高密度电法电性结构揭示天山天池堆积坝体厚度及其阻渗稳水功能分析

天山天池北堆积坝体结构受其成因和演化控制,影响其含水和渗流特性。对该坝体稳定至关重要的下伏基岩埋深、坝体结构阻渗水结构特征等需现场探测并给出科学判断。在地质调查基础上采用高密度电法对天池堆积坝体结构进行探测,首次获得深达下伏基岩的堆积坝体纵向和横向电性剖面。结合光释光测年、水化学成分对比、水量平衡计算等手段,分析坝体堆积物形成时代以及坝体水文地质结构特征。结果显示：天池坝堆积体厚度大于100 m并可分为3层,上部浅表层滑坡形成的巨大块石层厚30～40 m且基本不含水,其下松散含水层厚度为30～50 m;下部为较低电阻率弱透水的冰碛物,主要分布在坝体下游和东端;底部为高电阻率不透水的石炭系火山岩。坝体中间部位地下水集中下渗补给了西小天池。同时靠坝体东侧发育排泄通道,呈现多处溢水点,控制了飞龙涧左岸下降泉季节性发育,同河谷冲刷作用一起影响并导致下游左岸冰碛物中发育4处滑坡体。电法剖面揭示出与坝体轴向近平行的2条隐伏断层,其中堆积坝高堤处气象台所在山丘上游一侧发育一条近东西走向并倾向上游的断层F1,构成地下水阻隔带而使天池堆积坝上游潜水水位呈现一定雍高,同坝体下伏基岩和弱透水冰碛物联合组成的...     

川藏公路然乌-鲁朗段泥石流灾害成因分析及定量化分区

独特的地质、地形地貌、水文以及气候条件使得川藏公路然乌至鲁朗段各种山地灾害极其发育,尤其以泥石流灾害最为严重。根据前人的成果以及作者的实地调查,认为复杂的地质构造、强烈的地壳运动和河流切割、频繁的地震、丰富的松散堆积物、有利的地形地貌、现代冰川以及丰沛的降雨是研究区泥石流灾害频繁发生的主要原因。为了更有效地进行减灾防灾,采用岩石工程系统方法对研究区对泥石流进行了定量化分区。通过与初步定性泥石流分区以及泥石流灾害的分布情况进行对照,验证了定量泥石流分区的正确性和可行性。      

降雨与开挖联合作用下边坡位移矢量及速率变化分析——以韩江高陂水利枢纽右岸尾水渠边坡为例

对临时边坡坡脚下挖和逐级浇筑砼挡墙支护的水利枢纽尾水渠工程而言,如何在雨季利用强降雨间隙高强度开挖基坑后浇筑回填即起支挡加固作用而不至引发大规模滑动破坏,是此类工程中优先考虑的问题。工程实践中采用信息化施工成功与否很大程度上依赖于滑坡变形过程及位移矢量关系分析及精细施工组织。本文以韩江高陂水利枢纽右岸边坡为例,在工程地质条件分析基础上,通过对尾水渠挡墙基坑开挖中边坡变形监测数据分析,得到多个监测点矢量时空变化关系,验证了边坡变形过程中的顺时针压扭式固结排水破坏机制。结合降水资料分析,得到边坡变形与降水和开挖的对应关系。结果表明,边坡日均位移速率v与日均降水量p之间的统计关系式为v=103.45ln(p)-82.821,非强降雨时段主要由坡脚开挖引发的平均位移速率可达200 mm ·d-1。上述破坏模式和监测分析结果为尾水库挡墙信息化施工提供了依据,从而为该工程在雨季达到施工安全提供了保证。     

从施工地质灾害看地质勘察设计和施工责任划分

施工期间发生地质灾害常导致何种因素引发的争论。对我国北方某高速公路深路堑边坡开挖到坡顶时发生整体滑坡的案例剖析,发现该边坡是多层云母片岩构成软弱夹层的顺向坡。通过对该区工程地质调查和资料分析,认为构成边坡体的多个软弱夹层及施工期间遭遇强降水是影响该边坡稳定性的主要自然原因。对本区复杂地质条件认识不足,勘察、设计和施工过程中预防、治理对策力度不够也是造成滑坡发生的人为原因。采用层次分析法、多因素关系矩阵法、德尔菲法（专家打分法）等3种方法,计算出了自然和人为6种因素作用因子权重值,给出了基于科学计算的因素作用结果分析和责任权重划分。本文研究结果可望为其他地质条件类似工程因子筛选和责任划分,提供一定参考。     

