川东红层岩质滑坡变形演化阶段识别方法与流程

本发明涉及地质领域，特别涉及一种川东红层岩质滑坡变形演化阶段识别方法。

背景技术：

川东红层地区位于四川盆地东北边缘，地处大巴山弧形构造带及川东平行皱褶带结合部位，受构造运动程度较强。区内地层以侏罗纪、白垩纪为主，岩层缓倾或近水平状，地貌以中低山、低山为主，区内常年降雨量在1000mm以上。特殊的地质背景致使该区为地质灾害高易发区，其中，频发的大型、特大型顺层岩质滑坡是主要灾害问题，如2002年的中江县跨梁子滑坡、2004年的宣汉县天台乡滑坡、2007年的达县青宁乡滑坡、2010的南江县梅家梁滑坡及2011年“9.18”洪灾期间的石板沟滑坡、窑厂坪滑坡、牛马场滑坡、千邱塝滑坡、九房塝滑坡、姚大坪1、2、3号滑坡等。区内滑坡灾害具有群发性、突发性和隐蔽性特征，造成大范围群死群伤，严重制约了当地居民的财产安全和经济发展。

滑坡的早期识别一直是学界难题，国内针对滑坡的识别研究已做了相关研究，如武雄、何满潮(2001)提出利用细观、微观地质特征结合宏观地质特征来鉴别“滑坡岩体”的新方法；邓必胜(2002)提出了识别滑坡的地物地貌、滑坡边界及滑坡床、水文地质等标志；王恭先(2007)提出判别潜在滑坡可以从裂缝详细调查、地质条件调查、类比分析三个方面入手；郑颖人(2007)认为古老滑坡具有较为明显的滑坡特征，不难识别，困难的是目前尚未发生滑坡变形的潜在滑坡；孔志岗(2007)提出了潜在斜坡地质灾害的定义，并将潜在斜坡地质灾害的五种类型；易靖松(2015)通过滑坡的典型案例分析，结合遥感方面和地面调查等方面对川东红层滑坡的形成条件及早期识别进行了研究。

滑坡识别方法主要分两种：一种是基于宏观变形进行定性判断，另一种是通过滑坡位移监测数据进行定量判断。第一种方法主观性较强，较武断；第二种方法较理想，常因降雨、地震、人类工程活动等外界因素致使不适用。

总体来说，国内滑坡的早期识别研究成果不多，尤其是针对川东红层区缓倾顺层岩质滑坡的早期识别更少，识别的准确性不高，难以为区内滑坡灾害的群测群防、监测预警及预报提供指导性依据。

技术实现要素：

本发明提供了一种川东红层岩质滑坡变形演化阶段识别方法，其通过斜坡微地貌、细部构造等的识别特征，提出不同变形演化阶段下的识别标志和方法，从而为区内滑坡的预测预防和大型、顺层岩质滑坡隐患点的判定提供指导。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种川东红层岩质滑坡变形演化阶段识别方法，包括：步骤1，确定调查区内的孕灾背景条件，主要地质灾害问题及受控因素；步骤2，通过调查区内的典型案例调查研究，确定调查区内的大型、特大型顺层岩质滑坡的变形演化阶段及每个所述变形演化阶段的识别标志特征；步骤3，建立调查区内的高精度遥感解译数据及DEM；步骤4，根据所述遥感解译数据及DEM解译所述调查区内的物质构成、地质构造、斜坡地貌等地质环境；步骤5，根据所述识别标志特征及所述步骤4的解译结果，初步预判调查区内的隐患斜坡；步骤6，采用工程地质类比法通过野外地面调查对步骤5中初步确定的隐患斜坡进行复核，以对隐患斜坡进行识别、变形阶段判定及圈定。

优选地，所述地质灾害问题为滑坡和危岩，所述受控因素包括具有缓倾顺向的斜坡结构、具有日降雨量达400mm以上强降雨诱发条件、岩质斜坡中构造裂隙和卸荷裂隙具有阶段性发育特点、岩质斜坡微地貌形态为滑坡变形发育提供空间条件。

优选地，所述变形演化阶段包括基岩斜坡原生节理裂隙充水张开阶段、初期短距离拉槽起动阶段、中期槽谷缓慢扩张阶段、和后期槽谷充水剧烈滑移阶段。

优选地，所述中期槽谷缓慢扩张阶段包括裂隙扩张形成拉陷槽阶段、和槽谷扩张形成冲沟/沟槽阶段。

优选地，所述基岩斜坡原生节理裂隙充水张开阶段的识别标志特征主要表现为裂隙结构面。

优选地，所述初期短距离拉槽起动阶段的识别标志特征包括：(1)斜坡发育有顺坡向张裂缝，裂缝主要表现为深大裂隙；(2)斜坡前部或侧边具为陡坎临空面或深沟；(3)斜坡坡度范围在5°-25°，坡面平直状或阶梯状；其中，(1)为所述初期短距离拉槽起动阶段的识别标志特征的主要标志，(2)为所述初期短距离拉槽起动阶段的识别标志特征的次要标志，(3)为所述初期短距离拉槽起动阶段的识别标志特征的一般标志。

优选地，所述裂隙扩张形成拉陷槽阶段的识别标志特征包括：(1)后部发育宽大拉陷槽或洼地，主要表现为宽大拉陷槽；(2)斜坡体临空面以上发育有泥化夹层；(3)前缘或两侧临空面发育，为陡坎或深沟；(4)后壁陡砍或斜坡先期变形留下的基岩陡壁；(5)河道受到斜坡坡脚推挤变窄呈“凸”型；(6)斜坡坡度范围在5°-25°、斜坡剖面形态呈平直型或阶梯状；(7)斜坡后缘有汇水地形，前缘突然出现泉水，泉点呈线状分布；其中，(1)和(2)为所述裂隙扩张形成拉陷槽阶段的识别标志特征的主要标志，(3)和(4)为所述裂隙扩张形成拉陷槽阶段的识别标志特征的次要标志，(5)-(7)为所述裂隙扩张形成拉陷槽阶段的识别标志特征的一般标志。

优选地，所述槽谷扩张形成冲沟/沟槽阶段的识别标志特征包括：(1)圈椅状地貌、或者左右侧发育冲沟，三沟环绕或双沟同源、后缘洼地等地形地貌；(2)后部发育陡坎或陡崖或斜坡先期变形留下的基岩陡壁，后部沟槽发育，中后部常见反坡台地；(3)斜坡体临空面以上发育有泥化夹层；(4)斜坡前部较陡，滑体中后部厚，前部薄；斜坡纵向呈陡缓相间，常见有缓坡平台；(5)斜坡坡度范围在5°-25°、剖面形态呈平直型，前缘向河谷凸出，或被深切，陡坎临空面发育；(6)冲沟发育、槽谷脊低洼地段使斜坡具有一定的“槽脊相间”的地貌特征；(7)厚层-巨厚层砂岩或泥岩中常见发育一组“X共轭裂隙岩体切割成块状，后缘边界呈锯齿状；(8)层状块裂岩体、地层产状与周围不一致、岩层破碎或松弛或架空；(9)斜坡前缘突然出现泉水，泉点呈线状分布；其中，(1)-(3)为所述槽谷扩张形成冲沟/沟槽阶段的识别标志特征的主要标志，(4)-(6)为所述槽谷扩张形成冲沟/沟槽阶段的识别标志特征的次要标志，(7)-(9)为所述槽谷扩张形成冲沟/沟槽阶段的识别标志特征的一般标志。

优选地，所述后期槽谷充水剧烈滑移阶段的识别标志特征包括：滑坡剧滑后多年后，将表现为古滑坡或老滑坡。

本发明可基于变形演化阶段划分理论对川东红层岩质滑坡进行早期识别标志，使川东红层区大型、特大型岩质滑坡及潜伏性隐患斜坡在地调详查中更为快速、便捷、有效地被圈定，为区内滑坡灾害的群测群防、监测预警及预报提供指导性依据。

附图说明

图1是本发明中的川东红层岩质滑坡变形演化阶段识别方法的流程图；

图2是本发明中的川东红层顺层岩质隐患斜坡识别效果图；

图3是本发明中的基岩斜坡原生节理裂隙充水张开阶段的变形演化模式图；

图4是本发明中的初期短距离拉槽起动阶段的变形演化模式图；

图5是本发明中的裂隙扩张形成拉陷槽阶段的变形演化模式图；

图6是本发明中的槽谷扩张形成冲沟/沟槽阶段的变形演化模式图；

图7是本发明中的后期槽谷充水剧烈滑移阶段的变形演化模式图。

具体实施方式

本发明旨在以地质调查为基础，介绍了一种川东红层岩质滑坡变形演化阶段划分理论，并通过斜坡微地貌、细部构造等的识别特征，提出不同变形演化阶段下的识别标志和方法，为区内滑坡的预测预防和大型、顺层岩质滑坡隐患点的判定提供指导。

本发明的总体思路是以川东红层区地质调查为基础，深入调查区内地质构造、地层岩性、地形地貌等孕灾背景条件，强调区内斜坡变形破坏为地质体的局部变形演化过程，在分析区内大型、特大型顺层岩质滑坡的变形特征、成因机制及变形演化过程的基础上，提出区内大型、特大型顺层岩质滑坡的变形演化阶段划分理论及在不同变形演化阶段下的早期识别标志，进而采用工程地质类比法对区内的斜坡进行隐患识别及圈定，为区内地质灾害的群测群防及预警预报提供依据。

