青藏高原东缘活动断裂地质灾害效应研究

活动断裂的地质灾害效应是工程地质与地质灾害领域研究的重要内容。本文以第四纪以来构造活动最强烈的青藏高原东缘为例,阐述了活动断裂地质灾害效应的主要表现形式,包括:(1)活动断裂对地形地貌和岩体结构的影响;(2)断裂剧烈活动(地震)诱发地质灾害;(3)断裂蠕滑作用对斜坡应力场和稳定性的影响;(4)断裂活动是地质灾害链的源头,为地质灾害提供物源。上述表现形式及灾害成因机理和分布规律是活动构造区地质灾害防治中需要关注的关键问题。根据青藏高原东缘典型地质灾害案例研究提出,内外动力耦合作用成灾机理是未来地质灾害研究方向,将为活动构造区地质灾害早期识别和防灾减灾提供理论依据。

四川汶川地震-滑坡-泥石流灾害链形成演化过程

2008年"5·12"汶川Ms 8.0级地震之后,地震灾区表现出显著的强震地质灾害后效应。地震造成山体分水岭及山脊部位产生大量的崩塌和滑坡,崩滑体大多散落在山体的中上部,在强降雨作用下大量松散堆积物沿陡峻的沟道汇聚、加速,形成破坏性极大的高位泥石流,从而构成典型的地震-滑坡-泥石流灾害链。在回顾汶川地震灾区同震地质灾害的基础上,调查分析了震后汛期地质灾害的主要类型及其6种表现形式,将地震-滑坡-泥石流灾害链形成、演化过程划分为4个阶段:孕育阶段、地震同震滑坡阶段、震后滑坡-泥石流发育阶段、高位泥石流的动态演化阶段,提出高位泥石流的判识指标,并探讨其分布特征、动态变化趋势及其防治对策。

玉树地震地表破裂调查与灾后重建避让选址研究

2010年4月14日07时49分40.7秒,青海省玉树县发生Ms7.1级地震。通过现场调查和分析,玉树地震的发震断裂是甘孜—玉树活动断裂的玉树段,地震产生的地表破裂长度为23km,走向北西西—北西,总体表现为左旋走滑特征,可进一步分为3段:西段呈连续延伸的左旋走滑破裂,在隆宝镇的"郭央烟宋多"附近(坐标:北纬33°03′11″、东经96°51′26″)最大水平位移达1.75m,可定为宏观震中;中段主要位于县城南侧,由多条右阶斜列的破裂组成;东段表现为逆冲兼左旋走滑。玉树地震除了造成大量房屋破坏外,次生地质灾害主要包括:地震砂土液化及其引起的公路变形、地震滑坡、地震诱发水渠破坏及其链生土质滑坡和泥石流等。通过对内外动力地质灾害的综合分析,初步提出了玉树地震灾区灾后重建避让选址的建议。

强震区断裂活动与大型滑坡关系研究

活动断裂带与大型滑坡之间的关系一直是人们关注的热点问题。通过汶川Ms8.0级地震活动断裂和大型滑坡调查,阐述龙门山活动断裂带大型滑坡形成的地质背景,总结活动断裂带大型地震滑坡的分布特征、形态特征、启动特征和分段特征及其相关影响因素。基于野外调查资料,以龙门山中央断裂带谢家店子滑坡为例,采用离散元方法模拟分析滑坡的启动和快速运移过程,提出高速远程滑坡的致灾后果决定于启动方式、飞行路径和堆积特征3个方面。本项研究对于认识断裂活动与大型滑坡之间的关系以及滑坡成灾后果预测具有重要的指导作用。

高黎贡山深埋隧道地应力特征及岩爆模拟试验

以中国西南地区地质作用最复杂的高黎贡山越岭隧道为例,在隧道工程地质条件分析的基础上,对最可能发生岩爆的花岗斑岩进行真三轴岩石力学试验测试,并结合原位地应力测量结果,确定不同工况下岩爆模拟试验的三向应力量值和加载、卸载方式。岩爆模拟试验结果表明,单纯卸载和卸载–加载方式都可以出现岩爆,但卸载–加载方式的岩爆明显比单一卸载方式的岩爆要强烈,说明隧道开挖后二次应力分布引起的应力集中对岩爆的发生起着十分重要的作用。岩爆破坏过程通常具有渐进性,一般先在试件表面出现岩屑剥落,有时伴有裂纹的扩展,最后才会发生岩块的弹射现象。绝大多数试件岩爆具有明显的滞后性,表现为加载或卸载一段时间后才发生岩爆;而岩爆过程持续时间却非常短(1 s左右),具有明显的瞬时性。声发射监测结果显示,花岗斑岩在外部荷载作用下声发射强烈,对岩爆具有较好的前兆性。上述模拟结果和认识对于地质条件复杂的造山带深埋隧道工程建设具有重要的参考价值。