基于复杂网络理论的页岩纳米孔隙连通性表征

页岩孔隙结构的表征是页岩气储层评价的基础性工作。钻取岩芯,采集鄂尔多斯盆地上三叠系延长组页岩。使用纳米CT观测10 μm3、20 μm3、30 μm3、39 μm3空间内页岩的孔隙结构,获取孔隙、喉道数量,以及连通性数据,重构孔隙结构三维模型。将孔隙结构抽象为球-棍物理模型,采用复杂网络理论建立关于孔隙结构连通性的结点-边数学模型。依据无标度网络的数学特性,使用Matlab软件生成10 μm3空间内孔隙连通性网络。引入网络连通熵的概念,用于计算不同空间范围内孔隙连通性网络的网络连通熵,评价孔隙结构的异质性。结果表明:10 μm3、20 μm3、39 μm3空间内孔隙连通性网络度分布符合幂律分布;30 μm3空间内孔隙连通性网络度分布符合指数分布;网络连通熵增加,孔隙和喉道网络的连通性减小。该方法可用于评价页岩孔隙的连通性,进而评价页岩气储层的孔渗特性。     

由工程事故反思论及生态地质工程学

在全球气候变暖、异常天气频发、全球性自然灾害严重和日益加剧的形势下,我国众多水电、核电等大工程快速上马的同时,也面临着生态环境影响、安全运营风险管理等诸多问题和挑战。这是一个极需深入思考、有待联合攻关解决的重大课题。需要从全国乃至全球角度出发,全方位、多层次、多学科,而不仅局限在某一部门或行业内,进行反复论证,以实现工程经济社会环境能源和资源复杂巨系统的和谐调控和可持续发展。在对众多地质工程事故及其有关灾害反思基础上,作者认为有必要从全球变化和可持续发展角度,系统总结以往工程失败或事故教训,建立交叉学科生态地质工程学,推动复杂巨系统的理论研究和工程应用。这样才能超出单纯工程选址安全性和岩土体稳定性评价的狭隘工程安全理念,更好地实现工程建设生态环境保护经济可持续发展的长远目标。     

泥质膨胀岩崩解物粒径分布与膨胀性关系试验研究

崩解性是膨胀岩最基本的特性之一,但在膨胀岩膨胀性的快速判别指标中少见关于崩解性及崩解物的定量指标。因此,有必要开展膨胀岩崩解物粒径分布特征和崩解性与膨胀性之间关系的研究,以对膨胀岩的快速判别进行补充。以浙江台州黑洞、蛇蟠岛和新疆大阪隧洞泥质岩样品为例,进行了干燥饱和吸水率和干燥饱和崩解试验,并分析了干燥崩解物粒径分布特征、耐崩解性指数及其与基于干燥饱和吸水率的膨胀性判别结果之间的关系。结果表明,膨胀岩膨胀性的强弱与其崩解物的最大含量粒组颗粒粒径、有效粒径和耐崩解性指数呈反相关关系。膨胀岩崩解物粒径分布的差异性对其膨胀性具有一定的指示意义。     

藏东南波密地区岩石风化速率及其影响因素分析

西藏东南部川藏公路波密路段分布着大量的地质灾害,其主要物源为松散堆积物,而风化作用对松散物质的形成起着重要的作用。通过对现场岩石及采于外地的岩石样品的连续观测,得出该地区岩石的风化速率的剥蚀(产屑)速率;与其他地区岩石的风化速率对比发现,该地区岩石的风化速率异常高。影响该地区岩石风化速率的因素主要为青藏高原隆升和温度的差异变化,其中由于温度的差异变化而导致冻融作用在该地区岩石风化中起着主要作用。     

从水井岩大型滑坡表面高温降解喷出物特征到汶川地震天然气体溢出爆炸模型

汶川大地震中XI级烈度区内水井岩滑坡现场等地爆炸声、特大型滑坡现场巨大环形坑和远距离抛射碎石等记录和现象,需给出科学解释。在地震发生后多次现场地质调查和走访、样品采集和多项分析测试及其结果比较等基础上,对主中央断裂F₂控制的下盘陈家坝水井岩大型滑坡体上环形坑周边不同距离范围内散落烧焦残留的硅酸盐和碳酸岩等采样后,开展了物质成分和微观结构分析。结果发现：与原生溶蚀灰岩、薄层煤岩结构和有机质成分不同,这些抛散在滑体表面的样品中富含经强烈高温作用的块石,一些成分以锰碳酸盐岩等为主的暗棕色样品中稠环芳烃是其经历过强烈热作用过程而使有机质发生环化芳构化反应的结果,即样品经过了强烈热降解作用,显示其形成时出现强烈热作用过程和高温裂解现象。结合本区地质构造特征和煤层气分布情况、地震后实施的汶川地震带深钻在穿越主中央断裂带F₂深度处监测到余震过程中甲烷含量异常增高、东河口地震遗址公园发现温泉及天然气溢出等资料和研究结果,讨论了地震诱发的富含甲烷的天然气爆炸,其加剧或伴生着地震次生地质灾害。由此推测：与碳质岩或煤系共存的喀斯特溶洞中封闭煤层气在地震过程中突溢和爆炸燃烧,叠加或放大了地震作用,结果在滑坡堆积体表面残留了多处环形爆炸坑,引发了一些岩块大规模长距离水平抛撒等。研究结果对监测和认识发震断层带在地震过程中天然气爆炸诱发和加剧滑坡灾害有重要意义。