区域地壳稳定性评价研究进展与问题,兼谈规范编制

区域地壳稳定性评价是工程地质重要的分支学科,是在我国几十年的工程地质实践中发展起来的一项特有的区域工程地质理论方法体系,在重大工程场地选址、国土资源规划、减灾防灾等地质工作中发挥了积极的作用,已经形成了一套较完善的理论方法,被广大工程地质工作者所广泛接受使用。本文通过对区域地壳稳定性研究的回顾和总结,划分了理论发展的四个阶段:上世纪50~70年代的孕育期、60~80年代的形成期、80年代~21世纪初的发展期、21世纪以来的徘徊期,并分析了目前区域地壳稳定性研究存在的主要问题。在此基础上,结合中国地质调查局第一部区域地壳稳定性调查评价规范的制定,对规范的社会需求、编制理念、主要内容结构等进行了说明,对存在较大争议的问题进行了探讨并给出解决意见,目的为这项我国特有的区域工程地质理论的发展和规范的贯彻实施助一臂之力。     

“5.12”汶川MS8.0大地震后关于我国区域地壳稳定性评价的思考

汶川大地震引起我们对区域地壳稳定性调查评价新的思考。本文简要介绍了我国区域地壳稳定性评价的理论基础（‘安全岛’理论、地质结构控制论、区域稳定工程地质学理论、‘场’论以及其他理论和观点）和初步形成的系统化、层次化、定量化、智能化区域地壳稳定性评价方法技术,指出区域地壳稳定性评价应向小区划和四维发展,为工程建设服务。最终编写、出版中华人民共和国国家标准一区域地壳稳定性评价规范,建立区域地壳稳定性评价体系;编制、发布、实施中华人民共和国国家标准-区域地壳稳定性评价区划图（1：400万）,形成区域地壳稳定性评价国家平台,作为国土规划和工程安全建设的法制性依据和标准。     

区域地壳稳定性研究现状和发展趋势

区域地壳稳定性研究是随着我国大型工程和规模经济规划建设的区域地质条件和地质环境论证而逐渐发展起来的具有中国特色的工程地质的分支学科(领域).本文综合概括目前区域地壳稳定性评价的研究现状和发展趋势,重点论述区域地壳稳定性评价理论体系的3种代表性理论,即"安全岛"理论,构造控制理论和区域稳定工程地质理论.结合面临的主要任务,提出未来区域地壳稳定性评价的几个重要发展方向和趋势,即区域地壳稳定性评价的国际化趋势、理论和技术多样化趋势、城市三维稳定性评价与小区划趋势、基于GIS技术的信息系统趋势及为国家重大工程规划选址、建设、运营和管理全程服务的趋势.     

论地质工程的基础理论

地质工程是80年代以来工程地质科学的新的生长点, 已经形成为一个工程地质学新的分支学科, 一个新的行业。地质工程的基础理论是地质控制论, 它的基本理论是地质构造控制论、岩体结构控制论、上体结构控制论、地质体赋存环境因素控制论。他们控制着地质环境(包括地壳稳定性)评价理论和方法、岩体质量评价理论和方法、工程地质探测和测试理论和技术方法、工程地质超前预报理论和方法、地质体改造理论和技术, 岩土体稳定性分析理论和方法及地质工程设计和施工指导理论。正确运用这套理论可使地质工程实践减少盲卧性, 增加自觉性, 可使地质工程实践减少20%～30%的经济损失。     

我国区域地壳稳定性研究的新进展

区域地壳稳定性研究是工程地质学中与地质力学和构造地质学关系密切的一个分支学科。近10年来,随着国家大型工程建设的高速发展,区域地壳稳定性研究取得了长足的进步,逐步形成了自己的学科理论——区域地壳稳定性工程地质学。本文试图从两个方面介绍这门学科在基础理论、研究思维方法等方面的一些新进展。
(1)学科理论体系的建立和完善。重点论述地壳稳定性分析。主要地质灾害风险估算和地壳稳定性评价3个层次的基础理论。
(2)研究思路和方法不断更新。主要论述系统的、多层次的研究思路;动态的、发展演化的研究思路和多种方法相互补充验证的研究思路。      

岩体工程地质力学

岩体工程地质力学形成于20世纪70年代,在80年代得到了迅速发展。创建人为我国著名工程地质学家谷德振教授,其代表作是《岩体工程地质力学基础》(1979)。该学科是在工程地质学的理论基础上以及大量的工程实践中发展而来的,它是工程地质学和岩体力学相互渗透、相互融化的结果,是地质研究和力学分析相结合的产物。     

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.     

基于GIS的中国区域地壳稳定性评价

在上世纪90年代杜东菊等人编制的“中国区域稳定工程地质图”的基础上,开发了中国区域地壳稳定性数据库,数据库存入了历史地震、活动断裂、地壳形变、活火山等大量内动力地质作用的信息。介绍了该数据库开发的方法,提出了加权信息量法评价模型,在GIS数据库平台上实现了用该模型对中国区域地壳稳定性进行评价。根据评价结果,按稳定、基本稳定、次不稳定、不稳定4个级别对中国陆域范围进行了地壳稳定性分区,作出了分区图,分区结果与实际吻合。     

区域地壳稳定性评价和核电站选址核废料处置的工程地质及环境地质…

本文较全面地讨论了重大工程选址的区域地壳稳定性评价研究在我国的发展动态，简述了核电站选址和核废料处置的工程地质及环境地质问题，对工程建设后地质环境的稳定性或敏感性给予了关注。     

区域地壳稳定性评价“安全岛”理论及方法

阐述了区域地壳稳定性和“安全岛”的概念和定义,以及在重大工程选址中研究它的重要作用。该课题从６０年代至今经历了三个不同的研究发展阶段,已形成具有我国特色的学科领域。文章探讨了区域地壳稳定“安全岛”理论和评价方法,归纳为三种评价方法：主要指标分级评价法;分区评价法;区域稳定（ＣＲＵＳＴＡＢ）专家系统及风险度评价法。最后提出相对稳定地块──安全岛”的识别标志以及从地表构造、深部构造和地震活动图象三方面与“地震空区”的主要区别。     

Parametric study of site instability due to presence of a weakening shale layer above sloping bedrock

Several areas of St. Louis County, Missouri have been classified as unstable for any type of construction because of the presence of highly plasticity soil/shale on sloping bedrock. These areas have the potential of becoming unstable due to change in any natural condition that can change its moisture content and/or its steepness. One of the structures constructed in this area showed significant movements several years after its construction. The primary goal of this investigation was to analyze site slope configurations in these problematic areas. A parametric study of two site slope profiles, natural and modified, was performed to investigate the effects of various variables such as slope configuration and shale properties, on the stability of a site where potential of site instability exists due to the presence of a shale/clay layer above sloping bedrock. From the results of the parametric study, design charts were developed that incorporate all variables studied in this investigation. These charts will help engineers make informed decisions and help them recognize conditions, which may cause the site slope to become unstable. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

MC桩组合支护结构稳定性分析

针对按照传统水泥土挡墙稳定性分析方法来计算MC桩组合支护结构稳定性的不足,根据极限平衡理论,结合MC桩组合支护结构的特点,建立了新的抗倾覆稳定性计算方法,分析了不同因素对组合支护结构抗倾覆稳定性的影响。结果表明,C桩宜布置在组合支护结构前侧,转动点位置宜选取在C桩桩端以上,并可适当增加M桩的长度、宽度以及C桩长度来提高稳定性。最后,运用分析的结果和实际工程经验,建议了MC桩组合支护结构的设计参数。     

堤坡可靠性设计极限状态方程及参数敏感性分析

简述了可靠性分析的“ＪＣ”法。介绍了几种典型堤坡稳定分析模型的极限状态方程，通过示例的计算对几种稳定模型可靠性分析的精度进行了对比。并对有关参数的敏感性进行了较详细的计算分析。     

