板块构造结合带是板块俯冲-碰撞作用将洋壳、远洋沉积物、洋岛海山等不同性质岩块堆叠拼贴在一起形成的特殊构造单元。青藏高原位于欧亚板块和印度板块的交界处，是全球研究陆地板块构造最重要的地区之一（吴福元等，2020）。随着印度板块向北推进，在高原内部形成了若干板块构造结合带。这些构造结合带所处的特殊构造部位决定了其复杂的地质演化过程和特殊的地质基因，成为工程地质条件复杂多变、巨型地质灾害频发的关键区带（潘桂棠等，2020；张永双等，2022a）。

构造混杂岩带是与构造结合带相伴的不同岩性组合，两个术语有时通用。构造混杂岩（mélange）是指不同成分、不同时代和不同来源的岩块包裹在基质中所形成的组合体，具有岩块（block）-基质（matrix）混杂的结构特征（Hsü，1974）。Greenly（1919）首次采用“混杂岩（mélange）”描述造山带中的混沌岩石组合，即基质中包含破碎、混合、可识别的岩块。在工程地质实践中，一些国外学者采用“含岩块的基质组构（block in matrix fabric）”来描述此类由硬块或软块镶嵌在基质中的地质组合体（Berkland et al.，1972; Silver et al.，1980; Raymond，1984）。之后Medley（1994）将这一术语具体化，用“含岩块的基质岩石（bimrock）”来描述由硬块组成并包裹在质地较细的基质中的岩石混合物（Afifipour et al.，2014），类似于近年来国内常用的“土石混合体”（胡瑞林等，2020），但上述表述明显忽略了混杂岩带的构造成因属性。

国外学者在构造混杂岩带地质特征、岩体结构、深埋隧道围岩稳定性与工程效应等方面开展了卓有成效的研究。Kalender et al.（2014）从多维度刻画了美国加州北部和北美西部构造混杂岩带的空间结构特征，并提出了判识方法；Marinos et al.（2018）结合希腊和塞尔维亚等地的隧道建设，提出了构造混杂岩力学行为的评估方法；Merlini et al.（2018）围绕穿越阿尔卑斯山脉的Ceneri基线隧道高地应力问题，提出了控制构造混杂岩带隧道软岩变形的施工技术。我国已有研究表明，构造混杂岩带的工程灾变机理与防范措施存在极大不确定性（潘桂棠等，2020）；青藏高原构造混杂岩带的大型—巨型滑坡数量远高于其他地区（伍纯昊等，2021），许多重大工程问题（边坡失稳、隧道软岩大变形、涌水突泥等）与构造混杂岩带有关（张永双等，2022b）。但是，由于以往工程地质与岩土工程界对构造混杂岩带的地质属性和孕灾机制存在不少模糊性认识，制约了对巨灾风险的研判，尚无有效指导风险预测和防控的系统理论和方法。

本文以青藏高原为例，通过剖析板块构造结合带特殊的孕灾地质基因，揭示了重大工程地质问题和地质灾害的孕生机制，结合工程建设和灾害防治实践，提出了值得深入研究的关键问题，以期对科学认知板块构造结合带孕灾机制和采取针对性的风险防控策略起到一定指导作用。

1 青藏高原构造混杂岩带的地质特征

1.1 板块构造混杂岩带的一般特征

不少学者认为混杂岩是构造结合带的重要组成部分，并根据混杂岩的成因将其分为沉积混杂岩、构造混杂岩及复合混杂岩（闫普晴，2013；张彦锋等，2023）。沉积混杂岩主要形成于陆壳边缘塌陷、弧后盆地扩张以及裂谷等构造背景下，其形成机制主要为滑塌、岩崩以及重力等沉积方式。构造混杂岩主要形成于陆-陆碰撞、弧-陆碰撞等板块俯冲消减构造环境中（图1），其中的基质和岩块经历了强烈的剪切构造变形。板块俯冲消减带的混杂岩一般分为增生杂岩和蛇绿混杂岩两类（Wakita，2015；潘桂棠等，2019）。

