大光包滑坡岩体碎裂特征及其工程地质意义

第34卷增1 岩石力学与工程学报V ol.34 Supp.1 2015年5月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering May，2015大光包滑坡岩体碎裂特征及其工程地质意义
裴向军，黄润秋，崔圣华，杜野，张伟锋
(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)
摘要：“5·12”汶川地震发生六年以来，对地震诱发最大的大光包滑坡开展了工程地质测绘、声波检测、钻孔取芯、电镜扫描等一系列工作，研究表明该滑坡滑带产生于震旦系灯影组三段(Zd3)白云岩的层内错动带。

综合研究揭示滑床岩体碎裂化宏观特征如下：滑面以下0～1 m岩体呈砂土状，砂粒含量占到60%以上；1 m以下岩体平均声波波速2 500～3 000 m/s，完整性指数趋于0.15～0.77，岩体损伤程度总体上随滑床深度增加而减小，而滑面下同一深度岩体损伤程度随滑床高程的增加而增大，局部有差异性破碎。

另一方面，微观研究揭示滑带岩体压剪晶体沿解理面折扭断裂，穿晶裂纹发育，表现为部分晶体松动架立，晶间连接丧失。

研究揭示的工程地质意义：(1) 滑带岩体性质主要受控于层内挤压错动的泥质花斑状白云岩，该层成分复杂，风化程度高，节理发育，完整性差；
(2) “5·12”地震使滑带岩体产生强烈的剪切破坏(拉张和压剪破坏)和翼裂纹扩展，岩体的抗剪强度指标及完整性
系数剧降，岩体质量劣化，在启动后巨厚滑体的碾压与揉搓作用下，滑带岩体的摩阻力进一步降低。

综上，大光包滑坡滑带岩体损伤碎裂化是地震荷载作用下岩体内部缺陷动态演化的累进过程，滑带所在的地层岩性及岩体结构特征为其主要内因，强震荷载是其关键的外在诱因。

关键词：边坡工程；大光包滑坡；层内错动带；地震动作用；岩体碎裂化；摩阻力剧降
中图分类号：P 642文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2015)增1–3106–10
THE ROCK MASS CATACLASTIC CHARACTERISTICS OF DAGUANGBAO LANDSLIDE AND ITS ENGINEERING GEOLOGICAL
SIGNIFICANCE
PEI Xiangjun，HUANG Runqiu，CUI Shenghua，DU Ye，ZHANG Weifeng (State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection，Chengdu University of Technology，
Chengdu，Sichuan610059，China)
Abstract：Over the past six years after“5·12”Wenchuan earthquake，we have carried out engineering geological surveying，acoustic detection，coring-drilling，electron microscope scanning and other works to the Daguangbao landslide，which is the largest landslide induced by Wenchuan earthquake. Studies showed that the sliding zone of this landslide occurred in dolomite intraformational disturbed zone which was located in the third section of Denying group of Sinian system(Zd3). Comprehensive studies reveal the macroscopic characteristics of the fragmentation rock of slide bed as follows：the rock presents sandy soil within the 0–1 m depth below sliding surface，which the sand content occupy more than 60%；1m below the sliding surface，the average rock acoustic velocity is range in 2 500–3 000 m/s，in addition the integrity index of the rock tends to 0.15–0.77.
收稿日期：2013–12–16；修回日期：2014–07–09
基金项目：国家自然科学基金资助项目(40972195)；“十二五”国家科技支撑计划项目(2011BAK12B03)；四川省科技创新团队项目(2011JTD012)
作者简介：裴向军(1970–)，男，2003年于吉林大学地质工程专业获博士学位，现任教授，主要从事地质灾害、工程边坡稳定性评价与工程治理方面的教学与研究工作。

E-mail：peixj0119@
DOI：10.13722/ki.jrme.2013.1876
第34卷增1 裴向军等：大光包滑坡岩体碎裂特征及其工程地质意义 • 3107 •
On the whole，the damage degree of the rock mass generally decrease with the depth increase of slip bed，but under the same depth those increase with the elevation increasing，except the local difference broken. On the other hand，microscopic study reveals that the compression-shear crystal of rock mass of slip zone is fold and torsional fracture with lots of transgranular crack，which shows parts crystal loose and intergranular connection loss. Study reveals the significance of engineering geology as follows：(1) Property of the rock mass in sliding zone mainly controlled by argillaceous graniphyric dolomite of intraformational extrusion dislocation，which the composition of this layer is complicate with the high degree of weathering，joint development and poor integrity；(2) Under “5·12”Wenchuan earthquake，the rock mass of slide zone generated strong shear failure (tensile and compressive shear failure) and wing crack extend，which caused sharp drop of the rock shear strength index and the integrity coefficient，thus deterioration of the rock mass. Furthermore，the rolling and rubbing action of thick sliding body afther starting further promote frictional resistance reducing in the sliding zone rock mass. In summary，the fragmentation of rock mass damage of Daguangbao sliding zone is a dynamicly progressive evolution process of rock internal defects under seismic load，the lithology and rock structural characteristics of slide zone are the main intrinsic factors，earthquake loads are its key external incentives.
Key words：slope engineering；Daguangbao landslide；intraformational disturbed zone；the ground motion effect；rock fragmentation；the friction resistance sharp drops
1 引 言
大光包滑坡是“5.12”汶川地震触发的最大滑坡，估算体积达11.3×108 m3。

