基于GIS-GOCAD耦合技术的三维地质建模

常规GIS技术建立的伪三维模型不能满足复杂地质体三维建模的需要,也不能用于三维数值模拟计算.GOCAD采用离散平滑内插方法(DSI)计算三维图形中线段或三角形的节点位置,降低了线或面的粗糙程度,实现了真三维模型的构建.为了充分发挥GIS空间数据处理能力和GOCAD真三维建模能力,研究基于GIS-GOCAD耦合技术的三维地质建模,实现了从GIS的2D数据结构到GOCAD的3D数据结构的自由转换,提升了GOCAD的三维地质建模能力.选取成兰铁路(成都—兰州)龙门山段作为示范研究区,建立其三维地质模型,直观、立体地展示了研究区地质体结构的宏观基本形态,并为进一步的三维数值模拟奠定了几何模型基础.     

人工弃渣诱发泥石流的动力学研究--以三峡库区巴东县黄家大沟为例

由于地形条件限制,在三峡库区大规模的城镇迁建过程中产生了大量的人工弃渣或建筑垃圾,随着人工弃渣量的不断增加,人为泥石流灾害将成为迁建城镇不可忽视的环境工程地质问题。三峡库区巴东县新城区黄家大沟中的人工弃渣主要是道路、场地施工和开采建筑材料所产生的固体松散堆积物和少量生活垃圾,主要分布在新城区沿江路和中环路两条主干道附近。本文在实地调查的基础上,阐述了沟谷中人工弃渣的物质组成和堆积特征,认为不同部位的弃渣堆积体在暴雨作用下的变形特征和诱发泥石流的可能性有所差异,启动机理大致可以分为中环路下方的沟槽拖曳启动型和沿江路北侧堆积体的强度衰减启动型。结合巴东县2003年3月31日至4月1日强降雨过程,着重分析了沟槽拖曳型泥石流的动力学特征,并对黄家大沟人工弃渣堆积体的活动性和诱发泥石流的可能性进行了初步预测。     

甘肃南部坪定-化马断裂带滑坡变形特征及其防治

以坪定-化马断裂带泄流坡滑坡为例,通过野外调查和变形监测资料分析,深入剖析了断裂带滑坡变形特征和形成机理,提出了断裂带滑坡的防治方法和治理措施。断裂带滑坡一般为大型—巨型滑坡,由多个次级滑坡体组成,历史上曾多次活动。变形监测资料表明,泄流坡滑坡变形目前处于匀速蠕变阶段,呈现蠕滑-塑流拉裂-土（石）流的变形破坏特点。断裂破碎带及其现今活动为滑坡长期蠕滑变形提供了物质基础,而降雨是滑坡体失稳下滑的主要诱发因素。断裂带滑坡按岩性可归类为松散堆积层滑坡。因此,对断裂带滑坡的防治应以防为主,以治为辅,即开展滑坡变形实时监测和群测群防,辅以滑坡表面排水、坡脚压载等措施,以减缓或防止泄流坡滑坡再次形成灾害。     

龙门山活动断裂带运动学特征及其构造意义

2008年青藏高原东缘龙门山地区发生的MS8.0级地震,致使龙门山断裂带的后山断裂、中央断裂和前山断裂也发生了构造活动,产生了不同规模的同震地表破裂带,同时在活动断裂面上保留了最新擦痕和正反阶步。根据断裂面阶步及最新擦痕测量分析,后山断裂的耿达—草坡段为逆冲断层,汶川—茂县段为逆-走滑断层,由擦痕反演的最大主压应力为近水平的NW—NWW向;平武—青川段为走滑-逆断层,由擦痕反演的最大主压应力为近水平的SWW—W向。中央断裂的映秀—小鱼洞段为逆冲断层,小鱼洞北—北川段为逆-走滑断层,由擦痕反演的最大主压应力为近水平的NW—NWW向;北川县北—南坝段为走滑-逆断层,由擦痕反演的最大主压应力为近水平的SWW—W向。前山断裂的都江堰—蓥华段为逆冲断裂,蓥华—西坪段为逆-走滑断层,由擦痕反演的最大主压应力均为近水平的NW—NWW向。对比分析表明,擦痕反演最大主压应力方向变化过程与地震资料反演最大主压应力方向变化过程相吻合。     

汶川地震地表破裂影响带调查与建筑场地避让宽度探讨

5.12汶川Ms8.0级地震沿龙门山中央断裂带形成长度约270km的地表破裂带,破裂带垂直和水平位移一般为1.0～5.0m,最大可达9.8m。在地表破裂带附近,建筑物破坏严重。笔者系统调查了龙门山中央断裂带地表破裂的垂直和水平位移以及地震地表破裂影响带宽度,并采用物探测试方法对部分影响带宽度进行了验证。统计结果表明,汶川地震地表破裂影响带宽度主要集中在16～60m,影响带宽度(D)与垂直位移(H)具有较好的线性关系,即D=10.11H+16.0。对于逆冲性质为主的地震地表破裂而言,上盘影响带宽度与下盘的比值一般为3:1～2:1,据此可确定地表破裂带上、下盘的避让带宽度。笔者根据现场调查并借鉴国外经验提出,上盘避让宽度下限一般不应低于15m,下盘避让宽度下限不应低于10m。本项研究对于汶川地震灾后重建场地选址具有重要的实际意义。     

