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基于DEM数据预处理的小流域泥石流防治工程效果分析——以漳县方家沟泥石流为例

水文地质工程地质 2024年第4期51卷 206-219页

作者：渠敬凯杨为民申俊峰张春山万飞鹏马思琦徐传成唐海兵中国地质科学院地质力学研究所北京100081 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081 中国地质调查局新构造与地壳稳定性研究中心北京10081

2013年7月22日岷县—漳县6.6级地震后,漳县方家沟爆发泥石流。为减轻泥石流的潜在危害,2015年在沟内修建了三级拦挡坝和排导槽,以调节泥石流峰值流量,减轻对下游堆积扇保护对象的威胁。当前研究区防治工程是基于前期泥石流发育特征所设... 详细信息

2013年7月22日岷县—漳县6.6级地震后,漳县方家沟爆发泥石流。为减轻泥石流的潜在危害,2015年在沟内修建了三级拦挡坝和排导槽,以调节泥石流峰值流量,减轻对下游堆积扇保护对象的威胁。当前研究区防治工程是基于前期泥石流发育特征所设计,未来防治效果有待检验。在野外调查的基础上,采用双线性插值法精细化处理DEM数据,结合高精度遥感影像,重新构建了方家沟小流域的拦挡坝以及地形模型,运用FLO-2D软件模拟分析了不同降水概率条件下方家沟泥石流的运动特征和危险性,以评价方家沟泥石流防治工程治理效果。结果表明:随着降雨强度的逐渐增大,拦挡坝对于泥石流的停淤能力逐渐增强,泥石流均未越过拦挡坝;泥石流流速限制效率达到了80.1%,大大弱化了泥石流冲击破坏能力;泥石流高危险区面积降低了约45.34%,有效地减小了泥石流的影响范围。综上所述,在构建方家沟拦挡坝的模拟条件下泥石流拦挡工程治理效果显著,研究成果可为类似小流域泥石流拦挡工程可行性检验提供借鉴。

关键词：方家沟泥石流 DEM数据处理双线性插值法 FLO-2D 危险性分析治理效果

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强震条件下西藏则隆弄沟高位滑坡失稳特征研究

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中国地质灾害与防治学报 2024年第6期35卷 15-23页

作者：刘俊辰王文沛高杨万佳威高少华中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 中国地质环境监测院(自然资源部地质灾害技术指导中心) 北京100081 中国地质科学院力学研究所北京100081 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081

西藏则隆弄沟物源位置高、强度低,历史上因强震失稳后发生过崩滑。为探究强震对1950年则隆弄沟的动力响应特征,文章采用FLAC3D的动力模拟方法进行演算,并输入双向米林地震加速度记录。结果表明:其动力响应较复杂,受控于坡体形态、材质... 详细信息

西藏则隆弄沟物源位置高、强度低,历史上因强震失稳后发生过崩滑。为探究强震对1950年则隆弄沟的动力响应特征,文章采用FLAC3D的动力模拟方法进行演算,并输入双向米林地震加速度记录。结果表明:其动力响应较复杂,受控于坡体形态、材质、地震波强度和频率等因素,在靠近海拔4000 m处冰碛物出现挤压破裂,而不是位于最前端的冰碛物前缘;在海拔5500 m时冰碛物与花岗片麻岩之间的切应变增量达到最大,远高于冰碛物后缘;该斜坡存在一条滑面且已经贯通,范围为海拔4000~5800 m,失稳类型为拉-剪。为进一步分析造成这种失稳形态的影响因素,引入共振的概念,使用公式计算及不同频率简谐波激励,得到该坡的固有频率处于0.09~1.89 Hz之间,其中4400~5500 m固有频率为0.2~0.6 Hz。而加速度放大效应受固有频率的影响,地震波主频与坡体海拔4400~5500 m固有频率重合度较高,产生同频共振现象,放大效应明显。通过分析,地震波在不同材质中的放大效应不同,冰碛物放大效应弱于花岗片麻岩。

