高填方残积土路堤降雨滑塌机理与治理对策

结合发生于京福高速公路南平段土地洋大桥邻近的高填方残积土路堤滑塌灾害,着重分析了高填方残积土路堤滑塌与降雨的关系。对强降雨入渗导致高填方残积土路堤滑塌机理进行了相关参数分析,结果表明,渗流主要分布在靠近原地面处,此处容易形成软弱滑动面,造成滑塌。还探讨了引起滑塌的其他潜在因素如高填方路堤填土的土质特性、压实度以及湿化变形等,并提出了整治方案,为高填方路堤的填筑设计、控制施工质量提供了依据。     

陆相湖盆沉积物滑塌变形研究进展

陆相湖盆中沉积物滑塌常造成复杂的同沉积变形,对确定古地震事件、古地形等有重要作用,系统研究滑塌变形体系有助于厘清变形成因、理解变形机理和深化区域构造背景认识。本文梳理国内外滑塌变形研究进展,总结沉积物顺坡滑塌的形成条件、滑塌变形特征,尤其是滑塌褶皱的形态演化、伴生构造、对古斜坡的指示、有关滑塌变形的物理模拟等,并结合野外变形成因的识别,探讨滑塌成因与后期构造成因变形的有效鉴别标志。综合分析认为,陆相湖盆滑塌变形与重力流沉积密不可分,单一滑塌体的褶皱形态从滑塌体后缘到前缘由圆柱状褶皱、紧闭等厚直立褶皱转变为蘑菇状褶皱,演化过程可划分为多个阶段。在滑塌褶皱中存在逆冲断层、碎屑脉体、不规则侵蚀面、软布丁构造等,引起滑塌变形的机制可分为应力作用机制和液化作用机制。物理模拟因其可改变材料物理参数的优势,可能成为未来滑塌变形的重要研究方向。指出在鉴别滑塌成因变形和后期构造成因变形研究中仍然存在较多争议,其中未固结沉积物的活化、再改造、生物扰动、液化现象的存在是确定软沉积物变形的关键,变形构造在大尺度、层系规模上具有相同的应力场并与区域构造背景相符合是后期构造成因变形的最有力证据。     

陆相湖盆沉积物滑塌变形研究进展

陆相湖盆中沉积物滑塌常造成复杂的同沉积变形,对确定古地震事件、古地形等有重要作用,系统研究滑塌变形体系有助于厘清变形成因、理解变形机理和深化区域构造背景认识。笔者等梳理国内外滑塌变形研究进展,总结沉积物顺坡滑塌的形成条件、滑塌变形特征,尤其是滑塌褶皱的形态演化、伴生构造、对古斜坡的指示、有关滑塌变形的物理模拟等,并结合野外变形成因的识别,探讨滑塌成因与后期构造成因变形的有效鉴别标志。综合分析认为,陆相湖盆滑塌变形与重力流沉积密不可分,单一滑塌体的褶皱形态从滑塌体后缘到前缘由圆柱状褶皱、紧闭等厚直立褶皱转变为蘑菇状褶皱,演化过程可划分为多个阶段。在滑塌褶皱中存在逆冲断层、碎屑脉体、不规则侵蚀面、软布丁构造等,引起滑塌变形的机制可分为应力作用机制和液化作用机制。物理模拟因其可改变材料物理参数的优势,可能成为未来滑塌变形的重要研究方向。指出在鉴别滑塌成因变形和后期构造成因变形研究中仍然存在较多争议,其中未固结沉积物的活化、再改造、生物扰动、液化现象的存在是确定软沉积物变形的关键,变形构造在大尺度、层系规模上具有相同的应力场并与区域构造背景相符合是后期构造成因变形的最有力证据。     

山东省灵山岛下白垩统浊积岩中与滑塌作用相关的软沉积物变形构造

灵山岛上出露的软沉积物变形构造其成因具有多样性,而灯塔剖面底部滑塌层内的变形构造的触发因素尚不明确.结合野外观察和极射赤平投影方法,研究了滑塌层和内部变形构造的形成过程、触发机制和地质意义,结果表明:灯塔剖面主要由浊积岩沉积序列组成.滑塌层夹在未变形层之间,由地震触发形成,内部发育4个滑脱面,将滑塌层划分为5个变形单元,缩短率和变形程度各不相同.软沉积物变形构造主要为褶皱,形态特征表现为砂岩厚度在枢纽部位大大增加,也可见一些砂岩增厚和减薄现象,两者均是液化的砂岩在驱动力作用下的结果.滑塌过程中,滑塌层中的砂泥岩与海底沉积物之间的孔隙流体自由交换被切断,产生了暂时性的超压,导致了液化的发生.褶皱的轴线延伸方向为SSW-NNE,轴面倾斜方向主要为SEE(120°),指示古水流主要来自SEE方向,与浊积岩内底痕指示的古水流方向一致,说明斜坡沉积系统上发育的滑塌褶皱能够指示古水流方向.      

山东省灵山岛早白垩世软沉积物变形构造特征*

利用野外露头和镜下薄片等资料、地质统计等方法, 对山东省灵山岛老虎嘴剖面和船厂滑塌剖面软沉积物变形构造分布特征和形成期次进行了研究。船厂剖面发育滑塌褶皱、负载构造、阶梯断层、布丁构造、球—枕构造等典型的软沉积物变形构造;老虎嘴剖面发育层内褶皱、微阶梯断层、层内角砾岩等。根据形成时间、发育部位和形态特征, 将船厂剖面变形划分为滑塌前变形和滑塌中变形, 滑塌前变形又可以细分滑塌体下部变形和滑塌体内部变形。滑塌褶皱具有多级别、多尺度的特点;以厚岩层组成的滑塌褶皱为主, 尺寸为米级;岩层内部纹层形成的次级褶皱为辅, 尺寸为毫米级。滑塌过程中岩层不同部位应力不同, 伴生其他变形构造, 如拉张形成的布丁构造和挤压形成剪切褶皱等。滑塌前已经形成的负载构造等在滑塌过程中保持原来形态, 不因地层变形而变形。这些古地震触发形成的软沉积变形构造证明灵山岛在早白垩世古地震活动频繁。     

鄂尔多斯南缘中奥陶统中的滑塌构造及其地震成因

奥陶系赵老峪组主要出露于鄂尔多斯盆地南缘的陕西富平地区,该组地层主体为深水相的薄层灰岩和页岩状极薄层灰岩,期间夹有大量的滑塌构造和异常角砾灰岩。作者对属于中奥陶统的赵老峪组1~4段地层中的滑塌构造进行了专题调查,在近30个层位中发现了典型的、规模不等的滑塌褶皱变形和滑塌角砾岩。这些滑塌体主要由强烈褶皱变形的灰岩和角砾灰岩组成,与上下岩层之间界线截然。大部分滑塌(砾岩)层厚度稳定,分布范围较大。根据滑塌构造的形态和成分特征、非滑塌软沉积物变形构造的特点以及前人成果,认为赵老峪组中的滑塌构造和滑塌砾岩的最直接触发因素不是风暴、潮汐等盆地内部的因素,而是构造活动(包括火山活动)引发的地震,每一个滑塌变形层对应一次较大的地震事件。赵老峪组地震成因的滑塌层的大量发育,说明其形成期间,盆地周边的构造活动非常强烈。并进一步推论赵老峪组中的没有明显滑塌变形的异常角砾灰岩很可能也是由地震触发的滑塌形成的颗粒流或浊流的产物。     

黄河下游泺口边滩大型环状滑塌构造研究

黄河下游泺口浮桥北岸的泺口边滩中后部发育了两个大型环状滑塌构造，小者长42.54 m，宽31.55 m，高0.63 m；大者长58.30 m，宽46.24 m，高0.76 m。根据几何学特征及运动要素，可以将大型环状滑塌构造分为三个部分：主体带、过渡带和消失带。主体带以规模较大的滑塌块体为主，滑塌块体宽20～30 cm，长2～3 m，高40～60 cm，呈弧片形；滑塌缝开放或被淤泥充填，此带长宽十余米；过渡带以规模中等的滑塌块体为主，滑塌块体宽5～20 cm，长0.5～2 m，高20～40 cm，也呈弧片形，滑塌缝半开放或紧闭，滑塌块体的相对运动方向在此带发生转变，由单向运动转变为相对运动；次级侵蚀沟槽在此带汇合，形成了一个放射状的大“空腔”，滑塌以此“空腔”为圆心相对滑动，并由此形成环状滑塌构造，此带长10～20 m。在过渡带之外为消失带，总体特征是滑塌块体及滑塌位移量逐渐由大到小，直至消失，此带长15～30 m。黄河泺口大型环状滑塌构造是在一种近水平条件下形成的，滑塌坡度为0.745°，滑塌是以“多米勒”骨牌方式实现和完成的。泺口边滩是以粉砂和泥质粉砂为主的易于液化的细粒物质，其滑塌构造的形成与黄河暴涨暴落导致的孔隙水过饱和及泺口边滩的特殊结构造成的渗水有关。     

