黄土高原地区黄土洞穴的分类及发育规律

黄土高原地区广泛发育的黄土洞穴既是一种典型的水土流失现象,又是一种新的地质灾害。黄土洞穴具有多种类别,其分布的地域规律具有由黄土高原的西北向东南发育密度呈递减趋势;陇西地区黄土洞穴最发育,陇东地区较发育,陕北局部地区较发育。黄土洞穴在深度上具有表、浅、中、深、超深5个层次;其空间发育明显受地层厚度、土性、地质构造、微地形地貌、水文地质及气候条件等因素所控制。     

滑坡灾害超前预判技术研究

以地质构造控制论为理论核心,以地层、构造、地形等要素的系统分析为指导,以滑坡的形成、演化及特征为对象,首次提出了滑坡地质灾害超前地质预判的概念:滑坡灾害超前地质预判主要是指在各级勘察工作前期,不借助任何勘探手段,运用各种超前地质预判的方法,根据滑坡的地质地貌特征确定滑坡的空间位置及滑坡类型,预测其未来发展状况的一种技术方法。以此建立了该技术的基本体系、判别方法及工作程序,并在陕南公路沿线地质灾害调查过程中进行了初步应用。     

黄土塬沟道侵蚀扩张机理与固沟保塬工程的科学性

由于高强度人类活动和极端降雨的影响,黄土塬沟道侵蚀剧烈,水土流失严重,塬面萎缩呈逐年加剧的趋势,对当地的生产生活和经济社会发展产生了严重影响.近几十年来,以固沟保塬为目标的水土保持工作取得一些进展,但对固沟保塬工程的基础研究相对薄弱,尤其是对水动力与人类活动双重作用下黄土塬沟道侵蚀扩张机理、不合理固沟保塬措施的水土灾变过程和控制因素缺乏深刻认识,塬区溯源侵蚀及塬面破碎化问题依然严重.基于这一现状,以黄土高原最大的塬面——董志塬为例,开展了黄土塬沟道侵蚀扩张机理与固沟保塬工程科学性研究,取得系列创新性认识,揭示了黄土垂直节理普遍发育及其对塬边侵蚀的控制作用,明确提出了塬面快速城镇化和交通路网扩张导致塬边和沟头冲刷的加剧,是现阶段董志塬沟道侵蚀剧烈和塬面萎缩的主要原因;阐明了地表水的不合理疏导和地下水位的抬升是影响沟头回填固沟保塬工程稳定性的关键,解释了两者导致回填沟头发生侵蚀灾变的机理和模式;提出固沟保塬“拦-蓄-排-固”的系统治理思路和发展水土保持与地质灾害防治相结合的固沟保塬模式.固沟保塬作为一项系统性的治理工程,需要生态、水保、地质和工程的多学科、多方法和多措施的结合,才能保证固沟...     

东非肯尼亚裂谷活动断层型地裂缝变形特征与机理研究

2018年雨季期间,东非裂谷肯尼亚段地表突然出现一条7～8 km长的巨大地裂缝,该裂缝直接导致连接肯尼亚东西区域的主干道B3公路的毁坏(以下称为B3地裂缝),而作为我国“一带一路”倡议的重点项目“内罗毕至马拉巴标准轨铁路”仅距离该裂缝几公里,科学解释地裂缝的形成机理是铁路工程设施安全运营的重要保障。本文对该地裂缝的空间展布和形成机理进行研究,利用遥感影像详细解译了地裂缝空间位置,通过无人机航拍测绘建立了裂缝带高分辨率数值高程模型,在此基础上详细测量了地裂缝两侧地表垂向位移、地裂缝宽度和深度等指标。通过野外调查发现地裂缝发育在裂谷东边界F₄活动断层之上,其空间位置受F₄断层控制,地裂缝垂向剖面显示全新世沉积物有明显断错,且有多条破裂结构面贯穿其中：地裂缝下部火山碎屑岩层有明显拉张裂隙,这成为雨季期间地表水垂向下渗的通道,使浅表部松散沉积物向下运移。同时,裂谷区发育的南北向断层系统是雨季期间地下水横向流动的主要通道,这些过程导致地下水径流在雨季期间会不断潜蚀下部的土层,致使地表物质不断向下搬运,从而造成地表大规模开裂和塌陷,形成裂谷区受活动断层空...     

预设节理条件下降雨型黄土滑坡模型试验研究

中国黄土高原滑坡灾害频发,且大多与降雨有关,而节理构造是导致黄土滑坡发生的重要因素之一。为进一步揭示节理对黄土滑坡的影响作用,本文以节理为研究切入点,基于实地考察,开展了预设节理工况下降雨诱发滑坡的大型物理模型试验。通过实时监测模型边坡内部土体含水率和孔隙水压力等指标参数随降雨过程的阶段性变化,分析了边坡内部节理裂隙的扩张与演化趋势,以及坡体位移和形变特征,对比揭示了节理的存在对于诱发滑坡的潜在机制及坡体响应规律。试验结果表明：节理对雨水在坡体内部的入渗具有明显的加速和促进作用,预设节理侧的边坡相对于不含节理侧,其土体含水率增速更快、增幅更大且影响范围更广;位于模型边坡中部的节理裂隙的张开度最大,含节理侧坡体的裂隙张开度约为不含节理侧的2倍,滑坡发生时,含节理侧的孔隙水压力的上升幅度相对较大;土体含水率对降雨的敏感度和变化幅度与埋深成反比,坡体浅表部含水率的响应较快且波动较大,而深部则相反。研究结果可为进一步厘清黄土滑坡的成因及破坏机理提供试验依据和理论参考。     

