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。

陕西凤县地质灾害易发性评价研究

区域地质灾害易发性评价是地质灾害早期预警的基础。为了探索秦岭山区区域地质灾害易发性评价方法,文中在陕西凤县1:5万地质灾害详细调查和数据库建设的基础上,详细分析了地质灾害的发育分布规律及影响因素,利用G IS技术结合信息量模型方法完成了凤县地质灾害的易发性评价区划。结果显示:凤县地质灾害分布主要与河流侵蚀、植被覆盖率及人类工程活动相关。根据评价结果将凤县地质灾害易发性划分为4个等级,其中,地质灾害高易发区面积190.3km2,占全县总面积的6.0%;中易发区面积642.0km2,占20.1%;低易发区面积1314.5km2,占41.2%;基本安全区面积1040.1km2,占32.6%。评价结果可为凤县土地利用规划和地质灾害防治规划提供依据,并可为秦岭山区城镇地质灾害易发性评价提供思路和方法。

四川泸定磨西台地第四纪冰水台地边坡地质灾害易发性研究

河流冲刷对第四纪软弱地层岸坡的地质灾害起到控制性作用。本文以磨西台地冰水堆积物岸坡为例,充分考虑河流与岸坡地质灾害之间的内在联系,基于对实测地质灾害的分析结果,采用Logistic监督分类方法,评价各环境因子(尤其是河流冲蚀特性因子)在河流岸坡稳定性评价中的作用,进而采用高相关的环境因子进行地质灾害易发性预测。研究表明,河流弯曲度、河流流量、岸坡坡度、河床宽度、岸坡宽度与地质灾害的发育相关性强,采用这些参数和Logistic模型预测的地质灾害易发性能很好的反映现状和未来地质灾害的发育特点,进而提出了磨西台地岸坡地质灾害防治的初步建议。

地质灾害风险评估与管理方法研究——以陕西凤县为例

为了探索地质灾害风险评估与管理的方法,文章在综合分析承灾体易损性评价及风险容许标准制定方法的基础上,通过野外地质灾害详细调查、遥感影像、社会调查等数据,以陕西省凤县为例利用ArcGIS软件和经验方法,分灾种分别对人口及财产进行风险评估和管理。针对区域提出了相应的风险减缓措施,为研究区防灾减灾提出了建议,并为秦岭山区城镇地质灾害风险评估与管理提供了思路和方法。

地质灾害风险评估技术指南初论

为了分析阐明突发地质灾害风险评估领域的一些热点问题,在概要地分析地质灾害风险评估技术指南编写的目的、基本原则和结构层次、核心内容的基础上,重点探索了地质灾害易发程度、危险性和风险评估的工作流程。初步提出地质灾害风险评估应该遵循的6条基本原则、结构层次及核心内容;初步提出定性分析-定量化评价相结合的地质灾害风险评估技术方法,提倡实用性技术方法和GIS技术的推广应用;初步提出地质灾害易发性、危险性和风险评估区划的基本工作流程。最后,简要地讨论了地质灾害风险评估的一些主要难点和易于混淆的问题,为地质灾害风险评估技术指南的编制和修改完善提供参考依据。

秦岭中部太白县地质灾害发育特征及危险性评估

以陕西省太白县为例,分析了秦岭中部山区地质灾害形成的地质环境条件,重点指出在植被茂密山区,异常强降雨及农耕、建房、修路和矿山开采4种人类工程活动对地质灾害的关键诱发作用。对崩塌、滑坡、泥石流和不稳定斜坡4类典型地质灾害进行了亚类细分和发育特征分析,并总结指出了地质灾害区域宏观分布特征。筛选了9种关键的地质灾害影响和诱发因素,基于将集中调查区指示的地质灾害发育规律,外推应用于全区地质灾害评估的思路,利用信息量模型对太白县全区进行了地质灾害危险性定量评估,结果显示高危险区主要集中分布在县域北部人口聚居的盆地区,以及南部河流与公路沿线地段。定量检验显示,危险性评估结果与地质灾害的实际分布十分吻合,表明基于信息量模型的地质灾害危险性评估方法能够很好地适用于秦岭腹地山区。

