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2017年  第23卷  第5期

地质力学及其应用
四川九寨沟Ms7.0级地震滑坡应急快速评估
刘甲美, 王涛, 石菊松, 栗泽桐
2017, 23(5): 639-645.
摘要 (42) HTML (8) PDF (14414KB)(7)
摘要:
基于地震滑坡危险性评估的Newmark累积位移模型,利用震前获取的震区地形数据、区域地质资料,结合地震动近实时获取技术,开展了四川九寨沟Ms 7.0级地震诱发滑坡的应急快速评估。地震滑坡位移分析结果表明,同震滑坡活动的中—高强度区分布在断层两侧宽约4 km的带状区域内,整体沿北西方向延伸。其中,极震区的丰雪塘、日则和干海子等城镇驻地及附近道路的滑坡强度相对较高;震前、震后影像对比表明九寨沟地震诱发的滑坡类型以浅表型碎屑流及小规模崩塌为主,且同震碎屑流多是在震前已有碎屑流的基础上进一步活动扩展而来,震后汛期泥石流隐患也不容忽视;通过典型地区滑坡位移分析结果与震前、震后影像对比,表明滑坡位移分析结果能够较好的反映同震滑坡的宏观分布特征,但在场地尺度上吻合程度欠佳,后续将通过提升岩性和地形等数据质量进行改进。研究结果可为灾情研判提供宝贵信息,对提高灾害应急救援效率具有重要意义。
鄂尔多斯盆地天环坳陷北段上古生界裂缝特征及对气水分布的影响
刘新社, 任德生, 候云东, 王怀厂
2017, 23(5): 646-653.
摘要 (83) HTML (48) PDF (32880KB)(18)
摘要:
针对鄂尔多斯盆地天环坳陷上古生界裂缝的类型、成因及分布开展野外露头、岩心宏观及镜下微观裂缝的观察、描述与测量,并结合成像测井分析等资料,明确构造裂缝系统对气水分布的控制作用。研究结果证实鄂尔多斯盆地天环坳陷北部地区上古生界地层发育了不同组系、规模、力学性质及不同产状的构造裂缝系统,构造裂缝系统是研究区天然气发生垂向运移的主要通道。构造裂缝发育的差异性对气水分布起到了一定的调整作用,是导致研究区气、水分布复杂化的主要原因。
地裂缝与斜交地铁隧道动力相互作用试验研究
刘蕾, 刘雪玲, 马涛
2017, 23(5): 654-660.
摘要 (23) HTML (8) PDF (8808KB)(4)
摘要:
通过进行地裂缝与斜交地铁隧道的物理模型试验,研究地铁列车荷载作用下地裂缝与斜交马蹄形地铁隧道的动力相互作用特性。试验结果表明:地铁行驶产生的振动在土层中各个方向传播时会有不同程度的衰减,地裂缝对地铁振动具有阻隔作用;地裂缝附近隧道下方土层的振动要比上部土层强烈;地铁隧道的拱底部位相比拱腰和拱顶部位振动响应更强烈。地裂缝未活动时,隧道底部与土体的接触附加压力较大;地裂缝上盘下降时,位于地裂缝附近的下盘隧道底部和上盘隧道顶部与土体的接触附加压力较大。地裂缝未活动时,激振作用产生的隧道顶部和底部的附加应变均较小;地裂缝上盘下降后,位于上盘的隧道顶部和位于下盘的隧道底部产生负的附加应变,位于下盘的隧道顶部和位于上盘的隧道底部产生正的附加应变,且随上盘下降量的增大,附加应变逐渐变大。
基础地质研究
汉南杂岩余家山铜镍矿成矿时代与岩浆源区性质研究——来自锆石U-Pb测年和Lu-Hf同位素的制约
郑光高, 崔建军, 刘晓春, 乔建新, 曲玮, 陈龙耀, 李淼, 赵文平, 李东东
2017, 23(5): 661-672.
