0.   引言

喜马拉雅东构造结位于喜马拉雅造山带东端，由北至南可划分为拉萨地体、雅鲁藏布江缝合带和喜马拉雅地体3个构造单元，是全球构造应力最强、隆升和剥蚀速率最快、新生代变质和深熔作用最强的地区之一，板块界限、构造格架和地貌水系在此发生急剧转折(Ding et al., 2001; Booth et al., 2004; 许志琴等, 2008; 彭淼等, 2017)。喜马拉雅造山带作为印度板块与欧亚板块的陆-陆碰撞造山运动的前沿地带，其地球动力学问题是全球科学家关注的热点(Tapponnier et al., 1982; Yin and Harrison, 2000; 许志琴等, 2008; 滕吉文等, 2019；卞爽等，2021)。喜马拉雅东构造结的地质作用从本质上深刻反映了现今全球构造最活跃地带的孕灾动力学机制、全球地表隆升最快地区的成灾动力学机制、全球气候变化最敏感地区的链灾动力学机制以及全球地形地貌差异最大地区的工程灾变动力学机制，具有极为重要的地球动力学与灾害动力学研究意义。

喜马拉雅东构造结的构造活动极强、地形陡变幅度极大、地质条件复杂多变、地质灾害十分严重。然而，根据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》(http://www.gov.cn/xinwen/2021-03/13/content_5592681.htm?pc)，这一地区是国家战略规划的前沿阵地，也是川藏铁路、雅鲁藏布江下游水电基地、川藏公路、滇藏铁路等大型工程的规划建设区；活跃的构造断裂带、结构复杂的构造混杂岩带、异常多变的高地应力环境、频发的流域性地质灾害等地质安全风险十分突出，科学技术挑战史无前例(黄润秋等, 2001; 彭建兵等, 2004, 2020; 崔鹏等, 2017; 殷跃平等, 2021a; 兰恒星等, 2021; 张永双等, 2022)。为保障重大工程和国土空间地质安全，文章在大量前期研究的基础上，系统梳理东构造结地区重大地质安全问题，总结分析工程选址面临的地质安全挑战，最后提出工程选址主要研究方向，为完善工程选址风险评价与防控方法提供思路。

1.   东构造地区重大地质安全问题

喜马拉雅东构造结大型工程地质安全问题是目前地质工程领域研究的薄弱环节，板块构造动力、高原隆升动力、气候变化动力、人类工程营力等多动力跨尺度耦合作用控制着板块构造带工程地质体的稳定性和特大灾害的孕育、形成和演化。在喜马拉雅东构造结这一全球构造活动最为强烈、地质灾害最为发育、区域地壳不稳定的地区开展大型工程规划建设，将面临着复杂的地质安全风险。工程规划、建设及运营过程中强烈构造运动的致灾机理如何，如何有效面对构造带内大型山体变形、复杂异常的深部应力、破坏力超强的流域性地质灾害链，均是前所未见而亟需研究的新问题，迫切需要科学认识与应对。

1.1   板块构造带工程抗断问题

喜马拉雅东构造结大型工程穿越板块结合带和强烈活动构造带，跨越冈底斯-腾冲地层区和喜马拉雅地层区(以雅鲁藏布江缝合带为界)，大型走滑剪切带相互切割，强震与断层工程错断风险十分突出(图 1)。南迦巴瓦地块西侧发育东久-米林断裂、派镇断裂带等强烈变形的左行剪切带；东侧发育由多条断裂带组成的墨脱断裂，雅鲁藏布江缝合带夹持于两大剪切带之间；北侧边界断裂为现今仍在活动的嘉黎断裂带；南侧方向进入藏南拆离系。其中近南北向、北北东向的断裂带晚第四纪以来活动强烈，多次发生7级以上地震，近期最大的为1950年发生的墨脱察隅8.6级大地震。

图  1  喜马拉雅东构造结地质构造格架图(据丁林和钟大赉，2013；Searle，2013修改)

SS—桑构造结；AS—阿萨姆构造结；YLS—雅鲁藏布江缝合带；STDS—藏南拆离系；MCT—主中央断裂；MBT—主边界断裂；JLF—嘉黎断裂带；MTF—墨脱断裂；DMF—东久-米林断裂