关键词：高位滑坡放大效应固有频率同频共振

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鲜水河断裂带炉霍段北部断裂岩特征与变形行为研究

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岩石学报 2024年第12期40卷 3998-4019页

作者：白明坤李海兵郑勇吴琼 CHEVALIER Marie-Luce 潘家伟任治坤中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 中国地质科学院地质研究所自然资源部大陆动力学重点实验室北京100037 江苏东海大陆深孔地壳活动国家野外科学观测研究站东海222300

鲜水河断裂带是中国陆内活动性最强、强震频率最高的活动断裂之一,断裂岩以及大地测量学研究发现该断裂带可能具有广泛的蠕滑变形。研究该断裂带几何结构和变形行为有助于认识蠕滑与粘滑机制,并为评估其强震危险性提供关键科学依据。本... 详细信息

鲜水河断裂带是中国陆内活动性最强、强震频率最高的活动断裂之一,断裂岩以及大地测量学研究发现该断裂带可能具有广泛的蠕滑变形。研究该断裂带几何结构和变形行为有助于认识蠕滑与粘滑机制,并为评估其强震危险性提供关键科学依据。本文以鲜水河断裂带炉霍段北部断层剖面及其中的断裂岩为研究对象,通过野外地质调查、显微构造观察、扫描电镜以及X射线衍射(XRD)分析等方法,对断裂带的几何结构、断裂岩物理特征与矿物组成等开展了详细分析。结果显示,炉霍段北部的最新主断面位于断裂变形带东部边界,走向N110°,倾向北东,倾角约50°,具有左行走滑兼正断的运动学特征;主断面附近的断层泥相对发育,上盘以棕色为主,宽约3cm,下盘以黑色为主,宽约20~30cm,成分主要为粘土矿物和石英。靠近主断面强矿物含量达70%以上,矿物颗粒均以棱角状、长条状为主,存在矿物颗粒被截切形成平直截切面的现象,指示其应以粘滑变形行为为主;断裂带内的断层泥透镜体则显示,粘土矿物含量极高(>60%),定向明显且面理发育,Al和K元素富集等现象,指示可能存在前期蠕滑变形行为。上述结果指示,鲜水河断裂带炉霍段可能经历了从蠕滑到粘滑变形行为的转变。以上研究结果与鲜水河断裂带以高角度左行走滑,广泛存在蠕滑变形的认识不同,表明断裂带变形行为存在明显的空间分布不一致的特征,除了围岩性质和流体作用以外,断裂的空间几何结构也是重要的控制因素。新的研究结果可以为更深入了解大型走滑断裂带变形行为、孕震机制以及未来强震危险性提供科学依据。

关键词：鲜水河断裂带炉霍段断裂几何结构变形行为蠕滑/粘滑断层泥

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回眸燕山运动——致敬“燕山运动”的创建者和中国地质学会的奠基人翁文灏

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地质学报 2022年第5期96卷 1510-1522页

作者：赵越高海龙张拴宏刘健中国地质科学院地质力学研究所北京100081 自然资源部古地磁与古构造重建重点实验室北京100081 东华理工大学地球科学学院江西南昌330013

一百年前中国地质学会成立,先驱者们竖立起中国地质科学的旗帜,也是中国科学的第一面旗帜,从此中国地质科学发展进入快车道。燕山运动、中国北方?科研究,长身贝研究、北京猿人头盖骨的发现是中国地质科学快速进入国际赛道的标志。经历... 详细信息

一百年前中国地质学会成立,先驱者们竖立起中国地质科学的旗帜,也是中国科学的第一面旗帜,从此中国地质科学发展进入快车道。燕山运动、中国北方?科研究,长身贝研究、北京猿人头盖骨的发现是中国地质科学快速进入国际赛道的标志。经历了近百年的研究,北京西山及北京北山、冀北和辽西典型地区积累的证据和资料表明,翁文灏提出的燕山运动A期(幕)发生在160±3 Ma前;晚侏罗世早—中期记录了以髫髻山组和蓝旗组为代表的区域强烈火山喷发和广泛的岩浆侵入(中间期/幕);晚侏罗世晚期区域发育逆冲推覆构造;燕山期构造发展至早白垩世早期135 Ma,冀北张家口组和辽西义县组之下的不整合为燕山运动B期结束的代表。燕山运动是东亚大陆构造体制从古特提斯及古亚洲洋构造域转变为环太平洋活动大陆边缘构造域的产物。这是中国东部和东亚区域中生代独特的重大的地质构造事件。