摘要 (32) HTML (11) PDF (6860KB)(5)
摘要:
汉南杂岩余家山铜镍矿位于望江山基性岩体的西南部,地处扬子克拉通北缘西端。矿区内出露的岩体成岩成矿时代和源区性质不明,从而影响了对本矿床成因的认识。本文分析了矿区内出露的典型含矿岩体和围岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和原位Lu-Hf同位素数据,结果表明其成矿时代接近或稍晚于约(791±4)Ma,成岩时代约为(808±7)Ma。且含矿岩体的εHft)值在+9.5~+10.9之间,平均值为+10.7,一阶段Hf模式年龄为924~974 Ma;围岩的εHft)值在+8.7~+11.1之间,平均值为+9.9,一阶段Hf模式年龄为927~1018 Ma。结合前人研究成果表明,余家山铜镍矿基性岩体由中元古代晚期至新元古代早期亏损地幔物质部分熔融生成,可能形成于活动大陆边缘环境。
西藏狮泉河地区晚侏罗世中性侵入岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及构造意义
尼玛次仁, 王国灿, 顿都, 普尺, 次仁央宗, 焦文龙, 李开云, 叶强, 洛桑朗杰, 达娃
2017, 23(5): 673-685.
摘要 (40) HTML (16) PDF (4727KB)(9)
摘要:
侵位于狮泉河结合带南缘和结合带南侧古生代地层的晚白垩世侵入岩中,解体出一套中性侵入岩,呈岩珠、岩枝状产出,主要岩石类型为石英闪长岩、英云闪长岩和花岗闪长岩,其中石英闪长岩和英云闪长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为157.3±1.5 Ma(MSWD=0.96)和159.3±3.7 Ma(MSWD=2.30),指示岩浆活动时间为晚侏罗世牛津期。该岩体SiO2含量在59.65%~64.57%之间,K2O为1.95%~2.69%之间,Na2O为1.97%~3.42%,K2O/Na2O在0.74~1.29之间,P2O5为0.085%~0.139%之间,Al2O3为13.63%~15.68%之间,A/CNK为0.89~1.07,属于准铝质—弱过铝质花岗岩。岩石稀土元素总量(∑REE)为107.37×10-6~148.33×10-6,LREE/HREE在6.77~9.67之间,轻重稀土分异程度强,δEu为0.63~0.84,铕略具负异常;在原始地幔标准化蛛网图上,富Rb、Th等大离子亲石元素(LILE)而亏损Nb、Ta、Ti和P等高场强元素(HFSE),具有岛弧钙碱性岩浆的地球化学性质。从岩石学、岩石地球化学特征研究表明,该时期岩石显示同源岩浆演化的特征,具有典型I型花岗岩特征,形成于板块俯冲下的岛弧环境。表明狮泉河一带在晚侏罗世已经存在俯冲型花岗岩,研究认为该时期岩浆活动很可能是狮泉河洋盆北缘(北亚带)持续扩张时,向南缘(南亚带)及中冈底斯带北缘俯冲的产物。
技术方法与应用
基于地质统计学的地震反演冲积扇相研究——以新疆C油藏为例
赵磊, 石亮亮, 柯岭, 贺婷婷, 张政, 许学良
2017, 23(5): 686-694.
摘要 (84) HTML (12) PDF (8784KB)(11)
摘要:
新疆C油藏属于开发早期区块,井资料少、井距较大,采用地震反演等数据进行沉积相研究,可提高研究精度。采用约束稀疏脉冲反演和地质统计学反演两种方法进行地震反演研究,前者受到地震分辨率的限制,纵向上分辨率不能够满足研究需求;而后者可提高反演纵向上的分辨率。本文采用地质统计学反演的储层厚度分布图进行沉积相分析,得到沉积相平面展布图,并总结了沉积相模式,解决了勘探阶段沉积相难以描述等问题,并取得了较好的效果。
西藏多龙矿集区水系沉积物地球化学数据定量分析与解释
刘向冲, 王文磊, 裴英茹
2017, 23(5): 695-706.
