中国活动构造与环境灾害研究中的若干重大问题

活动构造与环境灾害是密切相关的。活动构造可以直接引起地质灾害,构造活动引发的地震又可以派生出一系列地质灾害,人类不恰当的工程活动还可以恶化地质构造环境而加剧地质灾害。在活动构造与环境灾害相关性研究方面,我国急待启动四大科学问题的研究工作:基于现代大陆动力学的中国大陆区域地壳稳定性分区评价研究;青藏高原隆升与地质灾害;活动断裂的工程危害及其防治;地质灾害的内外动力耦合成因机理。     

青藏高原东缘活动断裂带地壳岩体构造损伤特征与模式讨论

活动断裂带强烈复杂的构造运动会对地壳岩体产生不同程度的损伤,这些损伤能够显著影响地震破裂、地貌演化和地质灾害等地质过程,并对工程岩体稳定有较大影响,但目前鲜见对大型活动断裂地壳岩体构造损伤的深入研究。本文首次提出地壳岩体构造损伤的科学概念,揭示其具有不可逆性、累积性、非均匀性与愈合性。通过对青藏高原东缘鲜水河断裂带等6条主要活动断裂带大范围岩体露头的实测分析,采用构造结构面面密度作为表征构造损伤的定量指标,将断裂带地壳岩体划分为损伤带与围岩,测得最宽损伤带达3100 m。分析了地壳岩体损伤分布特征、变形破裂特征和损伤分布影响因素,取得如下认识:(1)损伤带主要沿活动性较强的主断裂分布,其内部具有高、低损伤区交替的分区损伤特征;(2)损伤带与围岩岩体分别表现为高应变速率与低应变速率状态下脆性损伤特征,损伤带的形成与断裂近期区域应力场密切相关;(3)表征断层发展阶段的累积位移量控制损伤带的总体规模,而其局部变化主要受控于断裂的几何展布与岩石性质;(4)提出了典型活动断裂带地壳岩体构造损伤模式。研究成果可为地震动力学、构造地貌、地质灾害和大型工程建设等提供约束地壳岩体结构的科学证据,有助于深化对活动断裂带地壳岩体力学环境的认识和理解。     

鲁南地区区域地壳稳定性评价与胶新铁路地质选线

以遥感图象解译和野外地质勘查结果为依据对活动断裂分布及其活动性进行了重新核对 ,结合地震、地球物理、地壳形变等资料进行构造稳定性分区。根据铁路工程地质选线的若干要求和铁路通过区的具体特点 ,选取地质、地震、活动断裂、地质灾害和场地岩土类型为主要评价因素 ,从构造稳定性、地面稳定性、岩土体稳定性三方面进行区域地壳稳定性的评价。最后根据上述评价结果进行综合工程地质选线.     

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。     

西秦岭断裂构造格架和活动特征对地质灾害的控制作用分析

位于青藏高原东北缘的西秦岭是滑坡、崩塌和泥石流地质灾害非常严重的地区,科学认识这些地质灾害的发育规律、形成机理和控制因素,对于该地区社会经济发展和重大工程建设中地质灾害的科学防御和治理具有重要意义。对西秦岭地区的断裂构造格架和活动特征及其与地质灾害的空间分布和发育强度研究表明,虽然滑坡、崩塌和泥石流地质灾害是内外动力地质作用复杂耦合作用之结果,但区域断裂构造格架和活动特征对滑坡、崩塌和泥石流地质灾害空间和强度分布具有主导控制作用,其主要表现在：1）滑坡、崩塌、泥石流多沿区域断裂带呈带状发育,断裂构造活动强的地段是地质灾害发育强烈的区域 2）断裂带的长期活动造成的岩体破坏和复杂的构造结构面体系不仅为滑坡、崩塌和泥石流的发生提供了重要的物源条件,而且提供了地质结构条件 3）断裂构造突发活动,即地震活动是诱发大规模区域滑坡群和崩塌灾害的最主要因素。因此对滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害的研究,不应孤立地探讨其中单一地质灾害的形成与发展,而应把它们放在区域地质构造环境演化过程中统一认识,尤其是应把区域断裂格架、断裂带结构和断裂活动性作为地质灾害形成与发展的关键影响因素。     

长江经济带地区活动构造与区域地壳稳定性基本特征

基于长江经济带地区活动断裂资料的收集整理和总结,结合新的遥感解译与地表调查结果,初步归纳了该区的活动构造基本特征,梳理出直接或间接威胁重要城市群、国家级新区和区域重要交通过江通道地壳稳定性的主要活动断裂及应对建议或对策,并进一步重点指出长江中下游成都-上海沿江地区的32条重要活动断裂带及其穿越或影响到的主要城市群和重大工程。在活动断裂梳理结果基础上,总结提出长江经济带西部的强烈地壳变形与地震活动主要由印度板块与欧亚板块碰撞作用下在青藏高原东南缘地区形成的“川滇弧形旋扭活动构造体系”所控制,而中-东部地区属于印度板块与西太平洋板块共同作用下区域性挤压-剪切变形导致的具有共轭走滑断裂系统特征的“棋盘格子式”活动构造体系格局,其中需要特别关注7条典型活动断裂带的活动性及其对城市群地壳稳定性的影响。根据区域的活动构造体系、活动断裂与历史地震活动性等特点,初步归纳了该区的未来地震危险性问题及应重点关注的潜在强震危险区段,指出了典型的区域古地震地质遗迹特征及开展古地震调查研究的重要性。同时,依据长江经济带地区初步的区域地壳稳定性评价结果,认为次不稳定区和不稳定区主要集中在西部地区,而中-东部地区以次稳定区与相对稳定区为主,仅郯庐断裂带及其周边存在较明显的次不稳定区。最后,指出了长江经济带活动构造与区域地壳稳定性调查评价工作在活动断裂地质调查研究和城市活断层鉴别与地震危险性评价中面临的主要问题与挑战。      

中国区域地壳稳定性定量化评价与分区

中国地处环太平洋构造带与地中海构造带交接部位,地质构造复杂,活动性较为强烈,各种内动力地质灾害比较严重,总体看来中国区域地壳稳定性相对较差。为了使区域地壳稳定性评价与分区获得定量化认识,更好地服务于经济建设和减灾防灾,本文在分析中国现今活动的主要构造体系与内动力地质灾害的分布规律的基础上,首先进行区域地壳稳定性定量化评价待评区的划分;其次进行定量化评价指标的选定、取值、权重分配及评价标准的确定;最后运用模糊数学进行中国区域地壳稳定性定量化评价与分区。      

序

<正>青藏高原东缘作为现今地球上最活跃的喜马拉雅—青藏高原巨型造山带的东部边界,是由印度—欧亚大陆新生代期间持续汇聚作用所造就的新大地构造边界带。它自北向南被海原活动断裂带、东昆仑活动断裂带、鲜水河—小江活动断裂系、红河断裂带等大型左旋走滑断裂分割成多个活动构造区。各区地壳变形特征各异,但又具有内在构造动力联系,呈现出极为复杂的活动构造体系和典型的条—块结构。青藏高原东缘是中国东、西部间最显著的地貌梯度带,也是极为醒目的地球物理异常梯度带。同时,它既是现今地壳运动速度急速锐减或转折的     

青藏高原东缘地质灾害影响因子敏感性分析

青藏高原东缘地形地貌复杂, 构造活动强烈, 地质灾害频发, 尤其是近年来的地震和人类工程活动增加了地质灾害强度, 给国家重大工程、区域发展和公共安全等造成了巨大危害。本文首先概述了青藏高原东缘地质灾害成灾背景和发育特征, 然后对比分析了不同区域地质灾害发育分布密度的差异性, 重点剖析了地质灾害发育分布与影响因子之间的关系, 探讨了影响因子对地质灾害发育分布的控制作用及其敏感性。研究表明, 在青藏高原东缘, 地形坡度、地形起伏度、斜坡坡型、年24 h最大降雨量、河网密度、到断裂距离、地震动峰值加速度、工程地质岩组和人类活动强度等9个因子具有较高的地质灾害敏感性, 而斜坡坡向和年均降雨量具有较低的地质灾害敏感性。研究结果有利于加深对青藏高原东缘地质灾害成灾背景的认识, 也可以为建立青藏高原东缘地质灾害评价指标体系提供重要参考。     

川藏铁路加查—朗县段地质灾害发育特征研究

川藏铁路加查至朗县段位于青藏高原东南部雅鲁藏布江中游,地形地貌复杂、构造活动强烈,是我国地质灾害高易发区,崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害发育密度大、危害严重。在资料收集和遥感解译的基础上,对川藏铁路加查—朗县段的地质灾害进行野外调查,在铁路线两侧各5 km约780 km2范围内发现了崩塌、滑坡和泥石流共139处,沿雅鲁藏布江断裂带新发现拉岗村高速远程滑坡和日阿莫大型滑坡,并研究了该区地质灾害的发育特征和形成机理。调查结果表明：在雅鲁藏布江断裂对区域地貌和岩体结构控制作用下,崩塌、滑坡等地质灾害沿断裂带呈带状密集分布是该区地质灾害发育分布的主要特征之一,约有53%的崩塌滑坡滑动方向垂直于断裂走向,30%的崩塌滑坡与断裂带走向近于平行;在地壳强烈隆升和河流侵蚀作用下,雅鲁藏布江宽谷段和峡谷段的地质灾害发育特征具有明显差异;断裂活动特别是断裂剧烈活动诱发地震导致该区具有高速远程滑坡发生的背景,如拉岗村高速远程滑坡;在断裂活动、降雨、人类工程活动等内外动力耦合作用下该区地质灾害形成机理更加复杂,部分滑坡稳定性差且多次发生活动,给该区重大工程规划建设和防灾减灾造成重要影响。     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

