中国地裂缝的发育特征及成因机制研究 ——以汾渭盆地、河北平原、苏锡常平原为例

地裂缝的发育特征及成因机制研究是正确认识地裂缝的关键一环,也是科学防灾减灾的必要前提。本文吸收了汾渭盆地、河北平原、苏锡常平原在近年里涌现出的一系列重要成果,并以这三地为例,分析总结了中国地裂缝的发育特征和成因机制。文章最后还对地裂缝分析研究方法的最新进展进行了梳理和介绍。研究结果表明:①中国地裂缝以汾渭盆地、河北平原以及苏锡常平原的最为典型,三地地裂缝的空间分布受地质构造和古地理因素作用和影响,各具特点;②中国地裂缝的形成发育既受控于地质条件,又与抽水活动动态响应,不同成因的地裂缝在几何形态上具有不同表现;③"断层蠕滑"和"抽水活动"是主导中国地裂缝形成的最基本和最重要的两种动力条件,相应的两种成因机制分别在构造活动较强的地区和地下水超采的地区应用良好。     

黄土地层地表径流下潜模式与地质灾害

指出在黄土滑坡、地裂缝、黄土洞穴等地质灾害发生发展过程中下渗重力水所起的作用最为关键,对下渗重力水的基本特点进行了全面归纳总结。以黄土洞穴灾害为例,将黄土暗穴形成过程中黄土地层地表径流的下潜模式概化为渗透重力水漫渗型下潜模式、地表径流集中灌入下潜型模式、渗透重力水沿优势渗流通道集中下潜型模式以及混合灌渗集中下潜型模式等4种基本模式。     

四川省北川县擂鼓盆地地壳稳定性与城镇选址

5·12汶川地震造成四川多座县城遭受毁灭性破坏,北川县城几乎被地震夷为废墟,因此灾后重建选址成为震后迫切需要开展的工作。野外地质调查和综合分析认为,尽管北川县擂鼓镇所在的擂鼓盆地处于强烈活动构造带,但盆地处于活动断裂的下盘,盆地基底整体性较好,内部断裂不甚发育,是活动构造带中的相对稳定地块,即“安全岛”。这个地区在北川县地震灾后重建中具有重要的利用价值。本文基于野外活动断裂和地震地质灾害调查,运用李四光先生的“安全岛”理论,初步论证了擂鼓盆地的地壳稳定性,并从环境工程地质角度分析了擂鼓盆地的工程地质和水文地质条件,对北川县地震灾后重建规划和灾民安置场地选址具有重要意义。     

西南岩溶山区大型崩滑灾害研究的关键问题

我国西南岩溶山区地质环境脆弱,人类工程活动强烈,群死群伤的灾难性滑坡频发,造成严重的人员与财产损失。文章概述了西南岩溶山区大型崩滑灾害基本特征和防灾减灾的难点,提出了目前研究中亟待解决的关键科学技术问题,包括岩溶地质结构与管道流的相互孕灾机理、地下采动下大型崩滑灾害形成机制、灾害高位远程动力成灾模式、灾害早期识别与空间预测。针对这些问题,文章提出如下研究思路:通过多学科联合,重点研究岩溶山区大型崩滑灾害链的孕育发生规律与成灾模式,揭示岩溶管道-裂隙-孔隙地下水动力作用及孕灾过程和地下采动、库水波动等工程扰动环境下山体劣化损伤效应,构建岩溶崩滑灾害高速远程动力致灾机制与风险预测方法,形成早期识别、监测预警与综合防控技术及示范,为我国岩溶山区城镇化建设、重大工程安全运营提供科技支撑。     

塔柱状岩体崩塌运动特征分析

塔状岩体是中国西南灰岩山区常见的地质灾害隐患.这类岩体点多面广,破坏频率极高,诱发因素甚多.以甑子岩危岩体为例,基于影像资料,详细剖析了塔状岩体的崩塌失稳过程,重点对其失稳过程中的运动特征开展了研究.认为甑子岩危岩失稳可分为启动、加速、碰撞3个运动阶段,塔状岩体的破坏从底部开始,在上覆岩体下坠过程中,呈现出由下至上、裂缝扩展、破坏传递、空中崩解的特点.研究发现甑子岩塔状岩体的加速度曲线在下降阶段表现出类似缓冲现象的连续负向波动,且不同位置测点的运动特征曲线具有显著的时效差异性,表明塔状岩体在失稳下坠过程中同步发生着破裂、碰撞、解体等变化.     