陕西宝鸡市三趾马红土工程地质特性及灾害效应

陕西宝鸡市渭河北岸地区厚层黄土底部普遍存在一套三趾马红土，其物理力学特性控制着滑坡灾害的发生。通过试验分析发现：①三趾马红土粘粒含量高（一般在37％～55％之间）、蒙脱石或伊利石／蒙脱石类膨胀性粘土矿物含量大（相对舍量55％～75％，绝对含量21．99％～33．98％）、有效蒙脱石含量为18．61％～27．56％，比表面积平均值为204．7m2／g，最高达262．9m2／g，属于膨胀性粘土，物理化学活性强；②三趾马红土微裂隙发育、胶结程度差、易崩解，天然状态下为坚硬粘土，饱水后呈现可塑-软塑态．具显著膨胀性；（彭三趾马红土的天然强度相对较高，而遇水饱和后，粘聚力和内摩擦角明显降低，峰值强度和残余剪强度降幅在47％～63％之间。因此，三趾马红土在地下水作用下强度显著降低，成为高陡斜坡中的软弱地层，形成剪切带，控制着渭北黄土塬边地区滑坡的发育与分布。

地质灾害活动强度评估的原理、方法和实例

为了探索区域群发地质灾害活动强度评价的原理、方法和指标体系,从地质灾害强度的基本涵义和快速测量的技术要求2个方面简要地分析了影响群发地质灾害活动强度的主要指标和参数,并参考地震震级计算和划分的(宏观)依据,初步提出了以地质灾害分布最大面密度为衡量区域地质灾害活动强度指标的基本思路和分级标准,建立了地质灾害活动强度指数(GHI—geohazard index)8级划分标准;初步提出了快速统计估算地质灾害最大面密度的2种基本方法,即栅格法和自然斜坡(流域)统计法。结合汶川Ms8.0级地震诱发地质灾害、陕西省宁陕县城2003年暴雨诱发地质灾害和宝鸡市地质灾害活动强度分析评价,简要地讨论了在地质灾害强度评价指标、最大面密度统计测量方法及其代表性等方面存在的问题,强调地质灾害强度(GHI)指标评价分级还处于探索研究的开始阶段,还需要在实践中不断修改完善。

陕西宝鸡市地质灾害基本类型和空间分布

宝鸡是中国地质灾害发育较强的地区之一。为揭示其地质灾害分布规律,在2006—2012年持续7年的地质灾害详细调查资料和综合研究成果分析的基础上,统计宝鸡市地质灾害的主要类型和空间分布特征,结果显示宝鸡市地质灾害主要类型为滑坡、崩塌、泥石流和不稳定斜坡4类,其中滑坡数量最多达887处,约占总数的57%,主要沿渭河谷地、东北部黄土丘陵区、南部和西部山区中人类工程活动频繁的山间盆地和主干道路切坡沿线密集分布;其次为崩塌328处,约占总数的21.23%,再次为不稳定斜坡234处,约占总数的15.15%,崩塌和不稳定斜坡主要分布于渭河盆地周边的塬边和丘陵斜坡带、东北部典型黄土丘陵区高陡斜坡带和基岩山区交通干线道路沿线的切坡地段;泥石流灾害数量最少为96处,约占总数的6.21%,集中分布在西南部陇山、秦岭山区沟谷和黄土丘陵区的沟壑中。目前,频繁发生的浅层小型滑坡和崩塌灾害,特别是黄土地区房前屋后和山区公路边坡地段的小型滑坡和崩塌灾害,是宝鸡市减灾、防灾关注的重点。

金沙江鲁地拉电站库区段地质灾害的发育特征及其工程危害性

库区处于云贵高原西部、青藏高原东南缘,为中国西南地区的活动构造区,显著的内、外动力地质作用致使区内地质灾害十分严重。经野外调查发现,区内主要的地质灾害类型为崩塌、滑坡、泥石流等,且主要集中分布在金江桥以东的高山峡谷区;在实际调查库长为100km的河谷段,共发育着81处地质灾害点,总平均线密度(D)为0.81个/km,其中滑坡为区内最主要的地质灾害,共发育59处,占总灾害点的72.84%。在野外地质调查的基础上,着重阐述了库区段主要地质灾害的类型、发育特征和地质灾害与工程安全的关系,为工程的规划和地质灾害的治理提供科学依据。

