2巖腔發育及其卸荷效應

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、崩落(圖8)。以三峽庫區萬州首立山為例，1998~2004年現場觀測表明，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，均明顯大于當地長江切割速率(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危巖發育規律。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在上部砂巖層內，形成初始危巖體，并進入臨界穩定狀態；當處于臨界穩定狀態的危巖體突然失穩，形成新的陡崖, 同時新的危巖又逐漸開始孕育，重復進行，這是巖腔發育導致的陡崖巖體卸荷效應對危巖鏈鎖性發育的貢獻^[18,19](圖6)。

3 危巖鏈式規律演繹模式

陳洪凱等于2004年揭示了三峽庫區危巖發育鏈式機理，將危巖發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，最近的研究發現，三峽庫區內危巖發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育的宏觀鏈(macro-chain)，如A→B→C……^[18]。將危巖發育的宏觀鏈和微觀鏈組合定義為危巖鏈式規律(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)。危巖鏈式規律簡單模式是指在陡崖坡高度較小(三峽庫區內20m以下)時，在巖腔形成以后，僅表現為一個宏觀鏈(如A)，該宏觀鏈內的微觀鏈逐漸發育，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(三峽庫區內超過20m)時，危巖鏈式規律便體現為復合嵌套模式，即表現為兩個以上的宏觀鏈同時發育，陡崖高度越大，同時發育的宏觀鏈數量越多，但在三峽庫區尚未發現四個以上宏觀鏈共存的情況。值得指出的是，危巖鏈式規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量越多即微觀鏈越多，如三峽庫區江津四面山紅巖山從第四紀中期以來共發育了五個宏觀鏈，其中A、B、C宏觀鏈已經完成，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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