西安城区地裂缝破裂扩展的数值模拟

西安城区由于其复杂、特殊的地质条件,成为世界上地裂缝发育最典型的城市,这给建设中的西安地铁带来了全新的课题。隐伏地裂缝在黄土中的扩展机理,影响范围,影响程度等问题,都是西安地铁建设中所广泛关注和亟待解决的问题。为研究黄土中地裂缝的扩展机理和扩展特征,笔者结合大型物理模型试验结果,利用数值模拟的方法,建立了三维数值分析模型,进行了不同工况的对比分析研究。研究表明,采用数值模拟的结果与模型试验以及调查所见地裂缝带上建筑物的破裂形式基本一致,这说明用数值模拟进行地裂缝扩展分析是有效的。     

黄土填方高边坡变形破坏机制分析

本文依据西北某油田倒班基地黄土填方高陡边坡工程勘察, 研究了该边坡的变形破坏机制, 通过对边坡工程地质条件及变形破坏分析, 建立FLAC3D地质模型, 采用数值模拟方法研究了边坡变形破坏机制。研究结果表明, 主要变形区或破坏区为陡坎周围至其沿坡面向下20～25m 的范围之间, 其破坏深度底界为全新世填土层Q4与原状黄土Q3接触面, 但要重点控制沿坡面向下20～25m 的范围之间的变形。数值模拟结果表明, 该边坡目前整体稳定性较好, 不会发生整体变形破坏。     

论新时代我国城市地下空间高质量开发和可持续利用

开发利用城市地下空间,开辟城镇化发展新资源,是解决城市病、改善城市生态环境、优化城市空间结构、提高城市韧性的重要途径。本文深入分析了新时代中国城市地下空间开发利用的现状,认为存在冒进式开发与总体供给不足、碎片化利用与协同规划缺位、被动式应对与科技支撑薄弱、无序化管理与法律法规匮乏等若干紧迫问题,明确了"立法为本、规划引领、调查先行、管理智能、科研支撑"的开发利用原则,提出了全面开展城市地下空间调查评价、尽快建立地下空间协同规划体系、加速构建地下空间智慧管理体系、超前布局地下空间科技发展战略、尽早健全城市地下空间法律法规等五个方面的具体对策建议,充分利用中国体制上的优势,集成国际城市地下空间开发利用先进的理念和技术,从而推动我国新时代城市地下空间产业快速发展、科技水平不断提高和地下空间体系日趋完善,在全球树立城市地下空间资源可持续开发利用的典范。     

宜居黄河科学构想

黄河问题表象于河,形成于域,根植于地。针对于黄河流域高质量发展面临的地球科学问题特点及挑战,本文提出了“宜居黄河”科学构想,旨在构建一个包括“安全黄河”、“绿色黄河”、“生态黄河”、“和谐黄河”和“智慧黄河”5大核心内容的体系完善的宜居黄河研究科学架构,并对这5个方面的科学内涵和关键研究内容进行了阐述。其中,(1)安全黄河立足于工程地质学,研究黄河流域地质地表过程及其灾害效应,以保障地质安全需求,构建安全黄河体系;(2)绿色黄河立足于水文地质学,研究黄河流域水循环过程及其水土环境变化效应,构建绿色黄河体系;(3)生态黄河立足于环境地质学,研究黄河流域生态系统演化规律及其生态屏障效应,构建生态黄河体系;(4)和谐黄河立足于资源地质学,研究黄河流域资源开发与人地协调的发展模式,构建和谐黄河体系;(5)智慧黄河立足于大数据及信息科学,研究黄河流域地学信息集成与智慧决策平台,构建智慧黄河体系。这5个部分相互支撑融合,共同解决宜居黄河的核心关键问题,从而为保障黄河长治久安、促进全流域高质量发展,最终形成造福中华民族的“幸福黄河”起到科技支撑作用。     

基于断裂错动引起地铁隧道的变形响应研究

以西安地铁隧道穿越骊山山前断裂为研究原型,分析了该断裂的活动特征,并基于近场区地震危险性分析结果,对断裂黏滑活动可能产生的地表最大垂直位错量进行了预测;运用数值模拟方法,研究了断裂错动造成地层与隧道的变形响应特征,并对分段隧道结构受损的临界位错量值进行了分析验证;计算了断裂活动的影响范围,确定了地铁隧道穿越断裂带的主要设防区域。研究结果表明,随着断裂位错量的增大,上盘地层的沉降响应表现较明显,上下盘地层的差异沉降区域集中在断裂带附近,并呈"倒三角"形状逐渐向两侧扩展;当断裂位错量大于20cm时,上下盘远离断裂带的地铁隧道差异沉降尤为严重;当上盘沉降量达到50cm时,相邻分段隧道产生拉张、位错破坏;基于隧道拱顶处地层的竖向位移变化特征,得到地铁隧道穿越该断裂带的最小纵向设防长度为上盘40m、下盘15m,经对比验证,数值模拟计算结果与现场勘察结论一致;最后提出了相应的设防建议措施。     