该滑坡发生在四川省绵阳市安县高川乡，距发震断层约6 km，位于断层上盘、构造背斜北西翼。

大光包滑坡不仅是我国，也是世界范围内近百年来罕见的巨型滑坡，因其现象独特，成因复杂，一直受到学界的持续关注与研究。

黄润秋等[1-2]首先提出并分析了大光包巨型滑坡岩体碎裂化问题提出大光包滑坡形成机制为：坡体震裂→滑面碎裂化→摩阻力急剧降低→前部“锁固段”剪断→高速溃滑→震动堆积。

殷跃平等[3-4]对大光包滑坡滑动前后进行遥感解译，对剪出口位置及滑坡体体积进行了初步确定和估算，运用FLAC3D 对大光包滑坡动力响应进行分析，指出前缘对水平加速度响应更为明显，竖向加速度响应幅值后缘更大；许向宁等[5]在分析大光包滑坡形成机制时提出大光包滑带岩体碎裂化是白云岩强烈溶蚀砂化层形成和演化结果；马艳波[6]则认为滑带(床)岩体的碎裂是滑坡启动后厚重滑体振动、碾压的结果。

黄润秋等[1-2]提出了大光包滑坡滑带岩体强震作用下碎裂化，摩阻力急剧降低，是滑坡骤然启动的原因这一观点，随后开展了相关的验证工作。

本文基于前期研究结论，现场在复核滑坡区工程地质条件的基础上，对碎裂化岩体(滑床、滑带)进行了工程地质精细测绘与描述，应用相应的野外勘探和测试手段，包括开挖探槽、钻孔取芯、孔内电视、声波测试等；室内进行了岩体静动力学测试、振动台试验、电镜扫描等。

目的是进一步分析滑带(床)岩体碎裂化及强度骤降原因及其工程地质意义，揭示强震触发巨型滑坡启动机制。

2 强震滑坡岩体碎裂化特征
黄润秋等[1]的研究表明，大光包滑坡是强震触发的拉裂–滑移型滑坡，滑体沿岩层走向剪出。

滑坡区纵长4.6 km，横宽3.4 km。

图1为大光包滑坡的工程地质平面图中所示的南侧长1.6 km滑面(阴影部分)，即是本文的研究区。

2.1 岩体宏观碎裂特征
地质测绘与岩性鉴定成果表明大光包滑带产生于震旦系灯影组三段(Zd3)，是一套浅灰色中厚层-块状富藻白云岩，该岩体内部波状层理、交错层理发育。

滑面形成初期光滑平整(见图2(a))，但随着后期雨水冲刷，滑面上开出了若干“天窗”。

硬岩与软岩受控于沉积环境的原始建造，呈现出冲蚀浅沟与垄岗等凸凹不平地貌(见图2(b))，这种现象为研究“滑带”特征及其成因提供了条件。

原因在于实际的绝大部分滑带岩体已经随滑坡体滑出，难以复原进行研究。

而此处所指的滑带岩体是指受控原始波状交
• 3108 • 岩石力学与工程学报 2015年
1—第四系滑坡堆积物；2—三叠系；3—二叠系；4—石炭系；5—泥盆系沙窝子组；6—泥盆系磷矿层；7—寒武系清平组；8—震旦系灯影组三段； 9—震旦系灯影组二段；10—震旦系灯影组一段；11—震旦系观音组；12—平移断层；13—逆断层；14—水系；15—滑源区边界；16—滑坡区边界；
17—推测滑坡剪出口；18—滑坡北侧及后壁岩层出露界线；19—南侧滑床；20—滑坡洼地；21—钻孔及编号；22—剖面线
图1 大光包滑坡工程地质平面图
Fig.1 Engineering geological plane of Daguangbao landslide
(a) 雨水冲刷改造前的滑面(摄于2008年9月
)
(b) 雨水冲刷改造中的滑面(摄于2010年10月)
图2 大光包滑床中“混杂”软弱岩体
Fig.2 Rock of south sliding bed and residual sliding zone of
Daguangbao landslide
错层理，混杂于滑床内的软岩，这段软岩的成因、后期改造及强震作用结果与滑带是一致的。

