青藏高原东南缘第四纪工程地质概论

内容提要本书是一部系统介绍青藏高原东南缘第四纪工程地质问题和相关研究方法的专著。作者根据当前青藏高原东南缘重大工程建设需求和工程地质学发展趋势,提出加强第四纪地质与工程地质的高层次交叉研究是当代工程地质学的重要发展方向。结合野外地质经验和亲身体会,简明扼要地阐述了青藏高原东南缘区域地质背景、与工程地质研究密切     

汶川地震引发高速远程滑坡运动机理数值模拟研究——以谢家店子滑坡为例

针对汶川地震引发的谢家店子滑坡,在现场调查分析的基础上,建立了二维离散元数值模拟模型,采用2D-Block软件对其进行了全过程的数值模拟研究,并通过对跟踪块体的深入分析,研究了相应地质体在不同阶段下的运动特征.模拟结果表明,谢家店子滑坡经历了剧动启程抛掷阶段、快速撞击飞行阶段、铲刮减速碎屑流阶段及堆积掩埋阶段.为了揭示地震引发高速滑坡的发生规律,分别研究了地震震级、斜坡地形和斜坡上岩块的尺寸对高速滑坡启动和运动过程的影响规律.地震震级对边坡的启动、变形、破坏和运动有很大的影响,地震震级越大,滑体启动的加速度和速度也就越大,从而易形成高速远程滑坡.斜坡体本身的地形地貌对滑体运动也有较大影响.在震级和岩石力学参数一定的条件下,斜坡上岩块的大小对其启动、变形和运动过程有一定影响,随着岩块的增大,滑体运动的每个阶段历时都在减小,但当岩体十分破碎时,滑体虽然能够运动,但是很难发生抛掷.将地震滑坡的启动机理概括为积累变形效应、振荡启程效应和振荡加速效应.     

膨胀性硅藻土的力学性质及其灾害效应研究

在云南保山－腾冲高速公路建设中,遇到了与膨胀性硅藻土相关的边坡稳定问题。通过对云南腾冲五合乡、芒棒乡、团田乡多个地质剖面现场调查和室内物质成分、微观结构分析、力学性质测试表明,云南腾冲新近纪芒棒组硅藻土是一种富含膨胀性黏土矿物的黏土质硅藻土,在性状上属于膨胀性极软岩。天然硅藻土具有很强的结构性,导致其物理性质与力学性质的关系与传统岩土力学规律极不相符,如孔隙比高达2.20～2.78、液性指数为0.66～2.73的天然硅藻土单轴抗压强度竟高达1.09～2.11 MPa。综合研究表明,云南保山－腾冲高速公路建设中黏土质硅藻土边坡的滑坡灾害、风化剥落灾害与其工程特性密切相关。     

基于干涉雷达的玉树地震断裂运动模式与地震迁移趋势分析

2010年4月14日青海省玉树县发生M_s7.1级地震。利用地震前后2期ALOS雷达数据进行了地表同震形变场InSAR解译研究,获取了高质量的干涉图像,并解算出定量变形场。进而根据干涉计算的变形方向、变形范围、变形量和变形梯度,参考该区的构造背景和走滑断裂的力学机理对本次地震构造活动进行了分析并得出如下结论：1）玉树地震引发了地表NWW走向、由5段构成的“S”形走滑断裂,总体为左阶排列,走滑量从10.2 cm到133.2 cm不等,走滑极值可达195 cm,其中在结古镇和隆宝镇附近的两段出现较明显的地表破裂;2）断裂两侧的雷达视线向运动方向和运动量的差异预示发震断裂以左旋走滑运动为主,SW盘为主动盘;3）宏观震中可以定位于玉树县城西北约16 km的地表陡变带附近;4）发震断裂地表行迹、变形量和地表破裂幅度预示余震将主要沿发震断裂向NW迁移;5）根据青藏高原东部地块的分区,本次地震属于羌塘地块活动的结果,与巴颜喀拉地块活动引发的汶川地震不存在直接的关联。     

三峡引水工程秦巴段的主要工程地质问题

为了研究三峡引水工程秦巴段的重大工程地质问题,在区域工程地质条件和线路工程地质调查分析的基础上,利用工程地质类比法,重点分析评价了秦巴山区与活动断裂、深埋隧道建设相关的重大工程地质问题。初步揭示：①秦巴山区14条区域规模的断裂带主体走向近于东西向,与引水隧道走向大致垂直,现今活动差异明显,其中活动性较强、规模较大的大巴山弧形断裂、宁陕-栗扎坪断裂、石泉-安康断裂、三花石-汉王城断裂位于引水工程的关键部位,需要注意其引起的隧道突水和大变形灾害;②秦巴山区与深埋隧道相关的岩爆、突水灾害比较严重,特别是秦岭主峰附近的强岩爆、大巴山附近的断裂与岩溶相关的大规模突水灾害值得高度注意。     

青藏高原第四纪冰川的早期记录及其构造与气候含义

综合青藏高原第四纪冰川早期记录的研究进展和典型盆地地层、沉积、古生物、古环境研究的系统成果,扎达盆地香孜组上部冻融层的出现代表了区域的古海拔达到了高原冰缘的高度,即3 500 m以上.这一段地层的时代可能从2.3 Ma前后开始.并与贡巴砾石层下部冰水沉积层的时代基本一致.卓奥友冰期和希夏邦马冰期的时代与扎达盆地沉积结束后,直接覆盖其上的终碛垄和冰碛垄的时代大致相当,展现了这一时期喜马拉雅山脉的山岳冰川进一步发育,也说明喜马拉雅山脉作为青藏高原海拔最高的地区开始冰冻圈的环境很可能在早更新世早中期.川西地区的早更新世的冰川沉积说明东喜马拉雅构造结附近地区这一时期已经抬升至冰冻圈高度,但是,海拨高度与气候环境与喜马拉雅山脉应有不同.具体的时代仍需要深入工作.青藏高原普遍开始冰冻罔记录是在中更新世早期.伴随着全球冰期的到来,这一时期的冰川作用在青藏高原最为发育和广泛.这些暗示着青藏高原在中更新世早期整体性地较快速抬升进入冰冻圈,即海拔3 500 m以上.详细的过程仍有待深入研究.     