中国西南泛亚大通道环境工程地质问题概论

西南泛亚大通道是中国近期和今后将要重点规划建设的能源和交通廊带,具有重要的经济和战略意义。由于地处中国西南地质环境条件极其复杂的横断山区南段,该廊带地形地貌和地质构造都极其复杂,新构造活动强烈,导致地质灾害频发,并以类型全、数量多、规模大为特点。外动力地质灾害主要包括滑坡、崩塌、泥石流,它们制约着地表工程的建设和运营安全;高地温、高地应力和岩溶突水等又是控制地下工程规划建设的瓶颈。文中从地质环境演化过程的内外动力作用入手,简要地总结了中国西南泛亚大通道规划和建设过程中可能遇到的地质灾害和重大工程地质问题,并探讨了上述问题的研究途径。

中国环境地质研究主要进展与展望

环境地质研究是以人-地相互关系为核心、促进人类与地质环境协调共处的重大课题,受到国内外地质学界普遍关注。本文在简要回顾环境地质学科发展历程的基础上,较系统地总结了国内外环境地质研究的主要进展及存在的问题。结合我国当前生态文明建设和未来发展需求,提出环境地质研究是新时期地质工作的重要使命,未来发展方向和重点领域应涵盖城市地质研究、水资源可持续利用和管理、地质灾害监测与综合防治、生态环境系统保护、地球关键带相关问题研究等,强调学科交叉及新技术新方法的系统性研究,在合理开发利用资源和保护地质环境中发挥重要作用。

四川5.12地震次生地质灾害的基本特征初析

2008年5月12日14时28分,四川汶川发生里氏8.0级地震给灾区人民带来了巨大的灾难和损失,特别是山区地震次生地质灾害所带来的严重后果是人们始料未及的。本文主要报道了四川境内震中附近几个重灾山区的地震次生地质灾害的初步调查成果,简要论述了地震诱发的滑坡、崩塌、泥石流、地裂缝和沙土液化等次生地质灾害发育特征及其危害,提出了地震次生地质灾害某些发育规律方面一些认识和今后需要进一步研究的问题,对于灾后重建和高烈度区城镇规划具有一定的指导意义。

中国西南山区第四纪冰川堆积物工程地质分类探讨

中国的大陆冰川堆积物几乎都属于巨粒土或块石(漂石)土、碎石土,但因复杂的物质组成和组构特征,各地或同一地区不同成因类型(冰碛、冰水)的堆积物具有极为不同的工程地质性质,其地质体稳定性和地质灾害的易发性存在着显著的差异。我国已有的工程分类框架不能满足当代冰川堆积物甚至其他碎石土(巨粒土)的工程地质和地质灾害研究的需要。中国西南山区冰川堆积物的物质成分、细观结构等的野外调查和室内测试分析结果表明,冰川堆积物的物质成分和组构特征主要表现为:颗粒组成的不均一性和多元性、组构单元的双元性、结构的无序性和胶结性等。冰川堆积物的物质成分和组构特征与其工程性质具有密切的关系,是冰川堆积物工程地质分类的基础。本文探讨了中国西南山区冰川堆积物的工程地质分类问题,提出基于胶结程度和粒度组成的二级分类方案,对冰川堆积物及其他块(漂)石土的工程地质研究和工程实践具有一定指导意义。

汶川地震内外动力耦合及灾害实例

内动力和外动力地质作用是地质灾害形成过程中不可缺少的两种作用,但是,以往的地质灾害研究偏重于外动力作用,对于外动力与内动力耦合作用的形式,由于缺少直观的实例,只能根据经验感觉进行判断和定性的研究。四川汶川MS8.0级地震在给人们带来灾难和损失的同时,也给人们认识内外动力耦合作用形式提供了机会。本文在龙门山地区地震地质和地质灾害调查的基础上,总结了山区地震地质灾害形成过程中内外动力耦合作用的主要表现形式,主要包括活动断裂和风化作用的耦合、岩土体结构与变形破坏形式的耦合、地震力与地形地貌的耦合以及地震力与地下水的耦合等。采用实例剖析了地震滑坡形成过程中各种地质作用及其产物之间的相互联系,对于认识地震地质灾害形成机理和发育规律具有一定的指导意义。