关键词：燕山运动北京西山髫髻山组张家口组晚侏罗世早白垩世构造体制转变

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兰州市寺儿沟泥石流物源特征及其危险性分析

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地质力学学报 2022年第6期28卷 1059-1070页

作者：马思琦杨为民张春山渠敬凯万飞鹏唐海兵中国地质科学院地质力学研究所北京100081 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081 中国地质调查局新构造与地壳稳定性研究中心北京100081 中国地质大学(北京) 北京100083

寺儿沟流域位于甘肃省兰州市西固区,历史上曾发生过大规模泥石流,造成重大人员伤亡和财产损失。文章基于野外调查和遥感解译,结合已有文献成果和室内测试,研究寺儿沟泥石流物源特征及影响因素,采用FLO-2D软件模拟分析泥石流的危险性。... 详细信息

寺儿沟流域位于甘肃省兰州市西固区,历史上曾发生过大规模泥石流,造成重大人员伤亡和财产损失。文章基于野外调查和遥感解译,结合已有文献成果和室内测试,研究寺儿沟泥石流物源特征及影响因素,采用FLO-2D软件模拟分析泥石流的危险性。研究结果表明:寺儿沟以黏性泥石流为主,表现为低频活动,目前处于衰退期;寺儿沟流域内物源丰富,可分为坡面型物源、崩滑型物源、沟道型物源和人为型物源共4种,其中崩滑型、沟道型物源控制了泥石流的暴发规模;而一次性冲出量的大小主要取决于泥石流起动时崩滑体的发育程度,崩滑体越发育,一次性冲出量越大,泥石流规模越大;在临界降雨条件下,寺儿沟将会暴发泥石流,中—高危险区集中于流通区,严重威胁冲沟内构筑物如兰西高铁、环城高速等安全运营。当遭遇极端强降雨时,寺儿沟将暴发更大规模泥石流。因此,有必要进一步研究极端天气条件下泥石流的危险性,为区内泥石流的防灾减灾提供地质依据。

关键词：地质灾害泥石流物源滑坡危险性寺儿沟

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怒江夏里段变质砂岩不同卸荷速率下破坏特性研究

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工程地质学报 2024年第3期32卷 825-839页

作者：赵宁王炀郭长宝简文星刘造保中国地质科学院地质力学研究所北京100081 中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室沈阳110819

隧道不同的开挖掘进速率对岩体的力学特性有明显的影响,本文选取怒江夏里段典型变质砂岩,开展了不同速率条件下的真三轴卸荷试验。试验采用应力-应变监测、声发射监测、数值模拟等手段,探究了不同卸荷速率下岩石的变形破坏模式与破坏特... 详细信息

隧道不同的开挖掘进速率对岩体的力学特性有明显的影响,本文选取怒江夏里段典型变质砂岩,开展了不同速率条件下的真三轴卸荷试验。试验采用应力-应变监测、声发射监测、数值模拟等手段,探究了不同卸荷速率下岩石的变形破坏模式与破坏特性。结果表明:卸荷速率越快,张拉裂纹数量增加,岩石的破坏模式越复杂,呈现张剪共生的形态特征。不同的卸荷速率下,能量具有相同的演化趋势,随着卸荷速率的增加,试样弹性应变能占比增加,耗散能占比降低,用于破坏的能量增加,试样破坏越严重。试样的声发射能量变化表明在卸荷阶段,高卸荷速率产生的损伤变形最小,能量损伤也越小,在破坏阶段损伤发生的时间提前,从而形成更加剧烈的破坏。数值模拟试验表明随着卸荷速率的增加,岩石由剪切破坏逐步向张剪破坏过渡,在高卸荷速率下岩石破坏更为剧烈,同时能量演化规律与室内试验一致。