请参考图1至图7，本发明中的川东红层岩质滑坡变形演化阶段识别方法包括以下步骤：

步骤1，确定调查区内的孕灾背景条件，主要地质灾害问题及受控因素。

例如，通过收集资料和调查，川东红层区地貌类型主要为构造剥蚀中低山地形，单面山、似单面山、桌状山地貌形态，切割深度300—700m，地形坡度一般20°左右，沟谷多呈槽型；地层岩性为白垩系、侏罗系砂岩与泥岩互层，岩层产状0-30°，为区内主要易滑地层。地质构造较简单，表现为舒缓褶皱，岩体为层状结构，泥岩夹层属易滑地层。

川东红层区主要以滑坡和危岩(崩塌)灾害为主，小型土质滑坡为主，但主要地质灾害问题为在强暴雨条件下易发育大型、特大型缓倾顺层岩质滑坡，造成群死群伤危害。大型、特大型缓倾顺层岩质滑坡主要受控因素为：①具有缓倾顺向的斜坡结构；②具有日降雨量达400mm以上强降雨诱发条件；③岩质斜坡中构造裂隙和卸荷裂隙具有阶段性发育特点；④岩质斜坡微地貌形态为滑坡变形发育提供空间条件。

步骤2，通过调查区内的典型案例调查研究，确定调查区内的大型、特大型顺层岩质滑坡的变形演化阶段及每个所述变形演化阶段的识别标志特征。

例如，通过典型案例的总结发现，顺层岩质滑坡的发生和发展，均要经历基岩斜坡原生节理裂隙充水张开、初期短距离拉槽起动、中期槽谷缓慢扩张、后期槽谷充水剧烈滑移四个阶段。其中，在中期槽谷缓慢扩张阶段，滑坡常表现为两种形式，一种是裂隙扩张形成拉陷槽；一种是槽谷扩张形成冲沟或者沟槽。

根据本发明中的变形演化阶段理论：斜坡中常见的后壁陡坎或者后缘冲沟主要由原生节理裂隙经过充水张开、拉槽、槽谷扩张等缓慢演化过程形成的。在斜坡变形滑动、后期人类改造及地质营力作用下，斜坡的地形地貌逐渐发生改变，顺向变形使斜坡呈阶梯状地貌，横向变形使斜坡具有冲沟环绕等特征。

根据本发明中的变形演化阶段理论：在漫长的地质变形演化史中，不同的滑坡处在不同的变形阶段，且每个阶段历时是不同的，因不同斜坡的地质条件和外界条件(降雨、人类工程活动等)是不一样的。有些斜坡在从第二阶段发育至第四阶段历时很短；而有些滑坡历时较长，需经历裂隙拉槽缓慢扩张、冲沟演化、阶梯状地貌、反坡台地等地形地貌的缓慢演化过程，进而在外界条件下诱发滑坡。

步骤3，建立调查区内的高精度遥感解译数据及DEM(高程数字模型)。例如，控区内隐患斜坡的重点调查区域，建立高精度(1:1000-1:10000大比例尺)遥感解译数据及DEM(高程数字模型)，解译区内物质构成、地质构造、斜坡地貌等地质环境，重点关注对软弱结构面、斜坡微地貌及古(老)滑坡的解译。

步骤4，根据所述遥感解译数据及DEM解译所述调查区内的物质构成、地质构造、斜坡地貌等地质环境。

步骤5，根据所述识别标志特征及所述步骤4的解译结果，初步预判调查区内的隐患斜坡。这样，通过遥感技术，并结合区内顺层岩质滑坡变形演化阶段划分理论及其识别标志体系成果进行预填图，可对区内大型、特大型岩质斜坡进行初步预判。

步骤6，采用工程地质类比法通过野外地面调查对步骤5中初步确定的隐患斜坡进行复核，以对隐患斜坡进行识别、变形阶段判定及圈定。具体地说，对区内初步预判的隐患斜坡进行实地调查复核，并采用诸如航空拍摄、INSAR、DEM等新技术新方法进行滑坡识别，通过以斜坡单元为基础，进行逐一调查、评价和对比识别，进而有效地识别区内大型、特大型滑坡灾害、潜伏性的顺层岩质滑坡及隐患斜坡。

由于采用了上述技术方案，本发明可基于变形演化阶段划分理论对川东红层岩质滑坡进行早期识别标志，使川东红层区大型、特大型岩质滑坡及潜伏性隐患斜坡在地调详查中更为快速、便捷、有效地被圈定，为区内滑坡灾害的群测群防、监测预警及预报提供指导性依据。