琼东南盆地莺歌海组重力流沉积演化过程

琼东南盆地是我国重要的油气富集区和水合物前景区,研究其深水沉积体系的展布和演化过程对于油气和水合物勘探具有重要意义。利用高精度三维地震资料,对琼东南甘泉凸起西部陆坡沉积体系进行研究。通过地震相识别的方法,分析了该地区浊积水道和滑塌体两种不同成因沉积体的沉积特征:浊积水道受底流作用影响,和陆坡走向平行,发育有不对称的天然堤;通过地震剖面的精细解释,在水道上部和下部发育两套滑塌体:下部滑塌体为正常滑塌体,由多期的滑塌过程组成,滑塌体叠置现象明显;上部为水道注入型滑塌体,由于外部流体的注入,使水体的密度和黏度下降,故滑塌范围较广,成层性明显。通过均方根属性切片与沉积模式重建的方法,将其沉积过程分成三期:即滑塌、侵蚀和再滑塌并受底流改造三个阶段。     

灵山岛北端早白垩世复理石中的滑塌断崖

山东灵山岛北端背来石附近复理石为下白垩统灵山岛组(K1lsd)上段,笔者等在其野外露头上发现了海底滑塌侵蚀区的代表性构造——滑塌断崖。据野外观察,背来石附近复理石以含砾粗砂岩夹泥质粉砂岩为主,偶夹砾岩层。滑塌陡崖一般发育在事件沉积层——粗砂岩或含砾粗砂岩中,断面呈上凹的弧形,上覆继承性沉积了泥质粉砂岩或粉砂质泥岩。滑塌褶皱、震动液化脉等事件沉积普遍发育,说明灵山岛组沉积时地震频发。根据滑塌褶皱枢纽、轴面以及滑塌断崖产状判断滑塌方向有两个:主要为SW→NE,部分为S→N。滑塌断崖的发育揭示了:随着盆地的收缩变浅,灵山岛地区由纯粹的滑塌堆积区逐渐转变为滑塌侵蚀—堆积混合区,灵山岛组上段砂泥比增大且含大量片麻岩和石英岩砾石,说明沉积区更接近陆缘,盆地处于残余洋盆发育的晚期阶段。     

顺层岩质高边坡地震变形破坏机制三维数值反演研究

提出了工程地质分析与三维反演模拟相结合的方法,以揭示边坡地震渐进破坏的失稳过程和失稳机制。结合西南某水电站顺层岩质高边坡工程实例。研究该高边坡地震后工程地质特性,恢复边坡震前的地形地貌,建立地震前未滑塌边坡的三维模型。利用FLAC3D对模型进行动力-时程响应分析,绘制位移、速度、加速度三量放大系数等值线图,判断地震破坏位置。数值模拟结果与边坡实际滑塌情况相符。应用工程地质分析与三维反演模拟结合的方法,揭示了边坡后发型阶段性逐级滑塌的破坏机制以及大夹角折线形的后缘破坏面形状。三维数值反演研究中采用的岩体动力参数,为正演研究提供了参考。     

陇中黄土高原夏季陆面辐射和热量特征研究

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)的观测资料,分析了陇中黄土高原夏季陆面辐射和热量收支的特征.通过研究不同典型天气条件对陆面过程微气象特征的影响,发现地表反射率在晴天会出现早晨偏大的不对称结构;晴天与多云天气相比不平衡量较大,而阴天时的阵性降水会使局地能量收支出现不平衡.利用最小二乘法(OLS)线性回归得到的夏季平均不闭合度是19.6%.在半干旱区云和降水对辐射和能量收支的影响不容忽视,达到约25%的削弱程度,比极端干旱的敦煌荒漠区要大,又进一步证明了半干旱区夏季的平均气候特征与云量较多的多云天气(5≤Mean total cloud amount<8)接近.另外,7月日平均波恩比最大是4.1,平均是1.95,比极端干旱区的敦煌波恩比小1个数量级,说明榆中所处的黄土高原半干旱区比敦煌所处的极端干旱区在气候上要湿润很多.     