人工弃渣诱发泥石流的动力学研究——以三峡库区巴东县黄家大沟为例

由于地形条件限制,在三峡库区大规模的城镇迁建过程中产生了大量的人工弃渣或建筑垃圾,随着人工弃渣量的不断增加,人为泥石流灾害将成为迁建城镇不可忽视的环境工程地质问题。三峡库区巴东县新城区黄家大沟中的人工弃渣主要是道路、场地施工和开采建筑材料所产生的固体松散堆积物和少量生活垃圾,主要分布在新城区沿江路和中环路两条主干道附近。本文在实地调查的基础上,阐述了沟谷中人工弃渣的物质组成和堆积特征,认为不同部位的弃渣堆积体在暴雨作用下的变形特征和诱发泥石流的可能性有所差异,启动机理大致可以分为中环路下方的沟槽拖曳启动型和沿江路北侧堆积体的强度衰减启动型。结合巴东县2003年3月31日至4月1日强降雨过程,着重分析了沟槽拖曳型泥石流的动力学特征,并对黄家大沟人工弃渣堆积体的活动性和诱发泥石流的可能性进行了初步预测。

玉龙雪山西麓冰碛(水)砾岩的工程地质特性研究

作为滇西北、川西和西藏地区最重要的第四纪堆积物类型之一,冰川堆积物的工程性质及其相关的地质灾害和工程问题研究日益受到工程界的关注。通过对上述地区大量冰碛物和冰水沉积物的现场调查发现,冰碛物和冰水沉积物是一类成分、结构和性质都十分复杂的第四纪堆积物,其工程性质主要与母岩成分和充填胶结物的矿物成分密切相关。发育在石灰岩地区的冰碛物和冰水沉积物因钙质(方解石)的次生胶结,而成为单轴抗压强度达10.94-14.22 MPa的岩石,作者称其为“冰碛(水)砾岩”。结合滇藏铁路滇西北段线路比选和优化工作,对云南玉龙雪山西麓第四纪冰川堆积物的类型和分布特征进行了详细的野外调查;在室内物理力学试验的基础上,着重研究了冰碛(水)砾岩的胶结物成分与胶结作用、水稳性、力学性质、声波速度等方面的特性,这不仅可以丰富现代岩石力学的研究内容,而且对本区铁路工程建设和水力资源的开发具有重要的实际价值。

汶川地震地表破裂影响带调查与建筑场地避让宽度探讨

5.12汶川Ms8.0级地震沿龙门山中央断裂带形成长度约270km的地表破裂带,破裂带垂直和水平位移一般为1.0～5.0m,最大可达9.8m。在地表破裂带附近,建筑物破坏严重。笔者系统调查了龙门山中央断裂带地表破裂的垂直和水平位移以及地震地表破裂影响带宽度,并采用物探测试方法对部分影响带宽度进行了验证。统计结果表明,汶川地震地表破裂影响带宽度主要集中在16～60m,影响带宽度(D)与垂直位移(H)具有较好的线性关系,即D=10.11H+16.0。对于逆冲性质为主的地震地表破裂而言,上盘影响带宽度与下盘的比值一般为3:1～2:1,据此可确定地表破裂带上、下盘的避让带宽度。笔者根据现场调查并借鉴国外经验提出,上盘避让宽度下限一般不应低于15m,下盘避让宽度下限不应低于10m。本项研究对于汶川地震灾后重建场地选址具有重要的实际意义。

滇藏铁路滇西北段蒙脱石化蚀变岩的工程地质研究

滇西北地区是中国西南地区最重要的构造成矿带之一,与其相伴出现的蚀变岩常引起一系列工程问题。野外地质调查和室内测试表明:滇藏铁路滇西北段出露的多为蒙脱石化蚀变岩带,蚀变岩的黏土矿物组成绝大多数都是单矿物的蒙脱石,导致该地区的蚀变岩既是强度极低的软岩,又是典型的膨胀岩。蒙脱石化蚀变岩的发育分布与三江地区热液矿床的分布具有相似的规律。本文以滇藏铁路滇西北段为例,阐述了蒙脱石化蚀变岩的发育特征和工程特性,并针对隧道建设中由蚀变岩引起的工程问题提出了相应的防治对策。

湖北省巴东县桐木园山坡型泥石流的形成机理及预警指标——以2003-03-31强降雨过程为例

2003年3月31日,巴东县在连续强降雨作用下出现多处山体斜坡地质灾害,造成大量房屋破坏和人员伤亡。通过现场综合调查,笔者认为灾害比较严重的桐木园斜坡灾害体属于典型的山坡型泥石流,着重剖析了该山坡型泥石流的变形特征及其成灾机理,并探讨了斜坡浅表层松散岩土体快速变形的临界降雨阀值和预警指标。