陕西宝鸡市新近系硬粘土工程地质特性与斜坡失稳效应

陕西宝鸡市新近系硬粘土包括风成三趾马红土和"古三门湖河湖相堆积"的硬粘土,是西北地区典型的硬粘土地层之一,也是控制宝鸡市北坡黄土塬边大型滑坡分布的关键地层。为了深入认识该类特殊岩土,尤其是膨胀性粘土矿物(蒙脱石和其混层矿物),根据该类地层的空间分布特征采集了30多个岩土样品,在宏观与细观结构特征分析基础上,利用移液管法、精细X-射线衍射(XRD)技术、乙二醇与乙醚极性有机分子吸附法,完成了样品粒度成分的定量分析和粘土矿物的精细测定,分析其膨胀势,并结合区域滑坡分布与工程边坡病害,揭示其边坡灾害效应。

基于SBAS-InSAR技术的中巴公路(公格尔—墓士塔格段)地质体缓慢变形识别研究

中巴公路沿线地质灾害多发,通过微小变形对于其沿线地质灾害进行早期识别是一种重要的防灾措施。本文以中巴公路公格尔山至墓士塔格山段为研究区,选用2007年7月12日至2011年1月20日获取的16景PALSAR合成孔径雷达数据,采用小基线集干涉测量技术(SBAS-In SAR,Small Baseline Subset Interferometric Synthetic Aperture Radar)进行了变形干涉计算,识别并分析了沿线地质体的变形情况:(1)冰川运动与冰川泥石流作为沿线最主要的地质灾害,变形相对较大,较易识别,有效PS点主要分布在前缘冰碛物部分,反映为正负大变形相间的高异常值点团,其中公格尔山与墓士塔格山山麓的冰碛物运动最为显著;(2)沿线较软弱顺坡结构岩体发育,且风化严重,稳定性较差,易形成溜石坡灾害,表现为顺坡负异常变形;(3)宽谷区PS点变形以正值和较小的负值为主,该区域主要为底部冰水堆积物,上部洪积物,冰川融水补给充足,土体水分含量较高,可能产生冻胀变形,同时也可能存在斜坡重力梯度方向的变形,二者变形合成在测量结果上表现为视线向的正异常;(4)中巴公路主要在湖盆和洪积扇上展布,推测由于不均匀分布软土的变形,使较为刚性的公路部分路段产生了下沉;(5)SBAS-In SAR的高精度变形观测覆盖范围广,对于线性工程周围地质体稳定性的识别具有很好的应用前景。

青藏高原西北缘晚新生代沉积岩古流向的磁化率各向异性确定及其构造意义

古流向的确定是重建沉积物来源及沉积过程的有效方法,而磁化率各向异性作为古流向恢复的可靠信息载体在室内沉积实验和具体工作中已得到认可。本文对青藏高原西北缘柯克亚剖面晚新生代地层乌恰群、阿图什组和西域组80块样品开展了磁组构研究,磁面理与磁线理图、磁化率各向异性度与磁化率椭球体形状因子图直观地说明研究对象均具有磁面理较磁线理发育的特点,代表了原生沉积组构特征。柯克亚剖面乌恰群、阿图什组和西域组的磁化率各向异性测量则恢复了三个时期的古流向。古流向在不同时期的变迁显示了重要的青藏高原西北缘的隆升信息。乌恰群与阿图什组、阿图什组与西域组之间的古流向的改变反映出西昆仑山北缘具有西早东晚的构造隆升过程。

中国大陆现今地应力场黏弹性球壳数值模拟综合研究

中国大陆现今实测地应力场的状态与板块构造环境、活动断裂带分布、地形地貌以及地壳结构呈现一定相关性.在中国大陆西缘,印度洋板块与欧亚板块陆发生陆碰撞,在中国大陆东缘,菲律宾海板块、太平洋板块俯冲到欧亚板块之下.中国大陆内部被大型活动断裂带分割为多个块体,各个块体的地壳结构和厚度呈不均匀分布,地形地貌起伏具有很大的差异.笔者以中国大陆块体模型为基础,把板块构造作用和重力势作为主要影响地应力状态的两个主要要素,在现今活动构造、GPS和实测地应力等成果的约束下,利用线性黏弹体球壳有限元模拟分析了中国大陆现今地应力场的分布特征和控制因素.结果表明:(1)构造应力场总体上呈现出西部挤压,东部拉张的特征,印度板块与欧亚板块的持续碰撞形成了青藏高原及其周缘的挤压性质的构造应力场,而东部菲律宾板块与太平洋板块的俯冲形成了黄海、东海和环渤海区域的拉张性质的构造应力场,中间为拉张环境和挤压环境的过渡,最大主应力的方向受到板块构造环境和活动构造分布的控制;(2)重力的影响主要体现在地形梯度大和地壳厚度结构变化大的地壳浅部区域,在藏南、滇西北局部地区的地壳浅部由于受到重力势控制,呈现为张性应力场,在塔里木地区由于重力势引起的应力场与构造应力场同为挤压性质,因此该区的挤压强度得以增加;(3)中国大陆浅部地应力场的状态主要受到区域板块构造环境、块体边界活动构造带的展布和地形的控制,总体上以南北构造带为界,西部以较强的压性构造环境为主,东部为较弱的压性构造环境,藏南和滇西北局部地区存在有张性构造环境;构造应力对地应力的贡献比重随着深度增加而增加;(4)采用黏弹性模型的构造应力场模拟结果比完全弹性模型的模拟结果能够更好地与实测地应力场相吻合,利用完全弹性模型分析由地震等诱发的地应力瞬时变化是有效的;(5)青藏高原东南缘最大主应力方向发生了较大的偏转,其主要控制因素有:印度板块持续的碰撞、中下地壳对上地壳拖曳以及印度板块通过实皆断裂对欧亚板块的剪切拉伸作用.中国大陆现今地应力场是整个地壳岩石黏弹特性长期演化和断裂活动的结果,是地应力场动态演化过程中在现今时间点上的状态,受到板块构造环境、大陆内部活动断裂分布、地形地貌和地壳结构等因素不同程度的控制,模拟结果为中国大陆地应力场提供了一个定量的参考模型.

黄土高原渭河宝鸡段北岸大型深层滑坡动力学机制研究

为研究渭河盆地黄土塬边大型深层滑坡运动机制,通过对渭河宝鸡段北岸斜坡构造地貌过程解析、滑体地质剖面平衡计算与运动过程的动态数值模拟,结合黏土岩滑动带发育的宏观力学背景、物理结构变化特征与剪切蠕变、滑动力学行为特征研究,确定了渭河北岸大型深层滑坡的几何学、运动学特征,初步揭示了黏土岩质滑带塑性流动挤出的控滑机制。研究表明:①大型深层滑坡的运动变形由后缘向坡脚传递,后缘下降、前缘隆起,整体变形由底部泥岩控制,具有一定的水平位移,是旋转-平移复活式滑坡;②黏土岩滑动带结构损伤形成蠕变变形带,滑动过程中,塑性变形区在滑体下方呈倾斜三角形状,产生塑性流动变形,逆冲向上运动中形成翻卷结构,滑体前缘以流动状态隆起挤出;③黏土岩的塑性流动变形是黏土矿物含量增加、活性增强的结果,滑带土内的粘粒含量(<2μm)由初始的17.94%增加到50.22%,蒙脱石的绝对含量从初始的13.19%增加至26.38%,而其比表面积平均由124.55增加至215.08,从而降低滑动带的强度、恶化水理性质,引起滑体剧烈变形,而滑体内赋存的高孔隙水压力可推动滑体滑动。

青藏高原东北缘新近纪盆地内旋转-平推式滑坡聚集规律与机理研究

旋转平推式滑坡在世界各地的新近纪盆地内广泛分布,致灾风险极高。在现场调查的基础上,本文系统梳理了该类滑坡在青藏高原东北缘的空间分布和变形方式,通过取样测试与数值模拟计算,探讨了旋转-平推式滑坡近水平滑动带的变形机理。研究表明:(1)旋转平推滑坡集中于青藏高原东北缘新近纪泥岩盆地内,其活动强度受青藏高原隆升的影响,自高原腹地至边缘盆地,滑体体积逐步减小;(2)滑坡均由高黏粒含量、超固结新近纪泥岩组成,趋向剪胀、渐进性破坏。在河流的侵蚀塑造的近水平剪切应力环境下,薄层剪切带内摩擦角小于10°,剪切带内随机排列的黏土颗粒的逐步定向,呈现韧、脆性变形;(3)滑动带的蠕变、裂隙扩展与地下水的增湿加速材料的流变,滑面沿黏粒含量高、碳酸钙含量低的软弱层扩展。滑带内黏土矿物蠕变、裂纹的扩展,导致宏观变形逐步积累,剪切面逐渐形成,是滑坡变形的动力因素之一。

