汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4S孔冲洗液技术

针对汶川地震断裂带科学钻探项目四号孔浅孔（WFSD-4S）地质条件复杂,孔壁稳定性差,坍塌、掉块严重等问题,采用了双聚防塌冲洗液体系。该体系具有良好的稳定性和流变性,携屑能力强,防塌效果好,在WFSD-4S孔钻进施工中取得了良好的应用效果。通过对冲洗液配方的优化和性能参数的合理调整与维护,较好地解决了WFSD-4S孔的钻进技术难题,为顺利完成钻孔施工奠定了坚实的基础。     

汶川M_s 8.0地震破裂带CO_2、CH_4、Rn和Hg脱气强度

地震活动断裂带能够向大气释放大量的温室气体、放射性气体和有毒气体(CO_2、CH_4、Rn和Hg),并对大气环境的影响产生复杂的影响。利用静态暗箱法,对汶川M_s8.0地震破裂带CO_2、Rn和Hg脱气强度进行实地测量,并计算了CO_2和Hg脱气对大气的年贡献量。结果表明:(1)破裂带土壤气中CO_2、CH_4、Rn和Hg异常浓度最大值分别可以达到7.98%、2.38%、524.30k Bq/m~3和161.00ng/m~3;破裂带CO_2、Rn和Hg脱气平均通量是34.95g·m~(-2)d~(-1)、36.11m Bq·m~(-2)s~(-1)和26.56ng·m~(-2)h~(-1),最大值分别达到259.23g·m~(-2)d~(-1)、580.35m Bq·m~(-2)s~(-1)和387.67ng·m~(-2)h~(-1);(2)汶川Ms8.0地震破裂带向大气脱气的CO_2年贡献量是0.95Mt,Hg的年贡献量是15.94kg。汶川Ms8.0地震破裂带破裂CO_2、CH_4、Rn和Hg等的脱气强度,不仅与破裂带渗透率有关,还与断裂带浅部存在的气藏、煤层以及磷矿层等气体源有重要的联系。     

基于不同地质要素土质边坡的地震变形破坏颗粒流模拟

为探讨地震作用下松散堆积体边坡的变形破坏特征,采用颗粒流模拟程序（PFC2D）输入水平向汶川地震波,对不同坡度及不同细观参数的土质边坡进行动力作用下变形破坏的全过程模拟。研究表明,相同地震力作用下坡度主要影响土质边坡的破坏范围,边坡越陡,破坏深度越大,破坏边界越靠后;而细观参数则影响边坡的破坏形式,黏性土边坡的滑体保持了较好的整体性,滑面呈弧形;而砂性土边坡的破坏具有流变性且滑面呈上陡下缓的折线形。     

汶川地震区崩滑堆积体强度现场直剪试验研究

以汶川震区漩口一带地震诱发的松散堆积体为研究对象,开展碎石土原状样和重塑样的现场直剪对比试验,探讨不同法向应力、不同粒度组成和不同含水率等条件下碎石土的剪切强度特性。研究结果表明,地质成因和岩土体结构相似、粒度组成不同且级配不良的碎石土的剪切强度特性具有相似性;原状样剪切强度明显高于相同干密度和含水率的重塑样;级配良好的碎石土应变硬化程度略高于级配不良的碎石土,当粒径大于5 mm的粗颗粒含量大于42.9%时,随粗颗粒含量增加,碎石土的内摩擦角增加,而粘聚力则先减小后增大;抗剪强度指标与含水率呈线性负相关关系,随着含水率增高,碎石土抗剪强度降低,其中粘聚力较内摩擦角下降更明显。综合前人研究和本次试验结果,建议汶川震区类似结构组分碎石土天然状态下的剪切强度指标c值取15±3 k Pa,φ值取30°±2°。     

龙门山逆冲带假玄武玻璃在其形成及后期抬升过程中的化学变化

假玄武玻璃作为地震断层摩擦熔融的产物记录了断层带内地震破裂的相关信息,是认识断层带形成过程及其活动历史的重要物质组成。钻探获取的地下深部的断层岩样品,免受地表物理化学风化,相对较为新鲜,能够提供更接近其形成时的相关信息。本文以龙门山映秀—北川断裂带南段彭灌杂岩中发育多期假玄武玻璃为研究对象,应用扫描电镜、微区X射线荧光光谱(μXRF)岩心扫描仪以及布鲁克M4 TORNADO高性能微区X射线荧光光谱仪等仪器对虹口八角庙地表和汶川地震断裂带科学钻探(WFSD)岩心中发育的假玄武玻璃的化学组成进行对比研究。显微结构特征表明这些假玄武玻璃为地震断层快速滑动摩擦熔融的产物。化学元素对比分析结果显示,熔融物形成于高温还原环境下,其化学性质以高Fe、Ti、K值,低Si值为特征,并具高磁化率值的物理性质。地表假玄武玻璃经受表生流体作用,化学性质发生明显变化,以低K、Ti值和出现含Ca元素的新生矿物为特征。同时岩心中来自较深断层带的多期假玄武玻璃的成分差异也表明,大气水和地表水已沿断层带侵入到了585m以下或更深部位。因此在应用假玄武玻璃对地震断层瞬时滑动环境进行判断时需谨慎,应考虑其后期化学成分变化等造成的各种影响。     