降雨引发的兰州黄土滑坡时空规律分析和临界降雨量预测

开展降雨型黄土滑坡预警对于区域性防治滑坡具有重要意义。本研究在收集1985~2015年兰州市降雨型黄土滑坡历史数据的基础上,运用反距离权重插值(IDW)和核密度估算(KDE)方法揭示了降雨引发黄土滑坡的时空分布规律。该文基于统计学的基本原理,运用相关性和偏相关性等方法建立适合兰州市的有效降雨量模型。通过拟合有效降雨量与滑坡因子的线性回归关系,确定引发黄土滑坡的临界降雨量阈值,设定兰州市黄土滑坡的降雨量危险性预警等级。研究表明:(1)兰州市黄土滑坡灾害点沿着黄河及其支流沿岸分布,城关区滑坡点最多且呈环形分布,西固区次之,其他地区分布较少;(2)降雨是兰州市及其周边地区黄土滑坡的关键诱因,10d有效降雨量与滑坡因子均呈现显著正相关特性,其相关系数达到0.698;(3)依据10mm、20mm和40mm临界降雨量阈值将预警等级划分为低、中、高3个危险性等级。     

Accounting for exhaustive secondary data into the mapping of water table elevation

This paper presents the incorporation of a digital elevation model into the spatial prediction of water table elevation in Mazandaran province (Iran) using a range of interpolation techniques. The multivariate methods used are: linear regression (LR), cokriging (COK), kriging with an external drift (KED) and regression kriging (RK). The analysis is performed on 3 years (1987, 1997 and 2007) of water table elevation data from about 260 monitoring wells. Prediction performances of the different algorithms are compared with two univariate techniques, i.e. inverse distance weighting and ordinary kriging (OK), through cross validation and examination of the consistency of the generated maps with the natural phenomena. Significantly smaller prediction errors are obtained for four multivariate algorithms but, in particular, KED and RK outperform LR and COK for 3 years. The results show the potential for using elevation for a more precise mapping of water table elevation.     

潘谢矿区石盒子组煤系页岩有机质特征及其对含气量的影响

潘谢矿区是安徽省淮南煤田重要的深部煤炭生产矿区,其石炭-二叠系煤系地层具有丰富的天然气资源。应用有机碳、热解、显微组分定量、等温吸附等实验分析数据,对潘谢矿区石盒子组煤系页岩有机质特征与含气量进行研究,并利用梯度下降算法建立了含气量与有机碳含量(TOC)和有机质成熟度(Ro)的多元线性模型。结果表明:潘谢矿区石盒子组煤系页岩TOC较高(平均为1.20%),有机质类型为Ⅲ型,成熟度Ro为0.75%~1.12%,处于成熟阶段,页岩含气量较高(平均为1.93 m 3/t)。多元线性模型表明,煤系页岩TOC和Ro的增加会有利于页岩气生成,但Ro对含气量的影响更为明显。     

煤层含气量测井解释方法探讨

用多元线性回归建立煤层气含量与煤质参数、测井曲线值之间的回归方程,经F检验回归方程有效,但回归方程估算的煤层含气量与煤样解吸测定的含气量之间仍然存在较大的误差,为此利用BP神经网络进一步探讨它们之间的关系,实例表明预测精度较高。      

一种新的半变异函数拟合方法——积分面积法

半变异函数是描述矿床某些区域化变量 (如矿石品位、矿体厚度等 )特征的有效数学模型。用积分面积法进行半变异函数拟合的基本思路是 :使实验函数与拟合的理论模型所包含的面积全等 ;传统的近似线性回归拟合是使围绕理论模型 (曲线 )的散点误差最小。从理论上讲无论积分或求导都不影响原函数的性质。     