Figure  1.  Geological structures of the eastern Himalayan syntaxis (revised from Ding and Zhong, 2013; Searle, 2013)

SS-Siang syntaxis; AS-Assam syntaxis; YLS-Yarlung Zangbo suture zone; STDS-Southern Tibetan detachment system; MCT-Main Central Thrust; MBT-Main Boundary Thrust; JLF-Jiali fault; MTF-Motuo fault; DMF-Dongjiu-Milin fault

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地震所造成的破坏类型大致有两类：一类是地震动直接引起的结构损坏，另一类是断层错动导致的工程错断破坏。汶川地震震区紫坪铺等水电工程、铁路隧道工程经受住了超设计标准的地震考验，没有造成垮坝等灾难性的事故，说明强震区大型工程抗震设计是可行的；而对于工程抗断问题，这种地表错动和破裂直接导致建构筑物大变形或被错断破坏，经常影响工程的正常安全运行。

断裂带工程错断问题是青藏高原工程选址的主要地质安全风险之一，活动断层同震位错量可以达到数米甚至更高，从而造成工程严重破坏。2022年1月8日，青海省海北州门源县发生了M_S6.9级强烈地震，产生了约27 km长的同震地表破裂带，导致兰新高铁桥梁隧道被破坏，硫磺沟大桥严重损毁，水平最大偏移量1.78 m，竖向最大位错0.68 m(韩帅等，2021；潘家伟等, 2022；薛善余等, 2022)。铁路、公路、水电等大型工程在喜马拉雅东构造结将不可避免地穿越嘉黎、雅鲁藏布江、墨脱等板块结合带的深大活动断裂带，复杂工程地质岩体的地震动力响应与工程抗断问题是这一地区工程选址首要面临的地质安全风险(谢猛, 2020；谢全敏等，2021)。

1.2   复杂地应力场深埋工程灾变问题

喜马拉雅东构造地区区域构造应力场复杂多变，在区域构造应力、自重应力和地形急变带影响下，极易造成极高地应力及局部应力集中，从而导致工程建设运行将遇到岩爆、硐室变形等地下工程灾变问题，并造成构造变形错断工程的风险加剧，最终严重威胁深埋地下工程的安全。例如，色季拉山、多雄拉山等地下工程设计最大埋深约2000 m，工程区水平构造应力场占主导，2000 m埋深最大水平主应力下限值约为80 MPa，属于极高地应力等级，这对安全施工开挖造成极大困难，并严重影响着大型地下硐室群的设计埋深、走向、几何形状及选址。因此，亟需开展东构造结关键构造部位深孔地应力测量与长期监测，揭示现今构造应力场特征及其变化规律，掌握区域构造应力背景，为工程选址决策提供服务。

1.3   板块构造带松动山体工程灾变问题

长期的构造运动使得喜马拉雅东构造结地区成为地形急变带，发育了雅鲁藏布江大峡谷、帕隆藏布江大峡谷等深切峡谷，山高坡陡，山体变形强烈。同时，东构造结构造混杂岩带十分发育，在复杂的岩石组成和不同期次、层次的构造叠加变形下，岩石破碎，蚀变岩发育，构造片理强烈，岩性结构在纵向上、横向上变化剧烈，岩质总体较软，导致松动山体十分发育、分布广泛，为工程选址寻找相对稳定地块增加了难度。易贡、多雄河等地的构造混杂岩带主要由变质钙质砂岩、大理岩、云母石英片岩、变质火山岩等组成，其可分为强变形域和弱变形域，强变形域岩石极其破碎，蚀变岩、膨胀岩土较发育，存在山体变形、软岩大变形、突涌水等地质安全风险；弱变形域则相对较稳定。总体而言，喜马拉雅东构造结地区构造带内地层岩性复杂，地形陡峻，大型山体存在松动变形，在这一区域内进行相对稳定地块选址难度大，工程选址面临着严峻的松动山体变形灾变问题。