四川大邑-汶川地区侏罗-第三系砾岩特征及沉积环境

龙门山中南段四川大邑、崇州、都江堰、汶川地区，侏罗系、白垩系、第三系发育良好，划分为侏罗系白田坝组、千佛岩组、沙溪庙组、遂宁组、莲花口组及五龙沟砾岩一组至三组；白垩系天马山组、夹关组和灌口组；下第三系名山组和上第三系（上部包括部分第四系）的大邑砾岩等岩石地层单元。各个地层单元中几乎都有砾岩沉积。概述了该区砾岩的时空分布及特征，按沉积环境将砾岩划分为冲积扇砾岩、河道滞留砾岩及湖滨砾岩等，最后讨论了物源区及其时空演化。     

基于动三轴试验的大光包滑坡层间错动带动力特性研究

大光包滑坡是2008年汶川地震触发的最大规模滑坡, 平硐揭示该滑坡滑带形成于糜棱质化、泥化的层间错动带, 且地下水从该错动带渗出。为分析强震过程饱水错动带材料动力特性, 本文作者在平硐内取不同层位错动带材料C₁(粉粒为主)、C₂(粉黏粒为主)和C₃(砂粒为主), 室内进行了系列动三轴试验, 得出如下结论:(1)在设计动荷载(40 kPa、60 kPa和80 kPa)下, C₁、C₂孔压增长缓慢, 没有液化; 而C₃孔压增长迅速, 5%应变时动孔压增长到围压值, 试样液化。(2)试样动剪应力值与振动次数关系较大; 随着振次增加C₃动剪应力值明显减小, 而C₁、C₂动剪应力小幅度减小; (3)在相同动应变下, C₃动应力和动弹性模量最大, 动阻尼比最小; 而C₂动应力和弹性模量最小, 动阻尼比最大。结果表明, 大光包层间错动带在地震中可能发生液化, 从而导致错动带抗剪强度骤然降低, 滑坡快速启动。     

2008年汶川大地震孕震、同震及震后变形和应力演化全过程的数值模拟

2008年M_S 8.0级汶川大地震发生在具有复杂的地质构造背景、强烈的地表起伏、不均匀的弹性和黏性结构的龙门山断裂带上。由于震前地震活动性不够强烈且地表构造变形较小,龙门山断裂带的地震危险性在汶川地震之前被低估。从数值模拟的角度,建立黏弹性有限元模型,考虑了初始地形、重力、构造加载、黏弹性松弛等因素对2008年汶川大地震的孕震、同震及震后150年变形全过程的影响,定量研究了映秀-北川断裂带的同震及震后变形,分析了弹性层、黏弹性层的应力积累、释放、调整的特点,模拟得到地表同震和震后位移与大地测量资料较为吻合,对汶川大地震的余震分布进行了力学上的解释,模拟得到震前、同震及震后的应力变化有助于深入分析大地震的动力学成因及其对周围区域的地震危险性影响。      

2008年汶川大地震同震、震后形变和应力及对松坪沟地质灾害的影响

2017年在四川茂县松坪沟发生的新磨滑坡造成了重大人员伤亡.除了分析降雨、工程地质等因素外,前人提出地震对滑坡的形成也起到了重要作用,然而目前还缺乏详细的定量分析.本研究根据龙门山地区地壳结构和GPS观测,结合美国地质调查局USGS反演得出的汶川地震同震破裂模型,利用粘弹性分层半无限空间模型(PSGRN/PSCMP程序)计算了汶川地震引起的同震和震后形变及应力场变化,并详细分析了对松坪沟地区的形变和应力.结果表明汶川地震同震破裂造成松坪沟地区发生了明显地表位移,并且震后的粘弹性松弛效应使得变形在该区持续加强.汶川地震同震破裂在松坪沟地区造成的东向位移为26.8～42.3 cm,北向位移为7.4～8.0 cm,该区处于垂向位移上升和下降的过渡地带,变化量为–0.1～1.7 cm;震后9年在同震的基础上东向位移继续增加约2.5 cm,北向位移增加约7.4～8.0 cm,松坪沟的北西段处于垂向位移持续上升区,而南东段处于垂向位移下降区,震后形变造成平均地形梯度增大,有利于滑坡灾害的发生.鉴于松坪沟断裂性质的不确定,汶川地震同震和震后引起的库仑应力改变对其活动性会产生不同的影响.