三峡库区仙女山和九畹溪断裂带水库地震变化规律

三峡库区蓄水以来,长江周边出现了大量的水库地震,主要集中于巴东—泄滩—仙女山区域,目前已达上万次,最大震级为5.1级。通过野外地质调查及对已有水库地震数据进行研究,采用构造地质分析方法,对三峡库区仙女山和九畹溪断裂带水库地震空间上的迁移规律、时间上的周期规律以及微地震群的成因机理进行分析。结果表明：从时间上看,水库地震具有周期性,表现为长周期（与库水位相关）和短周期（与库水位快速波动相关）;从空间上看,水库地震具有迁移规律,受九畹溪断裂控制的触发型水库地震存在着逐渐向南迁移的特征,受仙女山断裂控制的触发型水库地震局限分布于仙女山断裂北延端点处,分布于仙女山断裂西侧（周坪乡附近）带状分布的水库诱发地震逐渐呈点状向南迁移。     

三峡水库碳酸盐岩区岩溶作用与斜坡破坏

三峡水库峡谷区矗立着大量岩溶不稳定库岸,危及长江黄金水道安全。采用野外勘查和力学分析,对三峡库区碳酸盐岩区岩溶作用与斜坡破坏关系进行深入研究。野外勘查发现,三峡库区碳酸盐岩库岸存在许多与溶洞、溶隙、溶蚀带、溶槽、溶沟等表层岩溶作用有关的斜坡不稳定现象。巫峡段库岸内共发育岩溶地质灾害及隐患点186处,其中滑坡隐患点37处,大型以上危岩体6个。岩体力学分析表明:强降雨、蓄水和岩体劣化会因为有效应力减少、强度下降而造成破裂的节理/裂隙逐渐扩大。同时,水位变动带岩体劣化的裂缝扩展速率比三峡的平均溶蚀率高出约1 300倍,极大地加快了已经进入屈服状态的不稳定岩体的演化进程。溶蚀作用是岩溶岸坡中最基本的作用,库水长期波动加快了岩溶岸坡演化。本次研究将为三峡库区峡谷段不稳定库岸识别和防灾减灾提供技术支撑。      

三峡库区塌岸预测新方法——岸坡结构法

水库塌岸是三峡库区重大地质灾害之一。通过三峡库区数百段库岸的塌岸地质现场调查和预测分析的基础上,提出了类似三峡这种山区河道型水库的塌岸预测新方法——岸坡结构法(RBSM),并给出了详细的图解方法和预测步骤。同时,开展了二滩、宝珠寺和龚咀三个运行中的类比水库和三峡水库(139m蓄水)的塌岸预测检验,验证结果表明该方法适宜于三峡水库以及类似的山区河道型水库塌岸预测,从而为水库塌岸预测与防治工程提供重要依据。     

新丰江水库蓄水和地震活动

新丰江水库蓄水后发生了频繁而强烈的地震,多个部门进行了地震、地质及抗震等方面的工作,并在国内外多次会议上发表了论文。在上述资料基础上,本文就水库蓄水与地震关系,整理一些资料,供有关同志参考,并请指正。     

三峡库区175米试验性蓄水期间塌岸调查分析

为掌握三峡库区高水位蓄水及水库试运行期间塌岸情况,在175米试验性蓄水期间(2008年10月和2012年12月)对三峡库区长江干流进行了2次塌岸调查,分别发现塌岸87处和88处,塌岸长度占干流岸坡总长度的0.62%,主要分布在秭归至巫山段。库区塌岸可归纳为4种单体形态和3种常见组合特征。塌岸发生模式上有独发式和群发式2种,塌岸发展模式有后退式、侧向发展式、邻近新增式和组合式等4种。库区塌岸主要受地层岩性及地形坡度控制,地形坡度30°以上、伸入河流的土质岸坡是塌岸易发区域。调查与分析得出,175米高水位试验性蓄水期间,三峡库区塌岸发育不多,且危害性较小。总体上,库区塌岸形势较为乐观,库岸防护工程取得了明显成效。     

三峡库区典型塌岸模式研究

三峡库区塌岸地质条件调查结果表明,不同的岸坡结构,蓄水后库岸的变形破坏形式塌岸模式,往往差别较大。本文根据现场调查成果,结合室内分析,总结归纳出三峡库区几种典型的塌岸模式,即冲蚀磨蚀型、坍塌型、崩塌(落)型、、滑移型和流土型。在此基础上,对不同塌岸模式的发展演进过程、发育分布特征,以及塌岸与岸坡岩土结构、地形地貌等的关系进行了深入系统地研究,提出了三峡库区典型塌岸发育的一般地质条件。     

三峡近坝库段水库诱发地震特征分析

大型水利水电工程水库诱发地震历来受业主、工程技术人员的重视。三峡工程蓄水10多年来,在蓄水过程中,三峡库区较蓄水前地震明显增多。本文选择了三峡库区既有活动断裂,又有可溶岩和煤层分布的近坝库段作为研究对象,通过对库区地震活动与水位的关系和诱发地震空间展布特征分析,认为:三峡水库诱发地震,发生在有可溶岩和含煤地层部位的塌陷型地震占总数的90%,而非可溶岩和不含煤地层中只占总数的10%;近坝库段地震主要发生在仙女山断层北端,且有地震呈丛集活动的特征;九湾溪断层上盘远离长江部位地震零星分布,距长江较近地段地震相对增多,下盘地震极少。地震与水位的对应关系十分密切,三峡水位上升,长江两岸发生的小地震较多,当水位蓄至175m时,地震主要发生在仙女山断裂的北端和九湾溪断裂的上盘及北端。     

探讨紫坪铺水库在汶川地震发生中的作用

汶川MS8.0级地震位于紫坪铺水库库尾附近。2002年紫坪铺水库开始截流,2005年10月正式开始蓄水后,库区先后发生不少小震群。2006—2008年迅速增多的水磨震群与主震相距不足5km。因此,紫坪铺水库蓄水在汶川地震发生中的作用成为一个被广泛关注的热点问题,从断层的库仑应力变化出发有过很多讨论。文中以汶川MS8.0级地震前的紫坪铺水库地震台网数据为基础,通过分析龙门山断裂带以及库区小震的时空演化,研究水库附近流体压力扩散过程,得到以下认识:(1)紫坪铺水库所在区域存在一系列北东向展布的断裂,水库位于碳酸盐岩地层上,存在渗漏的地质背景。伴随水位波动升高,回水逐渐向西南淹没,地震分布范围也逐渐由大坝向南西扩展,二者关系密切。根据地震随时间的分布,分析了水压力的扩散过程,拟合得到水压力的宏观扩散系数为0.7m2/s。该扩散系数较好地勾画了紫坪铺水库蓄水和地震活动过程。扩散过程既与河流纵断面形态关系密切,也与地下流体孔隙压力扩散、水位变化有关。(2)紫坪铺水库蓄水前龙门山断裂带汶川段已处于高应力状态,库区正好位于汶川段西南区的闭锁部位。蓄水后龙门山断裂带有过三次地震增强和地震活动范围沿断裂扩展的过程,均发生在水位升高后。已有实验结果表明,在亚失稳应力状态下断层在失稳前的活动存在协同化过程。其作用是降低断层上弱部位的强度和扩大弱部位的总长度以提高断层协同化程度,从而增加断层强部位的应力。研究认为,3次高水位后地震活动的增强正反映了在强区域构造应力背景下库水渗透到部分闭锁断层段并使之弱化引起的连锁反应。汶川地震发生在高区域应力和水体的共同作用下,多次高水位起了弱化断层闭锁段的作用,使断层上协同化程度达到临界水平,在强部位的应力作用下造成了较长断层段的快速失稳错动。此项研究为进一步分析紫坪铺水库蓄水在汶川地震发生中的作用提供了新的事实和论据。     

桩墙复合结构在抗滑工程中的应用研究

水库塌岸防治工程,具有保证斜坡整体稳定性和防止库岸再造的双重要求。特别是其上具有重要或不宜拆迁的建筑物并具有潜在不稳定的岸坡时,更应合理选择库岸防治方法,以满足该双重要求。本文在对水库岸坡特点和其防治工作特点总结的基础上,利用抗滑桩和重力式挡土墙复合结构,对三峡库区典型岸段进行了防治工程设计。     

金沙江巴塘水电站1#滑坡塌岸影响区详细划分研究

受库岸地层岩性、地质构造和库水位升降等因素影响,水库蓄水过程中经常遇见塌岸类的水库地质问题,影响水库的正常运营和库岸周边居民生产生活。在以往研究中,塌岸范围已经研究较多,但将其详细划分,目前研究尚少,盲目治理、夸大治理,务必会造成不必要的浪费。本文以金沙江某水电站滑坡为例,结合水库塌岸模式、预测方法及分级界定,通过野外调查、室内外试验以及参考其它工程经验,综合分析并研究了塌岸的影响区,并将其详细地划分为待观区和处理区,针对不同的区,做出更加合理、经济的处置方案。     

三峡库区秭归县棺木岭危岩体发育特征及成因机制探讨

棺木岭危岩体为三峡库区新发现的崩塌隐患点,呈不规则塔柱状,平均高约50 m,宽约50 m,厚约20 m,体积约5×104m3。本文基于野外地质调查,在分析棺木岭危岩体发育特征及形成原因的基础上,对其形成机制及可能破坏模式进行初步研究。调查和分析表明:陡峻地形、上硬下软的岩体介质结构、构造裂隙切割是危岩形成的主要原因,水库蓄水和降雨是危岩体破坏的外在激发因素,尤其是库水位周期性涨落加剧了基座岩体的破坏,加速了危岩体形成演化;其成因机制为下伏软弱基座在上覆硬岩巨大自重荷载作用下压裂破坏,引起山体变形开裂形成,危岩体可能破坏模式为倾倒破坏或座滑破坏;其形成演化过程可以分为以下4个阶段:卸荷裂隙形成阶段、软弱基座差异沉降与裂隙扩展阶段、水库蓄水加剧裂隙贯通与基座岩体碎裂化阶段、崩塌与堆积阶段。     

金沙江巴塘水电站1#滑坡塌岸影响区详细划分研究

受库岸地层岩性、地质构造和库水位升降等因素影响,水库蓄水过程中经常遇见塌岸类的水库地质问题,影响水库的正常运营和库岸周边居民生产生活。在以往研究中,塌岸范围已经研究较多,但将其详细划分,目前研究尚少,盲目治理、夸大治理,务必会造成不必要的浪费。本文以金沙江某水电站滑坡为例,结合水库塌岸模式、预测方法及分级界定,通过野外调查、室内外试验以及参考其它工程经验,综合分析并研究了塌岸的影响区,并将其详细地划分为待观区和处理区,针对不同的区,做出更加合理、经济的处置方案。     

三峡库区丰都段泥质岩的工程地质特性及其水稳性分析

三峡库区丰都段基岩岸坡主要由J2—3泥质岩与砂岩互层组成。其中泥质岩(包括泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩)所占比例较大。根据野外调查和室内试验测试结果，三峡库区丰都段泥质岩普遍具有较高的成岩胶结程度，大部分泥质岩膨胀性弱或不具有膨胀性，因而具有良好的水稳性和崩解耐久性，并且随着粗颗粒含量的增大，泥质岩的水稳性明显提高。可以认为，三峡库区丰都段目前稳定的泥质岩岸坡在水库蓄水后仍将比较稳定。相对而言，粘粒含量较高的泥岩岸坡在水位波动带受干湿交替影响比较明显。     

考虑水库岸坡特征的滑坡稳定性计算修正传递系数法

随着低碳能源的推行,大量水电站的兴建引发了大量库岸滑坡问题。库岸滑坡与普通滑坡有着显著区别,但在实际工程的稳定性计算过程中,工程人员常将二者归为一体,采用同样的思路和方法进行研究。为了更好地治理库岸滑坡,根据库岸自身的特点,在长期野外地质调查和室内文献调研的基础上,提出按结构面特征、坡体位置和滑体物质成分进行库岸斜坡分区的原则;针对库岸滑坡的特点,推导了被牵引段有推力+后缘拉裂面有剪力、被牵引段不存在推力+后缘拉裂面有剪力、被牵引段不存在推力+后缘拉裂面无剪力三种情况的水库岸坡滑坡稳定性计算公式;结合工程实例,验证基于水库岸坡特征滑坡稳定性计算修正传递系数法的正确性。     

三峡库区消落带巴东组软岩抗剪强度劣化机理

三峡水库蓄水后,库区岸坡的消落带岩土体在库水周期性升降的作用下处于一种"干燥-浸湿"的循环状态。这种干湿循环作用将造成岩土体强度的劣化,并且随着劣化效应的增加,引起岸坡失稳,进而引发严重的地质灾害。以三峡库区巴东县巴东组第二段和第四段软岩为研究对象,在详细的野外调研基础之上,通过不同干湿循环次数下的软岩抗剪强度试验,模拟库水升降对软岩的水岩相互作用过程,探讨了巴东组软岩受库水"干燥-浸湿"循环作用下抗剪强度的劣化规律,利用X射线衍射方法对软岩的矿物成分进行分析,探讨消落带软岩的风化崩解机理。研究发现,巴东组第二段和第四段软岩分别在经历第1次和第3到5次干湿循环时,抗剪强度发生严重劣化;第二段软岩抗剪强度的劣化是由于蒙脱石遇水膨胀造成,第四段软岩抗剪强度的劣化是由于岩石中楔裂压力的发展造成。研究结果可以为岸坡稳定性评价提供理论依据。     