1.4   流域性地质灾害链工程灾变问题

受地壳隆升、强震、降雨和冰川运动等因素影响，喜马拉雅东构造结超高位超远程地质灾害链发生频率高，危害严重。如1950年8月15日的墨脱8.6级大地震，触发了多处高位山崩灾害堰塞雅鲁藏布江，对村镇破坏严重。2000年4月9日，雅鲁藏布江支流——易贡藏布扎木弄沟发生超高位超远程巨型地质灾害，滑坡体积3×10⁸ m³，形成库容近30×10⁸ m³的堰塞湖，溃决洪水流量达12.4×10⁴ m³/s，灾害链摧毁了下游318国道和通麦大桥，导致墨脱县城成为孤岛、交通中断数月，下游地区上千人死亡，5万多人无家可归，灾难举世罕见(殷跃平, 2000; Yin and Xing, 2012)。2018年10月17日和29日，雅鲁藏布江大峡谷色东普沟两次发生高位崩滑碎屑流灾害链，造成雅鲁藏布江两次堵江断流形成堰塞湖，上游回水后严重威胁村镇的公路交通、电力通讯设施和耕地等，堰塞坝溃决后下游形成洪水灾害，最终造成33个村庄被淹、5千余人受灾(刘传正等, 2019; Zhang et al., 2022)。

喜马拉雅东构造结是全球特大地质灾害链最为发育的地区之一。物源启动区位于极高山区陡坡地带，海拔可达5000 m以上，启动物源前后缘高差超过1000 m，物源与堆积体落差超过2000 m，运动距离10 km以上，从而形成超高位启动、超大高差、超远程堆积的巨型地质灾害链，并具有体积巨大、运动速度极快、破坏范围极广的特点。地质灾害超高位启动后，通过巨大的势动能转换和强烈的碰撞、铲刮、解体、流动等动力作用，滑体由固体转化为多相态流体，并撞击裹挟流通区两侧山体及松散堆积体，导致滑体体积和运动能力增加数倍以上，最终发生超远程运动堆积，形成堵江→堰塞湖→洪水灾害链，灾害链致灾规模明显放大。喜马拉雅东构造结地质灾害是高位冰岩崩→碎屑流、泥石流→堵江堰塞坝→堰塞湖→溃决洪水的动力演化过程，是一种破坏力巨大的流域性地质灾害链，直接威胁大型工程地质安全。

2.   工程选址面临的地质安全挑战

喜马拉雅东构造结是板块构造带和构造不稳定区域。如何在活动构造带内选择相对稳定的场址，认识重大地质安全风险并提出风险防控对策，是当前摆在工程地质科研工作者面前的重要课题，也是国家大型工程规划建设与运营的地质安全的根本保障。然而，东构造结地区的重大地质安全问题具有显著的复杂性和特殊性，对工程选址建设造成了前所未有的挑战。

2.1   工程选址理论方法面临挑战

20世纪60年代，李四光先生在指导西南三线工程选址时要求首先查明活动构造带或地震危险区，开展区域地壳稳定性评价，并找到“相对安全的地区”，即“安全岛”。“安全岛”理论是区域地壳稳定性评价的核心理论之一，核心思想是在活动构造带内寻找相对稳定的“安全岛”，最终满足工程建设基地和场址选址需要。随着一批大型水电、核电等大型工程施工建设，中国工程地质界众多知名专家在工程实践中不断积累经验，逐步形成了系统的区域稳定性评价理论体系和方法论，为工程选址提供了科学保障和技术支撑。谷德振(1965, 1979)以构造稳定性分析作为区域地壳稳定性评价的核心内容，强调内动力产生的构造活动性和构造块体稳定状态是区域地壳稳定性研究的主体，以现今构造应力场分析研究为主，新构造以来的构造应力场演化研究为辅，在分析揭示现今构造活动性、地震活动性规律和原因的基础上评价区域地壳稳定性。刘国昌(1979, 1983, 1993)以区域稳定性工程地质评价为核心，将区域地壳稳定性评价分为构造稳定性评价、地面稳定性评价和场地稳定性评价3个层次，强调地球内动力作用是影响区域地壳稳定性的主导因素，并考虑外动力和特殊物理地质现象对地面和场地稳定性的影响，从新构造、活动断裂、地震活动性等方面为主研究构造稳定性，并从地壳表层地质灾害和工程岩土性质为主研究地面和场地稳定性，最后综合评价区域地壳稳定性，使地壳稳定性研究贯穿于工程地质研究的全过程。胡海涛以李四光倡导的活动构造体系与“安全岛”理论为主体，在研究实践中进一步发展，形成了地壳稳定性分级和分级的主要指标，为工程建设区地壳稳定性评价提供了重要依据(胡海涛, 1987; 胡海涛和易明初, 1988; 胡海涛和殷跃平, 1996)。

