强震触发黄土滑坡流滑机理的试验研究——以宁夏党家岔滑坡为例

针对地震触发低角度、长距离流态化黄土滑坡的问题,以1920年宁夏海原大地震触发的西吉县党家岔滑坡为典型案例,开展较为详细的现场勘查与工程地质测绘工作,并结合室内试验研究,揭示了党家岔滑坡特殊的形成机制及运动特征。结果表明:在强震过程中,马兰黄土的原始结构遭到摧毁性的破坏,上层非饱和黄土震裂损伤,后缘拉裂,底部潜在滑带的高饱和黄土层内超孔隙水压力骤增,并产生明显液化,强度骤减,塑性变形急剧累积,剪切面逐渐贯通;之后坡体在地震力水平抛射作用下,高速启动,几个滑块先后沿着295°、300°、80°方向滑向中间沟槽,然后碰撞变向顺沟而下;液化层呈泥流状向前运移,表现为典型的“剪切稀化”流体,达到极低的稳态强度和表观动力黏度,浮拖上部滑体产生低角度、长距离运移,冲出沟口后受到对面山体阻挡,转向沿着堡玉沟往下游侧扩离,整个滑程长达3 km。研究成果有助于深入认识强震条件下流态化滑坡的形成机制,对于防控黄土地区地质灾害具有一定的参考价值和指导意义。     

基于动态重力信息的地震前兆与强震短临预报

地震预报是当今世界尚未破解的重大科技难题，短临地震预报是地震预报的难点，有效的前兆信息则是短临预报的关键。笔者围绕短临地震预报难题，研制了高精度动态固体潮汐重力仪和大气潮汐重力仪，成功捕获到2010～2023年间的玉树7.1级地震、土耳其7.8级地震等震前几十个小时的动态重力场变化信息。这些信息再现了强震孕育–发生的过程，初步揭示短临阶段“基本稳定→闭锁蓄能→震前平静→能量释放”的强震物理机制，可作为短临地震预报的前兆信息。为实现对短临地震“时-空-强”的准确预报，提出通过动态重力场变化组网观测和分布式前兆信息数据库建设，进一步揭示不同类型地震的动态重力信号响应规律，建立强震发生概率、时间、震中位置及震级预报模型的可行性路径，渴望破解强震短临预报的世界难题。     

产出水识别及受污染地下水水化学和氢氧稳定同位素特征

识别地下水污染来源、认识受该类污染源污染的地下水化学特征是地下水污染防治工作的重中之重。产出水作为石油、天然气工业的废水，具有组分复杂、危害性大的特点。针对受产出水污染的地下水研究较少，受污染地下水的特征以及识别该污染源的方法尚不明确的问题，笔者以延安某地下水污染场地为研究区，利用水文地球化学和氢氧稳定同位素的方法探讨受产出水污染的地下水的水化学和同位素特征，并通过对比地下水和油层水的钠氯系数、氯镁系数、脱硫系数和碳酸盐平衡系数对产出水进行识别。研究结果表明，该区域受产出水污染的地下水表现为高TDS和贫化的氢氧稳定同位素特征；其水化学类型以Cl-Na型、Cl-Mg·Ca·Na型为主，且随着受产出水影响程度降低，地下水由Cl-Na型转化为Cl-Mg·Ca·Na型，再到HCO₃·SO₄-Na·Ca·Mg型；离子比例关系较正常地下水混乱，无线性规律；受产出水污染的地下水的钠氯系数、氯镁系数、脱硫系数和碳酸盐平衡系数大小均在长6油层水的范围内，表明判断油气成藏条件的相关参数可以用来识别产出水污染。该研究探讨了受产出水污染的地下水的水化学特征和氢氧稳定...     

城乡融合与地上地下空间协同探测评价的理论与方法——以关中平原城市地质调查评价为例

城乡融合、地上与地下空间协同探测、评价、规划是节约集约利用空间与自然资源，增强城市韧性，促进人与自然和谐共生现代化建设的重要途径。针对中国新型城镇化与乡村振兴协同发展面临着“多规合一”的国土空间规划、地上与地下空间协调集约利用等新的重大科技问题，以关中平原城市群为研究对象，基于地球系统科学和地球关键带理论，汲取系统论、协同论、信息论等理论，提出了城乡融合、地上与地下空间协同探测、综合评价、统筹规划的新时期城市地质理论，以及城市强干扰环境下地下空间精细化探测和建模关键技术、基于地下水位控制的地上与地下空间风险防控技术、“取热不取水”的地下空间地热能绿色开发新技术，并在多个城市得到成功应用。     

全吸力范围非饱和黄土土-水特征曲线的一种测试方法

土-水特征曲线是反映非饱和土中水分运移现象以及力学行为的重要参数。笔者采用等温吸附分析法(VSA)和传统的瞬态脱湿吸湿法(TRIM)相结合，提出了一种测定黄土全吸力范围的土-水特征曲线的方法。通过VSA持续测定样品的相对湿度和重量，计算获得高吸力范围内(7.1×10³～4.8×10⁵ kPa)脱湿与吸湿路径下的基质势与体积含水率的系列离散数据点。依据VSA测试结果确定样品的残余含水率以限定TRIM反演过程，修正了TRIM试验结果的准确性。选用F&X数学模型光滑连接了TRIM在低吸力范围内(0～300 kPa)与VSA的实测结果。该方法具有测量的吸力范围大(1～10⁶ kPa)，测量时间短(5～8天)，数据准确度高(R²=0.999)的优点。将此方法应用于甘肃董志塬剖面黄土-古土壤(L5-S5)的土-水特征曲线的测试，结果表明，预测模型得出的非饱和黄土土-水特征曲线和TRIM-VSA的实测值具有很好匹配性，证实了该方法的可靠性。该测定非饱和土土-水特征曲线的方式快速、有效，在工程实际中有重要的...