摘要 (52) HTML (28) PDF (8033KB)(13)
摘要:
位于西藏改则县的多龙矿集区是班公湖—怒江结合带最重要的斑岩型铜-金产地,具有较大的找矿潜力。本文利用MML-EM算法(Minimum Message Length-Expectation Maximization Algorithm)和ILR变换(Isometric Log-Ratio Transformation)为基础的主成分分析定量研究多龙矿集区水系沉积物化探数据的统计分布规律。混合分布筛分结果表明,Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Mn、Ag、Sn、W、Mo、As、Sb、Bi、Hg和Au的元素含量都服从包含两个对数正态分布的混合分布。大部分元素的高均值子分布反映了该地区多期次岩浆或热液活动。通过作ILR变换(Isometric Log-Ratio Transformation),消除了多龙地区化探数据的闭合效应,第一主成分的元素组合指示该地区的铜-金成矿潜力。多龙地区大部分铜-金矿床(点)和地表蚀变落在第一主成分得分较高的区域。根据第一主成分的得分,本文圈定了若干个成矿潜力较大的靶区。
南北活动构造带中段工程地质调查
南北活动构造带中段地质灾害与重大工程地质问题概论
郭长宝, 张永双, 王涛, 孙萍, 蒋良文, 杜宇本, 杨志华
2017, 23(5): 707-722.
摘要 (72) HTML (31) PDF (42653KB)(10)
摘要:
甘肃天水等城镇和成兰交通廊道位于青藏高原东缘南北活动构造带中段,是中国东西部地质、地貌边界带,断裂活动性强,地震活动频繁。本文在区内地质资料收集分析和野外地质调查的基础上,从活动断裂、浅表层地质灾害、深埋隧道重大工程地质问题等角度,分析了甘肃天水等城镇和成兰交通廊道规划建设过程中可能遇到的工程地质问题,认为:研究区内对成兰铁路和甘肃天水等城镇具有重大影响的活动断裂带主要有15条,并对区域构造应力场具有重要影响,具有强震诱发背景;研究区内地质灾害极为发育,主要包括崩塌、滑坡和泥石流,地质灾害的发育分布受强降雨、地震和活动断裂影响大,并发育一系列古地震滑坡,部分崩塌和滑坡方量大,具有高位、高速远程等特征,已严重制约着城镇、铁路、公路等地面工程建设,危害严重;研究区内深埋长大隧道多且工程地质问题复杂,已经遇到并严重受高地应力、软岩大变形、涌水突泥和高地温等重大工程地质问题的影响,同时还存在活动断裂断错效应对深埋隧道和桥梁等重要工程设施的长期影响。针对上述工程地质问题,深入探讨了其发育分布规律,并提出了调查研究途径和解决办法,对区内重要城镇、重大工程规划建设具有一定的借鉴意义。
西秦岭北缘断裂宝鸡—武山段活动触发滑坡分布规律与成因机制
辛鹏, 吴树仁, 张泽林, 刘甲美, 王涛, 石菊松
2017, 23(5): 723-733.
摘要 (68) HTML (31) PDF (5996KB)(10)
摘要:
西秦岭北缘断裂沿"一带一路"交通廊道展布,是南北活动构造带强震丛集发育的节点之一,地震地质灾害风险极高。基于地质调查、测绘与数值分析,查明了断裂在天水地区触发的地震滑坡分布特征,探讨了断裂触发滑坡的形成机制。研究表明:(1)西秦岭北缘活动触发的巨、大型滑坡为断裂地貌过程的一部分,易在断裂的阶区聚集发育,其枢纽部位也有零星的分布;(2)巨大型滑坡集中于历史极震区内,断裂破裂过程中的近场惯性滑移、远场地震动是主要触发因素,二者耦合作用导致巨大型滑坡在断裂带两侧具有对称分布特征,活动强度由近及远而逐渐变弱;(3)断裂水平滑移、破裂引起的斜坡滑动变形以结构面贯通为主要表现形式,具有强烈的方向效应、近直立断层的区域地震动效应及地震波的山体地形放大效应,这些力学效应在滑坡破坏过程产生断裂结构面、次级羽裂结构面与滑动面,它们协同控制了滑坡的运动;(4)极端降雨触发的泥流是巨大型滑坡堆积体复活运动的主要形式,是现今防灾减灾重点。
成兰铁路地应力测量与构造应力场分布规律研究
包林海, 杜义, 郭啟良, 张彦山
2017, 23(5): 734-742.