白鹤滩库区蓄水前活动性滑坡InSAR早期识别研究——以葫芦口镇至象鼻岭段为例

白鹤滩水电站为我国仅次于三峡水电站的第二大水电站,库区葫芦口—象鼻岭库岸段居民点较多,库岸稳定问题是关注的重点。由于该库段受地形地貌、构造作用、复杂地层等影响,蓄水前可能存在现今正在发生微小变形且高位隐蔽的活动性滑坡,水库蓄水和运行期间,可能会进一步加剧此类滑坡变形,严重威胁周边居民生命财产安全,因此,蓄水前对该库段活动性滑坡进行有效识别与分析具有重要意义。本研究利用Sentinel-1A升降轨和ALOS-1升轨卫星,基于地形可视性的SBAS-InSAR(Small Baseline Subset-InSAR)技术对该重点库段的活动性滑坡进行了有效识别,共识别出27处活动性滑坡,野外验证最终确定23处,其中12处坡脚涉及蓄水位线。统计发现研究区活动性滑坡在10°～40°,坡向为东北、西北方向以及相对高差小于500 m条件下发育最多,大部分受断层控制,不受断层控制的滑坡灾害所处岩层强度较低。其研究成果有利于水库运行期间滑坡的预防与预警,整体技术流程与识别分析方法也可为今后复杂地形下的区域活动性滑坡识别与分析提供重要的参考依据。     

清江隔河岩库区天池口滑坡变形机制及稳定性分析

天池口滑坡是清江隔河岩库区一大型松散堆积物滑坡。自1993年4月隔河岩水库蓄水以来,滑坡体开始发生变形,特别是库岸滑体前缘变形日趋明显。根据野外现场调研和室内试验、工程勘察资料,探讨了天池口滑坡的变形机制,并运用极限平衡理论分析了滑坡在蓄水和降水时的稳定性。研究结果表明,天池口滑坡基本上属二元结构,滑坡体的变形是由于水库蓄水和库水位骤涨骤降引起的,在目前正常蓄水条件下,滑坡体基本处于稳定状态。     

黄河龙羊峡水电站水库诱发地震的初步预测

本文按该水库的区域地质构造、地震活动背景与水库诱发地震的工程地质特征,将水库区划分为四个诱震环境的工程地质区段,并初步指出水库蓄水后可能潜在的水库地震的震中区及可能最大的震级。初步结论是:主要危险地段在Ⅰ区(即库首附近),最大可能的震级M_s<5级,影响到坝区的烈度不超过Ⅶ度(低于坝区的基本烈度),对坝区不会产生特殊不利影响,但应注意库首右岸的库岸滑塌以及大规模的滑塌所产生涌浪的影响。最大主震可能发生在满库前后。由于库盆是由第四纪的松软堆积物组成,在水位的多次变动所引起的库岸滑塌及黄河泥淤积的特点,可能很快在库首形成铺盖,起到阻挡库水沿断裂下渗的作用,而不利于诱发地震的继续发展。     

三峡库区滑坡空间发育规律及其关键影响因子

三峡库区涉水滑坡众多,目前库岸滑坡空间发育规律及其影响因素尚不明确.收集三峡大坝至库尾江津长江两岸593处滑坡相关资料,选取地层岩性、斜坡结构、高程与坡度作为滑坡关键控制因素及库水作用这一诱发因素.沿三峡大坝追溯至库尾,根据不同影响因子把干流库岸进行分段研究,统计滑坡在各影响因子中的分布特征,分析其分布规律及内在机理,可得以下结论:（1）受不同岩组的工程地质性质差异,干流库岸稳定性差异较大,造成滑坡在空间分布上呈显著区域差异性与分带性特征;（2）在同一岩组的左、右两岸或上下游段滑坡发育密度呈明显局部差异性,其主要受斜坡结构影响,顺向坡中发育密度明显高于横向坡与逆向坡;（3）由于地形地貌条件及库水作用影响,滑坡后缘高程与坡度由库首至库尾逐渐降低,而前缘主要集中于100~175 m,滑坡复活变形的最主要诱发因素为库水位升降作用,当水位作用于滑坡中前部时影响效果最明显,影响时效随着滑坡逐年变形应力调整后逐渐减弱.研究结果为三峡库区滑坡防治提供了一定依据.      

利用稳态坡形类比法预测基岩岸坡的库岸再造

水库库岸再造是水利水电工程中经常遇到的工程地质问题之一.依据库岸地质结构和岩性组合, 划分出工程地质条件相近的库岸段, 与工程地质条件相类似的稳态坡形进行类比, 确定出再造后的稳态坡形的坡角大小, 从而进行库岸再造预测.利用稳态坡形类比法对三峡库区迁建新址的基岩库岸进行了再造预测, 定量预测出三峡水利枢纽工程建成蓄水后, 巫山县城新址基岩库岸最终再造带宽度在40166m之间, 预测结果可以用来指导新城的规划与建设.