青藏高原东缘活动断裂地质灾害效应研究

活动断裂的地质灾害效应是工程地质与地质灾害领域研究的重要内容。本文以第四纪以来构造活动最强烈的青藏高原东缘为例,阐述了活动断裂地质灾害效应的主要表现形式,包括:(1)活动断裂对地形地貌和岩体结构的影响;(2)断裂剧烈活动(地震)诱发地质灾害;(3)断裂蠕滑作用对斜坡应力场和稳定性的影响;(4)断裂活动是地质灾害链的源头,为地质灾害提供物源。上述表现形式及灾害成因机理和分布规律是活动构造区地质灾害防治中需要关注的关键问题。根据青藏高原东缘典型地质灾害案例研究提出,内外动力耦合作用成灾机理是未来地质灾害研究方向,将为活动构造区地质灾害早期识别和防灾减灾提供理论依据。     

青藏高原东缘理塘乱石包高速远程滑坡发育特征与形成机理

青藏高原复杂的地质构造背景,导致该区地震频发,加之该区异常的气候变化,大型乃至巨型地质灾害发育多,危害大。在遥感解译、野外地质调查、物探、槽探和地质测年资料分析的基础上,论述了乱石包滑坡的发育特征,并对其形成机理进行分析探讨。认为乱石包高速远程滑坡具有如下特征:1乱石包滑坡的滑动方向垂直于理塘-德巫断裂的北西段,乱石包滑坡顶部接近于现代雪线;2乱石包滑坡最大滑行距离达3.83km,滑坡后壁与前缘堆积区的高差约820m,滑体方量0.64×108~0.94×108m3,平均滑动速度约53.25m/s;3测年资料表明,乱石包滑坡形成1980±30a BP左右;4组成滑坡体的岩性主要为花岗岩,在长期构造活动和冷冻风化作用下,节理裂隙发育,呈碎裂岩体。分析表明,乱石包滑坡受断裂构造、地形地貌和古气候变化影响较大,形成机理复杂:1理塘-德巫断裂全新世以来活动强烈,具有强震地质背景,由该断裂活动形成的强震可能是乱石包滑坡形成的主要因素之一,在地震作用下,坡顶部地震波放大,垂直加速度大于水平加速度,岩体发生震胀和抛掷,从而形成高速远程滑动;2距今1800~2000a BP左右时,青藏高原地区的温度变化较大,该时期发生的大规模冰川活动可能是乱石包滑坡发生的主要因素之一;3地震、气候变化的组合也是引起乱石包滑坡发生的成因之一,并形成一个完整的地质灾害链:地震→雪崩→岩崩→高速碎屑流。     

川藏铁路孜拉山区片麻岩蠕变特性及本构模型研究

川藏铁路孜拉山区片麻岩分布广泛,岩石各向异性特征显著,深埋隧洞修建时围岩变形直接影响隧洞稳定及加固措施。为揭示川西—藏东孜拉山区片麻岩的蠕变特征,开展了三轴压缩蠕变试验,发现了一种裂纹异常扩展现象,在叠加原理的基础上通过绘制等时应力-应变曲线确定长期强度。基于Burgers模型建立一种更符合工程实际的蠕变本构模型,采用麦夸特算法和全局优化算法进行参数辨识。结果表明:同一围压条件下,试样瞬时应变增量随应力等级增大而变小,发生硬化现象;片麻岩试样在蠕变特性中表现出因微观结构各向异性而引起裂纹异常扩展的现象,在衰减蠕变阶段其蠕变速率因裂纹异常扩展而骤增;长期强度随围压增大而增大,与常规三轴试验条件相比,长期强度分别下降59.8%和21.3%。本研究构建的改进的Burgers模型更加符合实际情况,所得到的试验力学参数可为工程建设及灾害防治提供科学依据。     