摘要 (63) HTML (34) PDF (5790KB)(17)
摘要:
成兰铁路位于青藏高原东部边缘高山峡谷区,由于印度板块与欧亚板块碰撞,区域内构造变形强烈,构造应力场十分复杂。为研究成兰铁路工程区地应力分布规律及断层稳定性,在铁路沿线茂县、松潘县以及宕昌县境内4个深孔水压致裂地应力测量基础上,获得了不同位置区域地应力实测值的大小和方向,并建立工程区应力参数随深度分布规律。分析表明:工程区应力随深度变化呈现出较好的线性关系,在测试深度范围内,水平应力普遍高于垂直主应力,地应力值总体上属于中—高地应力级别,在750 m深度内,最大水平主应力达25 MPa,反映出工程区构造应力占主导地位,侧压系数随深度呈缓慢衰减趋势。成兰铁路在不同构造单元上最大水平主应力方向有所不同,在东昆仑断裂以北甘南块体内,最大水平主应力为北北东向,在东昆仑断裂以南川青块体内最大水平主应力为北西向。根据实测的地应力数据并结合库伦滑动摩擦准则,对工程区内的断层稳定性进行了分析。文中取得的认识对成兰铁路工程区的构造应力场、断裂活动性的研究以及隧道工程的建设具有重要的参考意义。
强震区震后地质灾害长期活动性研究综述
杨志华, 兰恒星, 张永双, 郭长宝
2017, 23(5): 743-753.
摘要 (69) HTML (38) PDF (8666KB)(12)
摘要:
地震通过改变地表岩体的物理力学性质而使得震区滑坡、泥石流等地质灾害显著增强的现象在震后持续相当长的一段时间。在研究分析国内外学者对地震地质灾害研究成果的基础上,系统总结了目前在地震诱发地质灾害的发育分布规律及其演化趋势方面的研究方法及成果,探讨了研究中存在的问题及薄弱环节,并对未来的研究方向及趋势进行了展望。研究认为目前国内外对地震地质灾害长期活动性的研究还没有形成体系,尚缺乏有效的研究方法与技术,并且研究成果存在较大差异性。地震扰动区地质灾害长期活动性研究可为震后地质灾害的长期防灾减灾和风险管控提供科学支持,也能对地震地质灾害相关问题的进一步深入研究提供参考。
成兰铁路松潘隧道入口红花屯古滑坡发育特征与稳定性分析
任三绍, 郭长宝, 吴瑞安, 沈亚麒, 张涛
2017, 23(5): 754-765.
摘要 (73) HTML (14) PDF (30615KB)(9)
摘要:
成兰铁路地处南北地震带中段,在内外动力耦合作用下,铁路沿线发育一系列大型—巨型古滑坡及存在古滑坡复活现象,给铁路工程规划建设造成极大危害。野外调查表明,规划建设中的成兰铁路松潘隧道入口位于红花屯古滑坡的坡脚部位,在强降雨和人类工程活动等作用下,该古滑坡近年来已发生局部复活并对铁路和下方居民区造成重大威胁。本文在野外调查的基础上,对红花屯古滑坡开展了原位大型直剪试验和稳定性模拟分析。研究表明:天然工况下,组成红花屯滑坡的碎石土抗剪强度较高,与其碎石含量呈显著的相关性,随着含石量的增加,碎石土的粘聚力有降低趋势,而内摩擦角有升高趋势。基于FLAC3D数值模拟结果表明,在天然状态下,红花屯古滑坡的总体稳定性较好,铁路开挖坡脚改变了坡体的局部应力状态,在强降雨作用下,雨水进一步弱化滑体力学强度,古滑坡体变形量变大;在滑坡采取抗滑桩、格构锚等治理后,滑坡变形得到了有效控制。该滑坡在干湿循环、地震和人类工程活动等作用下,有可能进一步发生失稳,影响铁路隧道安全和坡体下方居民区,应加强群测群防和稳定性监测。
川西松潘黄土发育特征与工程地质力学特性分析
沈亚麒, 郭长宝, 吴瑞安, 任三绍, 宿方睿, 张涛
2017, 23(5): 766-777.
