危机与重塑:论工程地质学的发展——“生态环境脆弱区工程地质”论坛学术总结

生态环境脆弱区工程地质研究是工程地质学科必须面对的一个重要领域。作者指出,工程地质学应当夯实学科基础,吸取相关学科理论,重塑工程地质理论与实践,出精品工程,重视人才培养。     

地质工程计算机辅助设计支持系统及其应用

地质工程设计具有非结构化、非参数化、非规范化特征,同时,也具有“风险与优化”性和“反馈与可变更”性。仅用一种固定的、程式化的求解方法是不现实的。因此,必须寻求一种非结构化的工具,根据问题的需要,面向目标自动生成求解结构。本文归纳了地质工程设计的基本内容,探讨了基于几何和基于人工智能的计算机辅助地质工程设计。最后,介绍了地质工程设计支持系统在长江三峡链子崖危岩治理工程设计中的应用。     

鸡尾山特大型岩质滑坡的物理模型试验

鸡尾山滑坡的失稳模式为斜倾厚层岩质滑坡视向滑动.为了研究这种独特的特大型岩质斜坡失稳模式,利用土工离心机,对1个包含4组结构面的地质力学模型进行物理模型试验.研究结果表明:随着离心机加速度的不断增大,后部块体首先失稳并推挤前缘关键块体,粘贴在滑块与基座之间的裂缝监测应变片从斜坡后缘到前缘相继发生破坏;当离心加速度达到80g(1g=9.8 m/s2)时,斜坡前缘关键块体发生位移突变,产生瞬时视向滑动破坏,引起整体滑坡;软弱夹层抗剪强度的降低和关键块体瞬时失稳是鸡尾山滑坡发生的主要原因,斜倾厚层岩质滑坡视向滑动具有“后部块体驱动-前缘关键块体失稳”的特征,斜坡的初始变形破坏是一个从稳定到失稳渐进发展的过程.     

汶川八级地震滑坡高速远程特征分析

汶川地震触发的高速远程滑坡主要沿龙门山主中央断裂带汶川映秀—安县高川—北川县城—平武南坝—青川一线地震破裂带展布。由于获得了1.5g以上的抛掷加速度,具有明显的气垫效应,估计最大滑动速度一般大于70m•s-1,滑动距离一般为滑体启动时长度的数倍甚至10多倍,堆积成坝形成多处堰塞湖,最大滑行距离达3.2km。本文重点解剖了位于地震破裂带南西段(初始震中)的汶川映秀牛圈沟滑坡—碎屑流、位于地震破裂带中段的北川城西滑坡和位于地震破裂带北东段青川东河口滑坡—碎屑流3个典型实例,认为具有如下特征：(1）岩性条件：母岩遭受长期构造动力作用,呈碎裂岩体,后期被强烈风化,岩体极为破碎;(2）抛掷效应：位于汶川地震主断裂带或附近,垂直加速度大于水平加速度,强地面运动持时长,岩体发生振胀和抛掷;(3）碰撞效应：上部滑坡体发生高位剪出和高位撞击,致使岩体碎屑化;(4）铲刮效应：撞击作用导致下部山体被铲刮,形成次级滑坡,为碎屑流体提供了足够展翼和抛洒物源体积;(5）气垫效应：碎屑化岩体快速抛掷导致下部沟谷空气迅速谷状圈闭和向下紊流,形成气垫效应,或者,在下部地形开阔地带压缩空气呈层流状态致使滑体凌空飞行。     

汶川八级地震滑坡特征分析

汶川地震诱发的15000多处滑坡明显受地震断裂控制,主要沿龙门山主中央断裂带和后山断裂带展布,沿龙门山主中央断裂带汶川映秀—安县高川—北川陈家坝—平武南坝一线,滑坡面密度大于50%以上,最大可达70%。沿断裂带形成了大量的松动山体,在暴雨期间极易发生滑坡、泥石流灾害,对灾后重建构成严重威胁。据初步调查,汶川地震触发的体积最大的滑坡是位于主中央断裂带上的安县高川大光包滑坡,滑动距离长4500m,滑坡堆积体长2800m,宽1700~2200m,最大厚度达580m,若以平均厚度200m计,体积达11亿m3为我国已发生的单体滑坡之最。与常见滑坡明显不同的是,汶川地震极震区滑坡的滑床往往不具连续完整的滑面,剪出口滑坡特征不明显,呈现明显的“尖点突起”或“边缘突出”特征,反映出上部滑体被地震力振动解体,甚至抛掷后与下部滑床边缘发生撞击。以阶型滑坡、凸型滑坡、勺型崩滑、座落型（振胀型）滑坡和巨大滚石5种类型最为典型。根据强震地面运动纪录和大量实例调查表明,在汶川地震极震区,触发滑坡的地震竖向力作用是非常明显的,大量滑坡经历了初始斜坡（风化碎裂岩体）——地震抛掷——撞击崩裂——高速滑流的作用过程。     