Strains of scattering of near-field of a point source

Three dimensional scattering of near-field is studied for dilatation and rotation in the time domain. The perturbation method is applied to solve the equation of motion for the first order scattering from a weak inhomogeneity in an otherwise homogeneous medium. The inhomogeneity is assumed close enough to the point source so that the near-field intermediate wave is dominating over the far-field sphericalP andS pulses. The integral expressions are derived to relate dilatation and rotation of scattering to the radial fluctuations of velocities and density in the inhomogeneity. These integrals are solved to calculate the strains of scattering from (a part of) an inhomogeneous spherical shell of arbitrary curvature. Variable curvature may allow the shape of inhomogeneity volume element to change uniformly from spherical to rectangular. Rotation of scattering from a spherical shell is independent ofP wave velocity inhomogeneity. Dilatation of scattering does not involveS wave velocity inhomogeneity but its gradient. The back scattering results are obtained as a special case. Strains are computed numerically, for hypothetical models to study the effects of various parameters viz., velocity inhomogeneity, distance of source from inhomogeneity and from receiver, and thickness of inhomogeneity. The curvature of the spherical shell is varied to study the effects of the shape of inhomogeneous volume element on scattering.     

土石坝心墙水力劈裂分析

简要分析了水力劈裂的发生条件、力学机理。基于水压楔劈机理,利用有限元方法建立了一种水力劈裂的发生判定方法。该方法假定心墙预先存在局部渗透弱面（裂缝）,通过将裂缝位置的单元材料改为裂缝软材料,考虑库水进入裂缝后对裂缝周围土体的作用,建立水力劈裂分析的平面有限元模型,确定裂缝端部垂直于裂缝面的正应力,进而依据该正应力判断水力劈裂发生的可能性,该方法同时可模拟水力劈裂的发展过程。     

土钉支护失稳分析

某基坑采用复合土钉墙支护,开挖至坑底后,基坑北侧发生失稳事故。本文就其事故发生原因作一探讨。     

地震次生地质灾害风险评估集对态势分析

5．12四川汶川8级强震引发了大量次生地质灾害,加剧了灾情并严重影响抗震救灾。地震次生地质灾害受多重因素制约,其孕育与致灾过程具有不确定性。利用集对分析原理与方法,对地震次生地质灾害进行同异反态势分析,拟定了风险评估的集对分析同一度、差异度、对立度等指标体系的构建原则与赋值标准,对承灾体系统的不确定性及其作用作了刻画与分析,建立了不同风险分区代表性的集对分析联系度表达式,为地震灾害研究提供了可资借鉴的新思路和技术方法。     

Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia

Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.     

下扬子区三叠纪古地理演化

下扬子区在三叠纪期间接受了早-中三叠世海相碳酸盐沉积、中-晚三叠世海陆交互相和陆相湖沼沉积.沉积相带的空间分布和古地理格局的变迁明显地受到区域构造的控制.区内盆地发育与演化是在华南板块与扬子板块、扬子板块与华北板块相互作用的背景下进行的.早-中三叠世末期的印支运动是下扬子区构造-古地理格局改变的决定性因素,使下扬子海盆闭合,沉积类型由海相沉积变为陆相沉积.下扬子区三叠纪古地理的演化特征也为板块碰撞提供了沉积证据.     

多年冻土融沉性分类研究

在冻土工程中,冻土的融沉性评价是工程地质勘察的主要内容之一,融沉性分类是冻土地基基础设计施工的重要依据．根据345个冻土原状样品融沉压缩试验数据,提出了细砾、砂土、粉土、黏性土、泥炭化黏性土和泥炭质土等6类土的融沉系数一含水量或融沉系数一超塑含水量线性回归方程式,得到与各融沉性分级相应的界限含水量或界限超塑含水量．最后...     

Kinetics of dehydration of Ca-montmorillonite

Isothermal thermogravimetric experiments have been carried out to determine the reaction kinetics of the dehydration processes in fuller's earth, a natural Ca-montmorillonite. Dehydration in swelling clays is a complex reaction, and analysis of the thermogravimetric data using empirical rate equations and time-transformation analysis reveals that the nature of the rate controlling mechanism is dependent upon both the temperature regime of the sample as well as the extent of reaction. For fuller's earth, we find that the dehydration kinetics are dominated by a nucleation and growth mechanism at low temperatures and fractions transformed (stage I), but above 90 °C the last stages of the reaction are diffusion controlled (stage II). The activation energy for dehydration during stage I is around 35 kJ · mol⁻¹, whereas the removal of water during stage II requires an activation energy of around 50 kJ · mol⁻¹. These two stages of dehydration are associated with primary collapse of the interlayer (stage I) and movement of water that is hydrated to cations within the interlayer (stage II). Received: 28 August 1998 / Revised, accepted: 27 January 1999