川藏铁路沿线及邻区环境工程地质问题概论

川藏铁路是我国正在规划建设的重要铁路干线之一,是西部大通道的重要组成部分。该铁路线横跨扬子板块、川滇地块、羌塘地块和拉萨地块等大地构造单元,在复杂的地质构造背景条件下,川藏铁路沿线活动断裂、地震和地质灾害极为发育,严重制约着川藏铁路的规划建设。在野外地质调查、钻探、地应力测量和室内测试分析的基础上,对川藏铁路规划建设中可能遇到的活动断裂、高地应力、高地温、岩爆和地质灾害等主要环境工程地质问题进行了论述分析,认为：川藏铁路沿线及邻区发育有54条区域活动断裂,其中对铁路有直接重要影响的全新世活动断裂有17条;研究区内地震活动频繁,约有50%的规划线路位于地震动峰值加速度>02 g地区,部分地段>04 g,潜在地震风险大;铁路沿线主要的地质灾害类型为崩塌、滑坡和泥石流,地质灾害受活动断裂影响强烈,部分地段发育有高速远程滑坡;川藏铁路沿线构造应力场和地热场复杂,深埋隧道工程建设时容易发生岩爆、软岩大变形和高温热害等工程地质问题。     

基于改进频率比法的川藏铁路沿线及邻区地质灾害易发性分区评价

川藏铁路是我国目前正在规划建设的重要铁路干线之一,地处地形和地质条件极为复杂的青藏高原东部,复杂的地质背景与脆弱的地质环境造成川藏铁路沿线及邻区地质灾害极为发育,严重威胁着川藏铁路的规划建设。在对地质灾害易发性评价方法分析的基础上,首先对传统的地质灾害易发性评价频率比方法进行改进,克服了传统通用方法中频率比值分布的不连续性,提高了各地质灾害影响因子敏感性的区分度,并减小了因子分级的主观性。利用ROC曲线与空间熵的定量对比验证表明,改进频率比法的地质灾害易发性评价模型优于传统方法。根据地质灾害的发育分布特征,选取地面高程、地形坡度、地形坡向、地形曲率、地形起伏度、工程地质岩组、地震动峰值加速度、断裂密度、水系距离、道路距离、降水量与植被指数等影响地质灾害的主要因素,结合地质灾害调查数据,首先分析各影响因子的地质灾害敏感性,并进一步对川藏铁路沿线及邻区的地质灾害易发性进行评价和分区。评价结果表明,研究区地质灾害的发育分布主要受控于断裂、水系和道路等线状要素,以及地形坡度和地形起伏度等地形地貌因素,并且断裂密度和地形起伏度相较其他因子具有更大的地质灾害敏感性区分度。地质灾害极高易发区和高易发区主要分布于大型水系两岸、道路两侧的高山河谷沿线的狭窄地带,使沿河谷与已有道路规划展布的川藏铁路面临着严重的地质灾害威胁,铁路规划建设部门应加强该地带的地质灾害排查、防治和线路优化工作。     

汶川地震区崩滑堆积体强度现场直剪试验研究

以汶川震区漩口一带地震诱发的松散堆积体为研究对象,开展碎石土原状样和重塑样的现场直剪对比试验,探讨不同法向应力、不同粒度组成和不同含水率等条件下碎石土的剪切强度特性。研究结果表明,地质成因和岩土体结构相似、粒度组成不同且级配不良的碎石土的剪切强度特性具有相似性;原状样剪切强度明显高于相同干密度和含水率的重塑样;级配良好的碎石土应变硬化程度略高于级配不良的碎石土,当粒径大于5 mm的粗颗粒含量大于42.9%时,随粗颗粒含量增加,碎石土的内摩擦角增加,而粘聚力则先减小后增大;抗剪强度指标与含水率呈线性负相关关系,随着含水率增高,碎石土抗剪强度降低,其中粘聚力较内摩擦角下降更明显。综合前人研究和本次试验结果,建议汶川震区类似结构组分碎石土天然状态下的剪切强度指标c值取15±3 k Pa,φ值取30°±2°。     

强震区震后地质灾害长期活动性研究综述

地震通过改变地表岩体的物理力学性质而使得震区滑坡、泥石流等地质灾害显著增强的现象在震后持续相当长的一段时间。在研究分析国内外学者对地震地质灾害研究成果的基础上,系统总结了目前在地震诱发地质灾害的发育分布规律及其演化趋势方面的研究方法及成果,探讨了研究中存在的问题及薄弱环节,并对未来的研究方向及趋势进行了展望。研究认为目前国内外对地震地质灾害长期活动性的研究还没有形成体系,尚缺乏有效的研究方法与技术,并且研究成果存在较大差异性。地震扰动区地质灾害长期活动性研究可为震后地质灾害的长期防灾减灾和风险管控提供科学支持,也能对地震地质灾害相关问题的进一步深入研究提供参考。