四川茂县周场坪滑坡发育特征与变形监测分析

位于四川茂县南新镇的周场坪滑坡是一大型古滑坡,曾于1982年发生大规模快速复活,目前滑体半堰塞岷江。野外地质调查表明,周场坪滑坡在平面上呈不规则长舌形,长约850 m,滑体前后缘高差约350 m;在剖面上发育3级滑动,钻探揭露滑带埋深以50~70 m为主,推测潜在失稳滑坡体积为1 500×10 ⁴~2 000×10 ⁴ m ³。周场坪滑坡在平面上分为4个变形区,在滑体中后部和前缘坡脚发育大量拉裂缝与下错陡坎,拉裂缝宽度以0.2~3.0 m为主,陡坎下错高度2~10 m。在野外调查和钻探分析的基础上,对该滑坡开展了地表位移(GNSS)、深部蠕滑变形(钻孔测斜仪)和雨量等监测。监测分析表明,目前周场坪滑坡后缘变形速率达0.80 m/a,中部和前缘分别为0.69 m/a和0.51 m/a,呈推移式滑动变形,整体向NW310°方向滑动;地表位移速率在监测期内基本在1~3 mm/d之间波动,波动主要受降雨量影响,且略滞后于降雨量;滑移加速度基本在0~6 mm/d ²范围波动。ZK2钻孔测斜仪监测数据表明,滑坡在80 m深度内主要沿2层滑带蠕滑,其中浅层滑带埋深在22 m左右,深层滑带埋深在46 m左右,滑移速率在0~5 mm/d范围波动。综合研究认为,周场坪滑坡目前处于缓慢变形的深层蠕滑中,其变形速率受降雨和河流侵蚀等因素的影响,在极端内、外动力条件下,可能会加速滑动,并再次整体复活,造成堵塞岷江等危害。     

金沙江断裂带雄巴巨型古滑坡发育特征与形成机理

雄巴古滑坡位于西藏贡觉金沙江右岸、金沙江活动构造带内,该区地形地貌和地质构造极为复杂,多高山峡谷且河流纵坡降大,岩体结构破碎,发育一系列大型、巨型古滑坡和斜坡变形体。通过遥感解译和现场调查,认为雄巴古滑坡堆积体方量为2.6×10 ⁸~6.0×10 ⁸ m ³,为地质历史上形成的巨型古滑坡。雄巴古滑坡在平面上有滑坡滑源区和滑坡堆积区2个大的区域,其中滑坡堆积区又分为相对稳定区和前缘强变形区。滑坡体上2个深孔钻探资料揭露雄巴古滑坡主要发育2级深层蠕变滑带,其中第一级滑带埋深51 m(ZK1孔)至55 m(ZK2孔),第二级滑带埋深101 m(ZK1孔)至115 m(ZK2孔),坡体内发育的深层承压水对斜坡稳定性影响较大。雄巴古滑坡的形成受地层岩性、断裂构造、降雨和河流侵蚀等作用影响强烈,目前仍处于深层蠕滑中;其深层“锁固段”对滑坡的稳定性起关键控制作用,但在降雨-地下水渗流、河流侵蚀和地震等因素作用下,该古滑坡潜在失稳可能性较大,并有形成堰塞金沙江、溃坝、洪水等灾害链的风险。     

围压和含水率对川西—藏东地区板岩残积土的动强度影响试验研究

受特殊地质构造条件影响,川西—藏东地区板岩、千枚岩等变质岩风化强烈,形成的残积土具有较为广泛的分布,对这一地区的变质岩残积土的动力特性开展研究,具有重要的意义。利用动三轴试验仪对川西—藏东地区板岩残积土进行分析测试,重点研究不同含水率、不同固结应力和振次下的动强度参数变化规律。结果表明,含水率和固结应力对试样动强度影响明显;在相同固结应力、固结比条件下,强度随含水率增大而减弱;在相同含水率、固结比条件下,强度随固结应力增大而增强,但都不呈正比例关系。板岩残积土的动强度指标动黏聚力随含水率的增加而明显减小,对含水率敏感性较强;动摩擦角则随含水率增加变化量较小,对含水率敏感性较低。     

川西折多山某深埋隧道地应力测量及其应用研究

川西地区地质构造环境复杂,该区深埋隧道建设过程中经常面临岩爆风险,而地应力条件对深埋隧道的规划建设和岩爆风险预判具有重要意义。本研究利用水压致裂法在川西折多山某深埋隧道开展了原地应力测量及其工程效应分析。某钻孔196~650 m深度范围内的地应力测试结果显示,隧址区以水平构造应力为主导,测试深度范围内水平主应力随深度线性增加,且应力增加梯度高于中国大陆背景值。地应力结构整体以逆断型(S_H>S_h>S_v)为主,其中389.50~560.50 m深度范围属应力释放区,地应力结构以走滑型(S_H>S_v>S_h)为主。侧压系数及最大、最小水平主应力比值随深度分布基本符合中国大陆各参数变化特征。最大水平主应力方向为NWW向,与区域应力场分布及周边活动断裂反映的力学机制一致,主要受印度板块向欧亚板块持续俯冲和高原物质东南向扩散作用控制。测点现今地应力强度较高,临近断裂失稳状态,随着应力的不断积累,区内优势破裂方向或已有断裂的特殊构造部位可能发生失稳滑动。最后,基于地应力测量结果对深埋隧道围岩稳定性进行了预判分析,受隧址区高地应力影响,围岩发生中-强岩爆的可能性较大,需优化设计并重点防护。     