关键词：变质砂岩真三轴卸荷速率能量演化数值模拟

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强降雨诱发作用下岩溶山体滑坡机制研究--以关岭滑坡为例

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岩石力学与工程学报 2023年第6期42卷 1497-1507页

作者：李江山李滨殷跃平崔芳鹏高杨万佳威李军中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国地质科学院地质力学研究所北京100081 中国地质科学院地质力学研究所自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081 中国地质环境监测院北京100081

强降雨引起的岩溶地下水升降波动对我国西南岩溶山区的大型滑坡具有重要影响。为了明确的强降雨诱发作用下岩溶山体滑坡的机制,以关岭滑坡为例,结合现场野外调查,岩溶发育现象以及渗流场特征分析了关岭滑坡的成因机制。研究发现:在强降... 详细信息

强降雨引起的岩溶地下水升降波动对我国西南岩溶山区的大型滑坡具有重要影响。为了明确的强降雨诱发作用下岩溶山体滑坡的机制,以关岭滑坡为例,结合现场野外调查,岩溶发育现象以及渗流场特征分析了关岭滑坡的成因机制。研究发现:在强降雨条件下,滑源区后部强烈的侧向补给抬高了地下水位,于基岩裂隙水区的坡体内形成高压水头,并作用于滑源区内的潜在软弱结构面上诱发了滑坡失稳,由此提出“岩溶山区二元岩体结构滑坡”的失稳模式。通过山体内地下水位线解析解耦合剩余推力法分析了多工况下滑体的稳定性,理论计算结果显示:岩溶管道介质的平均直径以及降雨强度对坡体稳定性有较大影响。当岩溶管道平均直径取值在0.15 m及以上时,坡体会于极端降雨工况下发生失稳。推导的岩溶山体地下水位线计算公式及稳定性分析方法可为岩溶山体滑坡的稳定性评价和防治工程提供有益参考。

关键词：边坡工程关岭滑坡岩溶管道地下水位解析解失稳模式

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黔南地区～3km油气深孔地应力测量与构造应力场分析

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中国地质 2020年第1期47卷 88-98页

作者：曹慧孙东生苑坤李阿伟张光晗中国地质科学院地质力学研究所自然资源部新构造与活动构造重点实验室北京100081 中国地质大学(北京) 北京100083 中国地质调查局油气资源调查中心北京100029 中国石油大学(北京) 北京102249

地应力大小和方向信息是非常规油气勘探开发及区域构造应力场特征分析的重要基础数据。为了解黔南紫云地区的现今地应力状态,采用基于钻孔岩心的非弹性应变恢复(ASR)地应力测量方法,获取了紫云地区2877~2985 m石炭系打屋坝组地层的地应... 详细信息

地应力大小和方向信息是非常规油气勘探开发及区域构造应力场特征分析的重要基础数据。为了解黔南紫云地区的现今地应力状态,采用基于钻孔岩心的非弹性应变恢复(ASR)地应力测量方法,获取了紫云地区2877~2985 m石炭系打屋坝组地层的地应力信息,分析了区域构造应力场特征,探讨了油气保存条件。结果表明:(1)黔南紫云地区近3 km处石炭纪地层现今地应力状态表现为以垂向应力为主的应力环境,测点处最大水平主应力方向近SN向。(2)紫云地区近3 km处岩心实测最大水平主应力方向与燕山早期古构造应力场最大主应力方向大致相同,一定程度上反映了燕山末期-喜马拉雅运动对次生油气藏的改造程度较小,有利于黔南坳陷内部油气藏的保存。

关键词：页岩气黔南坳陷地应力非弹性应变恢复法油气保存钻井油气勘查工程贵州

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吕梁地区古元古代花岗片麻岩成因及变质时代:锆石和独居石U-Pb年龄及锆石Hf同位素证据

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岩石学报 2020年第12期36卷 3631-3653页

作者：胡国辉周艳艳张拴宏王伟赵太平王世炎中国地质科学院地质力学研究所北京100081 自然资源部古地磁与古构造重建重点实验室北京100081 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室广州510640 河南省地质调查院郑州450001

