高位高能岩崩研究现状与发展趋势

高位岩崩作为高山峡谷区、海岸、交通廊道、露天矿山常见的地质灾害类型之一,具有泛生性、突发性、隐蔽性及致灾严重性等基本特性.近年来,伴随全球地震频发和气候急剧变化,高位高能岩崩事件显著增多,造成严重的生命财产损失.目前,高位高能岩崩识别和预警技术、失稳和运动机理、灾害链效应成为国际地球科学领域的研究热点之一.本文从岩崩早期识别、失稳和运动机理、综合防护技术措施等方面归纳总结了目前的主要研究成果,并提出了岩桥损伤识别方法、动态监测技术、稳定性动态评价方法、早期预警模型、运动机理和综合防控技术是亟待解决的科学问题和技术难题.这些问题的解决将有助于高位高能岩崩综合防治.      

大巴山早寒武世黑色岩层稀土元素特征及沉积环境分析

为了探讨大巴山早寒武世黑色岩层的稀土元素特征及古沉积环境,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对大巴山城巴断块内的水井沱组黑色岩层的稀土元素及V、Ni、Cr、U、Th、Zn、Co等微量元素质量分数进行了测定,并与前人研究的鲁家坪组黑色岩层进行了对比分析。研究结果表明,城巴断块内的黑色岩层轻稀土元素相对重稀土元素富集,Ce异常值δCe_N为0.47~0.94(平均值0.69),δCe_S为0.46~0.91(平均值0.67)呈负异常,Eu异常值δEu_N=0.27~1.03(平均值0.57),δEu_S=0.42~1.57(绝大多数小于0.87),δEu基本呈现负异常;U/Th比值为2.52~67.51,Sr/Cu比值为5.83~27.96,V/(V+Ni)比值为0.65~0.98,V/Cr比值为1.35~17.79及δU值为1.77~1.99,结合REE的北美页岩标准化曲线、La-Ce图解、Zn-Ni-Co三角图解及La/Yb-REE判别图解的分析表明,大巴山城巴断块内的早寒武世黑色岩层沉积时所处的古气候为干热型气候,黑色岩层形成于被动大陆边缘的缺氧浅海陆棚-斜坡过渡带的沉积环境,且明显受到热液作用的影响。      

川藏交通廊道伯舒拉岭隧道出口斜坡雪崩活动特征及形成机理

伯舒拉岭隧道出口是川藏交通廊道全线在雪崩灾害背景下选址挑战最大的一处工点,开展雪崩活动特征及其形成机理研究对于川藏交通廊道减灾选线以及后续建设、运营都有重大的科学意义.通过精细化野外调查、长时序多源遥感解译、地形计算和空间分析,精细刻画伯舒拉岭隧道出口斜坡雪崩范围的地形地貌特征和历史活动特征,结合孕灾条件、逐日气象数据等,深入研究该斜坡雪崩成因、启动机制及对铁路的影响.结果显示,川藏交通廊道伯舒拉岭隧道出口斜坡发育4处沟槽型雪崩;隧道出口北侧1#雪崩形成区汇雪面积最大,约0.726 km2;4处雪崩的历年活动频率不一,主要发生在每年1月至5月,其中汇雪面积最大的1#雪崩活动最频繁,每年发生2～5次,其崩出距离亦最远,最大崩出距离约1 694 m;雪崩活动与年初几次区域性的高强度降雪活动高度相关,一般发生在高强度降雪期间和高强度降雪后几日的晴天.结果表明地形地貌条件控制了雪崩的空间分布,气象要素的时序变化控制了雪崩的年内尺度时序分布;4处雪崩形成区的面积大小和坡向分异决定了它们活动频率的不一致;雪崩启动模式主要有强降雪启动和气温陡升启动;隧道出口受4处雪崩威胁的可能性较小,风险可控.     

