高密度电法在黄土台塬地下水位探测中的应用

泾阳南塬属于黄土台塬,该地区由于农业灌溉导致地下水位逐年上升,从而诱发大范围的黄土滑坡灾害。为了查明台塬内地下水的波动情况,采用高密度电法,基于反演数据得到的电阻率随深度变化规律和钻孔得到的含水率随深度变化规律,初步推测了台塬地下水水位线的大致位置;为进一步精确推测水位线的埋深,利用DDC-6电子自动补偿仪进行室内黄土电阻率测量试验,建立了不同含水率与黄土电阻率之间的定量关系,确定了研究区黄土台塬地下水位线处黄土的电阻率为28.35Ω·m(即黄土液限处电阻率值),对应的含水率为30%。将室内试验结果和高密度电法反演数据相结合,并与钻孔实测的地下水位进行验证分析,不仅得到了研究区黄土台塬的地层结构、不同土层厚度、地下水位埋深等信息,还证实了室内黄土电阻率试验结果的可靠性,也验证了高密度电法在黄土地下水位探测中的有效性。结果可为泾阳南塬地下水位波动规律研究以及滑坡预测预警工作提供技术指导。

地震P波倾斜入射下单面坡动力响应分析

地震诱发滑坡分布呈现“背坡面”效应的特点,表明地震波入射方向对边坡动力响应及失稳有巨大的影响,然而斜入射下边坡动力响应研究尚不充分.本文基于时域弹性波理论和黏弹性人工边界条件,利用FLAC3D内嵌的Fish语言编程实现了P波倾斜入射.通过对比算例与理论解,验证了P波倾斜入射方法的准确性.研究了简谐波、加窗简谐波及天然地震波对单面坡激发的动力响应,并以加窗简谐波为例探索了输入波频率与入射角影响下单面坡(坡高90 m)的动力响应特征.计算结果表明:由于输入波首尾速度非零的冲击效应,简谐波作用下坡肩位置波首与波尾段峰值加速度值超过中间稳定段的1倍以上.简谐波和加窗简谐波在坡表相同部位产生的加速度响应要强于天然地震波.加窗简谐波20°入射下,坡体水平向加速度分布随输入波频率变化较竖直向的显著;当输入波频率为10 Hz时,坡肩位置峰值加速度出现最大值,约为输入波幅值的3.33倍,此时边坡高度与边坡动力响应垂向放大的临界高度一致.频率为2.5 Hz的加窗简谐波在不同入射角下,边坡竖直向加速度分布的变化高于水平向;当入射角为60°时,坡肩位置峰值加速度出现最大值,约为输入波幅值的3.12倍.研究表明垂直入射时会低估地震波对边坡动力扰动的影响.

青藏高原重大滑坡动力灾变与风险防控关键技术研究

青藏高原是全球地质环境最脆弱的地区之一,地质条件复杂,地壳隆升、高地应力、地震、冻融、暴雨等内外动力强烈,重大滑坡频发,链生灾害剧烈。滑坡问题已严重影响川藏铁路、水能资源开发等国家重大工程建设,威胁区域居民人身与财产安全。2018年金沙江上游连续发生的白格“10.10”和“11.3”滑坡堵江事件即为典型案例。然而,目前理论上对青藏高原重大滑坡的孕灾环境与成灾机制认识不清,技术上不能对重大滑坡进行早期识别和有效风险防控,不能有效地为该地区重大滑坡灾害的灾前防控、灾后救灾提供科技支撑。针对上述问题,以地质条件最复杂、内外动力作用最强烈、滑坡灾害最频繁的青藏高原东南三江流域为重点研究区,采用多学科综合交叉融合的方法,从滑坡的成因机制入手,破解其链生演化难题,提出早期识别与风险防控体系;通过解决青藏高原重大滑坡孕育的内外动力耦合作用机制、青藏高原重大滑坡及其灾害链的动力学机制等科学问题,以及青藏高原重大滑坡的遥感早期识别与监测、基于重大滑坡动力过程的动态风险评估与防控等技术问题,最终形成青藏高原重大滑坡成因理论、防控技术和综合减灾技术示范。