吕梁地区在华北克拉通前寒武纪研究中具有重要位置,出露大量的古元古代变质表壳岩和花岗质岩石,对研究华北克拉通古元古代地质演化历史具有重要意义。本次研究选择吕梁地区白家滩花岗片麻岩进行锆石和独居石U-Pb年代学以及锆石Hf同位素... 详细信息

吕梁地区在华北克拉通前寒武纪研究中具有重要位置,出露大量的古元古代变质表壳岩和花岗质岩石,对研究华北克拉通古元古代地质演化历史具有重要意义。本次研究选择吕梁地区白家滩花岗片麻岩进行锆石和独居石U-Pb年代学以及锆石Hf同位素研究,2个花岗片麻岩的岩浆锆石U-Pb年龄分别为2182±16Ma和2185±24Ma,代表了其侵位时代。独居石U-Pb年龄分别为1898±7Ma和1899±14Ma,明显比锆石增生边的谐和207Pb/206Pb年龄(2180~2032Ma)年轻,说明独居石对后期变质作用的响应程度比锆石强,其U-Pb年龄更能反映白家滩花岗片麻岩经历了~1900Ma的退变质作用,与华北克拉通中部造山带的变质作用时间一致。花岗片麻岩的锆石Hf同位素亏损地幔模式年龄(tDM)为2473~2598Ma,两阶段亏损地幔模式年龄(tDM C)分别为2646~2839Ma,εHf(t)值分布于-1.3^+1.8之间,未显示同期幔源物质的加入,而是新太古代地壳物质部分熔融的产物,结合已有的古元古代中期(2.2~2.1Ga)的岩浆岩锆石Hf同位素数据,华北克拉通新太古代地壳在2.2~2.1Ga期间发生了广泛的重熔作用,这期岩浆活动在华北克拉通吕梁、中条、五台以及胶-辽-吉等地区广泛发育,可能形成于陆内裂谷环境。

关键词：华北克拉通吕梁地区古元古代花岗片麻岩锆石和独居石U-Pb年龄

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动载与长轴位置关系对椭圆形洞室围岩冲击岩爆影响试验研究

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岩土力学 2022年第9期43卷 2347-2359页

作者：王炀刘冬桥任富强胡天祥何满潮中国地质科学院地质力学研究所北京100081 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081 中国地质调查局新构造地稳定性研究中心北京100081 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 辽宁科技大学土木工程学院辽宁鞍山114051

为探究扰动荷载与椭圆形洞室长轴的相对位置关系对冲击岩爆特征的影响机制,采用含椭圆形孔洞的长方体试样,在真三轴加载条件下,设置了扰动方向与椭圆长轴平行和垂直的两种位置关系,开展了椭圆形洞室冲击岩爆试验。结合录像装置,从岩爆... 详细信息

为探究扰动荷载与椭圆形洞室长轴的相对位置关系对冲击岩爆特征的影响机制,采用含椭圆形孔洞的长方体试样,在真三轴加载条件下,设置了扰动方向与椭圆长轴平行和垂直的两种位置关系,开展了椭圆形洞室冲击岩爆试验。结合录像装置,从岩爆弹射破坏过程、弹射速度、破坏模式及碎屑尺度几个方面讨论了椭圆形洞室冲击岩爆特征差异。试验结果表明,两种不同位置关系的试样岩爆过程相同,并且爆坑都呈现出V字型。扰动方向与椭圆长轴垂直的试样在初始破坏应力、岩爆破坏应力、岩爆弹射速度,爆坑尺寸、碎屑质量以及粗粒碎屑占比上均要小于扰动方向与椭圆长轴平行的试样。扰动方向与椭圆长轴垂直的试样的碎屑特征主要表现为薄片长条状。扰动方向与椭圆长轴平行的试样能明显提升洞室结构的承载力,但是岩爆现象更加剧烈,其碎屑特征主要表现为厚板状。

关键词：椭圆形洞室长短轴冲击岩爆弹射速度碎屑特征

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