模型（DEM）（圖3）。監(jiān)測(cè)了斜坡表面位移。圖3顯示了這篇文章所有調(diào)查剖面、調(diào)查點(diǎn)和鉆孔的位置。在斜坡上共布置地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)24個(gè)，其中變形區(qū)內(nèi)23個(gè)、變形區(qū)外1個(gè)，獲取了2017年6月28日～2017年9月18日各監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)水平位移和累計(jì)沉降量。

圖3 石大關(guān)不穩(wěn)定斜坡平面圖及工作布置（詳見(jiàn)正文）

2.2.2 鉆孔、探井獲得的地下數(shù)據(jù)

對(duì)變形斜坡共布置23個(gè)鉆孔（圖4），鉆孔深度40～60m，最大深度達(dá)78m（表1）。所有鉆孔采用單動(dòng)雙管取心筒旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，該方法可以全孔取芯。采用圖5的方法進(jìn)行鉆孔巖芯記錄和分層；我們統(tǒng)計(jì)了鉆孔巖芯層面傾角，計(jì)算巖體質(zhì)量指標(biāo)（RQD）。

表1 鉆孔、探井信息參數(shù)表

圖4 鉆孔、探井?dāng)?shù)據(jù)三維巖芯展示圖

圖5 Z02鉆孔巖芯數(shù)據(jù)記錄與分層

2.2.3 地電數(shù)據(jù)

巖體視電阻率值主要取決于地下介質(zhì)的礦物成分、地下水和風(fēng)化程度等因素（Rubin and Hubbard，2005）。高密度電法（ERT）測(cè)量技術(shù)通過(guò)對(duì)淺層地下介質(zhì)施加直流電，然后沿剖面布置電極接收傳導(dǎo)介質(zhì)中的電流；通過(guò)計(jì)算視電阻率值來(lái)了解地下介質(zhì)的導(dǎo)電特性，描述地下結(jié)構(gòu)特征和變形破壞情況（圖6）。對(duì)于高密度電阻率層析成像而言，Wenner裝置可用于測(cè)量視電阻率并提高深度分辨率（Schrott and Sass，2008）。該裝置的有效性在滑坡研究中已經(jīng)得到證明，特別是對(duì)于具有高度不均勻結(jié)構(gòu)的滑坡作用更加明顯（Naudet et al.，2008；Jongmans et al.，2009）。視電阻率二維剖面使用最小均方法（Loke，1999）和RES2DINV軟件進(jìn)行處理。通過(guò)消除不良數(shù)據(jù)點(diǎn)、地形校正、RMS收斂約束、最小二乘法反演，獲得視電阻率二維剖面。用最小二乘法進(jìn)行視電阻率反演過(guò)程中，調(diào)整阻尼系數(shù)和平滑度濾波比，以適應(yīng)不同類(lèi)型的地質(zhì)構(gòu)造（Naudet et al.，2008）。

圖6 ERT探測(cè)與分析方法

本研究在變形區(qū)為ERT測(cè)量布置了3條縱剖面和3條橫剖面（參見(jiàn)圖3）。剖面總長(zhǎng)度達(dá)4 400 m。3條橫剖面位于不同高程上；3條縱剖面分別穿過(guò)不穩(wěn)定斜坡北側(cè)邊界（F-F′）、中部（E-E′），以及南側(cè)（D-D′）。本研究使用設(shè)備是由蘭州大學(xué)和北京地學(xué)探測(cè)公司共同研發(fā)的GeoERT IP 2401分布式高密度電法儀和多功能數(shù)字直流（DC）系統(tǒng)（240通道；電流測(cè)量精度為±0.1%），電極間距均為10m，探測(cè)深度達(dá)到140m（表2），所有視電阻率剖面經(jīng)5次迭代后得到，最后一次迭代RMS誤差控制在10%左右。

表2 ERT剖面測(cè)量參數(shù)