增生杂岩也称为增生楔，主要是由陆缘或弧缘斜坡地层系统及洋盆地层系统在强烈构造剪切作用下形成的岩石组合体，保存着大洋板块残片、远洋沉积物和海沟浊积岩（Coleman，1984; 张克信等，2020）。在增生杂岩带内，常发育巨大的韧性剪切带、被肢解的蛇绿岩块及高压—超高压变质带（潘桂棠等，2019）。增生杂岩一般具有以下特征：地貌上呈弧前隆起；少量海山玄武岩和大洋沉积物组成，岩性主要为砾岩、硅质岩、砂岩、泥岩、玄武岩和灰岩组合；有系列逆冲席体/岩片和倒转地层序列的时空结构特征；层序紊乱，含有滑塌堆积、底辟混杂岩、外来块体和破碎岩层；总体倾向指向大陆，增生单元间多呈挤压构造接触；侧向上表现为增生单元间逆冲断层时代向海沟一侧逐渐年轻，垂向上表现为增生单元内部地层时代逐渐年轻（闫臻等，2018）。

蛇绿混杂岩作为大洋板块残片和上地幔的代表，具有独特的基性—超基性岩石组合（闫臻等，2018），自下而上依次为：超镁铁质杂岩（岩性主要为纯橄岩、方辉橄榄岩和二辉橄榄岩）、辉长质杂岩（岩性主要为橄长岩、辉石岩和堆晶橄榄岩）、基性席状岩墙杂岩、基性火山杂岩（主要为枕状熔岩及远洋沉积）。蛇绿岩常在弧-陆和陆-陆碰撞过程中被卷入大陆边缘，造成蛇绿岩被肢解或发生变质，并与变质岩和沉积岩掺杂在一起（Lagabrielle et al.，2000; Dilek et al.，2003）。被肢解的蛇绿岩通常表现为剪切的蛇纹岩或沉积岩基质中包含有未剪切的蛇纹石化橄榄岩、火山岩、高级变质岩和硅质岩块等。值得指出，虽然众多学者普遍接受上述分类，但是增生杂岩和蛇绿混杂岩在野外往往很难截然分开。

1.2 青藏高原构造结合带的演化过程和主要特征

现今青藏高原是由多个微陆块及其之间的结合带组成的复杂拼合体（黄汲清等，1984；Metcalfe，2011）。青藏高原的构造结合带保留了大洋岩石圈和大陆边缘丰富的物质及不同演化阶段的构造形迹，是研究造山作用与工程地质环境相互关系的纽带。20世纪70年代以来，我国不断加强青藏高原地质调查工作，为研究解决特提斯演化、高原隆升及资源-环境-灾害效应等重大科学问题提供了关键证据（李廷栋等，2019）。潘桂棠等（2012）以板块构造理论为基础，采用大地构造相分析和比较构造地质学方法，建立了青藏高原多岛弧盆系构造演化模式，认为存在一个起源于早古生代并连续演化至中生代的主大洋，受制于主大洋消减，在南、北大陆边缘形成前锋弧和弧后盆地系统，主大洋和多个弧后盆地经过长期复杂的扩张、演化、消亡过程，最终转化为青藏高原造山系。青藏高原现今构造结合带是不同时期主大洋、弧后洋盆消亡的残迹（图2）。

潘桂棠等（2020）根据大量野外地质调查资料，总结了青藏高原典型构造混杂岩带的基本特征。结合笔者对该区构造结合带的调查研究，可归纳为以下3方面：

（1）物质组成：包括强烈构造变形的原洋底沉积的硅质岩-硅质泥岩-粉砂岩和凝灰岩，弧-沟浊积砂板岩，强烈被肢解的超镁铁质蛇绿岩，洋岛-海山灰岩、玄武岩及塌积砾岩组合，洋内弧残块、绿片岩等各类片岩及榴辉岩等高压—超高压变质岩等。

（2）宽度与厚度：是洋壳俯冲消亡演化过程中，弧缘沉积物和洋底沉积物加积的结果，厚度常达几千米，宽度从几、几十至几百千米，延长上千千米。

（3）变形样式：增生杂岩体常以其下方增生楔持续堆叠加宽，表现为上老下新的“层序”倒置，以及同斜倒转冲断叠瓦构造样式；增生楔前缘发育重力滑动构造；碰撞期形成俯冲、反冲构造，构造面呈S型或反S型；不同规模、不同岩性块体均以剪切面为边界，构造变形、变位、变态强烈；地表与浅部、中深部构造变形样式不同。

①—雅鲁藏布结合带；②—狮泉河-嘉黎结合带；③—班公湖-怒江结合带；④—龙木错-双湖结合带；⑤—昌宁-孟连结合带；⑥—北澜沧江结合带；⑦—南澜沧江结合带；⑧—金沙江结合带；⑨—哀牢山结合带；⑩—甘孜-理塘结合带；⑪—炉霍-道孚结合带；⑫—康西瓦结合带；⑬—库地结合带；⑭—南阿尔金结合带；⑮—北阿尔金结合带；⑯—阿尼玛卿-玛沁结合带；⑰—祁漫塔格结合带；⑱—柴北缘结合带；⑲—南祁连结合带；⑳—北祁连结合带

①—Yarlung Zangbo suture zone; ②—Shiquan River-Jiali suture zone; ③—Bangong Lake-Nujiang suture zone; ④—Longmucuo-Shuanghu suture zone; ⑤—Changning-Menglian suture zone; ⑥—North Lancang River suture zone; ⑦—South Lancang River suture zone; ⑧—Jinsha River suture zone; ⑨—Ailaoshan suture zone; ⑩—Ganzi-Litang suture zone; ⑪—Luhuo-Dawu suture zone; ⑫—Kangxiwa suture zone; ⑬—Kudi suture zone; ⑭—South Altun suture zone; ⑮—North Altun suture zone; ⑯—Animaqing-Maqin suture zone; ⑰—Qimantage suture zone; ⑱—North Qaidam suture zone; ⑲—South Qilian suture zone; ⑳—North Qilian suture zone

2 构造混杂岩带的孕灾地质基因

2.1 青藏高原东南缘构造混杂岩带的地质特征

在青藏高原东南缘的川、滇、藏交汇区，发育了7条规模较大的构造混杂岩带（图3），它们都属于特提斯洋俯冲消减碰撞形成的蛇绿混杂岩带或俯冲增生杂岩带（潘桂棠等，2019），其主要特征如表1所示。伴随构造结合带继承性发展，后期常转化为活动断裂带和地温异常带，其不仅是直接引发工程地质问题的重要驱动力，而且其中的超基性—基性岩体在热液作用下可形成黏土化蚀变软岩，因而是重大工程建设的关键带（潘桂棠等，2020，张永双等，2022a）。

①—雅鲁藏布江构造混杂岩带；②—嘉黎构造混杂岩带；③—怒江构造混杂岩带；④—北澜沧江构造混杂岩带；⑤—金沙江构造混杂岩带；⑥—甘孜-理塘构造混杂岩带；⑦—炉霍-道孚构造混杂岩带

①—Yarlung Zangbo River mélange belt; ②—Jiali mélange belt; ③—Nujiang mélange belt; ④—North Lancang River mélange belt; ⑤—Jinsha River mélange belt; ⑥—Ganzi-Litang mélange belt; ⑦—Luhuo-Daofu mélange belt

2.2 孕灾地质基因分析

构造混杂岩带通常表现为强烈的内外动力地质作用交织，地质结构和物质组合复杂，制约了不同的岩土力学特性和特殊岩土体的灾变行为，相应地形成了特有的孕灾地质基因，主要包括：活跃的地质构造、复杂的水热条件、混杂的岩性组合、特殊的蚀变软岩和构造岩溶导水通道等。这些特殊地质基因造就了复杂的孕灾地质条件，是引发重大地质安全风险的根源。

（1）活跃的地质构造。构造混杂岩带的边界断裂易转化为活动断裂带，例如川藏交通廊道的嘉黎断裂、边坝-断裂洛隆、金沙江断裂、理塘断裂等都是沿构造混杂岩带边界发育的活动断裂（图4）。活动断裂不仅可能引发工程错断，而且断裂活动诱发的地震可导致地下构筑物破坏和同震斜坡地质灾害（张永双等，2022b）。此外，构造混杂岩带伴生的高地应力还会加剧地下工程岩体出现岩爆和软岩大变形。

（2）复杂的水热条件。地温异常带分布常受构造结合带控制，且与区域性活动断裂带密切相关。川藏交通廊道的地温异常带温泉出露较多（图4），多高于40℃，有的高达90℃以上（张永双等，2022a）。在穿越地温异常带的深埋隧道工程建设中，可能出现高压热水、高温岩体、热水侵蚀等热害问题，对工程施工安全构成严重威胁。

1 —温泉（25~40℃）；2—温泉（40~60℃）；3—温泉（60~90℃）；4—温泉（＞90℃）；5—全新世活动断裂；6—晚更新世活动断裂；7—早—中更新世断裂；8—走滑断层；9—逆断层；10—正断层；11—高温地热异常区；12—中温地热异常区；13—低温地热异常区；14—川藏交通廊道

