2岩腔发育及其卸荷效应

在边坡演化过程中，由于砂岩、泥岩等软硬相间的组合必然造成差异风化，硬质岩石因抗风化能力较强而形成陡崖，而软岩则因抗风化能力较差而形成负地貌，这种在软、硬岩交界部位因差异风化作用而形成向山体内凹的空腔，定义为岩腔(rock cell)(图7)，岩腔上部危岩体易于失稳、崩落(图8)。以三峡库区万州首立山为例，1998~2004年现场观测表明，砂岩和泥岩的风化速率分别为 (7.1~8.3)×10^-4 cm/d和(1.0~1.6)×10^-2 cm/d，均明显大于当地长江切割速率(1.1×10^-7cm/d)。第四纪晚期以来，砂岩和泥岩的差异风化控制着三峡库区危岩发育规律。在风化作用下，砂岩底部的泥岩层形成初始岩腔，而上部砂岩风化程度低；当初始岩腔不断扩大，大量拉张裂隙形成并出现在上部砂岩层内，形成初始危岩体，并进入临界稳定状态；当处于临界稳定状态的危岩体突然失稳，形成新的陡崖, 同时新的危岩又逐渐开始孕育，重复进行，这是岩腔发育导致的陡崖岩体卸荷效应对危岩链锁性发育的贡献^[18,19](图6)。

3 危岩链式规律演绎模式

陈洪凯等于2004年揭示了三峡库区危岩发育链式机理，将危岩发育过程分为初始阶段、河谷下切阶段、差异风化阶段、临界岩腔形成阶段、初始危岩体形成阶段、危岩崩落初始阶段、危岩崩落连锁阶段、微观链完成阶段等八个阶段^[18]。但是，最近的研究发现，三峡库区内危岩发育过程可以浓缩为五个阶段，即河流下切阶段(阶段1)、差异风化阶段(阶段2)、危岩体形成阶段(阶段3)、单一危岩体崩落阶段(阶段4)和多个危岩块形成及崩落阶段(阶段5)(图10)。陡崖坡脚岩腔形成以后，把岩腔顶部危岩体逐渐形成、崩落的过程定义为危岩发育的微观链(micro-chain)，而从陡崖或陡坡向其后部山体的阶段性后退过程定义为危岩发育的宏观链(macro-chain)，如A→B→C……^[18]。将危岩发育的宏观链和微观链组合定义为危岩链式规律(chained regularity of perilous rock)，可以分为简单模式(图11~图12)和复合嵌套模式(图13~图14)。危岩链式规律简单模式是指在陡崖坡高度较小(三峡库区内20m以下)时，在岩腔形成以后，仅表现为一个宏观链(如A)，该宏观链内的微观链逐渐发育，直到所有微观链结束后进入下一个宏观链；而当陡崖高度较大(三峡库区内超过20m)时，危岩链式规律便体现为复合嵌套模式，即表现为两个以上的宏观链同时发育，陡崖高度越大，同时发育的宏观链数量越多，但在三峡库区尚未发现四个以上宏观链共存的情况。值得指出的是，危岩链式规律的宏观链仅仅与陡崖高度有关，高度越大，宏观链内的危岩体数量越多即微观链越多，如三峡库区江津四面山红岩山从第四纪中期以来共发育了五个宏观链，其中A、B、C宏观链已经完成，分别包括12、10和8个微观链，D宏观链的最后一个微观链(D-8)已经于2004年11月27日凌晨完成^[20]，体积约500m³，E宏观链正处于岩腔形成时期(图14)。

(阶段1：河流下切阶段；阶段2：差异风化阶段；阶段3：危岩体形成阶段；阶段4：单一危岩体崩落阶段；阶段5：多个危岩体形成及崩落阶段)

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