华北型煤田岩溶陷落柱某些问题研究

华北型煤田中发育的岩溶陷落柱是一种特殊类型的岩溶塌陷。本文在专题调查的基础上 ,总结了华北型煤田陷落柱的空间分布规律 ,初步提出了陷落柱宏观预测指标体系 ;从生产实践角度分析了影响陷落柱导水性的相关因素 ,讨论了三种与陷落柱有关的突水通道类型 ,并对陷落柱的鉴别及其与断层突水的区别进行了剖析。

龙门山地区震后泥石流灾害区域预警研究

5·12汶川地震造成大量松散堆积物，导致震后触发泥石流的极端降雨量比震前显著降低．在龙门山地区震后泥石流发育特征分析的基础上，探讨了震后触发泥石流灾害的区域降雨阈值及其地域差异性，震后触发泥石流的72小时雨量分布特征为：映秀-汶川一带为75～100mm，茂县-北川一带以100—160mm为主，上述区域外围及平武-青川一带为160～200mm；在龙门山前的雁门-茶坝、龙门山后山的禹里-平武之间为200mm以上．综合考虑地震地质、地形地貌和降雨等因素，建立了地震扰动区泥石流预警指标体系．采用加权信息量模型完成了龙门山区泥石流易发性评价，然后采用年最大72小时降雨量为主要触发因素，开展了震后5年的泥石流危险性预测评价及区域预警研究，提出泥石流的区域危险性是动态变化的，高危险区主要随降雨量和松散堆积物空间分布而变化，为震后泥石流灾害气象预警和防范等提供了依据．

膨胀性硅藻土的力学性质及其灾害效应研究

在云南保山-腾冲高速公路建设中,遇到了与膨胀性硅藻土相关的边坡稳定问题。通过对云南腾冲五合乡、芒棒乡、团田乡多个地质剖面现场调查和室内物质成分、微观结构分析、力学性质测试表明,云南腾冲新近纪芒棒组硅藻土是一种富含膨胀性黏土矿物的黏土质硅藻土,在性状上属于膨胀性极软岩。天然硅藻土具有很强的结构性,导致其物理性质与力学性质的关系与传统岩土力学规律极不相符,如孔隙比高达2.20～2.78、液性指数为0.66～2.73的天然硅藻土单轴抗压强度竟高达1.09～2.11 MPa。综合研究表明,云南保山-腾冲高速公路建设中黏土质硅藻土边坡的滑坡灾害、风化剥落灾害与其工程特性密切相关。

秦巴山区宁陕县城坡面型泥石流的形成机理

近年来,在异常强降雨下,秦巴地区大型滑坡、泥石流灾害频繁发生,尤其是高陡斜坡上罕见的坡面型泥石流不仅突发性强,而且成灾面积大,造成的经济损失十分惨重。本文以2003年8月29日发生于秦岭造山带腹地宁陕县城区的坡面型泥石流为例,通过野外地质调查和室内试验测试,分析了暴雨作用下宁陕城区高陡斜坡带坡面型泥石流的发育特征及其形成机理。作者认为,除了持续集中的特大暴雨和斜坡陡峻等因素外,斜坡表层残坡积物的物质组成尤其是残坡积土的粘粒含量和粘土矿物成分是坡面型泥石流大面积同时发生的重要控制性因素。通过不同含水状态下的粘性土抗剪强度试验结果统计分析,剖析了暴雨坡面型泥石流的形成过程,探讨了斜坡浅表层残坡积物快速流动变形的临界状态,从而为地质灾害预测预警提供了科学依据。

四川省北川县擂鼓盆地地壳稳定性与城镇选址

5·12汶川地震造成四川多座县城遭受毁灭性破坏,北川县城几乎被地震夷为废墟,因此灾后重建选址成为震后迫切需要开展的工作。野外地质调查和综合分析认为,尽管北川县擂鼓镇所在的擂鼓盆地处于强烈活动构造带,但盆地处于活动断裂的下盘,盆地基底整体性较好,内部断裂不甚发育,是活动构造带中的相对稳定地块,即"安全岛"。这个地区在北川县地震灾后重建中具有重要的利用价值。本文基于野外活动断裂和地震地质灾害调查,运用李四光先生的"安全岛"理论,初步论证了擂鼓盆地的地壳稳定性,并从环境工程地质角度分析了擂鼓盆地的工程地质和水文地质条件,对北川县地震灾后重建规划和灾民安置场地选址具有重要意义。