3 結(jié)果

3.1 地表調(diào)查：不穩(wěn)定斜坡地貌模型

野外調(diào)查獲得了表征斜坡活動(dòng)性的主要形態(tài)特征（圖7），這些特征包括滑動(dòng)面、活動(dòng)裂縫、陡坎、擦痕、張拉槽和淺層崩塌等。

（1）不穩(wěn)定斜坡活動(dòng)的形態(tài)特征（Ⅰ到Ⅴ類(lèi)）

如圖7所示，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查確定了描述不穩(wěn)定斜坡活動(dòng)的主要形態(tài)特征。根據(jù)活動(dòng)類(lèi)型和深度，將這些特征歸為5類(lèi)。第Ⅰ類(lèi)對(duì)應(yīng)于裂縫走向與斜坡傾向大致垂直的拉裂，包括與向河谷方向釋放相關(guān)的主要、中級(jí)和次級(jí)拉裂縫、陡坎（A至F），尤其是西側(cè)長(zhǎng)達(dá)750余米的滑移變形（A、B和C）。第Ⅱ類(lèi)對(duì)應(yīng)于走向?yàn)闁|西向的張裂縫（G和H）。第Ⅲ類(lèi)對(duì)應(yīng)于兩組裂縫（走向分別為東西和南北兩個(gè)方向的裂縫）交叉形成的呈棋盤(pán)狀破壞（I），這類(lèi)破壞區(qū)域以向上的膨脹變形為特征。第Ⅳ類(lèi)對(duì)應(yīng)于2014年開(kāi)始崩塌的區(qū)域，該區(qū)特征與坡表物質(zhì)崩塌破壞和碎屑流有關(guān)（J）。第Ⅴ類(lèi)裂縫走向與第Ⅱ類(lèi)裂縫走向雖然相同，但裂縫性質(zhì)屬于剪切（K），這些剪切裂縫呈現(xiàn)雁列特征。

圖7 石大關(guān)不穩(wěn)定斜坡活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)照片及微地貌特征

（2）活動(dòng)時(shí)間（Ⅰ～Ⅲ期）

圖7所展示的破壞特征可用于確定該不穩(wěn)定斜坡活動(dòng)時(shí)間的3個(gè)階段。第Ⅰ期為2013年5月～2014年9月，涉及到第Ⅰ類(lèi)形態(tài)特征。該期活動(dòng)的位置主要在斜坡中前部區(qū)域，引起了斜坡上房屋地基的開(kāi)裂。第Ⅱ期為2014年9月～2015年7月，涉及到第Ⅳ類(lèi)（圖7（j））和第Ⅰ類(lèi)活動(dòng)特征（圖7（a））。第Ⅲ期（2015年8月～2015年9月）對(duì)應(yīng)于第Ⅲ類(lèi)形態(tài)特征的前緣鼓脹裂縫（圖7（i））、第Ⅱ類(lèi)（圖7（h））和第Ⅴ類(lèi)形態(tài)特征（圖7（k））；這一時(shí)期滑坡變形明顯加劇，新增裂縫10余條。第Ⅳ期（2015年10月～2016年7月）涉及到第Ⅳ類(lèi)活動(dòng)特征（圖7（j））。

（3）為形態(tài)特征劃分單元（Ⅰ～Ⅴ單元）

根據(jù)形態(tài)特征的空間展布，將不穩(wěn)定區(qū)分為5個(gè)單元（表3和圖8）。單元Ⅰ以不穩(wěn)定區(qū)西側(cè)約750m長(zhǎng)、5～10m寬、或多或少與坡體平行的陡坎為特征，以及位于中部的走向與斜坡坡向垂直的系列拉裂縫。第Ⅱ個(gè)單元主要由南北向和東西向交錯(cuò)張開(kāi)裂縫切割的“棋盤(pán)狀”破壞區(qū)域組成。坡體南部的單元Ⅲ被認(rèn)為是低活動(dòng)區(qū)。由沒(méi)有主要陡坎的丘狀地形組成，還包括靠近河谷位置以縱向膨脹裂縫為特征的區(qū)域。單元Ⅳ是受崩塌影響的區(qū)域，崩塌物質(zhì)通過(guò)凹槽流動(dòng)，而后堆積于岷江，還包括崩塌體為中心向西側(cè)延伸的一系列圓弧形陡坎。該單元是受2014年破壞事件影響最大的區(qū)域。單元Ⅴ以不穩(wěn)定區(qū)北部、走向平行于斜坡坡向的剪切裂縫為特征。