地应力测量在煤与瓦斯突出灾害研究中的应用

为减轻和防治煤与瓦斯突出灾害,对红菱煤矿进行了地应力测量、岩石力学参数测试和瓦斯气体压力量测,以及地质构造分析。在此基础上,应用突出破坏判断准则,提出了煤层稳定性评价的定量指标,从区域上预测了煤与瓦斯突出的潜在危险区,与现场实际情况吻合较好。提出了区域性与局部相结合的防突措施,取得了良好效果,表明区域煤与瓦斯突出潜在危险区预测对区域性防突措施的选择具有一定指导意义。

汶川地震高速远程滑坡机制实验研究

汶川大地震触发了多处高速远程滑坡,导致了大量的人员伤亡及财产损失。其中,东河口滑坡是这次地震触发的最为典型的高速远程滑坡之一,同时也是目前备受关注、争论颇多的滑坡之一。野外调研结果表明,该滑坡的成因和动力特征主要包括震裂溃屈、水平抛射、碎屑流化和振动液化等4个方面。为了对该滑坡滑动过程中的振动液化这一动力特征进行模拟再现,在东河口滑坡体上采集了具有代表性的滑带土作为试验样品,并以该地震时的实测地震波作为动力输入,利用目前国际上最先进的DPRI环剪试验机,对滑坡滑动过程中的振动液化现象进行了一系列环剪试验研究。结果表明,地震作用过程中,发生在滑坡潜在滑面上的振动液化现象是导致高速远程滑坡产生的一个重要因素;伴随着振动液化过程,滑体的剪切强度迅速降低并产生逐渐增大的剪切位移,为高速远程滑坡的形成提供了条件。

含不同孔隙流体的砂岩地震波速度随压力变化的实验研究

岩石的地震波性质是区域构造研究和浅部地震勘探应用的基础.延长油田是我国重要的油气生产基地之一,但目前仍缺乏地震波性质方面的基础资料.作者利用Autolab2000多功能岩石物性自动测试设备,在0～180MPa及饱含不同孔隙流体(干燥、饱水及饱油)条件下,研究了三种来自延长油田砂岩岩芯的纵波、横波速度.结果表明:三种砂岩的Vp、Vs1和Vs2均随压力增加(或降低)而基本呈对数曲线增大(或减小);干燥、饱水和饱油三种波速间的关系因砂岩类型不同而不同,这主要取决于岩石的有效弹性模量、孔隙流体性质以及岩石的内部结构等;含同种孔隙流体的不同类型砂岩,其Vp、Vs1和Vs2随压力变化的规律主要受岩石孔隙度和粒度的影响;而含不同孔隙流体的同种砂岩,其Vp、Vs1和Vs2随压力变化的规律则主要受控于岩石的有效弹性模量和流体密度.另外,含水或含油饱和度的变化对Vs1和Vs2基本没有影响.实验结果可以为该地区地震资料的解释及与声波测井之间的对比提供重要的基础数据和参考依据.

褶皱构造体中深埋隧道岩爆机制与隧道断面适宜性研究

地质构造对岩爆具有重要的影响。以大瑞铁路高黎贡山深埋隧道为工程实例,在野外地质调查、岩石力学测试分析、地应力测试分析等研究基础上,采用ANSYS大型有限元数值软件模拟分析在现今构造应力场中,在褶皱构造带岩体中开挖隧道所引起的隧道围岩应力重分布特征,对不同工况组合条件下深埋隧道的岩爆特征进行深入分析和研究,并就可能发生岩爆的部位和岩爆强度进行预测。研究表明,岩爆发生强度与隧道所在地质构造体中的不同部位和隧道形状具有较大关系:当马蹄形隧道位于向斜核部、圆拱直墙形隧道位于背斜核部和褶皱翼部且隧道轴线与褶皱轴线相平行时发生岩爆的可能性最大,而当隧道轴线与褶皱轴线相垂直时发生岩爆的可能性较低。隧道规划建设宜选择在隧道轴线与褶皱轴线相垂直等部位,或当隧道轴线平行于褶皱轴线时选择适宜性较好的隧道断面,以减弱岩爆对隧道工程的影响。