砂土地层中不同支护模式下盾构隧道开挖面稳定性研究

防止盾构隧道开挖面失稳的关键是合理设置不同盾构支护平衡模式下的支护压应力。在改进的筒仓楔形体模型计算方法得出的开挖面松动土体对刀盘压力呈近似呈抛物线分布的基础上,研究了气压支护模式、泥水支护模式和土压支护模式下,盾构隧道开挖面分别在地下水位以上和地下水位以下时开挖面的稳定性,研究结果表明:有效支护应力均匀分布时,除粘土开挖面下部失稳外,其余土体均为开挖面中下部失稳;有效支护压应力呈上小下大的梯形分布时,除软粘土开挖面下部失稳外,其余土体均为开挖面上部失稳;有效支护应力呈上大下小的梯形分布时,所有土体开挖面均为下部失稳;在气压、泥水和土压平衡支护模式下,开挖面在未到达筒仓楔形体模型所假设的开挖面整体失稳前,开挖面已经发生了局部失稳,采用筒仓楔形体模型确定的极限稳定支护力是不安全的。最后给出了开挖面松动土体对刀盘压应力公式中计算参数的无量纲化图,以方便实际工程运用。      

堰塞坝形成机理及稳定性分析

滑坡、崩塌和泥石流是形成堰塞坝的三种主要方式,其形成堰塞坝的条件非常复杂,涉及因素广泛。另一方面,堰塞坝完全堵江形成堰塞湖在世界各国山区广泛分布,时有发生,造成严重灾害。因此,有必要对堰塞坝形成机理及安全性状评估进行研究。本文主要针对滑坡、崩塌、泥石流和碎屑流形成堰塞坝机理进行介绍并探讨了堰塞坝的破坏机制。同时,通过渗透稳定性、抗滑稳定性和抗冲刷稳定性3个方面评估了堰塞坝稳定性分析,以期为堰塞湖的防治与治理提供科学依据。     

金沙江下游宜宾-白鹤滩段岸坡稳定性评价与预测

在充分调研和综合分析研究金沙江干流宜宾-白鹤滩段岸坡地质背景和岩体力学环境条件的基础上，遵循地质定性分析与定量评价相结合的评价思路，首先对已有崩塌滑坡体采用地质因素综合评判法和极限平衡法等综合评价其稳定件，在此基础上采用模糊综合评判法对岸坡进行定量评价。最后，在岸坡类型划分的基础上对宜宾-白鹤滩段岸坡的稳定状况作出分段评价预测。评价结果表明区内岸坡主要由稳定性好或较好的岸段组成，而稳定性差和较差的岸段仅占总段数的20．0％和总长度的19．4％。水库蓄水后大多数岸坡稳定性状态不会发生变化。在预测有变化的库岸段中，对水电工程的影响相对较小，“西电东送”重点工程区（金沙江宜宾-白鹤滩段）岸坡失稳的预测和防治提供了科学的地质依据．     

小山水电站厂房后山坡稳定性的研究

小山水电站厂房后山坡地质结构为：下部中侏罗纪安山岩（αＪ２），其上覆盖了第三纪末第四纪初的玄武岩（βＮ～Ｑ），其间为不整合接触，不整合面夹有１．００～７．００ｍ厚的含碎石土壤，产状为倾向厂房，倾角１０°～３５°。厂房施工开挖破坏了上覆玄武岩体的坡脚，上覆的玄武岩构成滑坡体。而不整合面为低滑面。电站运行期间调压井内水外渗造成地下水位升高，引起不整合面夹层抗剪强度降低，导致上覆玄武岩体沿不整合面夹层整体失稳下滑。在确定边界条件的同时，通过对不整合面夹层原状样做饱和固结快剪试验，选定了计算参数，经过综合分析和稳定计算，其自稳系数大于１．５。为防止地下水位升高，通过厂房后山坡地下水渗流场电模拟试验研究，采取排水和调压井壁设防水涂料等保护措施，确保厂房后山坡玄武岩体的整体稳定。     

粘土中圆形隧道上限解的研究

根据极限分析上限理论,基于Davis等人提出的隧道垮落模型,提出了剪切区参数α等于1时的新的隧道垮落模型。由不可压缩性条件和速度连续性条件求出了剪切区速度和间断线表达式,计算了该模型间断线上能量耗损、剪切区能量耗损和总外力所做的功。利用功能原理,求出了稳定率的表达式,并计算了相应的稳定率。从求解结果来看,所得上限解小于Davis等人的结果,因而该上限解将更接近真实解。从与实验结果比较来看,该上限解位于实验值附近,能与实验结果比较好地吻合,从而说明该模型更加接近真实隧道垮落情形。该上限解可为隧道支护提供理论依据。