藏东南帕隆藏布流域雪崩关键影响因素与易发性区划研究

雪崩灾害是青藏高原广泛分布的一类灾害,通过对雪崩的关键影响因素分析,构建雪崩灾害易发性评价体系,可为布局在青藏高原的川藏铁路等重大工程建设的防灾减灾工作提供科学支撑。本文以藏东南帕隆藏布流域为例,基于遥感解译和野外调查,识别出381个崩至林线以下的沟槽型雪崩范围,综合选取了18个雪崩影响因子,运用主成分分析法(PCA)对影响因子进行分析,获得了帕隆藏布流域雪崩发育的关键影响因素,并赋予各影响因素权重,通过加权信息量(PCA-Ⅰ)和加权确定性系数(PCA-CF)进行雪崩易发性区划,采用ROC曲线进行精度检验。结果表明,帕隆藏布流域内雪崩活动的关键影响因素可归纳为气候气象、宏观地形、微观地形和抑制作用成分4类主成分因素,其中气候气象解释了30.61%的数据变异,地形地貌解释了21.23%的数据变异;PCA-Ⅰ模型计算的雪崩易发性区划指数在[-2.41,1.365]区间内,PCA-CF得到雪崩易发性区划指数在[-0.549,0.424]区间内,两者ROC曲线的AUC均大于0.70;但PCA-Ⅰ模型计算的雪崩易发性结果在帕隆藏布下游通麦段的河谷区呈现明显的异常区,相对而言,PCA-CF模型计算的雪崩易发性区划指数更合理,且其ROC曲线的AUC评价精度高达0.913。整体结果表明雪崩高易发区域主要分布于帕隆藏布上游窄谷段(然乌至玉普段)、中下游(玉普至通麦段)两岸山岭的山脊部位和各支流窄谷段。     

渝东北黑色页岩元素迁移特征及化学风化程度

黑色页岩是富含有机质和硫化矿物的特殊沉积岩,但人们对其风化过程的元素活动性及矿物风化机制关注较少.为探讨不同地形位置的黑色页岩化学风化过程,采集了渝东北城口某山脊 (A)、近山顶 (B) 和沟谷 (C) 的下寒武统水井沱组黑色页岩风化剖面岩样,利用XRD、XRF和化学分析手段对采集样品的矿物成分、主量元素进行测定分析.元素和矿物的质量迁移系数 (τ) 和质量迁移通量 (M_{j, flux}) 的计算结果表明,黑色页岩风化过程中Ca、Mg和Na元素具有明显的贫化现象,近地表处存在Al元素的富集现象;矿物成分方面,黄铁矿和有机质氧化后形成的酸性水环境,造成方解石、白云石、斜长石等不稳定矿物溶解,并生成含水石膏、铁质氧化物、黏土矿物等次生矿物.不同赋存位置的黑色页岩风化程度有所差异,Na/K-CIA、K/Ca*-Al/Na、A-CN-K和A-CNK-FM图解显示:A剖面处于脱Ca过程的初级风化阶段,B剖面处于脱Ca、Na初期的初等-中等风化阶段,C剖面已发生脱Ca、Na过程,并伴随脱Si作用的中等-强烈风化阶段,结合不同风化指数 (如:CIA、CIW、PIA、MWPI等),得出各剖面的化学风化强弱程度依次为C＞B＞A.      

黑色页岩水岩化学作用实验研究

水岩作用是黑色页岩化学风化的重要途径,并与岩体矿物组分、工程性质及地质环境有着密切的联系。利用自制的流通实验装置对取自三江县团结电站附近的寒武系清溪组黑色页岩与富含溶解氧去离子水的化学反应进行试验模拟研究,并利用离子分析仪、电感耦合等离子体质谱仪对反应后溶液离子浓度进行分析,使用扫描电子显微镜观察反应前后岩样微观特征,结合岩样渗透系数的变化监测,对岩样中黄铁矿氧化动力学速率以及受黄铁矿氧化影响形成的酸性环境下硅元素释放速率进行计算分析。结果表明,黄铁矿氧化行为使得岩体渗透率降低约70%,在黑色页岩自身矿物化学组分和岩石物理性质的共同影响下,所含黄铁矿氧化速率与纯黄铁矿颗粒的氧化速率非常接近,同时黄铁矿氧化形成的酸性溶液可溶蚀岩体中石英和伊利石,由于两者含量未能精确测定,因此所测得硅元素释放速率仅表示两者溶解的总反应速率。     

初始含水率对膨胀性红黏土胀缩及崩解特性的影响

为研究膨胀性红黏土胀缩及崩解特性，开展了不同初始含水率下红黏土的胀缩和崩解试验，利用视频照片与扫描电子显微镜(SEM)从细微观角度分析了产生崩解差异性的原因。本文以甘肃庆阳的某高速铁路隧道红黏土为例，以5%为含水率变化梯度，研究了3%、8%、13%、18%含水率下弱膨胀性红黏土的胀缩、崩解变化及其微观机制与分维特性。结果表明：膨胀总率与含水率呈分段函数关系，含水率在11.6%时胀缩变化最小；含水率越低其崩解时间越早且速度较快，崩解裂隙度随浸水时间具有快速增长、缓慢增长、趋于稳定的规律，3%含水率时裂隙度最高可达4.6,而最大裂隙宽度则随着浸泡时间呈现先增大后减小的趋势；低含水率下较分散的凝聚体单元和较高含量的微孔隙是导致宏观结构破裂的主要原因，孔隙分形维数与含水率成二次函数正相关关系，分形维数越低其结构破裂越快、泥化程度越高，崩解也更完全。