圖8 石大關(guān)不穩(wěn)定斜坡變形破壞地貌模型圖

表3 傾倒變形活動(dòng)裂縫形態(tài)特征信息

3.2 地下調(diào)查

3.2.1 巖性、坡體結(jié)構(gòu)

鉆孔確定了不穩(wěn)定斜坡地層的6種巖體類(lèi)型，從頂部至底部依次為：

類(lèi)型1：松散角礫碎石土（圖9（a）），厚度3～10 m，最大厚度達(dá)14m（鉆孔Z09）。以風(fēng)化成土狀、松散、含植物為特征。

類(lèi)型2：為不穩(wěn)定斜坡主要組成部分，細(xì)分為巖相2－1、巖相2－2和巖相2－3。

類(lèi)型2－1：以巖芯破碎成棱角狀碎塊石、泥質(zhì)較少為特征。碎裂化巖體，巖芯呈極破碎巖塊（圖9（b）），大小不均勻，粒徑2～15cm，原巖為千枚巖，存在空洞現(xiàn)象，在鉆孔不同深度都被發(fā)現(xiàn)（鉆孔Z02、鉆孔Z11）。

類(lèi)型2－2：中－強(qiáng)風(fēng)化的千枚巖節(jié)理巖體（圖9（c）），在孔深4m左右被觀察到（鉆孔Z04、鉆孔Z12），巖芯主要由較長(zhǎng)的柱狀（＞15cm）巖塊（圖9（c））和短的柱狀（≤15cm）巖塊組成；結(jié)構(gòu)面發(fā)育，局部銹染嚴(yán)重，可觀察到千枚巖層面傾角發(fā)生了明顯改變。

類(lèi)型2－3：以風(fēng)化成土狀、可塑、無(wú)層面為特征。在鉆孔Z08和Z09（單元Ⅲ）被發(fā)現(xiàn)的，厚度近20m的灰黑色全風(fēng)化千枚巖（圖9（d）），這種材料碎石含量約15%。千枚巖碎塊石（粒徑3～5cm）在鉆孔Z17（單元Ⅱ）深度35～45m被觀察到。

類(lèi)型3：碎裂和風(fēng)化千枚巖底部的低滲透性材料，以充填泥質(zhì)、發(fā)育剪切擦痕為特征。該材料的埋深集中在30～55m。鉆孔Z03（單元Ⅳ）顯示該層厚度達(dá)10m（圖9（e）），其余鉆孔顯示該材料厚度1.2～3m（圖9（f））。該層碎裂顆粒間充填黃褐色泥質(zhì)材料，導(dǎo)致參透性低。該層內(nèi)部的剪切面和擦痕（圖9（g）、圖9（h））在鉆孔Z02（單元Ⅰ）也被發(fā)現(xiàn)。巖相3的南側(cè)厚度較大，最大厚度達(dá)70m，西側(cè)和北側(cè)較薄。

類(lèi)型4：泥盆系危關(guān)群上組（Dwg2）炭質(zhì)千枚巖（圖9（j）），呈中－弱風(fēng)化巖體，巖芯長(zhǎng)度最大達(dá)1.5 m。以完整、無(wú)風(fēng)化、無(wú)泥質(zhì)為特征。