青藏高原泛三江并流区活动性滑坡InSAR初步识别与发育规律分析

青藏高原的怒江、澜沧江和金沙江泛三江并流区是青藏高原地质环境研究和自然资源开发的关键带,因此,全覆盖地调查该区活动性滑坡,研究其发育分布规律具有重要意义。以泛三江并流区17.9×10^4 km^2研究区为例,示范了InSAR大数据处理→滑坡解译→发育规律分析→重点区段剖析的滑坡InSAR调查工作流程和关键技术,获得了研究区海拔4000 m以下的的活动性滑坡数据。结果表明:1)现有的SAR数据源、InSAR技术和解译方法可以满足开展大区域中小比例尺活动性滑坡识别的需求,开展全国滑坡InSAR调查时机已经成熟;2)设计的“相位共振增强PRE-InSAR”技术,针对大冗余SAR观测的快速计算,可以消除大部分不利的干涉条件,突出滑坡的位置、范围和活动强度,有效地完成适合大区域滑坡识别的InSAR数据处理,技术上具有推广潜力;3)辅助地貌和光学遥感图像解译,考虑地层岩性、制灾机理、诱发因素,总结出三江并流区活动性滑坡的10类发育地貌位置;4)共解译海拔4000 m以下活动性滑坡904处,主要分布在金沙江的汪布堆—波罗、松雄、中心绒,怒江的八宿,澜沧江的察雅、囊谦、德钦、黄登水库8个区段;5)活动性滑坡主要是古(老)滑坡堆积体的复活,对其影响大的环境要素依次是河流侵蚀、地形坡度、地层岩性、降水气温,活动构造和地震对活动性滑坡的影响在空间分布上并不直接显著,地灾与人类活动互馈是本区域滑坡发育的一大特点;6)InSAR识别结果较全面、客观地反映了活动性滑坡的自然发育规律,加深了对泛三江地区滑坡灾害的认识,但也应该看到,InSAR观测和活动性滑坡的解译具有多解性,制定标准化的InSAR识别工作流程,进行多源数据的融合观测是下一步努力的方向。

南水北调中线段原状膨胀土抗剪强度试验研究

膨胀土的抗剪强度除了受含水率、干密度、正压力、干湿循环、裂隙等因素影响外,同时受到黏粒含量和塑性指数的影响。现有研究对于黏粒含量和塑性指数的考虑不足,不能系统、客观地反映某一个地区内膨胀土抗剪强度的规律性变化。以南水北调中线段某一个县的21种原状膨胀土为基础,作者研究了膨胀土中黏粒含量对其自由膨胀率、塑性指数的影响,并利用电动应变控制式剪切仪和Shear TracⅡ反复直剪仪分别以0.8和0.02 mm/min的剪切速率开展了原状膨胀土的快剪(包括快剪、饱和快剪、饱和固结快剪)试验和残余剪试验,分析了黏粒含量、塑性指数对快剪强度摩擦角、残余强度摩擦角的影响。研究结果表明:自由膨胀率随黏粒含量的增加逐渐增大并趋于平缓;塑性指数随黏粒含量的增加逐渐增大,当黏粒含量增大到33%时,塑性指数开始趋于平缓;试样抽气饱和后,强度明显降低,表现为饱和快剪强度摩擦角小于快剪摩擦角,固结对试样起到了"治愈"作用,强度明显提高,表现为饱和固结快剪摩擦角高于饱和快剪摩擦角;随着黏粒含量、塑性指数的增加,快剪摩擦角、饱和快剪摩擦角、饱和固结快剪摩擦角均随之减小,当黏粒含量、塑性指数达到临界值(临界值分别为32%和24%)后,摩擦角变化趋于平缓;残余强度摩擦角随黏粒含量的增加逐渐减小并趋于平缓,但是随着塑性指数的增加,残余强度摩擦角逐渐减小后是否趋于平缓尚有待进一步的研究。

八宿巨型滑坡的发现及其意义

巨型滑坡全球不常见,但是破坏性极强,其识别对于加深区域构造背景的认识、防灾减灾和工程建设均有指导意义。基于遥感解译、无人机地形测绘和现场调查,报道了新发现的八宿巨型滑坡及其残留堆积体特征,初步分析了成因机制与演变过程,估算了滑坡方量。主要结论如下:1)八宿滑坡发育于怒江缝合带的夏里—八宿裂谷带内,岩性以古生界嘉玉桥岩群大理岩组和侏罗系马里组变质砂泥岩为主,上部岩层产状为陡倾顺坡向,下部岩层产状为陡倾逆坡向,岸坡结构总体上为上硬下软。2)滑坡区横跨冷曲的左右两岸,长约7200 m,宽约4800 m,面积约22.5 km^(2),估算方量约35×10^(8) m^(3),目前残余方量约14×10^(8) m^(3),是国内已经确认的方量最大的滑坡。3)滑坡极可能属于历史地震诱发的高速堵江滑坡,堰塞坝高度约185 m,堆积体碎裂化严重,且在冷曲右岸爬升超过600 m。滑坡形成后,堆积区历经了堰塞坝溃决、多拉寺次级滑坡、泥石流堆积与冲刷、表面流水冲刷等改造过程,但滑坡地貌特征整体保存良好。由于滑坡和泥石流堵江,冷曲在滑坡区先后两次改道。4)从滑坡与冷曲的演变过程来看,推测滑坡的发生时间应在晚更新世,即八宿滑坡为古滑坡。5)八宿巨型滑坡的发现说明迄今为止对青藏高原地质环境的认知仍然十分有限;川藏铁路等工程建设应加强基础地质与工程地质研究,以及地质灾害风险论证,确保施工与运行期安全。

青藏高原东南三江流域滑坡灾害发育特征

青藏高原东南三江流域横跨青藏高原东南的高山峡谷区与藏北高原区,地形地貌与气候特征差异大,新构造运动与地震活动强烈,致使该区地质环境脆弱,地质灾害频发,灾害链特征显著,对人民生命财产和工程建设安全、重要基础设施的正常运营构成了严重威胁。本文在利用遥感解译确定青藏高原东南三江流域滑坡灾害空间分布的基础上,探讨滑坡灾害的发育规律及其主要影响因素。利用GoogleEarth影像,结合现场调查进行滑坡灾害的遥感解译,得到滑坡灾害类型及其空间分布。采用分辨率为90 m的SRTM数字高程模型(DEM)进行地形地貌特征分析,得到研究区海拔高程、地形坡度、坡向、相对高差栅格图层。以1∶500000地质图的地层岩性为基础,进行岩组划分并栅格化形成地层岩组栅格图层;以1∶500000地质图中的主要断层为基础并与1∶1500000青藏高原及邻区大地构造图中的主要断裂进行整编,并进行缓冲区分析形成与主要断裂的距离图层。根据1∶1500000青藏高原及邻区大地构造图获得研究区大地构造单元图层。对上述栅格图层分别进行分带、分类后与滑坡灾害空间分布图层进行叠加分析,以滑坡所占面积的百分比为依据绘制直方图,从而得到研究区滑坡灾害的主要发育特征。在面积为46.2×10^4 km^2的青藏高原东南三江流域范围内,累计解译面积不小于0.001 km^2的滑坡灾害60315处,包括滑坡体、崩塌堆积体和变形体3类,以滑坡体为主,占总数的97.73%。滑坡灾害在空间上具有沿深切峡谷成带分布的规律,沿部分断裂构造,如巴塘断裂、维西—乔后断裂、苏哇龙—雄松断裂拉哇—昌波段等密集分布;滑坡灾害多发育在坡度20°~30°、高程小于4000 m、相对高差超过1000 m的斜坡内。在18类地层岩组中,碎屑岩与板岩夹灰岩组合、泥页岩与粉砂岩组、蛇绿混杂岩、板岩与千枚岩岩组、火山岩等5类为滑坡灾害发育的明显优势岩组。在25个大地构造单元中,金沙江蛇绿混杂岩、中咱碳酸盐台地、那曲—洛隆弧前盆地、保山陆表海盆地、盐源—丽江陆缘裂谷盆地、北澜沧江蛇绿混杂岩、甘孜—理塘蛇绿混杂岩等为滑坡灾害明显优势发育的构造单元。尽管距主要断裂距离、坡向等因素对滑坡灾害发育有一定影响,但不显著。由此可见,青藏高原东南三江流域滑坡灾害发育,影响滑坡灾害发育的地形地貌与地质因素主要为地形坡度、高程、相对高差、地层岩组及大地构造单元,距主要断裂的距离、坡向的影响不显著。