地铁隧道受平行向地裂缝错动影响数值分析

西安地铁3号线局部地段通过f7地裂缝上盘,并且和f7地裂缝近似平行。基于f7地裂缝长期水准监测预测的未来最大活动量值,采用数值方法,研究了西安典型的黄土、古土壤和粉质黏土地层下地铁隧道受平行向地裂缝活动的影响。通过逐渐变化地铁隧道衬砌外皮同地裂缝间的距离,计算了6种工况下地铁隧道衬砌的变形和内力。计算结果表明:当地铁隧道衬砌外皮距离地裂缝30m时,隧道衬砌是安全,并有一定的安全储备。     

黄土暗穴对路面结构变形响应的影响分析

基于动力学基本方程,运用有限单元法（FEM）和NEWMARK隐式积分方法,对动荷载（FWD荷载）作用下路基下伏黄土暗穴对路面结构变形响应的影响进行了弹塑性数值分析。考虑到人工截断边界上波反射对计算结果的影响,分别用传递边界和半无限单元来处理侧面和底面边界。主要考虑了动荷载周期、暗穴洞径和埋深3个影响因素,并在计算结果的基础上分析总结了它们对路面结构变形响应的影响规律。     

石窟寺典型工程地质变形破坏模式及分类体系

石窟寺是宝贵的石质文物,但在复杂的赋存环境、长期的侵蚀风化以及人类活动的影响下产生了多种变形破坏问题.详细的破坏分类体系是石窟寺病害表征、解释、分级和预测的基础,而目前尚未有针对石窟变形破坏的综合分类方法.分析了川渝、陇东地区代表性石窟的工程地质条件和变形破坏特性,将石窟的变形破坏类型分为工程地质成因型和工程地质力学型,建立了2大类、6亚类、24种破坏现象的综合分类体系.采用工程地质类比法对比了石窟变形破坏及诱发机制的南北差异.陇东石窟因卸荷产生的变形破坏更多,而微环境扰动带来的变形破坏在川渝石窟更突出.在微环境扰动下,川渝石窟的破坏响应以鳞片状剥落破坏为主,而陇东石窟以渔网状剥蚀破坏为主.      

InSAR技术用于西安地区1992~1993年间活动地裂缝的定位研究

西安地裂缝是一种典型的地质灾害,自首次出现至今已有近半个世纪.基于活动地裂缝造成的形变去相干特征,通过分析滤波后的差分干涉图的伪相干图来提取活动地裂缝的位置信息.采用两幅ERS影像对西安地区1992～1993年间的活动地裂缝进行了定位研究,通过与该时间段工程地质调查的地裂缝位置比较发现二者有很强的一致性.通过该时间段地裂缝水准对点监测资料比较发现活动地裂缝区域易于产生相位解缠粗差,因此在后续采用差分InSAR获取地裂缝不连续形变信息时需要特别注意.     

2022年四川泸定Mw6.6级地震诱发地质灾害空间分布及影响因素

2022年9月5日四川省泸定县发生M_w 6.6级地震,诱发了大量的山体滑坡、崩塌等次生灾害,造成了严重的人员伤亡与经济损失。快速获取灾区滑坡易发性和同震滑坡的空间分布对灾情评估尤为重要。首先,联合震前高分辨率光学遥感影像解译和GACOS辅助下的InSAR Stacking技术探测灾区震前滑坡;然后,基于该滑坡数据利用机器学习算法获得震中附近滑坡的空间易发性图;同时,通过使用震前、震后的多源光学遥感影像建立了同震滑坡编目(2 692处滑坡),并采用空间统计法分析了此次地震诱发的滑坡与地形、地震和地质因素之间的关系。结果表明：易发性图中,中等及以上易发区的同震滑坡面积占滑坡总面积(47 km²)的70.2%;同震滑坡主要分布在高程1 200～2 400 m、坡度35°～50°、距震中4～20 km、距断层1 km范围内和砂岩板岩岩性中,并至少导致10.34 km道路受损。该研究可为灾区地质灾害排查和防治提供有力的数据支撑。