圖9 石大關(guān)不穩(wěn)定斜坡不同鉆孔巖相特征

我們計(jì)算了鉆孔R(shí)QD累加值，即RQD值沿深度相加，以深度為橫坐標(biāo)，RQD之和為縱坐標(biāo)得到圖10?？梢钥闯觯诓环€(wěn)定斜坡北側(cè)，鉆孔Z01、Z05巖芯RQD累加值在300%左右，其他鉆孔巖芯RQD累加值接近700%（圖10（a））。在不穩(wěn)定斜坡南側(cè)，Z08巖芯RQD累加值為5.5%，鉆孔Z18巖芯RQD累加值為21%，南側(cè)后緣鉆孔（Z11／Z12）巖芯RQD累加值達(dá)到前緣（Z08／Z18）累加值的8～14倍（圖10（b））。表4給出了與巖相相關(guān)的RQD模型。類(lèi)型1的RQD值接近0，對(duì)應(yīng)于近10m厚的表層沉積物。類(lèi)型2的RQD值在0～50%之間，并隨深度而逐漸增加，其對(duì)應(yīng)于碎裂和風(fēng)化千枚巖。類(lèi)型3的RQD值均為0，穿過(guò)類(lèi)型3后RQD值增大。類(lèi)型4的RQD值在50%～90%之間，對(duì)應(yīng)于千枚巖基巖地層（參見(jiàn)表4）。

表4 石大關(guān)傾倒變形體鉆孔巖芯RQD值分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖10 上下游不同縱剖面鉆孔R(shí)QD累積值變化

3.2.2 視電阻率與地球物理結(jié)構(gòu)

電層析成像的解釋基于視電阻率的縱向和水平突變，鉆孔記錄中RQD和結(jié)構(gòu)面的識(shí)別，以及鉆探參數(shù)記錄。圖11可以觀察到使用視電阻率值分類(lèi)的巖石物理性質(zhì)的顯著變化。從二維反演剖面的色域和視電阻率值分布規(guī)律上可劃分成3個(gè)部分：

（1）黃、紅到紫色區(qū)域，該區(qū)域視電阻率值高（圖11中標(biāo)記為c），主要為基巖（類(lèi)型4）。

（2）由淺層低、高視電阻率色斑交替組成，相對(duì)低視電阻率的物質(zhì)被解釋為以粘土為主或較濕潤(rùn)的區(qū)域，而在地表裂縫或架空位置則對(duì)應(yīng)視電阻率較高；圖11中標(biāo)記為a，主要為類(lèi)型1。

圖11 石大關(guān)不穩(wěn)定斜坡ERT地電模型（位置顯示在圖3）

（3）位于（1）和（2）之間，由次藍(lán)和次綠組成的區(qū)域。由包含多個(gè)低視電阻率核的變形破壞巖體構(gòu)成，厚度在20～72m；其中部分區(qū)域電阻率極低（＜50hm·m），這部分區(qū)域涉及類(lèi)型2-3中的深層稍濕－可塑狀態(tài)的灰黑色粉質(zhì)黏土（b1）、類(lèi)型2-1中極破碎巖塊（b2），以及呈柱狀的碎裂巖塊（b3、b4）。

表5和圖12給出了與巖相相關(guān)的電阻率模型。類(lèi)型1的視電阻率值變化范圍大，隨深度變化規(guī)律不明顯。巖相2－1、巖相2－2和巖相2－3的視電阻率隨鉆孔深度增加而迅速降低到一個(gè)較小值，在類(lèi)型3附近達(dá)到最低值。類(lèi)型2－1、類(lèi)型2－2和類(lèi)型2－3底部視電阻率在鉆孔Z03、鉆孔Z09處＜50hm·m，類(lèi)型2－3中風(fēng)化節(jié)理千枚巖體在鉆孔Z02、鉆孔Z14處為50～100hm·m。類(lèi)型4視電阻率值普遍＞100hm·m。

圖12 鉆孔巖芯數(shù)據(jù)與視電阻率值曲線統(tǒng)計(jì)

表5 石大關(guān)傾倒變形體鉆孔巖芯視電阻率值分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4 斜坡形態(tài)結(jié)構(gòu)模型