陕西三原双槐树地裂缝的发育特征

陕西三原双槐树地裂缝由两条近平行的地裂缝组成,延伸长度大于4km,地裂缝活动给沿线居民带来了巨大的灾害和经济损失。通过调查访问和探槽、探井、平硐等勘探工程,从平面展布特征、剖面结构特征、活动特征和力学性质等方面描述了该地裂缝的发育特征。结果显示:南侧的F1地裂缝的破碎带宽度和活动程度均大于北侧的F2地裂缝,其中的F1地裂缝破碎带宽度一般大于10m,最大可达50余米,不同期次和不同级次的裂缝数量可达30余条,如此规模的裂缝破碎带宽度和裂缝数量在黄土地区并不多见。     

渭河盆地地裂缝发育基本特征

渭河盆地由于其特殊的地质环境,是地裂缝发育较多的地区。本文在渭河盆地地裂缝详细调查的基础上,简要论述了地裂缝的分布概况,详细研究了渭河盆地地裂缝的发育基本特征,并初步探讨了地裂缝的成因。渭河盆地196条地裂缝大都密集分布在断层近侧,与断层走向有明显的一致性和相关性。地裂缝基本特征主要是形态特征和空间分布。地裂缝平面形态有直线、S型和锯齿状;剖面形态为上宽下窄,并逐渐消失;倾角较陡。地裂缝空间分布上有方向性、开启性和网络性。渭河盆地地裂缝主要是构造地裂缝,受构造断裂控制;地下水、地表水、采空和黄土湿陷性只是诱导因素。     

跨地裂缝墙体开裂形态分析

应用非线性有限元法对跨地裂缝的墙体开裂形态进行了分析,确定出了具有三维活动性的地裂缝垂直穿越墙基时,墙体出现裂缝的位置、倾向、倾角和后期的发展状况,以及随沉降量与张开量比值变化的规律。结果表明:地裂缝垂直穿越围墙时,墙体上出现的裂缝一般有两种形式:一是位于地裂缝下盘的墙顶竖直裂缝,二是出现在地裂缝正上方墙体底部的斜裂缝;当地裂缝两盘的土体活动以水平拉张为主时,墙体底部出现的斜裂缝以高角度向上扩展,当地裂缝两盘的土体活动以差异沉降为主时,墙体底部出现的斜裂缝则以较缓的角度向上扩展,倾向与地裂缝相反;只要地裂缝的上下盘土体有微小的错动,一般2～3mm时,就会引起墙体的破裂,且墙体裂缝扩展迅速,几个毫米的错动量,就能使墙体裂缝扩展数十厘米,甚至贯通整个墙体;墙体斜裂缝在产生初期较为平直,随着裂缝的迅速扩展,端部稍向下弯曲,倾角减缓,整体呈弧弯状。     

西安地铁二号线沿线地裂缝未来位错量估算及工程分级

地裂缝在地铁设计使用期内的最大垂直位错量是西安地铁二号线穿越地裂缝结构设计的一个十分重要的参数。本文以历史水准监测资料为基础,分析了西安地铁二号线沿线各地裂缝在不同历史阶段的活动特征与活动原因,对各地裂缝的未来活动趋势进行了预测。然后通过基于不同时间段地裂缝活动速率的最大垂直位错量估算结果的对比分析,得出了地铁设计使用期内各条地裂缝与地铁交汇点处地裂缝的最大垂直位错量,并以此为依据,将西安地铁二号线沿线地裂缝分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级等4个工程级别。     

一种优化的地基SAR时序反演非局部相干点选取方法

地基合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)时间序列分析主要是从SAR影像中选取具备强散射特性并且相位保持稳定的相干点进行时序反演,然而不同干涉图之间的相干点是可变的,这使得时间序列分析变得复杂,因此选择大量高质量的相干点对确保地基SAR变形监测精度至关重要。为了提高地基SAR时间序列分析的可靠性,提出了一种优化的非局部相干点选取(enhanced nonlocal coherent pixels selection, E-NonPS)方法。从干涉图网络中选取有效的相干点,包括满秩相干点和部分相干点。满秩相干点通过非局部满秩法选取,部分相干点则首先筛选出矩阵的秩大于N/2的单视复数影像像素,然后根据振幅的均值和标准差设置一个信噪比阈值,选取信噪比大于该阈值的相干像素点。通过两组实验验证了E-NonPS方法在不同监测环境（高和低相干区域）中的有效性,并将选取的相干点结果与传统方法进行对比。结果表明,E-NonPS方法能够显著增加相干点的数量,并提高精度,特别是在低相干区域,可以有效解决选取相干点过少的问题,确保在时间序列分析中具有足够的相干点,进而提高地...