三峡水库引水工程秦巴段工程地质条件研究

在系统调查研究三峡引水工程秦—巴段区域地壳稳定性、活动断裂、工程地质条件和重大工程地质问题的基础上,根据三峡引水工程秦巴地区的工程地质条件及其差异性,初步将其分为六个工程地质区段,即:Ⅰ—四川盆地沉积岩区、Ⅱ—大巴山南麓弧形断褶区、Ⅲ—大巴山断裂较密集的岩溶发育区、Ⅳ—南秦岭断裂较少发育的中轻变质岩区、Ⅴ—秦岭造山带断裂密集发育的高变质岩区、Ⅵ—渭河盆地第四系堆积区。总体评价:Ⅰ和Ⅵ段工程地质条件较好,Ⅲ和Ⅴ段条件较差,重大工程地质问题较多。其中,主要的工程地质问题是岩爆、大变形和突水,特别是秦岭主峰附近可能发生强岩爆、大巴山区可能引发大规模岩溶突水值得高度重视。从区域地质环境、地壳稳定性、线路工程地质条件和主要工程地质问题等因素综合分析3条比选线路的差异,初步认为秦巴段三条输水线路以中线相对较好。     

断裂构造对斜坡应力场影响的数值模拟及成灾机理研究

断裂构造及活动强度对斜坡体的应力场分布具有重要的影响。采用基于强度折减法的有限元法,分别以正断层和逆断层与斜坡体的组合关系为例,剖析了断裂构造对斜坡体应力场的影响及成灾机理,揭示了含有断层的斜坡体塑性区的贯通过程。研究表明,包含断层的斜坡体在应力分布特征及斜坡变形破坏机理方面与无断层的斜坡体有较大差别：含断层的斜坡体在坡面和断层面附近的最大主应力迹线与坡面或断层面相平行,在天然状态下,塑性区同时出现在坡脚和断层面后方,随着折减系数的增大,塑性区分别从坡脚和断层面后方向坡体深部和上部发展,直至断层面前后两个塑性区相贯通,坡体发生破坏,并且对坡体变形破坏的影响程度以逆断层最强,其次为正断层,断层不活动时较弱。     

玉龙山西麓更新世冰川作用及其与金沙江河谷发育的关系

在玉龙山东麓更新世冰川作用研究的基础上,对其西麓和金沙江河谷中的古冰川与冰水沉积物的分布和特征进行了调查。结合ESR测年,划分出4次冰期,即0.7~0.6MaB.P.的玉龙冰期,0.53~0.45MaB.P.的干海子冰期,0.31~0.13MaB.P.的丽江冰期和晚更新世中晚期的大理冰期,其中玉龙冰期为规模较大的山麓冰川,丽江和大理冰期为山谷冰川,干海子冰期则为山麓冰川与山谷冰川的过渡类型。来自玉龙山西坡的玉龙冰期冰碛物充填于现今金沙江谷底的事实和大具金沙江下渡口西岸早更新世金沙江砾石层的发现表明,金沙江在早更新世早期即已存在,也说明了在该段金沙江河谷中多处发现的湖相沉积物是冰川沉积堰塞河谷而成石鼓古湖的结果。在该段金沙江河谷中仅发现拔河50m左右以内的4级河流阶地,且往往以这些湖相沉积为基座的现象,则是石鼓古湖被外泄后金沙江现代河谷形成的结果。     

陕北晋西砂黄土的胶结物与胶结作用研究

在野外调查的基础上,采用SEM、XRD、土壤物理和土壤化学等方法,对陕北晋西12个县市的48个马兰黄土样品进 行了全分散法粒度组成测定、聚集体分析以及黄土胶结物组成的测试分析。结果表明,砂黄土中的粘土矿物和超细碳酸盐、 游离氧化物和有机质等胶结物质主要是以聚集体包膜的形式存在于碎屑颗粒表面,并构成砂黄土骨架间的结构联结,具有弱 胶结特性。砂黄土中粘土矿物和有机质为非水稳性胶结物质,仅在干燥状态具有较弱的胶结作用;黄土中的CaCO3呈粗颗粒 骨架和细分散超细碳酸钙两种形式存在,并分别起着骨架作用和胶结作用,超细碳酸钙为不可逆的胶结材料,在聚集体形成、 保存以及聚集体与碎屑颗粒之间的联结方面发挥着重要作用;非晶质游离氧化物(SiO2、Fe2O3、Al2O3)含量虽低,但由于他们 是以薄膜形式分布在颗粒表面,在黄土胶结作用中也是不可忽视的,并与上述各种胶结物共同起作用。通过统计分析认为, 凝聚系数可以较好地反映黄土的胶结程度,成为联系黄土胶结特性与黄土物理力学性质之间的桥梁。黄土胶结物组成及其 胶结机理的研究不仅有助于深化砂黄土工程特性的认识,而且对揭示黄土高原表生地球化学环境具有重要意义。     

滇西北哈巴-玉龙雪山东麓断裂的晚第四纪正断层作用及其动力学机制探讨

地表调查发现,之前通常被作为两条断裂的哈巴雪山东麓断裂和玉龙雪山东麓断裂实际上隶属于一条整体凸向东北的弧形正断层——哈巴一玉龙雪山东麓断裂的南、北两段．该断层在大具以西为北西走向,倾向北东;向南转为近南北向,倾向东;构成了三角形断块隆起区（哈巴一玉龙雪山）与其东侧大具．丽江第四纪裂陷盆地间的主边界断裂．相关的晚第四纪地貌体垂直错动及其年代学分析结果表明,它在晚第四纪期间有强烈活动,其平均垂直活动速率波动于0．3～1．4mm/a间,其中末次冰消期后的断裂活动强度明显增大．该断裂显著的第四纪正断层作用及其走向的大角度弯曲实际上代表了滇西北“Z”字型裂陷带端部的地表变形样式,是该区在近东西向伸展变形背景下叠加了微断块顺时针旋转的直接变形响应．