通過(guò)整合所有信息，提出了一個(gè)不穩(wěn)定坡體形態(tài)結(jié)構(gòu)模型，如圖13所示。采用確定性指數(shù)（從1到3）判斷石大關(guān)不穩(wěn)定斜坡的形態(tài)結(jié)構(gòu)分布。確定性指數(shù)由滿(mǎn)足某種條件來(lái)決定值，標(biāo)準(zhǔn)如表6。這些條件由能夠獲取到的與不穩(wěn)定斜坡相關(guān)的多源數(shù)據(jù)構(gòu)成：包括可靠性高、具有顯式屬性的“硬數(shù)據(jù)”，如鉆孔巖芯，這類(lèi)數(shù)據(jù)能直接用于解譯不穩(wěn)定斜坡體形態(tài)結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息，能夠貢獻(xiàn)較高的確定性；另一類(lèi)是具有不確定性的、隱式屬性的“軟數(shù)據(jù)”，這類(lèi)數(shù)據(jù)通過(guò)相關(guān)步驟的進(jìn)一步處理，與其他數(shù)據(jù)結(jié)合使用才能解譯出有用信息，如應(yīng)用地球物理技術(shù)獲得的ERT視電阻率值。

表6 石大關(guān)傾倒變形體結(jié)構(gòu)解譯確定性指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)對(duì)變形體結(jié)構(gòu)的解譯包含“硬數(shù)據(jù)”和3個(gè)及以上“軟數(shù)據(jù)”條件時(shí)，認(rèn)為具有較高的確定性（指標(biāo)值＝3）；當(dāng)解譯的數(shù)據(jù)中只有較多（3個(gè)及以上）的“軟數(shù)據(jù)”時(shí)，認(rèn)為中等確定性（指標(biāo)值＝2）；當(dāng)解譯數(shù)據(jù)中只有少量（1個(gè)或者2個(gè)）“軟數(shù)據(jù)”時(shí)，認(rèn)為低確定性（指標(biāo)值＝1）。選擇最高確定性指數(shù)作為解譯結(jié)果。

以電阻率剖面中標(biāo)記為C的區(qū)域（參見(jiàn)圖11）為例說(shuō)明我們方法的使用。我們將C區(qū)域解譯為類(lèi)型4。這是因?yàn)?，我們?cè)谠搮^(qū)的巖體觀測(cè)深度（鉆孔深度）范圍19.1～78.5m（滿(mǎn)足類(lèi)型4的發(fā)育深度）、鉆孔巖芯RQD值范圍為50%～90%（根據(jù)表4，滿(mǎn)足類(lèi)型4的巖體質(zhì)量）、鉆孔巖芯物理性質(zhì)值為完整、無(wú)風(fēng)化、無(wú)泥質(zhì)；同時(shí)ERT視電阻率＞100 hm·m（根據(jù)表5，滿(mǎn)足類(lèi)型4的視電阻率值）。因?yàn)樗?個(gè)軟數(shù)據(jù)和1個(gè)硬數(shù)據(jù)，確定性較高（指標(biāo)值＝3）；雖然鉆孔面積占比小，即使在沒(méi)有鉆孔的區(qū)域，也包含了3個(gè)軟數(shù)據(jù)，中等確定性（指標(biāo)值＝2）。若將該區(qū)解譯為其他類(lèi)型，不符合ERT視電阻率值（0～100hm·m），也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的鉆孔巖芯物理性質(zhì)值，僅有巖體觀測(cè)深度和地面變形跡象2個(gè)軟數(shù)據(jù)，解釋為其它類(lèi)型的確定性較低（指標(biāo)值＝1）。以最高的確定性指數(shù)作為結(jié)果，所以我們將視電阻率剖面中標(biāo)記C區(qū)域解譯為類(lèi)型4。圖13中確定的結(jié)構(gòu)模型，最小確定性指數(shù)為2，最大值確定指數(shù)為3（即鉆孔位置）。

圖13 石大關(guān)傾倒變形體3D幾何結(jié)構(gòu)模型

圖14清楚地顯示了不穩(wěn)定斜坡形態(tài)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。由南側(cè)向北側(cè)，變形巖體深度減小，風(fēng)化程度降低。剪切帶呈起伏形態(tài)；單元Ⅰ北側(cè)和單元Ⅳ靠近河谷基底面起伏度減小（圖14A），平均傾角約32°；在單元Ⅱ和單元Ⅲ里，在靠近河谷側(cè)，基底面呈反傾特征（圖14B，C）。