优选地，所述基岩斜坡原生节理裂隙充水张开阶段的识别标志特征主要表现为裂隙结构面。

优选地，所述初期短距离拉槽起动阶段的识别标志特征包括：

(1)斜坡发育有顺坡向张裂缝，裂隙主要表现为深大裂隙；

(2)斜坡前部或侧边具为陡坎临空面或深沟；

(3)斜坡坡度范围在5°-25°，坡面平直状或阶梯状；

其中，(1)为所述初期短距离拉槽起动阶段的识别标志特征的主要标志，(2)为所述初期短距离拉槽起动阶段的识别标志特征的次要标志，(3)为所述初期短距离拉槽起动阶段的识别标志特征的一般标志。

优选地，所述裂隙扩张形成拉陷槽阶段的识别标志特征包括：

(1)后部发育宽大拉陷槽或洼地，主要表现为宽大拉陷槽；

(2)斜坡体临空面以上发育有泥化夹层；

(3)前缘或两侧临空面发育，为陡坎或深沟；

(4)后壁陡砍或斜坡先期变形留下的基岩陡壁；

(5)河道受到斜坡坡脚推挤变窄呈“凸”型；

(6)斜坡坡度范围在5°-25°、斜坡剖面形态呈平直型或阶梯状；

(7)斜坡后缘有汇水地形，前缘突然出现泉水，泉点呈线状分布；

其中，(1)和(2)为所述裂隙扩张形成拉陷槽阶段的识别标志特征的主要标志，(3)和(4)为所述裂隙扩张形成拉陷槽阶段的识别标志特征的次要标志，(5)-(7)为所述裂隙扩张形成拉陷槽阶段的识别标志特征的一般标志。

优选地，所述槽谷扩张形成冲沟/沟槽阶段的识别标志特征包括：

(1)圈椅状地貌、或者左右侧发育冲沟，三沟环绕或双沟同源、后缘洼地等地形地貌；

(2)后部发育陡坎或陡崖或斜坡先期变形留下的基岩陡壁，后部沟槽发育，中后部常见反坡台地；

(3)斜坡体临空面以上发育有泥化夹层；

(4)斜坡前部较陡，滑体中后部厚，前部薄；斜坡纵向呈陡缓相间，常见有缓坡平台；

(5)斜坡坡度范围在5°-25°、剖面形态呈平直型，前缘向河谷凸出，或被深切，陡坎临空面发育；

(6)冲沟发育、槽谷脊低洼地段使斜坡具有一定的“槽脊相间”的地貌特征；

(7)厚层-巨厚层砂岩或泥岩中常见发育一组“X共轭裂隙岩体切割成块状，后缘边界呈锯齿状；

(8)层状块裂岩体、地层产状与周围不一致、岩层破碎或松弛或架空；

(9)斜坡前缘突然出现泉水，泉点呈线状分布；

其中，(1)-(3)为所述槽谷扩张形成冲沟/沟槽阶段的识别标志特征的主要标志，(4)-(6)为所述槽谷扩张形成冲沟/沟槽阶段的识别标志特征的次要标志，(7)-(9)为所述槽谷扩张形成冲沟/沟槽阶段的识别标志特征的一般标志。

优选地，所述后期槽谷充水剧烈滑移阶段的识别标志特征包括：滑坡剧滑后多年后，将表现为古(老)滑坡，斜坡被人类工程活动改造或者在长期的地质应力作用下，不易被察觉。在极端工况下，滑坡可能进一步发生变形破坏，古(老)滑坡呈现各种地形地貌特征是圈定隐患斜坡的重要识别标志。专利主要针对滑坡在剧烈滑动前，对隐患斜坡的识别，着重剧烈滑动前的阶段识别标志特征。

在上述各实施例中，对各阶段下的识别标志进行了分级，“主要标志”是表明斜坡所处变形阶段的主控特征标记；“次要标志”是表明斜坡所处变形阶段的次要特征标记；“一般标志”是表明斜坡所处变形阶段的一般性特征标记，具有一定的普通性意义；其逻辑关系为：“主要标志”是主控因素，即满足某个阶段下的斜坡一定具备该阶段下的主要标志特征，但具备该标志特征的斜坡不一定就可以判定为该阶段下的斜坡。为此，通过该逻辑关系和实践经验，可综合定义如下判定标准：当斜坡即满足某个阶段下的主要标志，又满足部分次要标志和一般标志时，才能判定为该阶段下的斜坡。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的基于川东红层岩质滑坡变形演化阶段划分理论的早期识别标志和方法，实现对潜伏性滑坡和隐患斜坡的有效识别；

2、识别方法简便，切实可行，提高识别率，主要应用于1:5万、1:1万或更高精度的地质灾害详细调中，圈定区内大型、特大型顺层岩质滑坡及隐患斜坡；

3、需要较好的地质基本功和对斜坡的详细调查，能降低调查成本和提高工作效率。