21世纪以来，随着中国西部大开发和可持续发展战略的逐步实施，许多大型工程逐渐向西部新构造活动强烈、区域地质环境薄弱和工程地质条件较差的地区延伸。围绕这些大型工程进行区域地壳稳定性评价既是研究面临的挑战，同时又为工程选址理论和技术的发展提供了难得的机遇。根据国家大型工程规划建设的需要，中国地质调查局开展了国家大型工程区域地壳稳定性调查与评价，涉及的大型工程包括青藏铁路、滇藏铁路、南水北调西线工程、三峡引水工程、西气东输工程等，促进了中国区域地壳稳定性理论和技术的发展。然而，西部山区大型工程的区域地壳稳定性评价工作有待加强，尤其是汶川地震巨大灾难为国人敲响了警钟，这一区域进行大型工程和城镇规划建设必须进行区域地壳稳定性评价，才能保证选址不出现重大地质安全问题。随着中国大型工程向青藏高原持续纵深推进，以构造活动性和地震强度评价为主的地壳稳定性评价工作还存在一定不足。喜马拉雅东构造结地区地质问题非常复杂，目前现有的工程选址理论、方法、技术、标准多来自于中东部相对稳定地区，无法满足造山带工程选址的地质安全需求，亟待开展关键科学问题研究。

2.2   地质演化过程与工程区地质建造尚不清楚

喜马拉雅东构造结经历了中生代新特提斯洋演化和新生代印度-欧亚大陆强烈碰撞复杂地质过程。现今喜马拉雅东构造结保存更多的是新生代以来印度-欧亚大陆碰撞作用形成的变质-构造-岩浆记录，许多学者进行了东构造结形成、南迦巴瓦隆升、变形与运动学研究及断裂活动性等研究，并取得了丰硕成果(丁林等, 1995; 钟大赉和丁林, 1996; Burg et al., 1997, 1998; 张进江等, 2003; Zhang et al., 2004; Booth et al., 2004; 郑来林等，2004; Seward and Burg, 2008; 许志琴等, 2008; 丁林和钟大赉, 2013)。相比于新生代地质构造记录，喜马拉雅东构造结保存的新特提斯洋演化地质记录要少得多。早期研究者认为著名的雅鲁藏布江新特提斯结合带向东未延伸至喜马拉雅东构造结地区。1∶250000墨脱幅区域地质填图在喜马拉雅东构造结地区系统填绘出雅鲁藏布江结合带，厘定其由少量超基性岩、基性岩、大理岩、外来岩块和大量石英(片岩)岩构成(郑来林等, 2003)。而由于蛇绿岩端元保存的较少且蚀变严重，当前仅有少量研究报道了超基性和基性端元的岩石学和地球化学特征。

喜马拉雅东构造节新生代以来的构造结形成机制、变形与运动学特征、隆升速率等成果为大型工程规划建设提供了可供参考的科学的资料。然而，作为大型工程最基础和关键的“地质建造及其形成的地质过程”并未完全清楚，制约了工程选址、地质安全风险评价及安全防范策略制定等。新特提斯演化俯冲增生合碰撞等过程将洋壳、远洋沉积物、洋岛海山等不同时代、不同性质岩块堆叠拼贴在一起形成构造混杂岩，物质组成和地质结构复杂，在空间上变化快，工程性质差异大，是引发重大地质安全风险的根源。如何科学阐明东构造结地区地质特征及动力演化过程，精细刻画多时空地质结构及工程地质特征，揭示不同地质建造的工程效应，成为喜马拉雅东构造结地区大型工程建设与安全运营亟需开展的科学问题。

