构造内动力对滑坡灾害发育的影响主要有2个方面：1)纵向上的壳幔耦合作用^[1]；2)横向上的断层耦合作用^[2]。但受限于壳幔结构复杂、直观可视性较差、监测手段缺失等因素，直接开展壳幔耦合内动力作用的致灾研究仍较为困难，因此横向断层耦合作用仍是目前研究的重点。

针对横向断层耦合作用对滑坡的致灾机制，一些学者认为，在长期构造运动下，活动断裂带附近的岩体受多次构造应力改造后，破碎程度普遍偏高，从而降低了坡体的完整性和稳定性，促进了滑坡的发育^[2-3]。也有一些学者认为，构造运动可改变斜坡内的应力分布状态，特别是在断裂转折或多断裂交会区域，易出现应力集中现象，极大地影响坡体的应力稳定状态，从而产生规模较大、破坏性较强的滑坡灾害^[4-5]。整体而言，目前研究人员普遍认同断裂运动控制的构造应力会导致斜坡的应力场发生变化，并可能促进滑坡的发育。但现有研究多为小尺度范围内的模拟计算，鲜有依据真实地壳形变数据建立的区域断裂运动模型，以恢复区域构造应力场，进而定量研究构造应力场对区域滑坡空间分布的控制作用。同时也缺少针对断裂不同活动区段，在差异化断裂运动速率和锁固分布情况下，区域构造应力场对滑坡发育的影响分析。

喜马拉雅东构造结区域构造运动剧烈，滑坡灾害频发，是研究区域构造内动力作用下滑坡灾害演化和机制的天然实验场。本文以喜马拉雅东构造结地区为研究对象，基于GPS实测地壳形变数据与区域断层分布数据，利用有限元数值模拟方法对断裂活动与区域构造应力场进行模拟，定量分析滑坡与构造应力间的内在耦合关系，进一步探究持续构造应力累积对滑坡体稳定性的影响，最后归纳总结受断裂构造活动控制的区域构造应力对滑坡发育的影响。

1 研究区概况

喜马拉雅东构造结位于青藏高原东南部喜马拉雅造山带东端(图 1(a))，区域地壳运动剧烈，并伴生各种剥蚀和地表侵蚀作用，地质构造环境极为复杂，孕育大量活动断层，在本文重点关注的东构造结北缘区域主要发育有嘉黎断裂、东久-米林断裂和西兴拉-墨脱断裂等大型构造断裂带。在剧烈构造运动和其他内外因素的综合作用下，喜马拉雅东构造结区域频繁发生滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。

依据区域GPS形变、断裂分布及块体运动特征等，将研究区域分为那曲块体、拉萨块体和雅鲁藏布江块体3大地质构造单元(图 1)，地块交会边界处以大型构造断裂为界^[3]。

基于上述块体划分，构建东构造结区域三维有限元数值模型(图 1(b))，模型东西长约196 km，南北长约277 km。考虑到与滑坡灾害相关的构造活动主要发生在上地壳，本文模型的垂向厚度设定为30 km。由于断裂周边的岩石更易被破坏，因此将3条主断裂近场区域设定为软弱带，两侧宽度均设为5 km^[6]。此外，依据已有的断裂几何形态研究，将嘉黎断裂倾角设为70°，倾向NE；东久-米林断裂倾角设为65°，考虑到走向变化，设定倾向由南至北发生SE-E向偏转；西兴拉-墨脱断裂倾角设为75°，设定倾向由北至南发生N-NE-SE向偏转^[3]。模型以四面体为单元进行划分，整体尺寸约3~5 km；同时为提高断裂带附近分辨率，对局部网格进行加密，尺寸降至2~3 km，模型共263 800个单元、53 456个节点。

选用弹性模型，岩体密度统一设定为2 700 kg/m³，软弱带弹性模量取值为两侧地块平均值的1/10，详细介质参数见表 1^[6]。

为反映区内复杂的断层运动情况，采用面对面接触对离散法按非线性摩擦接触处理构造断裂。受限于模型复杂程度和接触收敛等实际问题，将东构造结北缘区域断裂活动特性作为摩擦系数设定依据，区内广泛发育含黑云母片岩、片麻岩等构造混杂岩带，而黑云母矿物的平均摩擦系数一般小于0.36^[7]。此外，区域内多条断裂处于高闭锁状态，断层滑动速率较低，故将3条断裂的摩擦系数都设定为0.35^[8]。

研究选用喜马拉雅东构造结及周边区域119个GPS形变数据作为约束^[8]，在假定边界位移值不随模型深度变化而改变的基础上，对GPS数据进行三次样条插值后，逐一添加至模型边界网格节点上(图 1(a))。模型底部垂直方向固定，水平方向自由，上表面为自由表面。