金沙江上游超大古堰塞湖及其相关问题

大型历史堵江滑坡研究不仅是认识区域构造背景和河流演变规律的重要工作,而且对山区河流工程安全亦有十分重要的意义。金沙江上游巴曲河口至麦曲河口段发育于金沙江缝合带,高山峡谷地貌,构造活动强烈,是历史堵江滑坡的集中发育区,其中,王大龙古滑坡具有坝高最高、堰塞湖规模最大且堰塞历史悠久等特点。以王大龙古滑坡为研究对象,基于详细的野外调查与资料分析,对其成因与演变过程进行了分析。主要结论如下:1)王大龙滑坡位于金沙江缝合带,源区基岩主要为三叠系中心绒群下段板岩(T1–2zh1),其次为二叠系嘎金雪山群下段石英砂岩(Pgj1),滑坡总体上为王大龙断裂与中心绒群板理面切割形成的楔形体,前缘受雄松—苏洼龙活动断裂切割,方量约4.0×10~8 m^(3);2)诱发滑坡的内动力为地震,外动力为河流凹岸侵蚀,滑坡时间应为晚更新世大理冰期;3)堰塞坝长约1 700 m,宽约3 000 m,高度超过450 m,形态右高左低,右岸高程约2 770 m,左岸垭口高程约2 735 m;4)堰塞湖规模约26.6×10~9 m^(3),干流库尾到达叶巴滩水电站坝址的降曲河口,长度约176 km;5)堰塞坝发生过3次溃决,溃口底面高程分别为2 460、2 400和2 358 m(现河面高程);6)第1次溃决极有可能由雄松—苏洼龙断裂错动导致,时间早于1 900 a BP,估算溃口流量为21.0×10^(4)~39.8×10^(4) m^(3)/s,远远大于长江历史洪水记录。

向家坝水电站库区某滑坡滑带土的残余强度试验研究

利用DTA-138型环剪仪对向家坝水电站库区某滑坡滑带土重塑样开展了大位移剪切条件下的环剪试验,探讨了剪切速率(小于100 mm/min)、细粒(<0.075 mm)含量对残余强度的影响,对比分析了原状样滑面和重塑样剪切面的细粒含量变化以及微观结构差异。研究结果表明:滑带土的原状样滑面细粒含量高于滑带,重塑样剪切面细粒含量高于剪切面上下区域;当剪切速率由0.109 mm/min增大到98mm/min时,残余强度应力比的变化呈现先减后增的凹型,在1.09 mm/min时达到最小值(重塑样Rr-1#,Rr-4#,Rr-5#残余强度应力比最小值分别为0.34,0.42,0.39);残余强度随细粒含量的增加先增大后减小,呈二次多项式关系,其临界值约为56%;随着细粒含量的增加,残余强度变化幅度随法向应力的增加而增大。

