综合遥感解译2022年Mw 6.7青海门源地震地表破裂带

2022-01-08中国青海省门源县发生Mw 6.7地震,直接导致兰新高铁受损停运,引起了国内外的高度关注。为了评估交通网的受损情况,提出一种综合光学遥感影像、合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）影像、无人机影像和激光雷达（light detection and ranging, LiDAR）数据解译地震地表破裂带的技术框架。针对此次门源事件,首先,获取高分1号（GF-1）、高分7号（GF-7）、Sentinel-2光学遥感影像和Sentinel-1A SAR影像,根据GF-1和GF-7光学遥感影像确定地表破裂带的空间分布特征,并利用光学像素偏移量技术估计东西向和南北方向二维地表形变场;其次,利用SAR像素偏移量技术获取距离向和方位向地表形变场, 同时利用差分干涉技术获取雷达视线向的地表形变(即距离向);然后,采用运动结构恢复技术处理无人机影像获取高精度的数字地表模型;最后,综合利用上述信息精确确定地震地表破裂的空间分布和地表形变特征。结果表明,此次地震东西向最大形变量约为2.0 m,距离向最大形变量约为1.5 m,该破裂带总长约为36.22 km。结合门源地区公路交通网,基于机器学习方法支持向量机模型对历史地质灾害点的分布以及地表破裂带进行分析,发现此次地震对高速公路带来的影响最大,对乡道的影响最小;交通干线G0611和G338东南段具有很高的灾害风险。所提技术框架可精密地解译地表破裂,在地震减灾中直接发挥作用。     

构造地质与工程地质的基本关系

构造地质学是研究各种地质构造及其成生演化的基础地质学 ,工程地质学主要是应用地质学理论尤其是构造地质学理论解决人类工程建设活动中与构造现象和构造活动有密切关系的地质问题的应用地质学。二者的研究目的虽然不同 ,但所研究的主要对象是相同的 ,即都是地质构造 ,所研究的又都是地球变化过程中的构造变动及其各类效应。文中讨论了构造地质学与工程地质学之间的基本关系 ,主要包括地质构造对工程地质环境和工程地质条件的控制作用 ;深部构造、浅部构造以及表层构造动力学特征与区域地壳稳定性之间的关系 ;构造结构面、构造应力场与岩土体稳定性的关系 ;活动构造与工程建筑安全性的关系以及地质构造与崩滑流、地裂缝、地面沉降等地质灾害的关系等问题。     

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。     

917灞桥灾难性黄土滑坡形成因素与运动模拟

持续性强降雨是诱发黄土滑坡的主要因素。 2011年9月份的持续强降雨达到50a来最大值, 在陕西省关中地区诱发了多处滑坡, 造成交通中断, 带来了严重灾难。尤其9月17日发生于白鹿塬的灞桥滑坡(917灞桥滑坡), 共造成32人伤亡的灾难性滑坡事件。为了揭示滑坡成因和运动过程, 通过对917灞桥滑坡灾害的调查和分析, 揭示了灾害的特点和诱发因素, 通过滑坡运动模拟还原了其运动过程和成灾范围。(1)9.17灞桥滑坡体相对高度大约90m, 宽170m, 滑动厚度约10m; 滑动方向为60, 滑动距离约150m, 总方量约15104m3; 滑坡共发生3次滑动, 滑动方量分别为9.5104m3、3.5104m3和2104m3, 平均堆积厚度12m左右; (2)917灞桥滑坡诱发因素主要是长历时的强降雨、开挖后的高陡边坡和特殊的黄土结构性。充足的前期降雨和当日的强降雨是滑坡发生的主要激发因素; 开挖后形成的高陡边坡发育一系列裂隙, 促使滑坡的发生; 裂隙的产生为降雨的优势渗流提供了通道, 加速了滑坡的发生。(3)利用LS_RAPID对917灞桥滑坡进行模拟, 根据模拟结果, 滑坡可以分为3个阶段, 起动加速滑动阶段(0～7.5s), 沿x方向速度从0迅速增加到4.9ms-1, 沿y方向速度从0迅速增加到8.4ms-1; 滑坡体在这一阶段共滑动了65m; 减速滑动极端, 速度开始降低(7.5～14s), x、y方向的平均速度分别降到1.5ms-1和2.5ms-1, 滑坡在这一阶段向前运动了50m; 堆积停止阶段(15～28.6s), 滑坡运动速度持续降低, 堆积厚度逐渐变薄, 滑坡体共向前滑动了175m, 滑坡最大堆积厚度为14m, 与野外调查结果基本一致。结果对认识和研究此类滑坡成因机理具有重要的借鉴意义, 也可为今后该地区防灾和减灾提供参考。     