5 討論與結(jié)論

2017年6月28日～2017年9月18日累計(jì)沉降量監(jiān)測(cè)結(jié)果（參見(jiàn)圖8）顯示。結(jié)果表明，單元Ⅳ累計(jì)沉降變形最大；最大累計(jì)沉降量96.4cm，最大沉降速率95.9 mm／d，對(duì)應(yīng)最大水平位移速率123.2mm／d，達(dá)到監(jiān)測(cè)期間最大合位移速率156 mm／d（G6）。位于單元Ⅲ西側(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)G8，最大累計(jì)沉降量?jī)H10.6cm，最大沉降速率25.7mm／d，前緣隆起最大抬升速率20.4mm／d，位于東側(cè)的另一監(jiān)測(cè)點(diǎn)G9最大累計(jì)位移僅75.0mm，平均位移速率為0.9mm／d，遠(yuǎn)小于單元Ⅳ的變形。表明石大關(guān)不穩(wěn)定斜坡空間上變形不一致，南側(cè)變形小于北側(cè)。由于數(shù)據(jù)缺失，2019年我們?cè)贕4點(diǎn)100m范圍內(nèi)重新安裝3個(gè)地面位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，與2017年同時(shí)期的地面累計(jì)位移數(shù)據(jù)如圖14（B），發(fā)現(xiàn)在同一個(gè)單元內(nèi)，變形有減小的趨勢(shì)。以單元Ⅰ為例，2017年單元Ⅰ的最大累計(jì)位移455.8mm（G3），平均位移速率為5.5 mm／d；最小累計(jì)位移144.1 mm（G4），平均位移速率為1.7mm／d。而到2019年，單元Ⅰ的累計(jì)位移僅53.9mm（G4），平均位移速率為0.65mm／d，不足2017年的一半（圖14A，B）。

圖14 石大關(guān)不穩(wěn)定斜坡形態(tài)結(jié)構(gòu)模型剖面圖（位置顯示在圖8）

根據(jù)24個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累計(jì)地面變形量，通過(guò)克里金插值生成了石大關(guān)不穩(wěn)定斜坡2017年6月28日～2017年9月18日累計(jì)位移云圖（圖15C）。圖中v1代表單元Ⅰ累計(jì)位移量，v2代表單元Ⅲ累計(jì)位移量（v1＜v2），F(xiàn)為單元Ⅰ與單元Ⅲ間的相互作用。已有研究表明，在河谷快速下蝕過(guò)程中，薄層的千枚巖層向河谷方向發(fā)生傾倒，巖層深處折斷并滑移（He et al.，2021）。本文所建立的形態(tài)結(jié)構(gòu)模型（圖14）有助于分析變形機(jī)制。北側(cè)和南側(cè)表現(xiàn)出不同的破壞模式（圖16）。北側(cè)以淺的平面基底為特點(diǎn)，前部沒(méi)有任何阻擋（圖15左），所以單元Ⅰ早期變形大，單元Ⅳ最先發(fā)生崩塌和碎屑流（圖11A、的鼓脹破壞后，可以會(huì)發(fā)展成向上的剪切面（圖13右C），導(dǎo)致斜坡將進(jìn)入整體滑移階段；那時(shí)斜坡的整體穩(wěn)定性將急劇惡化。本文形態(tài)結(jié)構(gòu)模型顯示，單元Ⅲ前部的關(guān)注對(duì)斜坡整體穩(wěn)定非常重要。

