拉林铁路桑日至加查段三维地应力场反演分析

桑日至加查地区地形陡倾,河谷深切,构造活动强烈,早更新世以来雅鲁藏布江的强烈侵蚀下切作用引起了该区域构造应力的释放和重分布,应力环境极为复杂,地应力场分析对铁路的选线及施工建设具有重要意义。依据雅鲁藏布江沿岸阶地特征对河谷演化规律进行概化,结合工程地质条件建立三维地质力学模型;以实测地应力资料为基础,利用RBF神经网络和地层剥蚀原理相结合的地应力反演方法,计算得到拉林铁路桑日至加查段现今地应力场。结果表明：各测点处地应力计算值与实测值高度吻合,用该方法获得的地应力场是合理可靠的。在此基础上,分析了桑－加峡谷段河谷岸坡及沿岸主要隧道工程地应力场特征,并根据隧道轴线位置主应力量值及方向特征探讨了隧道建设中面临的主要问题。     

川藏铁路雅安—林芝段典型地质灾害与工程地质问题

川藏铁路是中国正在规划建设的重点工程,穿越地形地貌和地质构造都极为复杂的青藏高原东部。铁路沿线活动断裂发育、地震频发,新建铁路雅安—林芝段直接穿越或近距离展布于龙门山断裂带、鲜水河断裂带等10条大型区域性活动断裂带,部分断裂活动速率值达10 mm/a,潜在强震危险性高。在内外动力耦合作用下,铁路沿线地质灾害极为发育,密集分布于大渡河、雅砻江、金沙江、澜沧江、怒江和雅鲁藏布江及其一级支流、活动断裂带和公路沿线,其中高位远程滑坡及链式灾害、深层蠕变-剧滑型滑坡、地震滑坡等灾害危害严重,成为了铁路建设的“拦路虎”。铁路沿线处于以水平构造应力为主导的高地应力环境,穿越华南主体应力区、龙门山—松潘应力区、川滇应力区、墨脱—昌都应力区和喜马拉雅应力区等5个大的一级构造应力区;雅安—康定段最大主应力方向为NWW—NW向,并向林芝方向呈现NNE向偏转,地应力在平面和垂向空间上表现为强烈局部差异性,如折多山某隧道地应力测试结果揭示了在垂向上存在应力释放区。在高地应力条件下,铁路沿线深埋隧道潜在围岩岩爆和大变形危害风险大。铁路建设应加强活动断裂安全避让、重大地质灾害早期识别和监测预警、深埋隧道地应力和岩爆大变形超前预测预报等工作,科学指导铁路选线与防灾减灾。     

色季拉山交通廊道现今地应力场特征研究

色季拉山因临近喜马拉雅东构造结核心区域,受块体隆升和挤压作用,构造应力水平较高,初始地应力场背景复杂,该区域的科学研究和工程实践工作相对较少。为了研究交通廊道区现今地应力场特征,进行了深孔地应力测量、数据统计、回归分析等研究工作。共布设12个深孔,采用水压致裂法获取了108段地应力实测数据,最大测试深度1410.2 m。对测量结果分析得出结论:色季拉山交通廊道区的最大水平主应力方向和大小与区域地应力背景值基本一致;优势方位为NE-NEE向;最大水平主应力梯度系数略高于地区背景值,为2.5～4.3 MPa/100 m;场区三向主应力值的关系为:最大水平主应力最小水平主应力垂直主应力;对地应力数值进行统计、分析,找到了3个不同地应力特征区段,远离东构造结核心区域,向西南方向构造应力呈减弱趋势;采用最小二乘法的回归分析方法,拟合获得不同区段特征深度以下最大水平主应力随深度变化的线性公式,据此可估算测量深度级范围附近的地应力值大小。通过地应力测量和研究得出的色季拉山交通廊道现今地应力场特征对于该地区工程选线和勘察设计具有重要意义,采用的深孔地应力测量、区域构造成因分析、地应力场分段、线性分布特征深度划分等初始地应力场研究方法可为后续类似越岭山区地应力研究工作提供重要参考。     