临汾盆地地裂缝基本特征研究

临汾盆地属于成长型盆地,是地裂缝发育较多的地区。本文通过详细的野外调查,查清了地裂缝的分布概况,总结了地裂缝的平面展布特征,通过探槽揭示了地裂缝的剖面结构特征,并概括了地裂缝的灾害特征。临汾盆地86条地裂缝主要分布在新构造活动强烈的临汾凹陷、侯马凹陷以及襄汾凸起等新构造单元区,与下伏断裂具有一致性和相关性。地裂缝发育的基本特征有平面展布特征、剖面结构特征、运动特征和活动特征。地裂缝平面展布特征多样,具有定向性、多样性、成带性和分段发育特征; 剖面结构有阶梯型、Y字型和梳状型; 运动特征是横向水平拉张、竖直位错; 活动特征具有活动间断、受降雨控制、活动差异和持续扩展。地裂缝引起的地面变形特征可分为剪切型和拉张型。地裂缝对房屋建筑的破坏类型有墙体开裂、屋顶开裂、楼梯断裂和门窗变形。     

甘肃黑方台“10·5”黄土滑坡启动及运动特征分析

数十年的塬上大面积灌溉导致甘肃黑方台地下水位不断提升,迄今为止已有约200余起黄土滑坡发生,造成了大量伤亡,给当地居民生活和财产安全带来了巨大的影响。针对黑方台黄土滑坡启动迅速、运动速度快、影响范围广的特征,文中以2019年10月5日发生在黑方台党川村附近的一起黄土滑坡为研究对象,通过野外调研和无人机手段,获取该滑坡的发育特征和地形数据。基于Massflow软件再现了该滑坡运动全过程,最终得到堆积厚度及运动速度2个方面特征,得出以下结论：（1）“10·5”黄土滑坡体积约2.7×104 m3,最大滑距355 m,属于小型黄土滑坡;（2）模拟结果显示,滑坡运动持续时间约45 s,最大运动速度为26 m/s,反演结果与实际情况较吻合。运动过程可分为启动加速阶段、稳定加速阶段、减速堆积阶段三个阶段;（3）对滑坡堆积厚度进行分析发现,该滑坡在主滑方向上平均厚度约0.59 m,最大堆积厚度为1.35 m,沿滑坡运动方向,堆积厚度呈现先增大后减小的趋势,堆积区最大堆积厚度为0.82 m。该研究成果可为黑方台黄土滑坡风险防控提供一定的技术支持。     

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。     

中国活动构造与环境灾害研究中的若干重大问题

活动构造与环境灾害是密切相关的。活动构造可以直接引起地质灾害,构造活动引发的地震又可以派生出一系列地质灾害,人类不恰当的工程活动还可以恶化地质构造环境而加剧地质灾害。在活动构造与环境灾害相关性研究方面,我国急待启动四大科学问题的研究工作:基于现代大陆动力学的中国大陆区域地壳稳定性分区评价研究;青藏高原隆升与地质灾害;活动断裂的工程危害及其防治;地质灾害的内外动力耦合成因机理。