川藏高速巴塘-芒康段地质灾害遥感综合早期识别研究

G4218高速公路所处的巴塘—芒康段位于金沙江河谷至高原的过渡带,新构造活动强烈,岩体破碎,地质灾害问题频发,该地区高速公路的修建和维护面临着巨大的挑战。传统地面地质调查手段在公路选线和地灾评价分析及稳定性评价等多方面面临诸多困难,利用光学遥感对地质灾害点解译,并与InSAR变形观测技术相结合,有望能高效、准确地调查区域内地质灾害点,并揭示其发育和分布规律。在青藏高原高山峡谷区特殊的地质条件下,总结了该区域常见的地质灾害类型,针对研究地区灾害类型特点,结合遥感技术提出公路遥感综合识别技术方法。利用该方法对巴塘—芒康段进行灾害调查,在充分掌握了光学遥感目视解译技术与InSAR技术的情况下,辅以野外地质调查、GIS空间分析、工程地质类比等工作,得到如下结论:1)研究区内光学目视遥感解译出固有地质灾害670处,结合4种SAR数据的InSAR技术解译出活动地质灾害数量220处;2)研究区不同类型地质灾害的发育规律随着地形地貌、地质条件和地质灾害等影响因子的变化存在较大差异,光学遥感解译和InSAR解译出的地质灾害在空间分布上和地层岩性上均存在一定差别;3)根据野外工作对比分析,判断光学遥感解译结果和In-SAR解译结果与二者的解译方式、影像的成像条件及滑坡的活动性存在一定的关系,二者不能直接进行检验互查;4)综合遥感技术方法的使用在青藏高原高山峡谷区的公路建设中具有普适性,其充分利用了光学遥感解译技术和InSAR变形观测技术的互补性,在节约时间成本的基础上,对区域的地质灾害发展情况有了更加全面、准确的了解。

四川宁南水塘村滑坡形成机理

四川宁南县水塘村在同一黄土斜坡上发生过三次滑坡,最近一次滑坡发生在雨季持续降雨后,包括新的流滑和老滑坡的复活滑动,并且引起了前缘滑坡堆积体的复活。本文通过现场调查,分析了滑坡的工程地质特征,通过室内饱和黄土的应力路径试验、饱和黄土与黏土的环剪试验和稳定性计算探讨了滑坡形成机理。结果表明,灌溉与强降雨是滑坡发生的主要诱发因素;发生于黄土层内的流滑型新滑坡是由于灌溉和强降雨入渗导致弱透水黏土层上部地下水位上升、饱和黄土层孔隙水压力增大发生的静态液化;对于滑动型老滑坡复活,稳定性计算结果表明强降雨在滑体中的入渗导致黏土层上部地下水上升,降低了老滑坡稳定性,致使老滑坡沿已有滑面复活。

青藏高原典型液化型高速远程滑坡形成机制分析

高速远程滑坡作为一种特殊的地质灾害,具有运动速度快、滑动距离远、致灾范围广等特征,一旦发生往往给人类的生命财产带来巨大的损失,因此,针对其超强运动机制的研究一直受到国内外滑坡领域的高度关注。液化减阻作为高速远程滑坡发生超强运动的一个重要机制,强调滑坡运动过程中出现超孔隙水压力累积、有效应力降低等液化行为,导致滑坡基底摩擦系数减小,发生高速远程运动。本文根据前人研究结果对液化的影响因素和高速远程滑坡的液化机制进行总结,将不排水加载作用下滑坡的液化机制归纳为结构液化和滑动带液化两种;并基于详细的现场调查对青藏高原地区两类典型的液化型高速远程滑坡(玉树滑坡和乱石包滑坡)的形成机制进行了初步分析。结果表明:玉树滑坡和乱石包滑坡在启动条件、运动和堆积地貌单元及液化机制等方面均有差异。玉树滑坡为发生于山间沟谷中、由强降雨诱发的崩坡积层滑坡,滑坡体积小但运动距离远,滑带土为堆积于沟谷中的饱和松散砂质黏土(细粒土),可忽略颗粒的剪切破碎性;不排水加载作用破坏了松散的土体结构,从而诱发滑坡液化;乱石包滑坡发生于山前盆地,由古地震触发并斜抛启动,滑带土为风化的花岗岩粗砂,具有剪切易破碎性,土颗粒破碎引起滑动带液化是滑坡发生高速远程运动的主要原因。