1 —warm spring (25~40℃) ; 2—warm spring (40~60℃) ; 3—warm spring (60~90℃) ; 4—warm spring (＞90℃) ; 5—Q₄ active fault; 6—Q₃ active fault; 7—Q₁-Q₂ fault; 8—strike-slip fault; 9—reverse fault; 10—normal fault; 11—high geothermal anomaly area; 12—medium geothermal anomaly area; 13—low geothermal anomaly area; 14—Sichuan-Tibet traffic corridor

（3）混杂的岩性组合。构造混杂岩带通常物质组成和结构复杂、空间变化快、力学性质差异大（图5），导致施工前预判性低。特别是作为构造混杂岩带“基质”的泥质岩（板岩、千枚岩、片岩等）和断裂破碎带等，不仅性质软弱而且结构破碎，在开挖条件下极易出现加速蠕变，造成隧道围岩大变形（张永双等，2020；唐渊等2022），这是目前公认的复杂破碎岩体工程地质问题。

（4）特殊的蚀变软岩。除了上述“基质”软岩，构造混杂岩带中被认为较坚硬的超基性—基性岩块（蛇绿岩带），常沿节理裂隙发生黏土化蚀变，形成大量富含亲水性黏土矿物、以蚀变黏土夹层形式出现或者表现为“泥包砾”或“砾夹泥”的特殊岩土体（图6），其在干湿交替和松弛条件下极易发生崩解、软化和胀缩变形，成为控制构造混杂岩带边坡和隧道围岩大变形的重要因素（张永双等，2022a）。由于以往对超基性岩蚀变带的工程特性认识不足，在工程建设中常出现本来认为很好的岩性，开挖后发现性质极差的问题。

（5）构造岩溶导水通道。“构造岩溶”是构造混杂岩带碳酸盐岩中常见的复杂岩溶现象，其比一般的溶蚀作用更加强烈，岩溶洞穴常呈立体交叉式分布。因此，构造混杂岩带除了断裂附近岩体结构破碎、富水性良好之外，其中发育的碳酸盐岩在构造作用下促进了岩溶大量发育，导致储水、导水通道在垂向和水平两个方向都极其发育，成为隧道涌水突泥的有利条件（图7）。

3 构造混杂岩带的主要工程地质问题

3.1 构造混杂岩带斜坡地质灾害

3.1.1 斜坡变形破坏模式

近年来，不少研究者认识到，构造混杂岩带对大型滑坡发育具有显著控制作用。在青藏高原东南缘，沿金沙江、澜沧江、怒江构造混杂岩带发育的大型—巨型滑坡密集分布，数量远高于其他地区（图8）。笔者根据野外调查分析，归纳了三大类易滑地质结构：构造控制型、泥质软岩控制型和蚀变蛇绿岩带控制型，不同易滑地质结构的滑坡亚类及其特征如表2所示。值得指出，以往研究认为构造混杂岩带破碎的岩体结构在滑坡形成中扮演着重要角色，这无疑是完全正确的，但是对特殊岩土体（蚀变软岩）的灾变效应关注不够。

3.1.2 蚀变蛇绿岩带巨型滑坡典型实例

3.1.2.1 怒江构造混杂岩带多拉寺滑坡

多拉寺滑坡位于怒江支流冷曲右岸、八宿县城东侧（图9）。根据野外调查和无人机测绘，滑坡纵长1320 m、横宽580~750 m，面积76×10⁴m²，滑体总厚度40~80 m，估算滑坡总体积3200×10⁴m³，属特大型滑坡（图9a）。

（a）—平面图；（b）—剖面图；（c）、（d）—局部放大；1—超基性岩岩块；2—基性岩岩块；3—洋岛-海山岩块；4—裂离地块岩块；5—超高压变质岩岩块；6—含石榴子石云母片岩；7—云母片岩、石英片岩；8—远洋沉积岩岩块；9—玄武岩；10—花岗闪长岩；11—二长花岗岩；12—石英闪长岩；13—宁多变质岩群；14—脆韧性断层；15—脆性断层

(a) —geological plane graph; (b) —geological section graph; (c) , (d) —local enlargment; 1—ultrabasic blocks; 2—basic blocks; 3—ocean island-seamount block; 4—splited block; 5—ultrahigh pressure metamorphic blocks; 6—pomegranate bearing mica schist; 7—mica schist and quartz schist; 8—oceanic sedimentary blocks; 9—basalt; 10—granodiorite; 11—diazogranite; 12—quartz diorite; 13—Ningduo metamorphic rock; 14—brittle-ductile fault; 15—brittle fault

（a）—蚀变蛇绿岩剪切带宏观特征；（b）—沿节理发育的蚀变黏土；（c）—蚀变黏土夹层剪切带微观特征；（d）—剪切面黏土矿物定向排列现象

(a) —macro-characteristics of shear zones in altered serpentinite; (b) —altered clay developed along the joints; (c) —micro-characteristics of shear zones in altered clay interlayers; (d) —alignment of clay minerals on shear planes

（a）—代表性地质剖面; （b）—向斜蓄水型; （c）—构造岩溶管道型; （d）—断裂充水型; （e）—可溶—非可溶岩接触型

(a) —representative geological section; (b) —syncline water storage type; (c) —tectonic karst pipeline type; (d) —fault filled water type; (e) —soluble-non soluble rock contact type

多拉寺滑坡所在斜坡发育厚层大理岩与蛇纹岩呈不等厚互层的构造混杂岩（ΣJ）组合，还有中侏罗统马里组（J₂m）紫红色砂岩、泥岩夹石灰岩，下白垩统多尼组（K₁d）灰色板岩、砂岩，古近系宗白群（E₂z）紫红色泥岩与砂岩不等厚互层等。斜坡中后部总体表现为反向坡，前缘为顺向坡（图9b）。滑坡源区蛇纹岩和大理岩裹挟在一起，呈不整合或断层接触，岩石构造变形、变位强烈，表现为强变形的“基质”（蚀变软岩、蚀变黏土、红色泥质岩等）与强含水性的大理岩、角砾状灰岩、块状蛇纹岩构成的相对完整“岩块”交互叠合的“网结状”结构特征。

多拉寺滑坡的高位启动过程除了地形地貌因素外，复杂的岩体结构、水与蚀变软岩相互作用和地震动力促发作用是关键性因素。其中，厚层大理岩与蛇纹岩交互堆叠及其黏土化蚀变带是多拉寺滑坡重要的易滑地质结构，具有典型的地质构造与特殊岩性联合控制的特点。黏土化蚀变软岩作为滑带时的抗剪强度极低，是影响滑坡高位启动和远程运移的重要因素。

（a）—三江构造带大型滑坡分布；（b）—金沙江上游典型高位滑坡分布；（c）—肖莫久滑坡；（d）—白格滑坡；（e）—雄巴滑坡；（f）—色拉滑坡；（g）—熊果滑坡；（h）—特米滑坡

(a) —distribution of large landslides in Sanjiang tectonic belts; (b) —distribution of typical high-position landslides in the upper reaches of Jinsha River; (c) —Xiaomojiu landslide; (d) —Baige landslide; (e) —Xiongba landslide; (f) —Sela landslide; (g) —Xiongguo landslide; (h) —Temi landslide

1 —构造混杂岩；2—中侏罗统马里组；3—古近系宗白群；4—大理岩；5—蛇纹岩；6—石灰岩；7—砂岩泥岩互层；8—岩溶管道和洞穴；9—蚀变黏土；10—河流阶地；11—滑坡体；12—断层

1 —tectonic mélange; 2—Middle Jurassic Mali Formation; 3—Paleogene Zongbai Group; 4—marble; 5—serpentinite; 6—limestone; 7—interbedded sandstone and mudstone; 8—karst pipes and caves; 9—altered clay; 10—river terrace; 11—landslide; 12—fault

3.1.2.2 金沙江构造混杂岩带白格滑坡

白格滑坡位于金沙江右岸江达县波罗乡白格村，分别于2018年10月11日和11月3日发生两次大规模滑动，导致金沙江断流，泄洪后引发下游多座桥梁被冲毁，造成巨大的经济损失（许强等，2018）。白格滑坡是金沙江构造混杂岩带发生的高位滑坡，斜坡中下部地层以绿泥石片岩、千枚岩、板岩等浅变质岩为主，上部以基性—超基性蛇绿岩化玄武岩、蛇纹岩化辉石橄榄岩为主（图10）。区域性大断裂的长期活动及次级断裂直接切穿坡体，导致岩体呈薄层碎裂结构；滑坡区基性—超基性岩体在地质演化过程的热液作用下发生黏土化蚀变，沿节理裂隙形成黏土化蚀变软岩或泥化软弱夹层，最终在高陡岸坡强烈卸荷和长期重力持续作用下演变成贯通的滑动面。

研究表明，富含亲水性黏土矿物的蚀变岩夹层及其与水的作用是导致白格滑坡发生的不可忽视的重要因素（张永双等，2020）。黏土化蚀变软岩往往沿节理面向两侧扩展，形成沿裂隙发育的软弱泥化层，在干湿交替作用下，因胀缩变形交替出现而进一步蜕化，导致斜坡岩体性质劣化加剧，是促进白格这类斜坡失稳、形成大型滑坡不可忽视的重要因素。

（a）—白格滑坡剖面图；（b）—滑坡后壁特征；（c）—黏土化蚀变软岩滑带特征

(a) —geological section of Baige landslide; (b) —characteristics of the rear wall of the landslide; (c) —characteristics of sliding zone composed by clayey altered soft rock

可见，蚀变蛇绿岩带构成斜坡时，蚀变软岩/蚀变黏土将加剧斜坡中岩体结构面的扩展，成为重要的易滑地质结构。这种结构具有显著的遇水强度弱化、岩体结构劣化及失稳滞后效应，极易产生大型滑坡，且隐蔽性更强。

3.2 构造混杂岩带隧道工程地质问题

3.2.1 构造混杂岩带隧道变形破坏模式

构造混杂岩带隧道面临的重大工程地质问题除了高温热害、高压涌水突泥之外，就是与强烈构造活动相关的地下岩体应力异常及软弱围岩大变形。结合国内外既有构造混杂岩带隧道工程建设经验，初步归纳总结出五种变形破坏模式：塌方、水平收敛、环向收敛、底鼓、错断等（图11）。塌方一般是受不连续面控制的、相对完整的岩块，在重力作用坠落、下沉、滑落或旋转，具有突发性；水平收敛主要是软弱围岩在水平应力作用下发生缓慢的侧向变形并向隧道净空位移，强烈时拱腰明显凸出；环向收敛是高地应力诱发的软岩隧道整个断面同时变形，变形时间具有一定的持续性；底鼓是由水岩作用引起的隧道底板岩石膨胀变形，隧道底部隆起并挤入隧道净空；错断主要是由活动断裂引起的突发错断或缓慢错动，兼具突发性或长期性，在隧道全生命周期都可能发生。

值得指出，构造混杂岩带通常遭受后期的岩浆侵入活动，由此形成的岩浆岩体在隧道建设中常出现岩爆问题，此类问题一般不归入构造混杂岩带。

3.2.2 与蚀变软岩有关的隧道变形破坏工程实例

3.2.2.1 滇西北禾洛山隧道

由不同类型蚀变岩带引起的隧道变形破坏是制约西南山区铁路建设的重要工程问题之一。作为滇藏铁路前期工程的大理-丽江铁路在洱海东侧禾洛山一带，沿红河断裂带分布的二叠纪玄武岩遭受热液作用，发育明显的黏土化蚀变现象（图12）。在山体西侧，施工便道开挖的边坡在半年内即风化成砂，覆盖于母岩之上，厚达 3~5 cm，这显然与玄武岩蚀变作用引起的性质蜕化有关。在隧道北口西侧，玄武岩挤压破碎明显，蚀变程度不同的深褐色蚀变岩与褐黄色蚀变岩交替出现，构成宽达15 m 的黏土化蚀变带（图12a）。由于蚀变岩体与隧道近于平行，在施工中多次出现隧道围岩大变形和塌方问题（图12b），隧道断面不得不扩挖并采用弧形板支护（张永双等，2007）。

（a）—黏土化蚀变岩照片；（b）—隧道围岩破坏特征

(a) —photo of clayey altered rock; (b) —deformation-failure behavior of tunnel surrounding rock

3.2.2.2 川藏交通廊道果拉山隧道

正在建设的果拉山隧道位于怒江构造混杂岩带，以蚀变蛇绿岩为主体的隧道围岩属于典型的软弱围岩（Li Jinqiu et al.，2023）。由于与怒江断裂伴生，该蛇绿岩带普遍发育3组节理。蛇绿岩带主要为蛇纹石化橄榄岩，呈暗墨绿色假斑状，两侧均与深灰色板岩夹大理岩接触（图13a）。受长期构造作用，蛇绿岩带呈层状碎裂结构，挤压揉皱变形强烈。蛇绿岩带普遍产生了不同程度的黏土化蚀变，有的沿节理裂隙形成条带状或透镜状蚀变黏土，黏土夹层厚度5~35 cm。