2.3   构造活动性与强震灾害风险十分突出

喜马拉雅东构造结构造活动强烈，主要发育主中央断裂(MCT)、主边界断裂(MBT)、藏南拆离系(STDS)、嘉黎断裂带(JLF)、雅鲁藏布江缝合带(YLS)等区域性活动构造带(Burchfiel et al., 1992；Ding et al., 2001)。南迦巴瓦构造结周缘还发育东久-米林断裂(DMF)、墨脱断裂(MTF)等第四纪地震断裂(谢超等, 2016; 唐方头等, 2019)。

该地区地震活动强烈。根据中国地震台网记载，1970年1月至2016年6月共发生3级以上地震2270次、4.5级以上地震234次、6级以上地震27次，地震大多集中在雅鲁藏布江大拐弯顶端及北部，沿西兴拉断裂呈北西—南东向展布。20世纪以来，最大的2次强震分别为1950年察隅8.6级地震和1947年朗县7.7级地震。其中察隅8.6级震中位于阿帕龙断裂带与喜马拉雅主边界断裂交汇部位，震中最大烈度XI度，断层长度250 km，最大同震走滑位移7~8 m(Ben-Menahem et al., 1974; Chen and Molnar, 1977)。近50年来，该区主要以中小地震为主，已发生的最大地震为2017年米林M_S 6.9级地震，震中位于西兴拉断裂和鲁朗-米瑞断裂的交汇部位，以逆冲型为主兼具少量走滑活动，震中最大烈度为Ⅷ度。

强震活动一般会形成显著的地表破裂带，对跨断层的大型工程会产生严重的错断灾害效应，如2001年11月14日昆仑山西口库赛湖发生的M8.1级地震，发震断裂为东昆仑断裂带西段，地表破裂带主体长度大于350 km，以左旋走滑为主，最大水平位移6 m，此次强震的错断效应直接导致与地表破裂带走向垂直或斜交的青藏公路、光缆和青藏铁路系列工程设施被左旋错开(徐锡伟等, 2002)。东构造结发育多条具有发生强震风险的活动断裂带，强构造活动引起的地质安全风险已经成为大型工程安全选址的关键“卡脖子”问题。

2.4   深部构造应力场与灾变研究非常薄弱

构造应力作用是地壳构造稳定性直接影响因素。喜马拉雅东构造结作为板块构造带和地形急变带，深埋工程现今构造应力场极其复杂多变，工程灾变风险高。国内外深埋工程选址的深度范围主要在地壳浅表层，即深度3000 m以内。位于深部震源机制和地表GPS研究范围之间的过渡深度，既受深部构造动力作用制约，又受地表地形地貌和山体影响。因此，针对东构造结地区特殊的构造部位和深埋工程选址方案的特点，开展东构造结深部构造应力与山体应力响应及其灾变风险研究十分重要。随着铁路规划建设工程的推进，该地区依靠大地构造演化、地球物理、震源机制、GPS观测等方法手段开展了一定的构造应力量化研究，并通过部分构造部位地应力测量与实时监测，初步揭示了东构造结地区周缘构造应力作用(孟文等, 2017; 张鹏等, 2017; 张重远等, 2022)。然而，目前关于东构造结工程选址区或核心区的构造应力场量化研究仍非常薄弱，因此亟待开展关键构造部位深孔地应力测量与实时监测，揭示工程选址区或核心区深部构造应力场特征与山体应力响应规律，评价其对未来深埋工程选址的强烈影响和灾变效应。

