岩腔内泥岩压裂风化特性研究.pdfVIP

第 41卷 第 2l期 人 民 长 江 Vo1．41，No．21 20t0年 11月 Yangtze River NOV．， 2010 文章编号 ：1001—4179(2010)21—0051—04 岩腔内泥岩压裂风化特性研究 陈 洪 凯 ，王 全 才2 ，唐 红 梅 (1．重庆交通大学 岩土与地质工程系，重庆 400074；2．成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重 点实验室，四川 成都 610059； 3．中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所，四川 成都 610041) 摘要 ：危岩崩塌是 山区主要地质灾害类型及动力地质作用现象，其演绎规律受控于陡崖或 陡坡下部岩腔 的发 育特征 。通过对三峡库 区2000余个危岩体的查勘和观测 ，发现陡崖或陡坡下部岩腔 内壁面60％以上的裂隙 具有压张性或压剪性，表征泥岩风化具有显著的压裂特点，泥岩压裂风化速度是 自然状态下风化速度的2～7 倍 ；运用地貌分析法提 出了岩腔后壁平行后退 的演化模型，通过有限元数值模拟初步揭示了岩腔后壁顶部竖 向位移及脚部压应力随岩腔深度增加而近似线性增大的规律 。 关 键 词 ：崩塌灾害；岩腔 ；压裂风化 ；平行后退 ；现场观测与数值模拟 中图法分类号 ：P642．21 文献标志码 ：A 陡崖或陡坡上硬质岩石下部软质岩石风化后退形 有一定参考借鉴作用。 成的岩腔 (rockcel1)是危岩崩塌演绎过程 的起搏器。 刘传 正研究发现 ，上硬下软的斜坡 易于发生崩塌破 坏…，P．Bertran发现欧洲 Alps山区岩崩产生 的基本 条件是边坡岩体卸荷及岩石差异风化作用 ，A．Braa． then等认为北欧挪威境内岩石边坡破坏与软质泥岩密 切相关 ，陈洪凯等发现了三峡库 区危岩发育的链式 规律，认为陡崖上软硬岩石之间的差异风化作用是危 岩链式演化的源动力 ，岩腔发育过程影响着危岩 的疲劳寿命长短 。然而 ，近年来 的研究发现，自然 状态下大部分岩腔内的泥岩处于半干燥及干燥状态 ， 但其风化速度却具有显著的加速特征，岩腔后壁呈现 图 1 三峡库区江津四面山岩腔 内泥岩后壁风化 典型的平行后退模式 (图 1) ，这说明岩腔 内的泥岩 风化存在有别 于软硬岩性之 间差异风化的某 种特殊 1 泥岩风化裂隙 性 ，这种特殊性即是岩腔内泥岩的压裂风化。 本文以三峡库 区陡崖或陡坡上危岩下部岩腔 内 1．1 风化崩解 常见 的泥岩为例 ，通过现场观测 、理论分析和数值 E．Arel和A．Ugrul认为岩石的强度特性受控于岩 模拟相结合的方法 ，探索岩腔 内泥岩压裂风化作用 ， 石的矿物组成和微结构特征…，A．Wetzel和 G．Einsele 对 于客观地揭示危岩破坏机理及斜坡演化规律 具 研究发现，自然状态下干湿循环和温差变化使岩石收 收稿 日期 ：2010—07—08 基金项 目：国家 自然科学基金项 目；重庆市重点 自然科学基金项 目(2008BA0015) 作者简介：陈洪凯，男，教授，博士后，博士生导师，主要从事动力地貌学、地质安全理论及工程结构健康研究。E—mail：chk—cq @ 163．com 52 人 民 长 江 缩与膨胀交替进行，导致岩石晶体结构逐渐裂解 ，风化 2000个危岩体 的现场查勘和研究，运用地貌学方法， 初期岩石表面呈现以卸荷 回弹为主的物理风化作用， 提出了危岩底部岩腔后壁平行后退 的演化模 式 (图 微节理开度逐渐增大 。处于风化状态的岩石受到 6)。该演化模式表 明，陡崖或陡坡坡脚岩腔形成初期 损伤后强度逐渐降低 ，余宏明等针对三峡库区巴东 仍然以砂岩 、灰岩 、