断层穿越斜坡场地效应分析:以绵竹九龙镇山前斜坡为例

2008年汶川MS8.0强震中频繁出现断层穿越的地震滑坡,除发震断层的地震特性外,其自身场地效应也会影响斜坡动力响应,甚至加剧斜坡失稳。本文以汶川极震区绵竹九龙镇山前斜坡为典型实例,根据余震作用下斜坡不同高程实测地震记录及地脉动测试结果,通过单点谱比法(H/V),获得斜坡地震动加速度随高程的放大系数和地脉动的频谱特征曲线,通过曲线对比分析发现: 1)斜坡两次典型余震PGA放大系数随高程先减小后增大,呈明显的凹形特征,凹形部位位于断层位置,其PGA放大系数约为斜坡底部测点0.4~1.0,坡顶测点的PGA放大系数则达到1.0~2.0倍。由于PGA放大系数是在断层位置出现的明显拐点,从地质上表明了断层场地效应明显; (2)各点NS/UD谱比普遍大于EW/UD谱比。断裂区域卓越频率为低频1Hz,小于其他测点的频率,对应谱比最大值高达3.0~4.0,高于其他测点谱比最大值。说明地表破裂处岩土体松散破碎,导致断层处的卓越频率较低,近场余震传播过来的高频地震波被断层隔断,地震加速度放大系数在该处发生了衰减,场地效应显著。本研究有助于增强断层场地对斜坡动力响应影响的认识。     

回线源地-空瞬变电磁系统及其在滑坡探测中的应用

中国南方地区地质灾害频发,遭受经济损失巨大,其中滑坡灾害危害最为严重.目前对于复杂地区滑坡地下结构探测方面的研究还存在薄弱环节,还缺少快速可靠的探测地下结构的手段.常规地面地球物理方法在复杂地形条件下存在施工困难的问题.应用数值模拟对比分析了回线源和电性源发射条件下场的分布特征和变化规律,为仪器研制和野外采集方案提供参考.针对滑坡地质灾害调查研制了基于旋翼无人机的回线源地-空瞬变电磁系统.该系统使用旋翼无人机作为飞行平台,目前地面发射机功率为10 kW,最大电压为250 V,最大电流为40 A,发射时基4/10/20 ms可选,下降沿为线性沿,同步方式为晶体+GPS;机载接收机采样率250 kHz,在关断后采集二次场并自动组道叠加,连续点号采集,输入等效噪声0.5μV;空中接收线圈为空心线圈,频率为30 kHz,等效面积3100 m².利用新研发的基于旋翼无人机的回线源地-空瞬变电磁系统在贵州发耳典型滑坡体上开展试验研究.对野外试验中地-空与地面瞬变电磁的实测曲线进行了对比分析.试验结果表明,新研制的地-空瞬变电磁系统稳定可靠,能够快速获取复杂地形条件下小范围内的...     

西南岩溶山区特大滑坡成灾类型及动力学分析

我国西南岩溶山区位于上扬子地台,经过多期构造运动,形成了特有的强烈褶皱地貌形态,特大型滑坡灾害频发。通过资料收集、现场调查以及统计分析,讨论了岩溶山区典型滑坡后破坏的成灾模式和形成条件,并得出以下结论：（1）我国西南岩溶山区普遍呈现上陡下缓的地形地貌特征和上硬下软的地层结构特征,岩溶地貌和溶蚀岩体结构加剧了滑坡后破坏的成灾规模;（2）研究区的滑坡成灾模式主要分为岩质崩塌、高位远程滑坡-碎屑流和高位远程滑坡-泥石流三种类型;（3）岩质崩塌灾害类型剪出口高差通常小于50 m,等效摩擦系数通常大于0.6,堆积体破碎比在5～20之间;高位远程滑坡-碎屑流灾害类型剪出口高差通常在50～200 m之间,等效摩擦系数通常在0.33～0.60之间,堆积体破碎比在20～100 之间;高位远程滑坡-泥石流灾害类型剪出口高差通常大于200 m,等效摩擦系数通常小于0.33,堆积体破碎比区间大于100;（4）西南岩溶山区的“高位滑坡”剪出口高差通常大于50 m,具有高速远程运动特征,运动过程中具有冲击铲刮、破碎解体、气垫和流化四种动力学效应。滑坡后破坏成灾模式的提出,可以为滑坡运动动力学机理和成灾反演预测研究提供重要分析模型。     

兼容VGI与众包的灾害信息管理系统研究

针对地理信息采集VGI和众包传播模式在灾害救援中发挥的巨大作用,设计并实现了兼容VGI与众包的灾害信息管理系统VDMS,实例验证了该系统的有效性。结果表明:VDMS系统可以将VGI众包采集流程集成到灾害信息管理中,提高了灾害信息采集效率。设计了一种灾害信息管理系统VDMS,实现了灾害发生时海量数据的高效管理与有效利用。     

柱状岩体崩塌动力特征与破碎规律

柱状岩体崩塌具有分布范围广、破坏能力强、影响范围大的特点。2004年8月12号,重庆甑子岩W12危岩体发生崩塌,崩塌体运动距离约600 m,形成显著超前空气冲击效应,激起浮尘高度约150 m。文章基于MatDEM离散元软件对甑子岩崩塌动力特征与破碎规律进行了研究,建立了按照实际节理分布的崩塌模型,实现了崩塌全过程的模拟,并结合影像资料验证了模型的有效性,在此基础上对MatDEM进行二次开发,统计分析了崩塌过程中岩块粒径演化规律,确定了崩塌过程中的四个显著颗粒破碎时刻,分别为崩塌源区底部岩体受压破碎、中上部岩体撞击低速三角区、中部岩体撞击斜坡地面与上部岩体撞击斜坡地面。引入分形维数与双参数Weibull分布模型分析了崩塌前后颗粒破碎规律,结果显示崩塌后颗粒破碎明显,细粒颗粒占比显著增加。文章为岩体崩塌的动力特征与破碎规律的研究提供了依据。