2.5   超高位超远程地质灾害链形势严峻

喜马拉雅东构造结地区受构造运动、强震、气候变化等多因素影响，冰岩崩-碎屑流、泥石流-堰塞湖洪水等特大地质灾害链频繁发生，这类超高位超远程的链式地质灾害影响范围广、流域性成灾风险很高。1950年以来，东构造结地区发生了20余起特大地质灾害链堵江事件。例如，1950年察隅8.6级大地震导致大规模的崩塌、滑坡、冰川跃动，严重堵塞了雅鲁藏布江；2000年西藏易贡高位崩滑-碎屑流-堵江-洪水地质灾害链和2018色东普沟高位冰岩崩-碎屑流-堵江-洪水地质灾害链，对上下游居民生命安全和工程选址造成巨大威胁。2021年2月7日喜马拉雅造山带查莫利地区发生高位冰岩崩洪水灾害，高位崩滑体高位启动，碰撞解体形成碎屑流后汇入阿拉克南达河形成堰塞湖，溃坝后转化为洪水灾害，导致下游2座水电站被摧毁，200余人伤亡(殷跃平等，2021b；Shugar et al., 2021; Zhang et al., 2022)。在强烈的内动力作用、地震、气候变化等因素影响下，高位冰岩崩、冰川跃动所形成的流域性地质灾害链越加频繁，成为东构造结地区工程选址的重大地质安全隐患，值得高度关注。

喜马拉雅东构造结特大型地质灾害形成于高山、极高山地区，多云雾和强气流的极端条件导致高位地质灾害风险源识别难度极大，常规遥感方法无法进行形变探测，同时高位风险源失稳后的巨大势动转换使得滑体具有高流动性、远程运动、多相态转换等特点，并诱发滑坡涌浪、堰塞坝堵江、溃决洪水等一系列链状灾害。这些流域性地质灾害链不论从破坏范围，还是破坏强度，均超过初始崩滑流造成的破坏，堰塞坝溃决产生的洪水灾害已经成为影响工程选址安全的重大安全隐患，需要对高位地质灾害风险源识别、稳定性分析和成灾风险进行评估，对工程承灾体破坏效应进行预测分析，提高工程选址的安全性。

3.   工程选址主要研究方向

针对喜马拉雅东构造结活跃的构造断裂带、结构复杂的构造混杂岩带、异常多变的高地应力环境、超高位流域性地质灾害链等极其复杂的地质安全风险，结合工程实践，亟待开展工程选址安全岛理论与方法研究，有效提高大型工程规划建设过程中的地质安全综合防控科技支撑能力。

3.1   区域地质演化与工程地质问题研究

采用“空-地-井”综合手段开展喜马拉雅东构造结地区地质构造研究，揭示喜马拉雅东构造结地区浅表、工程深度及地壳深部3个不同尺度的物质组成与结构。研究区域重力场、磁场特征，进行区域航空地球物理场区划；开展1∶50000—1∶10000比例尺区域地质填图，对冈底斯带、雅鲁藏布江结合带和喜马拉雅带进一步划分，精细刻画地表不同带内的岩石组成和构造特征，对典型岩石开展岩石学、地球化学及年代学研究等，建立区域地质演化过程；选取工程规划建设重点区，开展多方法地球物理探测，揭示地下不同深部地球物理结构；利用工程勘查资料，开展平硐和岩芯编录，揭示工程尺度地下物质组成与结构。

针对构造混杂岩带，开展大比例尺地质调查和构造-地层剖面测制，准确厘定构造混杂岩带的构造边界、带内物质组成及相互关系，运用洋板块地层学分析方法识别出古洋盆不同位置的物质组成。对板块构造混杂岩带内的不同物质开展岩石学、年代学及地球化学等研究，重点对残余洋壳、俯冲型岩浆弧、闭合-碰撞高压变质榴辉岩等关键地质体的研究。对构造混杂岩带内的超基性岩、(变质)辉长岩、(变质)玄武岩、大理岩及各类片岩等岩石开展详细调查研究，研究相互接触关系、结构面、硬度及完整性等，圈定不同区段软岩、灰岩、断裂破碎带等不良地质体，精细刻画多时空地质结构及工程地质特征，揭示板块构造混杂岩带不同地质建造的工程效应。