川藏铁路鲜水河构造带地质选线研究

川藏铁路康定过境段线路穿越了鲜水河活动构造带,存在高烈度地震与活动断裂、高位崩滑流、高陡岸坡失稳、高地应力岩爆和大变形、高地温、高压突涌水等系列重大工程地质问题,是全线地震和地质风险最大的一段,现有的选线经验借鉴困难,定线难度大。该段选线过程历时数十年,在不断摸索中选取了地质风险相对可控的三道桥设站-折多塘露头-折多山垭口越岭的可实施方案。本文通过系统梳理鲜水河构造带地质选线成果,总结出在构造活跃区地质选线应遵循区域稳定性选线-明线工程地质灾害选线-地下工程“极难处理”工程地质问题选线-不良地质综合选线-地质横断面选线等5个阶段逐渐深入的顺序。在遵守基本选线原则的同时,各阶段应充分考虑“构造、岩性、地下水”等3大地质基本要素,针对深大断裂构造应遵循“优先避让,其次正穿”、针对岩性应遵循“优先避开工程性质极差的特殊岩性(可溶岩、蚀变岩、构造软岩等),其次选择强度和完整性适中的岩性,并坚持走硬不走软”、针对地下水应遵循“岩溶水发育区应尽量减短水平循环带长度,地下水发育区尽量靠边走高实现顺坡排,地热异常区应走在低温廊道”的原则。该研究成果可为川藏铁路金沙江缝合带、嘉黎构造带以及规划中的滇藏铁路选线提供借鉴。     

喜马拉雅东构造结北缘通麦—波密段现今地应力场特征研究

喜马拉雅东构造结是青藏高原构造演化研究的关键地区,规划有川藏铁路和雅鲁藏布江下游水电开发等重大工程,受限于地质地理条件,其现今地应力场尚不完全清楚。本文利用水压致裂法地应力数据,研究了东构造结北缘通麦—波密段现今地应力场,探讨了其构造应力环境。结果表明,通麦—波密段实测主应力随深度增加而增大,1100 m深度内SH和Sh分别为4. 87~32. 47 MPa和3. 05~20. 07 MPa,随深度增加梯度分别为2. 49 MPa/100 m和1. 61 MPa/100 m,略低于青藏地块和东构造结西缘梯度水平,但地应力状态特征参数表明其水平应力作用强度总体上高于青藏地块;SH优势方向为NEE向（N69. 2°±11. 5°E）,相比NNE—NE向区域主压应力方向表现出明显的顺时针偏转特征;现今地应力场由水平向应力作用主导,400 m以浅应力类型为逆冲型,以深转换为走滑型;水平向差应力和构造差应力在600 m深度以下显著增加,构造差应力最大为12. 42 MPa,表明通麦—波密段深部存在相对较强的构造应力作用;库伦摩擦失稳准则分析表明,受地形影响较小的200 m以深实测地应力值总体低于摩擦系数取0. 6时理论地应力水平,并且430 m深度以下地应力值总体在摩擦系数取0. 2~0. 4的理论地应力取值范围内,揭示通麦—波密段现今地壳应力强度尚未达到极限水平,目前处于相对稳定的构造应力环境。最后,讨论了现今地应力场对东构造结北缘重大铁路隧道工程的潜在影响,并提出了应对建议。     

川西坳陷孝泉—丰谷构造带变形特征及成因机制模拟

通过对三叠系不同组段顶面构造图分析和主干地震剖面解释,认为川西坳陷孝泉—丰谷构造带具有走向分带、垂向分层变形特征。该构造带走向上可划分为孝泉、新场、合兴场、丰谷等4排北东东向雁列式滑脱褶皱带,与合兴场—石泉场近南北向背斜构造带近直交;垂向上以雷口坡组内膏盐层为界分上、下两个构造层,上部构造层发育滑脱断层及其相关的褶皱构造,下部构造层产状平缓,断层、褶皱构造不发育。多组平面、剖面模拟实验结果表明：孝泉—丰谷北东东向滑脱褶皱带可能是在龙门山褶皱隆升产生的北西向挤压应力和秦巴山系褶皱隆升产生的近南北向挤压应力联合作用下形成的;合兴场—石泉场近南北向构造带可能是在北西方向的应力单独挤压作用下形成的;雷口坡组内膏盐层在空间上不均衡分布是产生走向分带、垂向分层变形的主控物质因素。     