四川茂县周场坪深层滑坡滑带土环剪试验强度研究

位于四川省茂县岷江左岸的周场坪滑坡为一大型深层蠕滑型古滑坡,其曾于1982年发生大规模快速复活并堰塞岷江。根据现场地质调查和工程地质钻探资料分析,该滑坡目前正处于深层蠕滑变形中,且降雨对滑坡变形速率具有重要影响。滑坡滑动速率和含水率对滑带土的力学强度特性,以及滑坡的变形和进一步破坏具有极大影响,为研究含水率和滑坡滑动速率对周场坪滑坡滑带土力学强度的影响,本文在滑带土基本物性测试分析基础上,开展了不同含水率(8%、15%和25%)和不同剪切速率(0.1 mm·min-1、5 mm·min-1和100 mm·min-1)的滑带土环剪试验。试验结果表明:在长距离剪切条件下,滑带土的抗剪强度随着含水率的增加而降低,且高含水率条件下强度降低幅度更大;随着剪切速率的增加,试样应变软化现象更加明显,其峰值强度和残余强度一般先增大后减小;由峰值强度和残余强度线性拟合的强度参数内摩擦角随剪切速率的增加则先增大后减小。研究认为在强降雨条件下,高含水率的条件使滑带土抗剪强度显著降低,易导致周场坪滑坡蠕滑加速,加快的滑动速率会再次降低滑带土的抗剪强度,从而导致滑坡发生周期性蠕滑,并可能再次发生整体复活堵塞岷江。     

大瑞铁路保山至瑞丽段及邻区地壳稳定性定量评价

大瑞铁路地处印度板块与欧亚板块碰撞带附近,地质构造条件复杂,活动断裂、高地应力、高地温、深埋隧道岩爆、软岩大变形等与地壳稳定性相关的地质问题严重制约着铁路工程规划建设。通过对大瑞铁路保山—瑞丽段及邻区地质背景、新构造活动、地壳隆升速率、潜在震源区、构造应力场、岩土体工程地质特征、地质灾害特征等因子分析,采用基于GIS的层次分析法,按照稳定、较稳定、较不稳定和不稳定4个等级,对大瑞铁路保山至瑞丽段及邻区的地壳稳定性进行了综合评价,将其划分为88个区;推荐线路C12K方案穿越19个地壳稳定性分区,其中不稳定分区占全线长度的9.79%,较不稳定分区占46.70%,较稳定分区占36.70%,稳定分区占6.81%。地壳稳定性评价结果对于指导铁路规划建设和线路优化具有重要的意义。      

基于证据权模型的川西鲜水河断裂带滑坡易发性评价

鲜水河断裂带是发育于青藏高原东缘的一条大型左旋走滑断裂带,该区新构造活动强烈且历史强震频发,一系列大型-巨型滑坡沿断裂带密集分布。在资料收集的基础上,对鲜水河断裂带两侧10 km区域内进行遥感解译和野外地质调查,建立数据库并对滑坡主要影响因素进行分析。在滑坡区域发育分布规律分析的基础上,选取地形坡度、地形坡向、地面高程、平面曲率、地形湿度指数、活动断裂、工程地质岩组、年降雨量、河流、道路、植被覆盖指数等11个因素作为滑坡易发性评价因子,在ArcGIS软件平台上,采用证据权模型开展了滑坡易发性评价。根据成功率曲线对评价结果的检验,滑坡易发性评价结果具有较好的精度,并将研究区的滑坡易发程度划分为极高易发、高易发、中等易发、低易发和不易发5个级别。滑坡的易发性受鲜水河断裂带影响显著,极高易发区和高易发区主要分布在东谷到道孚县沿鲜水河断裂带两侧,以及康定县城和磨西镇附近;中等易发区主要分布在鲜水河支流两岸及省道沿线;滑坡低易发区和不易发区主要分布在人类工程活动少的高山地带以及地形相对平缓的区域。滑坡易发性评价结果很好地反映了鲜水河断裂带区域内滑坡发育分布现状,为该区重大工程规划建设和防灾减灾提供参考依据。