3.2   活动断裂及工程安全风险研究

基于野外地质调查、遥感影像解译、构造地貌分析等手段，结合槽探(地表层)、物探(中浅层)及微地震监测(深层)等不同层次的探测方法进一步厘定工程区近场主要断裂的空间展布特征和活动强度，揭示断裂的空间展布特征和局部段第四纪活动性。重点揭示活动断裂是否明显错断地表覆盖层，如土壤层、砾石层、砂层等典型的第四纪地层，对于有明显错动迹象的断层，需要判别断层的活动性质，测量代表性层位的错断距离，辅助地层年代学测试结果，估算断裂第四纪活动速率。利用人工激发所引起的弹性波在地下介质传播的差异特征，推断不同深度地层的性质和形态，查明工程区近场活动断裂的产状、宽度、上断点埋深、错断层位及活动性质等；视场地条件和实际研究工作需求，在断裂关键部位适时补充浅层地震物探工作，基于浅层地震物探资料，结合工程区已有的地质和钻孔资料，综合解释工程区近场活动断裂的最新活动性和活动强度。同时，考虑微震发生频率较高，开展微震监测，在较短时间内获得大量的地震数据，提供较多的地下构造活动信息，获取工程区近场主要活动断裂空间展布特征和地震活动性。

针对构造带内区域岩石蚀变强烈，岩体工程力学性质差，存在软岩大变形、突涌水以及活动断裂长期蠕滑或地震作用下，地下工程面临的松动山体滑移、断层错断的地质安全风险，需建立工程规划区地下工程与断裂带的三维地质模型，通过模型试验、数值分析等技术手段，分析断裂带在长期蠕滑、强震滑移等情况下地下工程的破坏模式，揭示断层位错活动时地下工程区应力场、位移场等的变化规律，阐明地下工程破裂扩展的模式与范围等问题。

3.3   复杂地应力场及工程灾变风险研究

喜马拉雅东构造结新生代构造变形以强烈的地壳缩短与频繁的地震活动为特征，研究其现今地壳形变及区域构造应力场具有重要的意义。基于东构造结地壳变形观测数据，充分考虑东构造结深部地壳结构、地质构造、地层岩性、活动断裂带及地形地貌等关键地质要素，建立东构造结研究区地壳尺度三维地质结构模型和力学模型，研究东构造结区域构造应力场不同时间尺度下动态演化规律和空间分布特征；结合震源机制解揭示地壳深部现今构造应力背景，获取东构造结深部区域构造应力场信息，包括最大主压应力方向、应力类型及构造应力场分区差异特征等。地壳变形观测数据和震源机制解反演得到的构造应力场结果虽然能直观反映最大主应力方向，但是难以确定主应力绝对大小及其随深度的变化趋势。为全面厘定东构造结地壳浅部主应力大小和方向，揭示地应力变化特征，同时亟需开展基于深孔地应力测量与监测，确定东构造结地壳浅部区域最大水平主应力、最小水平主应力、垂直应力、侧压系数等随深度变化趋势及应力结构类型，再结合区域地壳变形和震源机制解反演结果，全面揭示东构造结区域最大水平主应力方向空间分布特征。

在上述工作基础上开展深埋工程地应力场综合研究，确定深埋工程区地应力随深度变化趋势。受地形地貌、活动构造、岩体力学特性及地表风化剥蚀等多种因素的影响，即使在相同的区域构造应力背景条件下，测点所处的山体应力在一定深度范围内也表现出差异性。为揭示区域构造应力作用下深埋工程山体应力响应机制，研判深埋工程地应力灾变效应，采用三维地应力场数值模拟方法，综合考虑地形地貌、工程地质条件、活动断裂等关键地质要素，建立研究区三维地质结构模型，构建三维地质力学模型，分析区域构造应力作用下山体应力空间差异分布特征，揭示东构造结区域构造应力作用下深埋工程山体应力响应机制，结合深埋工程围岩分级和岩体物理力学参数特征，采用岩石强度应力比或岩石应力强度比等经验判别准则，半定量—定量研判多雄拉山深埋工程岩爆、大变形等围岩稳定性风险，为大型工程地质安全风险防控提供参考依据。