2 模拟结果分析

图 2(a)为模拟位移场结果。为验证模拟结果的合理性，计算区内32个GPS站点的模拟值与实测值RMS。结果表明，2组数据的EW向RMS为1.89 mm/a、NS向为3.22 mm/a，模拟结果与实际情况吻合较好。

利用摩擦接触面模拟断层，通过计算接触面两侧节点位移差获得断层滑动速率(图 2(b))。可以看出，区内3条主断裂的走向滑动速率整体较低，有明显分段性，与区内断层闭锁分布相似^[8]，体现了断裂运动状态的差异性。嘉黎断裂西北段和东南段滑动速率相对较高，而中部的易贡-通麦段滑动速率明显降低，表明嘉黎断裂中段的闭锁程度显著高于其他区段。对于西兴拉-墨脱断裂，墨脱县以北的滑动速率明显降低，为相对高闭锁区域。东久-米林断裂除了在鲁朗区域外，整体闭锁程度均较高。

图 3显示了研究区最大水平主压应力分布特征，负值代表压应力，箭头方向代表最大主压应力方向。剔除受边界效应影响的边缘地区后，研究区水平主压应力优势方位为NNE向，符合印度板块向青藏高原NNE向挤压的地质背景，与前人应力场反演结果整体一致^[9]。主压应力年变化量为0.5~6 kPa，对比喜马拉雅地区压性背景应力场可知，现今喜马拉雅东构造结的压性构造应力在NNE向不断累积。此外，应力累积速率在近断层附近逐渐减小，这是由于在活动性较强的断裂带附近，岩体力学性质往往相对较弱，断裂附近应力能得到有效释放，进而应力水平相对减弱。

值得注意的是，断裂运动状态的不同会对近断层构造应力场造成不同影响。在断层闭锁程度相对较低的区段，主压应力方向会发生明显偏转，如东久-米林断裂鲁朗段方向为NW向，西兴拉-墨脱断裂墨脱段方向为NE-E向，皆与背景应力场NNE向不同。而在闭锁度较高的区段，如嘉黎断裂易贡-通麦段、西兴拉-墨脱断裂北段、东久-米林断裂北段，应力方向往往与背景应力场方向相近。同时，近断层区段压应力的累积速率也受断裂运动状态控制，在闭锁程度较高的区段，出现应力集中现象，应力累积速率为1.2~2.6 kPa/a；闭锁程度较低的区域，应力累积速率较低，为0.5~1.2 kPa/a。

3 构造活动对滑坡发育影响 3.1 滑坡分布与构造应力场耦合

收集了喜马拉雅东构造结中大型滑坡灾害隐患232处(图 4)，其中沿岸滑坡129处，高位隐蔽不稳定坡体103处^[10]。

图 4展示了构造应力与滑坡空间分布关系，图中正值代表张应力，负值代表压应力。由图 4(a)可知，滑坡空间分布与东向正应力间关联显著，典型表现为在西兴拉-墨脱断裂和嘉黎断裂东向压应力累积速率处于0.5~1 kPa/a的近断层区段为滑坡隐患分布高密集区。图 4(b)展示了剪应力方向对研究区滑坡发育的影响，逆时针方向区域(图中为正值)内鲜见滑坡隐患，顺时针方向区域(图中为负值)内滑坡隐患众多。图 4(c)显示，研究区近断层北向正应力累积速率具有明显的分段性，且与断层闭锁分布高度重合。在闭锁程度较高区域，北向正应力的累积速率较高，滑坡隐患分布密集；闭锁程度较低区域，应力的累积速率较低，也少见滑坡隐患分布。

综上可知，喜马拉雅东构造结地区滑坡隐患的空间分布与受断裂运动状态控制的近断层构造应力场之间存在不可忽视的相关性，滑坡隐患大多分布在近断层构造应力异常区，并多集中于构造应力累积速率较大的断层闭锁区段。

3.2 滑坡分布与坡向构造应力关联分析

同一区域滑坡灾害往往存在一定的坡向效应，坡体朝向会与区域构造应力耦合，共同影响滑坡体的稳定性。对此，通过应力转换模型^[11]，将模拟应力换算为各滑坡体坡向正应力。

图 4(d)展示了研究区各滑坡体坡向正应力累积速率，与构造应力场特征相似，在近断层闭锁程度相对较高的区段，各滑坡体的坡向压应力累积速率往往较大，而在断层闭锁程度相对较低的区段，各滑坡体的坡向压应力累积速率往往较小。为进一步定量认知构造应力累积速率对滑坡发育分布的影响，按照不同压应力累积速率，对研究区断层闭锁段(图 4(d)红框)和近断层其他区段(图 4(d)黑框)内共178个滑坡隐患的滑坡体进行统计(图 5)。