郯庐断裂带附近地壳浅层现今构造应力场

郯庐断裂带是中国东部大陆规模最大的第四纪活动构造带和地震活动带,断裂带附近现代构造应力场明显控制了其运动方式、活动强度和地震活动,深入研究郯庐断裂带附近地壳浅层现今构造应力场,对于探讨断裂带当前活动性具有重要的科学意义。在参考前人研究成果的基础上,依据郯庐断裂带附近(山东—环渤海—辽宁段)6个600~1 000 m深孔地应力实测数据,初步揭示了断裂带附近地壳浅层应力分布规律,并分析其在不同活动段之间的差异。结合研究区已有其他应力数据(震源机制解、钻孔崩落、应力解除及断层滑动矢量反演数据等),重绘断裂带及邻区地壳现代构造应力场图,基于此详细分析了现今构造应力场主压应力方位特征及其对断裂活动方式的影响。初步结果表明:(1)在构造应力积累水平上,郯庐断裂带山东段西南端应力积累最高,渤海段东、西两侧之辽东半岛应力积累强度次之,辽宁段东北端本溪地区略低于渤海段,山东段北端和河北昌黎两地应力积累强度最低。(2)断裂带山东段南端地应力环境为逆冲型,而北端以正断型为主;渤海段之辽东半岛和河北昌黎及邻区主要为正断型;辽宁段东北端以正断型为主,兼具走滑型应力状态,地壳浅部地应力状态与断裂各段第四纪以来的运动学特征具有较好的一致性。(3)郯庐断裂带山东段及邻区现今构造应力场主压应力优势方位为N70°E,渤海段及邻区为N68°E,辽宁段及邻区为N72°E,各段之间差异不明显,该应力作用方式有利于断裂带产生右旋走滑活动,同时也表明郯庐断裂带所处的华北及辽宁大部地区具有较统一构造应力环境。     

川藏交通廊道典型高位滑坡地质力学模式

川藏交通廊道穿越青藏高原东缘高山峡谷区,大型—巨型高位滑坡多发频发,是铁路、高速公路等交通设施规划建设必须考虑的重要因素。在区域成灾地质背景分析和现场调查的基础上,以地貌特征、斜坡岩体结构、促发条件等为基本要素,总结归纳了川藏交通廊道典型高位滑坡的6类地质力学模式,包括:堆积体滑移型、顺层滑移拉裂型、卸荷剪断型、岩溶贯通拉裂型、崩滑溃散型和构造控制型等。结合典型高位滑坡案例,重点剖析了各类滑坡启动的简化力学机制,并给出了相应的成因解析。综合考虑不同类型高位滑坡的控制因素和易发性分区结果,初步圈定了川藏铁路雅安—林芝段高位滑坡易发靶区,对高位滑坡隐患早期识别、重大工程选址选线和防灾减灾具有重要的指导作用。     

山字型构造体系的粘弹性应力应变分析

本文使用马克斯韦尔粘弹性体的有限元法分析了山字型构造体系的应力场、应变场和位移场以及他们随时间的变化。在山字型构造体系的形成过程中,首先出现两翼、前弧及反射弧。然后,随着应力场和应变场的发展变化形成脊柱。而地盾区则始终是处于稳定的低应力区。这个结果与实验室的模型实验结果很一致,反映了山字型构造体系的实际发展过程。     

川藏铁路雅安至林芝段选线成套技术

川藏铁路雅安至林芝段,穿越横断山和念青唐古拉山等山脉,是我国乃至全球地形最为陡峻、构造最为活跃、气候变化最为极端的区域,给线路方案选择带来了前所未有的挑战.作者在探讨了影响线路方案选择的各类因素前提下,根据沿线工程环境特征,采用系统论方法、运用减灾选线理念,形成了川藏铁路雅安至林芝段选线成套技术,取得了以下结论:(1)...     