液限对南阳原状膨胀土抗剪强度影响的研究

为探讨膨胀土液限与黏粒含量的关系,以及液限对膨胀土峰值强度摩擦角和残余强度摩擦角的影响,利用电动应变控制式剪切仪和ShearTracⅡ反复直剪仪对26种原状膨胀土进行快剪试验(快剪、饱和快剪、饱和固结快剪)和反复剪试验。结果表明:膨胀土液限与黏粒含量呈良好的线性正相关关系;不同状态下试样的峰值强度大小顺序为饱和固结快剪强度>快剪强度>饱和快剪强度;随着液限增加,峰值强度的摩擦角逐渐减小,且液限对饱和快剪摩擦角的削弱作用强于对其他两者的削弱作用,当液限超过57%后,饱和快剪摩擦角略微增大,但不明显,三者摩擦角大小排序与峰值强度排序相同;低法向应力下,饱和样残余强度应力位移曲线的应变软化特性相较天然样有所减弱,峰态也逐渐减弱或消失;随着液限增加,试样残余强度摩擦角呈多项式逐渐减小趋势。

A Preliminary Study on the Soft–Sediment Deformation Structures in the Late Quaternary Lacustrine Sediments at Tashkorgan, Northeastern Pamir, China

This study identified soft-sediment deformation structures （SSDS） of seismic origin from lacustrine sediments in the late Quaternary paleo-dammed lake at Tashkorgan, northeastern Pamir. The observed deformation structures include sand dykes, liquefied diapir and convolute structures, gravity induced SSDS, and thixotropic pillar and tabular structures. We conducted a preliminary study on the morphology, formation and trigger mechanisms of pillar and tabular structures formed by liquefaction of underlying coarse sand and thixotropy of the upper silty clay. The regional tectonic setting and distribution of lacustrine strata indicate that the most probable trigger for the SSDS in lacustrine sediments was seismic activity, with an approximate earthquake magnitude of M〉6.0; the potential seismogenic fault is the southern part of the Kongur normal fault extensional system. AMS ^4C dating results indicate that the SSDS were formed by seismic events occurring between 26050±100 yrBP and 22710±80 yrBP, implying intense fault activity in this region during the late Pleistocene. This study provides new evidence for understanding tectonic activity and regional geodynamics in western China.

顺层岩质边坡溃屈变形机制及失稳判定方法

溃屈型破坏是一种常见的顺层岩质边坡破坏模式,溃屈变形发展机制及失稳破坏的定量研究对滑坡工程勘查和防治指导十分重要.本文根据边坡的地质环境和力学作用机制,建立了三维受压板简化模型,其能够考虑岩层自身重力、地震力、静水压力的共同作用和岩体材料塑性变形的影响.基于弹塑性受压板稳定理论,利用能量法推导得到了边坡溃屈变形破坏的临界方程.对于溃屈型边坡的结构失稳和滑动失稳分别提出了相应的稳定性判定方法,并针对不同状态的边坡提出了相应的防治措施建议.以四川省甘孜藏族自治州巴塘县下归哇边坡为例,对所提判定方法的正确性进行了验证.计算结果表明,边坡的临界溃屈长度(a_(1))为483.8m,说明下归哇边坡能够发生溃屈变形;现场勘查得知边坡实际溃屈长度(a′)为530.0m,a′>a_(1),可知边坡是稳定的.这与实际情况相吻合,由此证明本文所提出的判定方法可行.