分析图 4(d)和5可知，近断层多数滑坡隐患位于断层锁固区段，且滑坡隐患坡向压应力累积速率多大于1.0 kPa/a，呈现应力累积速率越大、滑坡隐患数越多的现象；而在近断层闭锁相对较低的其他区域，滑坡体坡向压应力累积速率普遍低于1.0 kPa/a，识别的滑坡隐患也相对较少，但多数坡向压应力累积速率大于1.0 kPa/a。上述现象表明，高坡向压应力的持续累积可能会促进近断层区域内滑坡体的发育。

3.3 构造应力累积对滑坡稳定性影响

对于滑坡体来说，其变形与破坏由岩土体强度与坡体内应力发展演化决定^[5]。构造应力的累积会改变坡体原有应力状态，影响滑坡稳定性。拉月滑坡体位于断裂高闭锁区段，压应力累积速率大，滑坡体受强烈构造活动的影响显著^[12]。本文以拉月滑坡体为例，从坡内应力变化入手，对压应力持续作用下滑坡稳定性展开分析。

数值模型选用拉月滑坡体主滑动剖面(图 6(a))，上层为堆积体，下层为基岩。采用摩尔-库仑模型，岩体参数参考已有研究成果^[12]，详细参数见表 2。对压应力持续累积下坡体内应力场变化(图 7)和具有代表性的3个滑移面安全系数(图 6(b))变化进行分析。

分析图 7可知，构造应力的持续作用会不断对滑坡体应力场进行扰动，促使其发生重分布。当坡向压应力累积小于200 kPa，坡表应力场整体稳定，仅在前缘出现较小的变化，导致最危险潜在滑移面由A滑移面向前缘延伸变为B滑移面。而当坡向压应力累积达到200 kPa后，坡表应力场开始显著变化，在坡体前缘的堆积体中出现明显的应力集中现象，发育在应力集中区周边的C滑移面成为安全系数最低的滑移面。整体而言，短时间内量级不大的区域构造压应力累积对坡体应力场并未有太大的影响；但随着区域构造压应力的持续累积，在滑坡体内部应力发生重分布时，岩体强度较低坡表堆积体无法适应应力的重新分布，产生异常应力集中，促进滑移面在应力集中区域的发育。

进一步分析A、B、C滑移面安全系数随区域构造压应力积累的变化(图 6(b))发现，各滑移面安全系数随构造压应力累积量的增大都呈现单调递减趋势，应力累积量越大，安全系数越低。受异常应力分布影响，C滑移面的安全系数降低速率最快，特别是当应力累积量达到100 kPa后，安全系数随压应力的增加骤降。这说明在坡内压应力累积过程中，滑坡的稳定性会逐渐降低，特别是在出现应力集中效应的区段，潜在滑移面受应力累积影响程度更大、更易失稳。

结果表明，高构造应力的持续累积对潜在滑移面稳定性有不容忽视的影响，尤其是对于地壳构造运动活跃区域，在断裂锁固区段，滑坡体的构造压应力累积较快，容易出现应力集中现象，这将降低潜在滑移面的安全系数，增大滑坡体失稳的风险，形成如喜马拉雅东构造结区域滑坡隐患偏向于高应力区发育的现象。构造应力可以通过多种方式对滑坡体滑移面产生影响，如随着断层附近构造应力集中，在滑坡体内部应力场发生重分布的同时，会增大滑移面各部位的剪切应力和应变，形成塑性贯通区^[4]；随着压应力的累积，滑移带处始终保持较高应力，产生应力集中带，并从滑坡后缘沿滑移带逐渐向前延伸贯通，致使滑坡发生失稳^[13]。值得注意的是，本文重点考虑的是震间构造应力长期积累过程，但同震时构造应力的突然释放对滑坡体也有相当的影响。在强震应力释放作用下，滑坡体陡倾层面在产生拉剪性质应力的同时，法向应力和内聚力迅速降低，致使破坏沿结构面追踪发展并剪断锁固段，形成贯通的滑移面^[14]；同时，地震也会对滑坡体内自由结构面产生拉应力，在拉应力作用下，滑坡沿结构面产生拉张破坏^[15]。

4 结语

本文以喜马拉雅东构造结地区为例，研究了受断裂构造活动控制的区域构造应力场对滑坡灾害发育的影响，获得以下结论：

1) 受差异化断裂运动的影响，喜马拉雅东构造结应力场在断层闭锁度较低的区段，应力方向发生偏转，且应力累积水平普遍较低；而断层锁固区段，应力方向与背景应力场方向相近且应力累积显著。

2) 由断裂活动控制的构造应力场对滑坡隐患影响显著，滑坡体大多分布在近断层构造应力异常区，并多集中分布于构造应力累积速率较大的断层闭锁区段。

3) 随着滑坡体内构造应力的持续累积，坡体内会不断发生应力重分布，当构造应力累积到一定程度后，岩体强度较低的滑坡体表层会无法适应应力的重新分布，产生异常应力集中并促进滑移面发育，从而降低潜在滑移面的安全系数，造成断裂显著锁固区段内滑坡隐患的坡向压应力累积速率普遍较高的现象。