宁杭高速公路宜广路立交桥场区岩溶发育特征

研究场区为"覆盖型"岩溶区。为提供公路选线、桥梁设计施工战略决策依据,为今后类似勘察区积累经验,在补勘资料基础上,对场区岩溶分布、形态、制约因素及其发展趋势作了初步分析,重点提出岩性、构造、地貌及彼此间最佳组合状态是岩溶发育的关键。结论是场区岩溶的发展已处于衰亡期。     

拉日铁路雅江峡谷地质特征及选线原则

拉日铁路为青藏铁路延伸段,全长约253 km,穿越雅鲁藏布江峡谷区,区内地质条件极为复杂,断层发育,最宽断层可达700余m,各向断层相互交织;不良地质分布广泛,如滑坡、错落、危岩落石、泥石流及地热等,不良地质作用也异常强烈,落石可达10余m,局部地温高达60度以上。针对复杂的地质条件,提出相应的选线原则,对相近工程地质条件下的线路工程选线有一定指导意义。     

川东北宣汉—达县地区构造演化及其对油气藏的改造作用

川东北宣汉—达县地区是当前我国南方海相油气勘探的重要探区和突破区,在对该区约500 km2三维地震精细解释结果和区域构造背景综合分析的基础上,结合构造演化剖面和普光、毛坝场两个典型油气藏的综合特征,分析了不同时期、不同应力场下宣汉—达县地区构造样式及构造圈闭的形成与后期叠加改造。研究结果显示晚印支期普光、毛坝场等构造已具雏形,燕山晚期构造定型,在中构造层形成大量的北东向构造,喜山期被北西向构造叠加改造。进而从构造角度剖析了喜山运动特别是断裂、褶皱及局部构造的演化对早期油气藏的调整改造作用,研究表明喜山运动对宣汉—达县地区普光、毛坝场等构造圈闭油气藏的空间几何形态、构造演化特征、断裂疏导体系及储盖条件等均具有重要影响作用。     

全国铀矿资源潜力评价重力数据处理与研究

通过对全国39个铀成矿带和29个预测区的重力数据处理、重力异常提取、地质构造推断,为全国铀矿资源潜力评价提供了构造单元、断裂构造、岩体范围及深度、盆地范围和地层结构等预测要素。总结了铀成矿环境的重力场特征,与热液成矿作用有关的铀矿（花岗岩型、火山岩型、及部分碳硅泥岩型）主要位于区域重力场从高场向低场过渡的部位或偏向低场区域,主要成矿要素花岗岩岩体、火山盆地均表现为重力低场;大型砂岩型铀矿成矿盆地位于区域重力场的高场区域,而蚀源区则为低场,盆地边缘或内部的隆起区一般位于剩余重力高场区;与上述各类型铀成矿有密切关系的断裂构造在重力场中显示为梯度带、不同性质重力异常的分界线、串珠状异常或条带状异常。     

大岗山水电站坝区初始地应力场反演分析

针对大岗山水电站坝区V型河谷地形地貌特征,根据地应力实测资料及地质构造条件,考虑边坡浅表全风化、强风化地层以及断层破碎带对坝区初始地应力场的影响,建立了坝区初始地应力场三维回归计算分析模型。通过多元回归三维数值计算,求得地应力最优回归系数,较为准确地反演了大岗山坝区的初始地应力场。计算结果表明,大岗山坝区初始地应力场是一个在浅部以构造应力为主、在深部以自重应力为主、由构造应力和自重应力联合组成的中等偏高的地应力场,研究结果为坝区边坡开挖及长期稳定性分析提供了重要依据。     

中尼铁路交通廊道现今构造应力场及其工程影响

拟建中尼铁路位于印欧板块碰撞推挤的前缘地带,区域深大断裂发育,地震频发,新构造活动强烈,应力状态复杂。基于中尼铁路交通廊道震源机制解及原地应力测量资料,分析中尼铁路沿线区域构造应力场分布特征,进一步讨论现今构造应力场对铁路方案和重要工程设置的潜在影响。研究结果表明,研究区震源深度主压应力优势方向在板块碰撞边界为NEE向,高原内部则表现出明显的非均匀性特征。中国境内日喀则至吉隆段主要处于拉张-剪切应力环境,尼泊尔境内区段处于印欧板块推挤控制的挤压应力环境。在缺少中尼铁路沿线原地应力实测资料的现状下,结合邻区实测数据分析认为,该区地壳浅表层应力结构以逆断型为主,水平最大主压应力优势方向为NE向。基于研究区内主应力方向分布特征将中尼铁路沿线划分为日喀则―萨迦、萨迦―定结、定结―吉隆、聂拉木、吉隆―讷瓦果德和加德满都共6段。根据构造应力场分析结果并基于σ_θmax/R_c理论对铁路隧道工程围岩岩爆可能性进行了讨论,结果表明最大水平主应力方向与隧道轴向夹角较大时对隧道围岩稳定性不利,且隧道埋深越大则围岩岩爆的可能性越大。中尼铁路大多区段轴向与最大水平主应力方向呈大角度相交甚至近垂直,当隧道埋深较大时具有发生岩爆的可能,需重点防护。研究结果可为中尼铁路交通廊道工程勘察选线提供参考。     