3.4   流域性地质灾害链工程风险研究

针对雅鲁藏布江下游及支流的超高位超远程地质灾害链开展高位风险源形变早期识别与监测、高原无人机航测、大变形高位山体风险预测分析、流域性堰塞湖洪水风险分析等研究工作。采用多源SAR影像、多时相光学遥感影像以及多时相DEM数据，辅助地质图、地质灾害编目图，利用多波段差分干涉SAR卫星数据、高分影像及历史存档影像数据等，识别超高位超远程地质灾害链风险源；结合高海拔长航时无人机航空摄影，构建高精度地形级实景三维模型，进行高位地质灾害风险源分析评估，定量分析高位岩崩、冰崩、冰川、冰湖、松散堆积物等致灾因子，对巨型松散冰碛物精确定位、定量计算和影响路径分析，圈定地表形变区，识别地质灾害隐患点，分析和评估灾害体形态、规模。考虑气候边坝、地震等工况下，开展高位岩崩、冰崩等链式灾害成灾模式及动力学过程研究，分析高位滑坡-碎屑流-水石流、高位滑坡-碎屑流-泥石流等灾害堵江风险，分析不同物源启动情况下堵江堰塞坝的规模、深度、高度等特征，并依据堰塞坝特征计算分析堵江后库容变化曲线及淹没范围。根据堵江堰塞体特征，考虑堰塞坝不同溃决方式下，溃决洪峰值流量大小及对下游水电站的影响。

3.5   东构造结大型工程选址理论方法研究

以地球动力理论为基础，综合考虑“区域-地区-场地”横向尺度的地壳稳定性评价与“地表-浅层-深部”纵向尺度的场地稳定性评价；开展以区域构造活动与强震影响为主的区域地壳稳定性评价，以活动断裂、地层建造与流域性地质灾害链影响为主的地区地壳稳定性评价和以松动山体、岩体结构和深部地应力场(岩爆、软岩大变形、断层错断等)影响为主的工程场地稳定性评价；拓展传统二维构造稳定性评价向多维高精度场地稳定性评价转变，综合评价大型工程地质安全风险。

通过深部应力场与地表形变观测相结合、构造带地质结构与山体变形相结合、地表动力过程与流域性灾害链相结合，系统查明板块构造带断层活动与近远场强震导致的工程错断、复杂地应力场诱发的深埋工程岩爆与大变形、板块构造带的松动山体工程灾变、流域性地质灾害链工程灾变等重大地质安全风险，形成大型工程灾变风险的精细化风险评价方法，提出工程安全风险综合防控技术，支撑服务工程规划建设。同时，结合高分遥感、InSAR、无人机航测、LiDAR、GNSS、地应力实时监测、微震监测等组成的“空-天-地”动态观测数据，定量研究构造活动性、地应力场的演化发展与灾变趋势，动态评价工程场地稳定性，进一步完善工程选址理论方法。

4.   结论及建议

喜马拉雅东构造结是全球地质运动最强烈的地区，工程规划建设面临着复杂地质结构、活动断裂、高地应力、流域性地质灾害链等系列工程难题和地质安全风险，传统的工程选址理论与技术方法遭遇了巨大的瓶颈，国际上尚无研究先例。工程选址面临的地质安全挑战主要体现在5个方面：①工程选址理论方法面临挑战；②地质演化过程与工程区地质建造尚不清楚；③构造活动性与强震灾害风险十分突出；④深部构造应力场与灾变研究非常薄弱；⑤超高位超远程地质灾害链形势严峻。因此，从满足国家战略需求出发，以地球科学理论为指导，亟需开展强烈活动构造地区多尺度动态地壳稳定性评价方法创新，发展完善构造结工程选址理论。开展喜马拉雅东构造结地区地质建造和构造活动的精细调查评价，突出活动构造体系、构造混杂岩带等重大地质安全风险的评价，揭示地质演化过程对大型工程的影响。针对超高且各向异性地应力环境及灾变问题，构建东构造结区域和大型地下洞室群工程区地应力绝对测量和长期监测系统，查明大型地下洞室群岩爆、大变形、构造错断、山体松动等问题的内外动力机制，揭示喜马拉雅东构造结深部构造应力与山体应力响应机制。针对超高位超远流域性地质灾害链的问题，查明高位地质灾害风险源发育特征与变化规律，构建“空-天-地”一体化动态监测系统，动态评估高位冰岩崩-碎屑流、泥石流-堵江堰塞坝-堰塞湖-溃决洪水的演化过程，揭示流域性灾害链对大型工程的地质安全风险。