根据怒江构造带蚀变黏土测试结果，其黏粒含量20%~30%，黏土矿物含量73%~93%，以蒙脱石为主，伊/蒙混层矿物次之（图13b），这意味着当蚀变软岩或蚀变黏土夹层厚度较大时，将产生明显的吸水膨胀、失水收缩变形。蚀变软岩在干湿交替作用下的崩解耐久性差，经历一次或多次浸水就变成泥状（图13c）。蚀变蛇绿岩的表面回弹测试表明，其单轴抗压强度普遍小于5 MPa，属于典型的极软岩。在施工过程中可能出现隧道冒顶塌方、隧道侧壁向内侧收缩或突然片帮现象、隧道底板在富水地段出现底鼓变形等问题。因此，在蚀变蛇绿岩带隧道施工过程中，应尽量降低工程扰动，并采取快速施工、快速支护的施工工艺。隧道建成后，还应加强隧道围岩长期变形监测。

4 讨论

构造混杂岩带的孕灾地质基因决定了其具有地质过程的独特性、地貌过程的复杂性、气候过程的多变性和对人类工程活动的敏感性。当前，我国正在青藏高原规划建设多项世纪性重大工程，如何保障工程顺利实施和安全运营颇受关注（彭建兵等，2023）。传统的地质理论和灾害风险防控技术难以适应大规模工程建设面临的科学技术挑战，结合笔者以往研究工作和工程实践，提出当前有待深入研究的关键问题和防灾减灾策略。

4.1 有待深入研究的关键问题

（1）构造混杂岩带不良地质组合的精准鉴别与分类。构造混杂岩带的地质演化背景及其内部地质结构、岩石组合、变质变形变位等的复杂性，要求进一步阐明混杂岩带内部不同单元、不同岩石组合的局部有序和整体无序结构。从工作尺度上讲，区域地质调查尺度与工程地质尺度有一定的差异，前者的岩块可能几米至数十米、乃至上百米，但在工程上需要界定不良工程地质岩组，特别是数厘米至数十厘米的软弱夹层，需要从工程地质角度进行精准刻画。此外，还需研究叠加活动断裂带的空间展布、活动方式及其灾害效应，调查地应力异常的变化规律及其与隧道软岩大变形的关系，研究构造岩溶的空间组合规律及其与涌水突泥的关系，研究地温异常带的储层特征、导热通道或介质特征等。

（2）跨尺度内外动力耦合作用的巨灾响应机制。板块挤压隆升的地质地表过程制约着构造混杂岩带的孕灾效应。在地壳快速隆升主导下，构造混杂岩带内外动力地质作用强烈交织，塑造了复杂特殊的地质环境条件。因此，开展跨尺度内外动力耦合作用的巨灾响应机制研究是进行灾害隐患超前识别和精准预测预警的前提。目前深部地质过程在浅表响应的孕灾和致灾过程研究还非常欠缺，仍存在很多未阐明的问题。例如，深部构造运动如何影响浅表地质地貌的演变，除了深部过程-浅表构造的耦合机理、内外动力耦合作用机制需要破解之外，还必须回答巨灾的发生与深部-浅表地质过程的时空关系及灾害链的主控因素，这是进行青藏高原高山峡谷区构造混杂岩带大型-巨型灾害智能化预警的关键。

（3）岩体结构与特殊岩性联合控制的工程地质理论。构造混杂岩带不仅处于最复杂的内外动力地质环境，而且拥有最复杂的岩体结构。因此，需要聚焦青藏高原圈层作用过程中复杂的内外动力地质过程，开展复杂应力环境下构造混杂岩带的岩体工程地质特性研究，揭示其宏观-细观-微观力学行为与时效变形规律。同时，作为板块构造结合带重要标志的蛇绿岩带，在活跃的构造和热液作用下常发生黏土化蚀变，形成构造混杂岩带中最具特色的特殊岩土体，以往的工程地质认识程度很低，因此迫切需要建立融合岩体结构、强度和蚀变特征等因素的岩体质量综合分级方法，在现有“岩体结构控制论”的基础上发展“岩体结构与特殊岩性联合控制理论”，这是厘清复杂工程地质条件并科学预测重大工程地质安全风险的关键。

4.2 综合防灾减灾策略

（1）加强工程地质风险源的早期识别。准确识别构造混杂岩带包括地质灾害在内的风险源是对其进行监测预警的前提。目前基于几何形状、色调、纹理等高分辨率光学遥感影像与数字高程模型（DEM）相结合的崩塌、滑坡和泥石流识别技术已日趋成熟，星载干涉雷达（InSAR）等先进的地空探测技术在地质灾害早期识别中的应用也不断增多（许强等，2019）。构造混杂岩带高山峡谷区孕育的地质灾害不仅规模大，而且具有高位远程特点，巨灾风险源的早期识别目前仍存在巨大挑战，亟需研发多尺度多层次的巨灾隐患多源遥感超前判识和物源量化体系。

（2）加强智慧监测预警技术研究。近年来，国内相关单位利用地理信息系统（GIS）强大的数据管理能力和空间分析功能，构建了不少综合预警信息系统平台。然而，构造混杂岩带巨型地质灾害机理复杂，数据缺乏智慧分析，制约了地质灾害实时监测预警效果，要突破这一难题，首先要研究其形成条件，建立巨型灾害地质力学模型及灾变机理，通过物理模型与多源监测数据融合挖掘，分析启动-运移-致灾过程的控制参数，构建可靠的多参数预警模型和判据，实现智能化预警。

（3）工程-灾变互馈效应与风险防控。构造混杂岩带边坡和隧道工程建设难免产生巨大的工程扰动，如何揭示人类工程活动与构造混杂岩带的互馈效应，进而厘清地质地表过程-工程环境的协调机制，是实现工程地质安全风险有效防控的关键。特别是对于近年来出现的冰-岩崩滑高位远程灾害、蚀变蛇绿岩带隧道围岩大变形问题等，尚缺乏针对性的工程防护经验，因此在大规模工程规划建设的同时，迫切需要研发基于地质地表过程-工程环境协调的巨型灾害风险动态评价方法，构建适于高寒、高海拔山区构造混杂岩带的工程地质风险防控理论和技术体系。

综上所述，深入研究构造混杂岩带特殊的孕灾背景和地质基因，揭示地质地表过程与工程环境协调机制及工程地质风险演变机理，构建早期识别、监测预警和风险防控体系，成为当前青藏高原构造混杂岩带地质灾害和重大工程地质问题综合防控的关键。

5 结论

板块构造混杂岩带所处的特殊构造部位，决定了其复杂的地质演化过程和特殊的地质基因，成为工程地质条件复杂多变、巨型地质灾害频发的关键区带。本文在梳理青藏高原东南缘板块构造混杂岩带地质演化和主要地质特征的基础上，总结分析了其特殊的孕灾地质基因，结合工程建设和灾害防治实践，剖析了重大工程地质问题和地质灾害的孕育机制，取得以下主要认识：

（1）青藏高原东南缘发育7条规模较大的构造混杂岩带，属于特提斯洋俯冲消减碰撞形成的蛇绿混杂岩带或俯冲增生杂岩带。伴随中新世以来青藏高原的强烈隆升，它们易转化为地震活动带、地温异常带及地质灾害频发带，在重大工程建设中须高度关注。

（2）构造混杂岩带具有“五毒俱全”的孕灾地质基因，包括活跃的地质构造、复杂的水热条件、混杂的岩性组合、特殊的蚀变软岩和构造岩溶导水通道等，这些特殊地质基因造就了构造混杂岩带复杂的孕灾地质条件，是引发重大地质灾害和工程地质安全风险的根源。

（3）构造混杂岩带大型-巨型滑坡灾害的成因类型主要有3大类：构造控制型、泥质软岩控制型和蚀变蛇绿岩带控制型，其中蚀变蛇绿岩带是构造混杂岩带中最具特色的易滑地质结构，具有典型的地质构造与特殊岩性联合控制特征。

（4）构造混杂岩带隧道工程的变形破坏模式主要有塌方、水平收敛、环向收敛、底鼓和错断等5种。黏土化蚀变软岩强度低、自稳性差，在干湿交替和松弛条件下极易发生膨胀变形，加上隧道围岩节理发育、破碎程度高，开挖后极易出现隧道塌方或围岩大变形。

（5）近年来我国在青藏高原规划建设了多项世纪性重大工程，传统的工程地质理论和灾害风险防控技术难以适应大规模工程建设面临的挑战，结合笔者以往研究工作和工程实践，提出了构造混杂岩带有待深入研究的关键问题和防灾减灾策略。

致谢：特别感谢地质学报编辑部约稿，谨以此文纪念黄汲清先生诞辰120周年。在成文过程中，得到长安大学彭建兵院士、中国地质环境监测院殷跃平院士和中国地质调查局成都地质调查中心潘桂棠研究员的指导，深表谢意！

参考文献