2巖腔發(fā)育及其卸荷效應

在邊坡演化過程中，由于砂巖、泥巖等軟硬相間的組合必然造成差異風化，硬質巖石因抗風化能力較強而形成陡崖，而軟巖則因抗風化能力較差而形成負地貌，這種在軟、硬巖交界部位因差異風化作用而形成向山體內凹的空腔，定義為巖腔(rock cell)(圖7)，巖腔上部危巖體易于失穩(wěn)、崩落(圖8)。以三峽庫區(qū)萬州首立山為例，1998~2004年現(xiàn)場觀測表明，砂巖和泥巖的風化速率分別為 (7.1~8.3)×10^-4 cm/d和(1.0~1.6)×10^-2 cm/d，均明顯大于當?shù)亻L江切割速率(1.1×10^-7cm/d)。第四紀晚期以來，砂巖和泥巖的差異風化控制著三峽庫區(qū)危巖發(fā)育規(guī)律。在風化作用下，砂巖底部的泥巖層形成初始巖腔，而上部砂巖風化程度低；當初始巖腔不斷擴大，大量拉張裂隙形成并出現(xiàn)在上部砂巖層內，形成初始危巖體，并進入臨界穩(wěn)定狀態(tài)；當處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)的危巖體突然失穩(wěn)，形成新的陡崖, 同時新的危巖又逐漸開始孕育，重復進行，這是巖腔發(fā)育導致的陡崖巖體卸荷效應對危巖鏈鎖性發(fā)育的貢獻^[18,19](圖6)。

3 危巖鏈式規(guī)律演繹模式

陳洪凱等于2004年揭示了三峽庫區(qū)危巖發(fā)育鏈式機理，將危巖發(fā)育過程分為初始階段、河谷下切階段、差異風化階段、臨界巖腔形成階段、初始危巖體形成階段、危巖崩落初始階段、危巖崩落連鎖階段、微觀鏈完成階段等八個階段^[18]。但是，最近的研究發(fā)現(xiàn)，三峽庫區(qū)內危巖發(fā)育過程可以濃縮為五個階段，即河流下切階段(階段1)、差異風化階段(階段2)、危巖體形成階段(階段3)、單一危巖體崩落階段(階段4)和多個危巖塊形成及崩落階段(階段5)(圖10)。陡崖坡腳巖腔形成以后，把巖腔頂部危巖體逐漸形成、崩落的過程定義為危巖發(fā)育的微觀鏈(micro-chain)，而從陡崖或陡坡向其后部山體的階段性后退過程定義為危巖發(fā)育的宏觀鏈(macro-chain)，如A→B→C……^[18]。將危巖發(fā)育的宏觀鏈和微觀鏈組合定義為危巖鏈式規(guī)律(chained regularity of perilous rock)，可以分為簡單模式(圖11~圖12)和復合嵌套模式(圖13~圖14)。危巖鏈式規(guī)律簡單模式是指在陡崖坡高度較小(三峽庫區(qū)內20m以下)時，在巖腔形成以后，僅表現(xiàn)為一個宏觀鏈(如A)，該宏觀鏈內的微觀鏈逐漸發(fā)育，直到所有微觀鏈結束后進入下一個宏觀鏈；而當陡崖高度較大(三峽庫區(qū)內超過20m)時，危巖鏈式規(guī)律便體現(xiàn)為復合嵌套模式，即表現(xiàn)為兩個以上的宏觀鏈同時發(fā)育，陡崖高度越大，同時發(fā)育的宏觀鏈數(shù)量越多，但在三峽庫區(qū)尚未發(fā)現(xiàn)四個以上宏觀鏈共存的情況。值得指出的是，危巖鏈式規(guī)律的宏觀鏈僅僅與陡崖高度有關，高度越大，宏觀鏈內的危巖體數(shù)量越多即微觀鏈越多，如三峽庫區(qū)江津四面山紅巖山從第四紀中期以來共發(fā)育了五個宏觀鏈，其中A、B、C宏觀鏈已經(jīng)完成，分別包括12、10和8個微觀鏈，D宏觀鏈的最后一個微觀鏈(D-8)已經(jīng)于2004年11月27日凌晨完成^[20]，體積約500m³，E宏觀鏈正處于巖腔形成時期(圖14)。

(階段1：河流下切階段；階段2：差異風化階段；階段3：危巖體形成階段；階段4：單一危巖體崩落階段；階段5：多個危巖體形成及崩落階段)

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