石窟崖壁表面裂隙的分布规律

5.1　石窟崖壁表面裂隙的分布规律

十里河阶地的形成及洞窟开挖对崖壁形成明显的卸荷作用。同时，崖壁直接暴露于自然环境中，因此受光照和温度的影响明显，岩体风化导致裂隙的进一步破坏。在对云冈石窟崖壁进行整体调查中，查明石窟崖壁分布有614条裂隙。其中主要裂隙为构造裂隙，其典型特征为裂隙面平直，延伸规律性较强，受地质构造控制明显。卸荷裂隙这里主要指卸荷张拉形成，裂隙面较粗糙，或者由构造裂隙卸荷形成。风化裂隙主要统计了可能造成稳定性问题的部分，而对于大量浅表层无规律的风化裂隙不在本课题研究的范畴，未做统计分析。裂隙统计范围和裂隙统计玫瑰花图见附图7。

从裂隙统计分析看，主要为构造裂隙，占总数的58%。构造裂隙大部分为压剪形成，裂隙面平直光滑，延伸性好，裂隙原始处于闭合状态，裂隙内无充填。产状陡倾，主要为直立状态，成组、成系发育，在水平投影面上多为“X”型展布。在崖壁上，形成楔形掉块。窟区中部和西部发育的“X”型剪裂隙见附图8。

另外一类构造裂隙为近南北向或北东向的张拉裂隙，比较典型的为第2窟西构造裂隙带、龙王沟控制裂隙等。裂隙主要以张拉破坏为主，裂隙面较粗糙，具有一定的张开度。裂隙中一般有泥质、钙质充填。该类裂隙（带）控制着石窟区南北向冲沟及地下水的渗水通道，如第2窟西的南北向构造裂隙带具有很好的导水作用，为第2窟处泉水的形成提供了良好的地质背景条件。另外一组张拉构造裂隙和石窟崖壁平行，控制着十里河的形成。

卸荷裂隙占总数的37%，可以分为继承性卸荷裂隙和非继承性卸荷裂隙，前者是在构造裂隙的基础上进一步发育形成的，而后者无明显的初始破裂面（附图9）。

继承性卸荷裂隙属于石窟区较发育的裂隙类型，东西向延伸，倾角近直立。从裂隙形态看，有构造裂隙的许多特点，但相对于压剪裂隙，该类裂隙面张开度较好，具有比较明显的上宽下窄的特点。平面上呈弯曲锯齿状，常呈折尾、分叉及尖灭状出现。该类裂隙可以顺多条裂隙发育，形成贯穿性较好的不连续面。裂隙张开一般宽度1～50mm，最大达80mm，多被泥质充填。

而非继承性卸荷裂隙的发育和构造作用相关性不大，大部分受局部地形、地貌控制，其外侧及下部一般临空，裂隙面粗糙，规律性不强，主要受局部地形控制。

对岩体稳定性可能造成影响的风化裂隙比较少，仅占统计裂隙总数的5%左右。从现场调查可知，云冈石窟的风化裂隙主要在浅表层，一般风化裂隙发育很不规则，多呈不规则的网状或杂乱无形的特征，其形态复杂、延伸短、弯曲、开口深度小，但分布均匀、密度大。

因此，纯粹由于风化形成的危岩体规模与数量较少，大部分危岩体是由构造裂隙、卸荷裂隙及层面控制而成。

从裂隙产状看，大部分为陡直裂隙。第1～4窟窟区崖壁面分布的裂隙中，以走向与崖壁面近于垂直的构造裂隙和与崖壁面平行的卸荷裂隙两类裂隙为主。两类裂隙均属于陡倾角裂隙，86%的裂隙倾角大于60°。第5～45窟窟区多发育倾向为120°～160°、220～250°的两组裂隙，裂隙倾角也均以陡倾角裂隙为主，倾角大于70°的裂隙约占裂隙总数的80%左右。

东部区284m长度内，裂隙密度为0.47条／m。近南北走向的构造裂隙平均密度为0.26条／m。对局部典型剖面进行统计，走向近东西向的卸荷裂隙的发育密度约为2.1条／m。中西部，裂隙发育密度约为0.96条／m。其中倾向120°～160°的裂隙发育245条，约占总数的40%，密度约为0.48条／m；倾向220°～250°的裂隙发育83条，约占总数的17%，密度约为0.16条／m。

另外，通过对石窟区典型“X”型压剪裂隙的分析可知，区内构造应力场最大主应力方向为87°～93°，中间主应力方向为垂直方向，最小主应力方向为357°～360°。因此，区内形成裂隙的最大主应力方向为近东西向，最小主应力方向为近南北向。从区域构造上看，此应力来源于形成大同西逆断层的构造应力场。

后期在张拉作用下形成南北向及东西向张拉裂隙。该组裂隙和研究区发育的正断层应该属于同期形成。