摘要 (43) HTML (12) PDF (15566KB)(8)
摘要:
以松潘幅和漳腊幅1:5万工程地质调查为基础,通过野外地质调查、地质测年、地理空间分析、室内试验和大型原位直剪试验等工作手段,对松潘黄土的发育分布特征和工程地质力学特性进行研究分析,认为松潘黄土具有以下特性:(1)松潘黄土为风成黄土,局部地形的变化通过控制近地面气流的运动从而影响松潘黄土的堆积,使得松潘黄土的分布与研究区地形、地貌的变化联系密切;(2)松潘黄土粉砂含量大于80%,大多含有碎石,碎石物质成分主要以砂板岩、炭质板岩和石英为主;(3)研究区内的松潘黄土主要分布于2712~3437 m的高程范围内,在山体南坡的分布远多于北坡,在地形开阔的断陷盆地内,黄土发育厚度大且呈广泛连续式分布,在高深的峡谷区,黄土的发育厚度变化大且呈零星的片状分布;(4)松潘黄土结构性明显,其力学性质受物质成分、含水率和天然结构面的影响,具有中等—强的湿陷性,黄土的结构性、水敏性、湿陷性等性质是该套地层内地质灾害发育的主要因素,松潘黄土的不良工程地质特性严重影响着研究区内未来重大工程的规划建设。
灌溉作用下浅表层黄土滑坡变形破坏机理实验研究
王刚, 孙萍, 吴礼舟, 石伦炎, 祝恩珍
2017, 23(5): 778-787.
摘要 (69) HTML (6) PDF (26534KB)(1)
摘要:
为有效减少泾阳地区大面积灌溉活动诱发黄土滑坡对社会和经济带来的巨大损失,开展灌溉型滑坡室内实验研究,研究坡度在灌溉条件下对黄土滑坡变形破坏过程影响,具有重大的现实意义。本次实验设计了可用于坡顶和坡面的灌溉装置,同时进行了45°斜坡和60°斜坡的两组室内灌溉模型实验,且每组斜坡内埋设体积含水率传感器、基质吸力传感器和孔隙水压力传感器三种传感器记录其内部变化。通过对两组实验过程及结果进行对比分析,进而得出灌溉条件下浅表层黄土滑坡的变形破坏规律,总结出该类滑坡的破坏模式及其诱发机理。实验结果表明,实验前期随着体积含水率不断增大,基质吸力逐渐减小至基本稳定,土体强度随之减小;实验后期上部土体饱和,斜坡产生的变形和土体排水不畅产生了超孔隙水压力,有效应力随之减小,土体强度减小至最小,导致滑坡产生。同时,坡度越大,滑坡越易发生,滑面深度和滑动距离越小。
川西岷江河谷典型大型—巨型古滑坡特征物探解译分析
郭桥桥, 郭长宝, 申维, 张国华, 宋昊翔, 周清强
2017, 23(5): 788-797.
摘要 (36) HTML (24) PDF (22896KB)(3)
摘要:
在遥感解译、野外调查的基础上,采用高密度电法和电阻率测深法,并结合钻探对川西岷江河谷发育的尕米寺滑坡、俄寨村滑坡、格机寨滑坡等典型大型—巨型古滑坡的空间结构进行了勘探分析,有效确定了古滑坡的空间结构和滑带特征,并认为古滑坡的滑动面多具有高低阻相间的不稳定电性层,且滑坡前缘多位于不稳定电性层变薄收敛的地方。其中,俄寨村滑坡高低阻相间的不稳定电性层厚约0~45 m,为滑坡堆积层,古滑动面紧贴基岩面,滑动面平均埋深约30 m,弱风化基岩面埋深约5.6~61 m,强风化层厚约为3~12 m;尕米寺滑坡高低阻相间的不稳定电性层厚约2.5~43 m,为滑坡堆积层,沿剖面古滑动面平均埋深约35 m,在滑坡中部存在一圈闭的低阻异常体,推测为古河道,并与钻探结果相吻合,其埋深约56~96 m,弱风化基岩面埋深13.3~100 m,强风化及岩溶综合层厚一般约为5~20 m。基于古滑坡的地球物理勘探数据和解译结果,统计分析了川西岷江河谷地区大型—巨型古滑坡空间岩土体的地球物理物性参数,对指导该区滑坡调查分析具有重要的指导意义。
“甘肃天水等城镇和成兰交通廊道工程地质调查”进展
郭长宝, 谭成轩, 王涛, 孙萍, 杨志华, 辛鹏
2017, 23(5): 798-798.
摘要 (20) HTML (6) PDF (697KB)(3)
摘要: