陕北黄土丘陵区威胁窑洞民居的地质灾害问题——以陕西延安地区为例

窑洞是陕北黄土丘陵区民居的一种主要形式.在介绍区内窑洞的类型和分布的基础上,阐述了滑坡、崩塌、塌窑、窑洞透水等主要窑洞民居地质灾害的发育特征.从沟谷发育期、斜坡结构类型、地形特征等方面分析了窑洞灾害形成的主要原因,认为黄土的工程地质特性是灾害发育的物质基础,人类工程活动和降雨是灾害形成的主要诱发因素.最后从窑洞的选址、斜坡的设计、窑洞的防水等几个方面提出了灾害的防治措施.     

斜坡地质结构与地质灾害发育类型研究——以店子街幅灾害为例

岩土体是组成斜坡地质结构的基本单元,斜坡地质结构类型与地质灾害的发育类型密切相关。店子街幅图幅调查范围内主要发育软弱-较坚硬层状泥岩、砂岩岩组,风积黄土单层土体,粉土、砂砾卵石双层土体,粉土、碎石和基岩碎屑多层土体等4类岩土体,这些不同的岩土体组成了6种不同的斜坡地质结构,进而演变形成了不同类型、不同规模的斜坡地质灾害。黄土斜坡结构和黄土—冲洪积层斜坡结构多演变发生小型滑坡灾害、黄土—泥岩斜坡结构多演变发生中—大型黄土泥岩滑坡灾害、泥岩与泥质砂岩互层斜坡结构多演变发生崩塌灾害、泥岩风化堆积层斜坡结构和滑坡堆积层斜坡结构多演变发生小-中型滑坡灾害。研究不同斜坡地质结构与地质灾害发育类型的发育关系,有助于进一步开展区域崩塌、滑坡形成机理研究,研究成果有助于洮河下游地质灾害防治工作的展开,并为地方政府科学制定地质灾害防灾减灾规划提供了技术支持。     

陕北晋西黄土滑塌灾害的初步研究以西气东输工程为例

黄土滑塌灾害是黄土高原北部地区的-种特殊斜坡变形破坏类型。由于其突发性和频繁发生的特点, 常造成大批窑洞、房屋倒塌和人员伤亡, 并给该区铁路、公路和长输管道建设造成严重危害。由于黄土滑塌灾害具有滑坡和崩塌两种机制和先滑后塌的变形破坏过程, 以往常把它们作为滑坡或崩塌来研究。作者通过陕西靖边县至山西蒲县间 30 0km黄土地质灾害的野外调查和室内的微观分析, 发现黄土滑塌灾害的发生主要受黄土粘粒含量的控制, 因此在空间上具有鲜明的地域性:0.0 0 5mm粘粒含量 10 %的砂黄土区是滑塌灾害严重发育区; 0.0 0 5mm粘粒含量在 10 %～ 2 0 %之间的典型黄土区是滑塌灾害弱发育区; 0.0 0 5mm粘粒含量 2 0 %的粘黄土区是滑塌灾害不发育区。作者在黄土滑塌灾害产生机理和形成条件研究的基础上提出了相应的工程对策。     

汶川地震崩滑灾害影响因素分析

为研究汶川地震崩滑灾害主要影响因素,在掌握汶川地震灾区公路沿线地震崩滑灾害资料基础上,选取典型段进行灾害统计分析,研究表明动力条件下斜坡失稳主要受斜坡岩体结构特征、地震动峰值加速度和斜坡动力响应特征三方面因素影响。地震动峰值加速度越高,地震崩滑灾害越发育。斜坡动力响应特征主要取决于地形地貌和地层岩性,陡坡硬岩段为地震崩滑灾害高发区。斜坡岩体结构是控制斜坡变形破坏的主要因素,从研究斜坡动力失稳角度,提出了斜坡岩体结构类型的划分,分为土层及强风化层——基岩二元结构、块状结构、层状及似层状结构、碎裂结构、土层等5个大类12个亚类。     

降雨诱发浅层黄土泥流的研究进展、存在问题与对策思考

降雨诱发的浅层黄土泥流规模小、流速快、冲击力强、发育范围广、难以防御、致灾频率高,近两年造成了大量人员伤亡,急需开展其形成机制与强度的研究。黄土物质组成与水敏性、坡体形态对降雨入渗—积水的响应、黄土斜坡对降水入渗的力学响应机制、富水黄土粘滞性流动特性是制约浅层黄土泥流形成的四种主要因素,分析这四种因素的对浅层黄土泥流形成的制约作用需解决斜坡降雨入渗的水文过程、非饱和土的力学效应及水土耦合的机制等前沿问题。本文对影响泥流形成的各因素研究的最新进展进行了综述,同时讨论了研究中的核心问题,并提出了相应的对策与方案,认为可从三方面开展研究:(1)定量描述泥流体积扩容特征,建立浅层黄土泥流启动与流动模式;(2)分析泥流与原状黄土物质成分、组成结构差异,开展黄土非饱和增湿力学变形试验,监测0°~60°单面坡与坡肩平缓斜坡的降雨入渗过程,研究坡体形态对雨水汇聚、入渗及基质吸力变化的控制特征,揭示泥流流体运动过程中水土响应机制;(3)对浅层黄土泥流物理力学模型进行解析,讨论泥流流动能量转化特征,建立降雨诱发泥流灾害的强度计算模型,为降雨泥流灾害危险性定量计算提供理论支撑。     

厦门市崩塌滑坡灾害的发育特征及防治建议

区内工程地质灾害主要为崩塌、滑坡和不稳定斜坡,灾害的形成与发展受自然因素和人类经济活动的影响。基于调查资料,系统分析区内地质灾害类型及发育规律。最后针对灾害发育特征提出相应的防治措施和建议。     

新疆及中亚地区斜坡灾害研究现状与展望

新疆和中亚五国山河相连,都是“一带一路”建设的重要支点,但也是滑坡、泥石流等斜坡灾害的高发区,且两地的地质灾害发育有着明显的共性。本文对新疆和中亚地区的斜坡灾害研究现状进行综述,分析了两地斜坡灾害形成机理、发育规律,即中高山地分布集中,受降雨和冰雪融水影响很大,黄土滑坡发育。新疆的斜坡灾害研究多围绕公路、水利等工程设施;中亚地区的斜坡灾害研究以自然灾害居多,且在很大程度上受地震作用控制。最后,分析了新疆及中亚地区斜坡灾害研究的发展趋势,建议建立现代化的灾害监测预警系统,加强“一带一路”沿线国家地质灾害研究的国际合作。     

秦岭山区南秦河流域崩滑地质灾害发育特征及主控因素

秦岭山区地质构造复杂、岩体结构破碎、斜坡类型特殊,是中国地质灾害高发区之一。为了查明秦岭山区崩滑地质灾害发育的主控因子,以南秦河小流域为例,通过野外实地调查和室内综合研究,查明区内滑坡、崩塌地质灾害的发育特征,分析灾害发育的孕灾环境。最后得出,长期构造变形作用下的地层奠定了灾害发育的物质基础,多种结构面对崩滑灾害的形成起着控制作用,斜坡结构类型控制着崩滑灾害的成灾模式,构造断裂控制着崩滑灾害的空间分布,人类工程活动加剧了崩塌和滑坡的发育程度,而极端降雨是崩滑地质灾害发生的主要诱因。     

陕西省宝鸡市地质灾害发育特征

根据近7年来陕西省宝鸡市12区县地质灾害详细调查资料,总结宝鸡地区地质灾害主要类型、空间分布规律、发育特征及其危害性。研究结果显示,宝鸡市地质灾害发育类型主要包括滑坡、崩塌、泥石流及不稳定斜坡等4类,总体发育特征具有群发性、突发性、周期性和链生性。其中,滑坡和崩塌数量多、危害大,泥石流相对发育较少,不稳定斜坡多与崩塌相伴生,大多发展为崩塌灾害。每年汛期在强降雨作用下,都可能诱发表层小型滑坡和崩塌,特别是城镇居民房前屋后的小型黄土滑坡和崩塌,以及山区公路切坡导致的残坡积层滑坡崩塌频繁发生,是宝鸡市地质灾害群测群防和减灾防灾关注的重点。     

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。     

Loess cave-dwellings in Shaanxi province,China

China's loessland is the home of ancient China's civilisation. For thousands of years, a distinct form of dwelling in Shaanxi, a part of China's loessland has been caves burrowed out of the soil. People still prefer living in cave dwellings to free standing Chinese houses. The persistence of cave dwellings may be an indication that the traditional cave dwellings has been a successful ecological adaptation to the local loess environment with long severe winters and intense summer heat.     

窑洞开挖诱发浅层黄土滑坡的变形机理模拟

由废弃窑洞倒塌引发的黄土边坡失稳严重威胁了黄土高原地区居民的生命财产安全。通过野外调查,选取陕西省延安市三亩台滑坡为典型案例,基于室内试验分析了窑洞废弃、依窑建房等工况下黄土含水量和土体强度的变化规律,运用数值模拟研究了窑洞废弃、依窑建房过程中最危险滑面上的应力和强度变化趋势。从土体应力-强度关系角度揭示了废弃窑洞诱发黄土边坡变形破坏机理。研究表明,窑洞废弃和依窑建房增大了土体含水量,降低了土体的抗剪强度,致使坡体下部土体剪应力逐渐接近其抗剪强度,边坡的稳定性随之降低,最终窑洞坍塌引发滑坡。     

埋藏岩溶洞穴垮塌深度定量图版及其在碳酸盐岩缝洞型储层地质评价预测中的意义

通过对岩溶洞穴垮塌的岩石力学原理及塔里木盆地奥陶系实钻资料的分析,基本明确了洞穴埋藏垮塌的控制因素是岩石抗弯强度、洞穴尺度、洞穴距风化暴露面的距离等,并得到了洞穴垮塌深度的定量图版。该图版对于钻前预测现今埋藏于地下的碳酸盐岩洞穴是否已经垮塌、洞穴埋藏演化史精确恢复以及对裂缝—洞穴型储层的评价预测具有较强的实践意义。     

线性工程路基岩溶土洞(塌陷)监测技术与方法综述

土洞(塌陷)的监测预警问题一直是国际上极具挑战性的课题。近年来,随着新技术的发展,特别是光电传感技术的应用,岩溶土洞(塌陷)预警监测已取得可喜的进展。本文通过对地质雷达监测法、剖面沉降监测法、In Sar 监测法、时域反射( TDR)同轴电缆监测法、基于岩溶管道裂隙水(气)压力监测的触发因素监测法、BO TDR及OTDR光纤传感监测法等适合于线性工程岩溶土洞(塌陷)的监测预报方法进行了系统分析比较,结果发现: 单一方法在岩溶土洞(塌陷)的监测预警中都有其局限性; 分布式TDR及BOTDR技术可有效确定岩溶塌陷的空间位置,但在埋设方面需进一步的研究;岩溶土洞(塌陷)的监测预警是一个系统工程,应考虑多种方法的综合运用。      

陕西镇安县地质灾害特征及其危险性分区

镇安县地处秦岭南麓,地质环境条件差,地质灾害多发。调查面积共计3487km2,发现地质灾害点共计319处,其中滑坡286处,泥石流12处,崩塌17处,地面塌陷4处,且主要分布于乾佑河流域、冷水河流域与达仁河流域。研究认为,多雨年份和每年6~10月份是地质灾害多发季节,其中强降雨、河水位升降和人类工程活动是诱发地质灾害多发的主要因素。根据地质灾害点的现状与潜在发展趋势,结合不同因素单元,划分地质灾害危险区,分别为2个高危险区、5个中危险区和4个低危险区。调查区内以小型地质灾害居多,威胁口人多,治理费用高,因此灾害防治以＂监测预防＂为主,工程治理为辅,加强民众地质灾害安全教育与培训。     

黄土拱作用机理剖析

广泛分布于黄土地区的民居黄土窑洞表明,围岩土体中的黄土拱是承受荷载的结构单元。应用滑动线法绘出的土拱形状,已被实际观测资料加以证实。对黄土拱的承载力、整体稳定性进行了计算,揭示出现有的两种地层压力学说没有正确与缪误之别,只是各有其适宜的应用场合,其前提条件是整体稳定性是否满足。     

晋西公路黄土洞穴的危害及三维数值分析研究

黄土洞穴是晋西黄土高原发育的一种特殊地质灾害。文章在晋西黄土区调查基础上得出,黄土洞穴对公路的危害主要包括对路基路面的破坏、对路堤路堑边坡的破坏及对排水设施的破坏。文章运用三维有限元法分析黄土洞穴在自重环境下对公路路基路面的危害情况及洞穴周围剪应力的变化,得出基于洞穴位置与洞径大小双变量情况下的洞顶临界埋深求解方法,为公路洞穴的有效防治措施提供依据。     

Bearing capacity of rock over mined cavities in Nottingham

A significant geohazard is created in Nottingham, UK, by hundreds of man-made caves cut in the weak sandstone beneath the city centre. Stability of the caves has been assessed by a single full-scale loading test, by numerical modelling with FLAC and by physical modelling in plaster. For typical caves 4 m wide, bearing capacity of the rock roof rises from 2 MPa where it is 1 m thick to 8 MPa where 3 m thick. Stability decreases over wider caves and where the loading pad edge is over the edge of the cave. Numerical modelling of a very wide cave revealed the failure mechanisms and also showed that an internal support wall increased roof bearing capacity by 50%. Local building regulations that require 3-5 m of rock cover over the sandstone caves appear to be conservative. In stronger rocks, including karstic limestone, a guideline that cover thickness exceeds 70% of the cave width appears to be appropriate.     

Research on the February 18, 1996 earthquake in the caves of Saint-Paul-de-Fenouillet area, (eastern Pyrenees,France)

Eight caves have been investigated near Saint-Paul-de-Fenouillet after the earthquake of 5.2 magnitude of February 1996 which occurred in the eastern Pyrenees (France) and caused moderate damage at the ground surface. The earthquake has been associated with the movement of an E-W fault. The caves had not been visited since the earthquake. Some damage, mainly collapses of soda straws and small rocks, could be attributed to this earthquake. The most interesting cave in the epicentral area is the Paradet cave which is situated on a recently activated fault plane. In this cave, soda straw falls could be attributed to the earthquake, but other more ancient damage was also observed. Analysis of the azimuth of fallen speleothems, which are natural pendulums, may indicate the directions, and an estimation of their mechanical properties gives the threshold of the seismic ground motion amplitude responsible for their collapse, thus supplying information to calibrate damage due to past earthquakes. A statistical study indicates that the main direction of the collapsed soda straws is E-W. Numerical simulations confirm that soda straws are relatively strong objects that may break under certain conditions during earthquakes.     

矿山帷幕注浆特殊地层施工工艺研究

为了有效保护环境水资源,实现矿产资源的合理开采,矿山治水常采用帷幕注浆手段,在遇到溶洞发育地段时,常表现出透水性强、注浆量大,难达到结束标准等现象,根据中关铁矿帷幕注浆工程中所遇到的溶洞特点,将溶洞划分为不同的类别,在实验的基础上进行了注浆添加料的选择,从理论的角度介绍了溶洞注浆的方法以及浆液扩散形式由＂管道流＂向＂渗流＂的转化过程,并对现场操作进行了详细的介绍,对于类似工程帷幕注浆溶洞处理具有一定的借鉴作用。