活动构造区山地环境铁路选线研究

在活动构造发育的山地环境进行选线是铁路、公路等工程建设关注的重大工程地质问题。文章结合我国西南地区新建昆河铁路玉蒙段的选线研究,论述近场区地质环境、新构造运动与地震、活动断裂与地震危险性、山地灾害等内外动力地质作用的区域性特征及重大工程地质问题,并从工程地质条件与技术、经济等方面论证比选最优线路走向方案。可供类似区域地质环境的山区铁路、公路选线借鉴。      

川藏铁路高地应力隧道减灾选线

新建川藏铁路由于途径区域构造作用强烈地区,隧道建设中面临的高地应力问题将异常复杂,由此引发的岩爆和大变形成为制约川藏铁路高地应力隧道地质勘察和选线设计的重大难题.当隧道穿越工程地质条件极其复杂的高地应力区时,确定针对性较强的地质指标对岩爆和大变形危险性综合评价尤为重要.在综合分析岩爆和大变形主要影响因素的基础上,归纳总结了复杂艰险山区深埋长大隧道岩爆和大变形灾害的破坏特征及关键影响因子,并构建了完善的评价指标体系.基于此,结合层次分析法和熵权法,通过引入距离函数建立组合赋权规则综合反映主观权重和客观权重的影响,进而确定各个评价指标的权重系数,并依据理想点理论及计算规则,采用闵可夫斯基距离函数构建了川藏铁路高地应力隧道减灾选线模型.以新建川藏铁路某高地应力隧道为例,通过计算各里程段与理想点的距离,对3条线路方案进行岩爆和大变形风险评估的综合比选.研究结果表明川藏铁路某隧道CK线路总岩爆段落占比24.9%,其中不可控岩爆段落占比13.4%,分别比C1K和C2K线路低3.0%、9.1%;CK线路可能发生大变形的区段最少,且其发生中等和强烈大变形的区段分别比C1K、C2K线路低5.0%、5.3...     

有限元分析法在红车断裂带构造应力场中的应用

运用有限元分析法对准噶尔盆地西北缘红车断裂带三叠—新近系现今构造应力场进行数字模拟,结果显示,三叠—新近系整体处于张性环境.勘探证实,在强张应力分布区探井多见油气,是油气储集和聚集区.红车断裂带三叠—白垩系强张应力区主要分布在西北部边缘,该区域处于构造隆起部位,发育复杂断层体系,形成大量局部构造圈闭,且有大量张性和张扭性裂缝发育,是储集油气有利构造应力场区.新近系强张应力区主要分布在南部,可形成局部构造圈闭,发育张性和张扭性裂缝,具备形成油气藏构造应力场条件.     

华北地块北缘及邻区显生宙构造应力场

华北地块北缘及邻区显生宙不同时期存在不同类型的造山作用，古生代以陆缘俯冲造山为主，中生代以陆内挤压造山为主，新生代以陆内伸展造山为主。不同造山阶段存在不同的区域构造应力场。晚古生代陆缘俯冲造山阶段，区域最大主压应力方向以近南北向为主。中生代陆内挤压造山阶段，南北向边界挤压力的作用不断减弱，而北西—北西西向边界挤压力的作用不断增强；在中东地段，印支期—早燕山期—晚燕山期，区域最大主压应力方向发生自南北向—北西向—北西西向规律性变化。新生代陆内伸展造山阶段，区域最大主压应力方向以北东向为主。不同造山阶段区域构造应力的量值也存在明显差别，构造应力大小与造山作用强度、构造—岩浆活动性存在良好正相关关系