为查明岩体碎裂化特征，选择性布置了如图1
所示的9个钻孔(ZK1～ZK9)，钻孔中进行了声波检测。

同时为进一步分析滑带软岩的碎裂程度，布置了8个探井(槽)，并取样做了颗分试验。

勘探点根据高程位置的不同形成两纵三横，相对高差400 m (1 920～2 320 m)。

钻孔岩芯与探槽揭露碎裂岩体(见图3)，总体可以按滑面下3 m 为界，其上岩芯基本为碎块石和岩
屑，其下，岩芯呈现饼状和短柱状，局部差异碎裂。

由横向剖面(ZK1～ZK6)和纵向剖面(ZK2，ZK7，ZK8，ZK9)的RQD 值与深度关系图(见图4，5)可以
(a)
(b)
ZK1
ZK7
ZK3ZK5
ZK9
ZK1
第34卷 增1 裴向军等：大光包滑坡岩体碎裂特征及其工程地质意义 • 3109 •
(c)
图3 大光包滑坡典型钻孔岩芯及探槽照片
Fig.3 Typical pictures of drilling cores and coastean of
Daguangbao landslide
钻孔深度/m
图4 ZK1～ZK6 RQD 累加值–深度关系曲线图 Fig.4 Relation curves of accumulative value of RQD of ZK1
to ZK6 depth
钻孔深度/m
图5 ZK2，ZK7，ZK8，ZK9 RQD 累加值–深度关系曲线
Fig.5 Relation curves of accumulative value of RQD of ZK2，
ZK7，ZK8，ZK9 depth
看出滑面以下0～3 m 范围碎裂岩体RQD 值基本为0，随着深度的增大，钻孔RQD 值呈现波动变化，总体趋于增大。

除ZK5外横向钻孔RQD 值随深度增加的增加趋势大致相同，曲线在部分深度范围内呈平缓或降低趋势，表明该段地层岩体碎裂程度增加；纵向钻
孔剖面上RQD 值变化较大，主要表现在同一深度范围内随高程的增加RQD 值急剧降低，且RQD 值起始深度随高程的增加大幅加深，ZK2(高程2 000 m)为2.5 m ，ZK8(高程2 226 m)和ZK9(高程2 290 m)都在10 m 以上。

以上分析表明，大光包滑坡床(滑带)岩体损伤碎裂化程度高，受到明显高程放大效应影响。

经观察分析，碎裂岩体原岩结构碎裂，裂隙极为发育，地震滑坡后，碎裂岩体遭受再次碎裂，碎裂化程度与距滑面深度相关，深度越大碎裂程度越
小。

按碎裂化程度高低，将碎裂岩体分为碎裂结构、块状结构、碎块状结构、碎砂状结构、砂状结构(见图6)。

其中碎裂结构为震裂程度较小的原始结构，随着碎裂程度的加深，表现为块状和砂状。

经钻孔内波速测定，岩体完整性指数0.15～0.77(普通白云岩石纵波波速4 300 m/s)。

测试数据同样显示出滑床岩体损伤程度在钻孔深度范围内并非连续变化，而是完整性较好的与较差相间分布，但总体上波速随深度增加而增大。

根据岩体RQD 值、声波波速测试等勘探成果，钻孔内的岩体大致可以分为4个区段，即滑坡扬尘堆积段、碾压粉化段、震动破碎段与震裂损伤段。

图7为典型钻孔岩芯分段描述。

(1) 滑坡扬尘堆积段
滑坡扬尘是巨型滑坡产生后的特有现象。

扬尘主要堆积于滑源区，平均厚度20～25 cm 。

对滑坡
图6 滑带岩体碎裂程度描述
Fig.6 Fragmentation degree classification of rock mass in the sliding zone
R Q D 累加值
2
R Q D 累加值
3
4
5
A 1
B
C D
典型照片
1—碎裂结构 2—块状 3—碎块状 4—碎砂状 5—砂状
A —残留滑带(ZK7)
B —残留滑带(ZK8)
C —残留滑带(ZK3)
D —残留滑带(ZK1)
碎 裂 程 度
• 3110 • 岩石力学与工程学报 2015年
图7 典型钻孔岩芯分段描述
Fig.7 A typical description of drill core segments
扬尘、滑带碎裂岩体取样颗粒分析，结果表明滑坡扬尘为粉质土，黏粒含量占到40%以上。

(2) 碾压粉化段
在巨型滑坡滑动过程中，滑动面附近岩体受到强力碾压和最大扰动，致使岩体破坏成粉状。

大光包滑坡粉化段平均厚度10～20 cm ，滑坡后逐渐风化成黄褐色泥质物。

(3) 震动破碎段
包括碾压段以下滑带岩体，岩体中含大量隐微裂隙、方解石脉和泥质透镜体，表现为极碎裂岩体的结构特征。

颗分试验表明，震后该段岩体上部(0.2～1.0 m)颗粒几乎都小于10 mm ，随深度的增加大颗粒所占比例增加，在2.0～3.0 m 处，大于40 mm 颗粒占到90%。

震后滑带碎裂岩体抗冲刷能力弱，挠动下极易散架，遇水极易软化和崩解，起初光滑的滑面上冲出深度达2 m 的冲沟。

(4) 震裂损伤段
包括滑带底部及滑床以下一定深度岩体，对该
段岩体宏观调查发现，岩体钙质胶结裂隙发育，裂隙粗细、长短不一，与普通白云岩截然不同。

较大裂隙间距从十到数十厘米，宽度大于1 cm ，延伸超过数米，大裂隙间分布中等裂隙，中等裂隙间距从一到数厘米，宽度1 mm 到1 cm ，中等裂隙间又分布大量间距小于1 cm 的隐、微裂隙，其宽度小于 1 mm 。

这些裂隙延伸方向不一，纵横交错。

地震后岩体存在不同程度的开裂和损伤，绝大部分裂缝是沿着自身原有裂隙开裂(即泥质或钙质胶结面)，开挖断面或碎块石反映出灰白色光泽，即为断裂表面的白色方解石脉。

2.2 岩体微观碎裂特征
滑坡滑带产生于震旦系灯影组三段层内，距上层磷矿层垂直距离超过200 m(见图8)，磷矿层在滑坡区地层也属弱带，但滑带却并没有在该层产生，其内在机制值得研究。

笔者认为，滑带岩体碎裂，与其原生建造与后期改造作用密切相关，长持时强震产生的夯击碎裂则是触发因素，而滑坡发生运动过程中巨厚滑体的碾压、振动使表层碎岩粉细
0.0～0.2 m 0.2～1.0 m 1.0～2.0 m 2.0～3.0 m
质量百分数/%
岩体平均纵波波速/(m ·s －
1)
1—滑坡扬尘2—碾压带
3—残留滑带岩体
4—滑床损伤岩体
(a) 钻孔素描图
(b)碎裂岩体颗粒分析(0～3m)
(c) 钻孔波速测试结果
平均值
第34卷 增1 裴向军等：大光包滑坡岩体碎裂特征及其工程地质意义 • 3111 •
距离/km
图8 大光包滑坡横剖面图(符号标识见图1) Fig.8 Cross section of Daguangbao landslide
化，后期的卸荷回弹与风化作用使其碎裂化程度加剧。

李先玮等[8]提出岩石断口微观分析方法，杨主恩等[9]提出微观地质研究思路，微观下强震滑坡岩体碎裂化必然有其特殊性，利用SEM 扫描电镜，结合宏观碎裂程度分析结果，取不同碎裂化程度岩体，进行微观下对比分析，如图9所示。

(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
图9 滑带岩体电镜试验下的微观碎裂特征
Fig.9 Microcosmic fracture characteristics of rock mass in the
sliding zone in the electronic microscope experiment
扫描电镜下，滑带岩体呈现不均一性的多种内部结构，包括花斑状、凝块状、葡萄状、纹层状等，颗粒上分为白云石泥晶基质和亮晶胶结物，两者晶体大小相差悬殊。

方解石团块及脉状充填孔隙、裂隙极大地影响了原岩连续性。

岩体晶间隙和晶间孔不发育。

滑带表层砂状碎裂岩体，微观下多见岩石晶 体松动架立，断口表面岩粉较多，完整性极差(见 图9(a))；在低倍镜下可见断口表面大面积的碾压或擦痕(见图9(b))。

碎块状滑带碎裂岩体微观下表现为晶体剪切错位或压剪性断裂，在受压区岩粉较多，碎裂严重，但对晶体结构及晶体组合的扰动较小(见图9(c)，(d))。

较深处碎裂岩体主要碎裂特征则表现为晶体间和晶体界面的损伤开裂，晶体结构完好(见图9(e)，(f))。

高程/m
穿晶断裂
沿晶断裂
• 3112 • 岩石力学与工程学报 2015年
上述分析表明，强震巨型滑坡岩体碎裂化在岩石晶体级别也表现出自身的特点，集中表现为强烈动力作用和强力扰动、碾压作用下的晶体破坏。

需要说明的是，所观察微观断裂新鲜、损伤裂纹平直、尖细，不是早期构造或风化作用的结果。

3 强震滑坡岩体碎裂成因分析
马艳波等[6
，13，17]
研究表明大光包滑带、滑床岩
体碎裂成因非常复杂。

本文在勘探与测试工作的基础上，结合碎裂岩体的宏、微观研究，从滑带岩体的原始建造入手，结合地震动作用、溶蚀风化及滑体冲剪碾压等方面对其进行论述分析。

3.1 构造作用
大光包滑坡所处断裂位置属于首尾斜裂交汇 处[1]，是应力集中带，主要有四道沟断裂、大水闸背斜、仰天窝断层、大梁子断层、王家坪断层、映秀–北川断裂等构造活动[13](见图10)，滑坡区构造运动十分活跃。

地质资料显示，逆冲–推覆–滑脱–走滑是区内的构造特色，主要有高川推覆体、大水闸推覆体、金花推覆体、太平推覆体等四次大的逆冲推覆构造，而每个推覆体又是由次级断片叠瓦而成[18]，是多次构造错动的产物。

图10 光包滑坡区构造略图
Fig.10 Structural sketch of Daguangbao landslide area
多期构造作用下岩体裂隙分期配套研究成果见图11，其中图11(a)为滑坡滑带碎裂岩体偏光照片，其中暗色是泥晶藻白云石，亮色是大颗粒方解石充填物，为构造裂隙的后期热液充填[10-12
，14]。

大中型
和隐、微裂隙数量众多，极大破坏了原岩结构及完整性，造成了岩体的不均一性和各向异性。

图11(b)是按岩体中方解石脉切割的先后关系绘制而成的素描图，图中所注数字越大代表年代越早，由图可知该岩体至少经历6次构造活动。

大小不一的方解石脉充填情况说明构造运动极为活跃，且裂缝宽大。

各期构造方解石脉成为原岩最普遍的切割体，切割
(a) 显微照片
(b) 素描图
图11 碎裂岩体显微照片与素描图
Fig.11 Micrograph and sketch of rock mass in the sliding zone
面成为地震中薄弱面，是进一步碎裂的基础条件。

3.2 滑带岩体溶蚀与风化
滑带开挖的探槽槽壁显示，岩体除发育有大量充填裂隙外，风化裂隙也同样较为发育。

如碎裂岩体内部存在较多的泥质透镜体，滑带下层与滑床硬岩面接触部位存在泥化带(见图12(a))等，这都表明外营力对碎裂岩体的改造十分活跃。

偏光显微镜下滑带岩体内部存在锈染构造裂隙(见图12(b))，这些裂隙是岩体内部的导水通道。

值得说明的是，上述溶蚀风化均发生于局部未被充填裂隙的岩体中，岩体内部及充填裂隙处岩体微观分析中没有发现类似溶蚀现象，大量电镜扫描试验也没有发现滑带岩体溶蚀砂化现象，这与许向宁等[5]的结论是不一致的。

7N48°W 金花推覆体太平推覆体 D-C
T 1–2 T 3D-C
D-C
映秀北
川断裂大
光包滑坡 高川推覆体 大水闸推覆体
海拔 2 200m Z-Є P-Z
C-D
γ 3
2 3
6 4
5
2
1
亮晶白云岩界线亮晶–微晶白云
岩界线
裂纹
晶解理方解石脉及期次 泥晶白云岩界线
热液充填界线
第34卷 增1 裴向军等：大光包滑坡岩体碎裂特征及其工程地质意义 • 3113 •
(a) (b)
图12 碎裂岩体溶蚀与风化特征
Fig.12 Weathering characteristics of rock mass in the sliding
zone
3.3 强震作用下碎裂岩体的动力响应研究
碎裂软弱层属于层内岩性突变界面，在强震过程中，影响着地震波在上下层位传播规律。

滑带岩体中存在泥质透镜体、线状方解石脉等内部缺陷结构，强震发生时，应力波从坚硬岩体传入相对软弱层时，在界面附近将产生拉应力和剪应力，并且软硬差别越大，产生的拉剪应力就愈大[16]，对软弱层碎裂作用就越强。

(1) 含软弱夹层岩体振动台试验
利用振动台(见图13(a))模拟振动对层间软弱带的碎裂化，软弱层下部分别采用相对柔性和刚性两种垫层作对比。

试验结果如图13(b)，(c)所示，采用相对柔性垫层时，中间软弱层只发生几条主裂纹，并未贯通，而采用刚性垫层时，裂纹条数成倍增加，且在宽大主裂纹贯穿的同时，中等裂纹和微细裂纹呈树技状发育。

(a) 振动台模型示意图 (b) 柔性垫层 (c) 刚性垫层
图13 振动模拟试验 Fig.13 Vibration model test
模型试验比较真实地反映了软弱层(模拟滑带)随下部硬层(模拟滑床)变化的动力响应特征，揭示了大光包滑坡滑带碎裂存在的“软弱层效应”；图14(a)为现场滑带碎裂岩体，具有冲剪下的张拉破坏特征，模拟试验结果(见图14(b))与之形成了力学成因上的一致性。

(a) 滑带岩体张拉破坏特征 (b) 模拟软弱层张拉破坏特征
图14 软弱层岩体张拉破坏特征对比
Fig.141 Comparison between fracture characteristics exposing
at the back edge and simulation result
(2) 碎裂岩体疲劳试验
为进一步证明循环荷载作用下含缺陷结构岩体的受力破坏状态，分别进行了多组单轴压缩试验和疲劳试验，图15为单轴压缩和疲劳试验典型岩样破坏结果，由图可见动力下岩体碎裂得更为充分，碎裂断口具有振动产生的张拉(劈裂)与压剪力作用特征。

(a) 单轴压缩破坏岩样 (b) 疲劳破坏岩样
图15 碎裂岩体力学试验结果 Fig.15 Results of cataclastic tock
应力–应变曲线如图16所示，图16(a)中单轴压缩应力–应变曲线在弹性后期出现台阶状变化，说明试块内部存在突然损伤和应力调整，是裂纹闭合引起的压缩初期应变较大的结果，这符合大光包滑带岩体隐微裂纹较多的特征。

而峰值强度后应力陡降，岩体突然破坏，显示出岩体脆性破坏的特点。

应变ε /%
(a) 滑带岩体单轴压缩试验应力–应变曲线
结构面锈染
滑带
滑床
模型区
上覆岩体
滑带
滑床 振动台 千斤顶
减震层
减震层
轴向应变
环向应变 体积应变
轴向应力σ1/M P a
• 3114 • 岩石力学与工程学报 2015年
(b) 滑带岩体疲劳试验应力–应变曲线
(c) 滑带岩体疲劳循环次数–轴向应变曲线
图16 典型单轴压缩试验与单轴疲劳试验对比分析Fig.16 Comparative analyses of typical axial compression experiment and typical axial fatigue experiment
由单轴压缩试验可知，岩体弹性阶段应力值在20～60 MPa内，疲劳试验振动上限和下限应力值被设定在这一范围内。

图16(b)疲劳试验结果显示，大光包碎裂岩体与普通白云岩加载曲线有很大区别，轴向应力–应变表现为5个阶段：OA为原岩裂纹闭合阶段；AB为疲劳弹性阶段；BC，CD，DE段为疲劳损伤段，C为扩容点，其中BC段振动次数约占50%，CD段约30%，DE段为16%(体积应力–应变曲线a，b，c，d，e各点为与轴向应力–应变曲线相对应的标志点)。

试验结果表明大光包碎裂岩体的疲劳损伤具有明显阶段性，而非一次导致试样破坏。

岩体在疲劳损伤段进行残余应变的积累和应力重分布，当超过阈值，则产生较大的应变和应力调整(T1，T2)，调整结束后，开始进入下一个损伤阶段(P1，P2，P3)。

图16(c)中可明显看出加载的阶段性：曲线呈台阶状。

弹性疲劳阶段后应变增幅较大，经过一定循环次数后趋于缓慢，表现为等速变形，随着岩体内部损伤的产生和积累，突然产生较大速率变形，曲线上表现为较陡的增长台阶。

值得注意的是这些损伤都具有突发性和不可逆性，它们的逐步累积导致岩体突然破坏。

3.4 巨厚滑体运动过程的冲剪作用
大光包滑坡滑带上覆岩层最大厚度达500 m(见图8)，如此巨厚的滑体在滑坡启动剧滑中，伴随着强力振动，滑带及滑面下一定深度范围的岩体进一步受到碾压、揉挤，微观上表现为晶体的碎裂、大面积碾压、断口表面被岩粉覆盖特征(见图17)。

滑体运动过程中的冲剪作用，使滑带层内一定范围内岩体产生内部扰动，加速岩体碎屑化。

(a) 500倍(b) 120倍
图17 滑带岩体冲剪破坏特征
Fig.17 Punching shear failure feature of rock mass in the sliding zone
4 结论
汶川地震发生已近6 a，对汶川地震触发滑坡研究的文献很多，但内容多集中于滑坡触发控制因素、滑坡分布规律及斜坡地震动响应等，而深入研究滑坡滑带的文献很少，强震作用下滑带岩体的动力学响应及其对滑坡形成的工程地质意义研究一直是研究的难点。

本文利用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修建的大光包研究基地，在极其艰苦危险的条件下，对大光包滑坡实施了大量工程测量、地质测绘、钻孔取芯、探槽、声波测试等现场工作，试图最大限度揭示这一自然现象的本质。

总结研究内容主要结论如下：
(1) 大光包滑坡滑带产生于震旦系灯影组三段白云岩(3
d
Z)层内，不是黄润秋等[1]提出的泥盆系磷矿带，同时滑带岩体也没有许向宁等[5]对照分析的溶蚀砂化现象。

(2) 滑带岩体碎裂宏观特征为：震前碎裂岩体内裂隙极为发育，表现为大、中及隐、微裂隙穿插分布，裂隙间距从小于1 cm到数十厘米，延伸长度从小于1 mm到超过数米。

裂隙大部分被钙质充填，少数未被充填，成为导水通道，裂隙延伸方向不一，纵横交错。

震后滑面以下0～1 m地层呈砂土化，砂
第34卷增1 裴向军等：大光包滑坡岩体碎裂特征及其工程地质意义• 3115 •
粒含量占到60%以上；1 m以下地层岩体完整性指数0.15～0.77，平均声波波速2 500～3 000 m/s，岩体损伤总体上随滑床深度的增加而减小，同一深度随高程增大，局部有差异性破碎。

(3) 滑带岩体碎裂微观特征为：碎裂岩体震前经历多次构造错动，被热液充填和置换，大中小型方解石脉纵横交错、极为发育；震后岩石晶间和晶界面开裂、错位扭折、松动架立，岩石断口表面大面积碾压或擦痕。

本研究的工程地质意义为：首先通过大量的现场与测试工作，辨识了大光包滑带的时代与岩性，并对滑带后期改造可能存在的假说与推测做了回应；同时更进一步揭示了地层岩性与岩体结构是滑带形成的主因，即强震作用下滑带岩体损伤碎裂化是地震荷载作用下岩体内部缺陷动态演化的累进过程，巨厚滑体启程与运动过程致滑带岩体的抗剪强度和完整性减小，滑带摩阻力骤降，形成了高速、远程滑坡。

参考文献(References)：
[1]黄润秋，裴向军，李天斌. 汶川地震触发大光包巨型滑坡基本特征
及形成机制分析[J]. 工程地质学报，2008，16(6)：730–741.
(HUANG Runqiu，PEI Xiangjun，LI Tianbin. Basic characteristics and formation mechanism of the largest scale landslide at Dagungbao occurred during the Wenchuan earthquake[J]. Journal of Engineering Geology，2008，16(6)：730–741.(in Chinese))
[2]黄润秋，裴向军，张伟锋，等. 再论大光包滑坡特征与形成机制[J].
工程地质学报，2009，17(6)：725–736.(HUANG Runqiu，PEI Xiangjun，ZHANG Weifeng，et al. Further examination on characteristics and formatiom mechanism of daguangbao landslide[J].
Journal of Engineering Geology，2009，17(6)：725–736.(in Chinese)) [3]殷跃平，成余粮，王军，等. 汶川地震触发大光包巨型滑坡遥感
研究[J]. 工程地质学报，2011，19(5)：674–684.(YIN Yueping，
CHENG Yuliang，WANG Jun，et al. Remote sensing research on daguangbao gigantic rock-slide triggered by Wenchuan earthquake[J].
Journal of Engineering Geology，2011，19(5)：674–684.(in Chinese)) [4]殷跃平，王猛，李滨，等. 汶川地震大光包滑坡动力响应特征
研究[J]. 岩石力学与工程学报，2012，31(10)：1 969–1 982.(YIN Y ueping，WANG Meng，LI Bin，et al. Dynamic response characteristics of daguangbao landslide triggered by Wenchuan earthquake[J].
Chinses Journal of Rock Mechanics and Engineering Geology，2012，31(10)：1 969–1 982.(in Chinese))
[5]许向宁，李胜伟，王小群，等. 安县大光包滑坡形成机制与运动学
特征讨论[J]. 工程地质学报，2013，21(2)：269–281.(XU Xiangning，LI Shengwei，WANG Xiaoqun，et al. Characteristics of formation mechanism and kinematics of Daguangbao landslide caused by Wenchuan earthquake[J]. Journal of Engineering Geology，2013，
21(2)：269–281.(in Chinese))
[6]马艳波. 强震条件下巨型滑坡滑带岩体损伤特性研究—以大光包
滑坡为例[硕士学位论文][D]. 成都：成都理工大学，2012.(MA Yanbo. Study on damage features of the rock mass in the sliding belt of the giant landslide under the strong earthquake－A case of Daguangbao landslide[M. S. Thesis][D]. Chengdu：Chengdu University of Technology，2012.(in Chinese))
[7]王小林，胡文瑄，陈琪，等. 塔里木盆地柯坪地区上震旦统藻白
云岩特征及其成因机理[J]. 地质学报，2010，84(10)：1 479–1 494.
(WANG Xiaolin，HU Wenxuan，CHEN Qi，et al. Characteristics and formation mechanism of upper sinian algal dolomite at the Kalpin area，Tarim Basin，Nw China[J]. Acta Geologica Sinica，2010，84(10)：
1 479–1 494.(in Chinese))
[8]李先炜，兰勇瑞，邹俊兴. 岩石断口分析[J]. 中国矿业学报，1983，
(1)：18–24.(LI Xianwei，LAN Yongrui，ZOU Junxing. A study of rock
fractures[J]. Journal of China University of Mining and Technology，1983，(1)：18–24.(in Chinese))
[9]杨主恩，俞理宝，鲍秀英. 扫描电镜与微观地质研究[M]. 北京：
学苑出版社，1999：5–190.(YANG Zhuen，YU Libao，BAO Xiuying.
Microgeology research in scanning electron microscopy[M]. Beijing：Academy Press，1999：5–190.(in Chinese))
[10]胡玲，刘俊来，纪沫，等. 变形显微构造识别手册[M]. 北京：
地质出版社，2009：59–96.(HU Ling，LIU Junlai，JI Mo，et al.
Deformation microstructures identity manual[M]. Beijing：Geological Publishing House，2009：59–96.(in Chinese))
[11]王瑞珣. 显微构造地质学[M]. 北京：北京大学出版社，1988：5–
158.(WANG Rixun. Microscopic structural geology[M]. Beijing：Peking University Press，1988：5–158.(in Chinese))
[12]胡玲. 显微构造地质学概论[M]. 北京：地质出版社，1998：1–
221.(HU Ling. Introduction to microscopic structural geology[M].
Beijing：Geological Publishing House，1998：1–221.(in Chinese)) [13]许强，裴向军，黄润秋. 汶川地震大型滑坡研究[M]. 北京：科
学出版社，2009：53–91.(XU Qiang，PEI Xiangjun，HUANG Runqiu.
Large-scale landslides induced by the Wenchuan Earthquake[M].
Beijing：Science Press，2009：53–91.(in Chinese))
[14]PRÉAT A，KOLO K，PRIAN J，et al. A peritidal evaporite environment
in the Neoproterozoic of South Gabon(Schisto-Calcaire Subgroup，Nyanga Basin)[J]. Precambrian Research，2010，177(3)：253–265.
[15]福里格. 碳酸盐岩微相–分析、解释及应用[M]. 马永生，译. 北京：
地质出版社，2006：1–480.(Flugel. Carbonate microfacies- analysis，interpretation and application[M]. Translated hy MA Y ongsheng. Beijing：Geological Publishing House，2006：1–480.(in Chinese))
[16]张倬元，王士天，王兰生，等. 工程地质分析原理[M]. 北京：地
质出版社，2009：278–296.(ZHANG Zhuoyuan，WANG Shitian，WANG Lansheng，et al. Principles of engineering geological analysis[M]. Beijing：Geological Publishing House，2009：278–296.
(in Chinese))
[17]朱志刚，魏云杰，陶连金，等. 北京燕家台碎裂岩体的成因机制及
其工程地质意义[J]. 工程地质学报，2010，18(增l)：71–75.(ZHU Zhigang，WEI Yunjie，TAO Lianjin，et al. Formation mechanism of Yanjiatai cracked rock mass and engineering geological significance in Beijing[J]. Journal of Engineering Geology，2010，18(Supp.l)：71–
75.(in Chinese))
[18]四川省地质矿产勘查开发局化探队. 中华人民共和国区域地质图
说明书[R]. 德阳：[s. n.]，1995.(Geochemical Exploration Brigade of Geology and Mineral Resources Exploration and Development Bureau of Sichuan. Geological map specification of the People′s Republic of China[R]. Deyang：[s. n.]，1995.(in Chinese))。