兰州第四纪黄土/古土壤序列物源演变: 来自于碳酸盐矿物的证据*

黄土/古土壤的物源研究对于揭示第四纪气候变化和青藏高原隆升历史具有重要意义。本研究以位于黄土高原西部1.4 Ma以来的兰州黄土/古土壤沉积序列为研究对象,基于X射线衍射技术分析了黄土/古土壤中的主要矿物组成,侧重于碳酸盐矿物含量,追溯了兰州黄土/古土壤的直接物源。结果显示: (1)1.4 Ma以来兰州地区黄土/古土壤沉积物的主要直接源区为柴达木盆地沙漠区和阿拉善干旱区。(2)基于二元混合模型计算的潜在原始源区对兰州黄土白云石和总碳酸盐矿物的相对贡献率以及长石与石英比值结果一致支持1.4 Ma以来兰州黄土原始物源发生了多次变化。1.4~1.1 Ma和0.9~0.3 Ma青藏高原东北缘造山带(昆仑山、祁连山)和中亚造山带对兰州黄土的贡献相当,而1.1~0.9 Ma和0.3 Ma以来,中亚造山带对兰州黄土的物源贡献增加,这可能分别是对中更新世气候转型和0.3 Ma以来青藏高原及邻近地区干冷气候增强的响应。1.15 Ma和0.8 Ma兰州黄土/古土壤中高的白云石含量、碳酸盐矿物总含量以及0.8 Ma长石与石英比值的快速升高可能是对“昆黄运动”的响应,进而造成了昆仑山、祁连山对黄土高原物源贡献的增加。     

兰州第四纪黄土/古土壤序列物源演变: 来自于碳酸盐矿物的证据*

黄土/古土壤的物源研究对于揭示第四纪气候变化和青藏高原隆升历史具有重要意义。本研究以位于黄土高原西部1.4 Ma以来的兰州黄土/古土壤沉积序列为研究对象,基于X射线衍射技术分析了黄土/古土壤中的主要矿物组成,侧重于碳酸盐矿物含量,追溯了兰州黄土/古土壤的直接物源。结果显示: (1)1.4 Ma以来兰州地区黄土/古土壤沉积物的主要直接源区为柴达木盆地沙漠区和阿拉善干旱区。(2)基于二元混合模型计算的潜在原始源区对兰州黄土白云石和总碳酸盐矿物的相对贡献率以及长石与石英比值结果一致支持1.4 Ma以来兰州黄土原始物源发生了多次变化。1.4~1.1 Ma和0.9~0.3 Ma青藏高原东北缘造山带(昆仑山、祁连山)和中亚造山带对兰州黄土的贡献相当,而1.1~0.9 Ma和0.3 Ma以来,中亚造山带对兰州黄土的物源贡献增加,这可能分别是对中更新世气候转型和0.3 Ma以来青藏高原及邻近地区干冷气候增强的响应。1.15 Ma和0.8 Ma兰州黄土/古土壤中高的白云石含量、碳酸盐矿物总含量以及0.8 Ma长石与石英比值的快速升高可能是对“昆黄运动”的响应,进而造成了昆仑山、祁连山对黄土高原物源贡献的增加。     

线性回归分析在邯峰矿区2~#煤层瓦斯含量预测中的应用

以邯峰矿区53个钻孔中2#煤层资料为基础数据进行线性回归分析,首先初步确定原煤水分、挥发分、灰分、煤厚、煤层倾角、埋深、顶板(岩性、厚度)和底板(岩性、厚度)等因素与煤层瓦斯含量的相关程度,并将其定量化,经一元线性拟合筛选,删除对2#煤层瓦斯含量影响较小的灰分和底板因素,对余下因素再进行多元线性拟合,建立2#煤层瓦斯含量与2#煤的水分、挥发分、埋深、煤厚、煤层倾角和顶板(岩性、厚度)的多元线性回归方程。经检验该方程较好地表达了瓦斯含量与相关因素的定量关系,预测值与实测值接近,可作为邯峰矿区预测其它钻孔2#煤层瓦斯含量的数学模型。     

东营凹陷红层地球物理特征分析及有利储层预测

东营凹陷深部储层是干燥沉积环境下的一套红层,其中的孔一中储层厚度大、钻遇井少,具有较大勘探潜力。但目标区地层结构复杂,埋深从南到北逐渐变大,井震关系一致性不好,储层预测有很大难度。通过综合分析井震特征、优选地震属性、建立井震厚度关系,使用单一最佳属性法、多元线性回归法、基于学习型的非线性储层预测法,得出以下认识与结论：1）研究区红层具有薄互层典型特征,频率较上覆和下伏地层高,地震反射具有中振、低连、低信噪比特征;2）新研发的基于优势频率的流度因子具有最好的厚度相关性,最大振幅、均方根振幅、过零点数、能量半时也较好;3）无论是多元线性回归还是非线性支持向量机,优化的五属性储层预测效果要好于七属性;4）基于交叉验证的支持向量机方法十分适合深部储层小样本储层厚度预测,效果好于单一最佳属性法和多元线性回归法。