圖15 監(jiān)測(cè)點(diǎn)（位置顯示在圖8）累計(jì)地表位移變化（2017／6／28－2017／9／18）圖和單元間抑制模型

圖16 石大關(guān)不穩(wěn)定斜坡復(fù)合變形及滑坡邊界形成過(guò)程模式

基于地貌、地質(zhì)、地物的多源數(shù)據(jù)組合，可以獲得斜坡形態(tài)結(jié)構(gòu)模型圖14，我們將方法總結(jié)到圖17。低空無(wú)人機(jī)航拍和三維激光掃描測(cè)量等，通過(guò)投影、建模獲得斜坡高精度的三維高程模型，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的地面調(diào)查，實(shí)現(xiàn)對(duì)斜坡地表裂縫、陡坎、洼地等微地貌特征精確觀測(cè)；依靠先進(jìn)的定位系統(tǒng)（GNSS）可以對(duì)斜坡的表面變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，聯(lián)合可以建立斜坡的地貌形態(tài)模型（參見(jiàn)圖8）。通過(guò)鉆孔巖芯描述、鉆井參數(shù)等獲得斜坡內(nèi)部信息（地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖體結(jié)構(gòu)、巖性界面、地下水分布等），也可以結(jié)合電層析成像和地震波反射、折射層析成像等無(wú)損斜坡探測(cè)技術(shù)，獲得斜坡的地球物理模型。此外，通過(guò)結(jié)合地面和地下調(diào)查數(shù)據(jù)，可以將斜坡細(xì)分成為若干單元，單元的表面邊界根據(jù)觀察到的地貌形態(tài)圖12A）。而單元Ⅲ東側(cè)基底形態(tài)是一個(gè)下凹型（圖14C、圖13右），變形體厚度大。斜坡重力沿傾斜滑面向斜坡下的分量，對(duì)該部分產(chǎn)生擠壓作用，最大主應(yīng)力沿滑面方向，最小主應(yīng)力為垂直滑面方向，在剖面圖上形成“X”節(jié)理（圖13右C）；但該部分的變形受到前部基巖的阻擋，所以變形量?。▓D12A），變形裂縫數(shù)量也僅為北側(cè)的1／2（參見(jiàn)圖7）；這個(gè)位置只能向上變形，即圖7和圖13右C顯示的膨脹變形。而單元Ⅰ后期變形減?。▓D12B），其原因我們認(rèn)為一方面是單元Ⅰ牽引拖拽單元Ⅲ，相反單元Ⅰ的變形受到了單元Ⅲ的抑制（圖12C）。單元Ⅲ在現(xiàn)階段特征進(jìn)行確定（見(jiàn)圖8），其深度底界由鉆孔信息、電阻率模型和測(cè)斜儀數(shù)據(jù)等進(jìn)行確定。這些數(shù)據(jù)信息可以為斜坡的演化和穩(wěn)定性分析提供很好的參考。 本研究提出了石大關(guān)不穩(wěn)定斜坡的形態(tài)結(jié)構(gòu)模型，并通過(guò)地面和地下多源數(shù)據(jù)的整合對(duì)滑坡機(jī)制進(jìn)行了分析。由于獲得的可用數(shù)據(jù)數(shù)量眾多，質(zhì)量參差不齊，因此在整合到幾何模型之前應(yīng)進(jìn)行檢查。將電層析成像信息與巖土工程調(diào)查相結(jié)合，可以對(duì)不穩(wěn)定斜坡的類(lèi)型進(jìn)行劃分。此外，通過(guò)結(jié)合地面和地下數(shù)據(jù)，可以將不穩(wěn)定斜坡細(xì)分為若干單元，并參照地表形態(tài)特征和地球物理深度信息對(duì)每個(gè)單元進(jìn)行說(shuō)明。石大關(guān)不穩(wěn)定斜坡多樣的坡體活動(dòng)和位移速率的時(shí)空變異性與坡體結(jié)構(gòu)相關(guān)。不太活躍的南側(cè)以深的凹形基底為特點(diǎn)，北則淺的平面基底為特點(diǎn)；南側(cè)和北側(cè)變形相互影響，對(duì)南側(cè)前部的關(guān)注對(duì)斜坡整體穩(wěn)定非常重要。

圖17 基于多源數(shù)據(jù)融合的傾倒變形體結(jié)構(gòu)分析方法