云南头寨滑坡全程流体动力学机理分析

云南昭通头寨沟于1991年9月23日突然发生大型高速滑坡,总方量约1 800×104 m3的滑体高速下滑,在2～3 min的时间内冲入盘河.文中用流体动力学理论分析了头寨滑坡全程各个活动阶段的动力学机理,并得出了几点结论.启程阶段由于孔隙水压力及水汽垫层的共同作用,使作用在滑动面上的有效应力显著降低,从而导致滑带土抗剪强度减小;近程阶段高速飞行的滑坡体会产生机翼效应,使滑体势能更多地转化为动能,高速滑体可越过小山包且凌空飞行时间更长,飞行距离更远;远程阶段高速运动的碎屑体与周围空气之间产生复杂的空气动力学现象.产生的高速运动的垂直向上的气流和旋转向前的高速涡流的共同作用是碎屑流高速远程运动的根本原因.     

青海玉树Ms7.1级地震地质灾害主要特征

2010年4月14日7时49分,青海省玉树县发生Ms7.1级地震。玉树地震产生较连续的地表破裂和大量房屋破坏,并诱发了滑坡、崩塌和震裂山体。此外,地震诱发的砂土液化、水渠溃决等加剧了局部山体地质灾害。通过现场调查和地震前后玉树县地质灾害发育状况,简要阐述了地震地质灾害的主要发育特征,包括震后地质灾害数量明显增加、地震地质灾害分布受活动断裂控制、低位滑坡为主、地质灾害链生效应显著等,并对灾后重建过程中的地质灾害防治提出了建议。     

三峡库区巫山移民新城址松散堆积体成因机制研究

以巫山移民新城址松散堆积体成因类型为例 ,对三峡库区分布较广的松散堆积体进行了研究。通过对大量新开挖剖面的调查测绘 ,在许多地段发现了堆积与基岩之间的滑坡主滑带 ,说明了在该区分布较广的松散堆积体成因具有复合性。它是构造和岩溶作用前提下形成的滑坡体、崩塌体、泥石流堆积体和岩溶坍陷堆积体。运用高分辨率浅层地震勘探揭示堆积体发育深度可达 40 m至 6 0 m ,通过面波测试可按波速将之划分为三层。最后 ,建立了松散堆积体形成演化的概念模型 ,并运用目前最新版本的离散元软件 (UDEC3.0 )对其中最为重要的一种类型滑崩堆积体的形成演化过程进行了模拟。结果表明 ,该区的层状岩体在长江河流下切过程中 ,形成了区域性的卸荷松动 ,而在岩体下部形成压碎张裂带 ;地下水沿卸荷拉裂带渗入 ,并与压裂带贯通 ,形成了岩溶发育带 ,为滑坡、崩塌、塌陷等表生改造提供了条件。     

三峡库区巫山新城超高加筋挡墙变形破坏及修复研究

结合三峡库区弃渣灾害的防治和回填增地,以巫山新城加筋土挡墙等实际工程为典型进行剖析,对加筋土挡墙,特别是超高加筋土挡墙变形破坏机制和过程进行了系统深入的研究。从加筋土挡墙填土物理力学性质室内试验研究入手,采用FLAC等数值计算方法,系统地研究了加筋土挡墙的应力状况和变形破坏特性。将离心模拟技术应用于超高多级加筋土挡墙(H=57m)的研究中,进行了三级加筋土挡墙的离心模型试验,对加筋土挡墙墙背土压力分布规律、挡墙面板和填土的沉降情况以及拉筋的拉力分布规律进行了详细而系统的研究。特别是精心设计出离心模型试验中三级挡墙的面板与拉筋的联结,较真实地反映了实际工程中加筋土挡墙整体复合结构的力学特性。根据研究结果,提出了巫山新城加筋土挡墙修复加固方案,编制了设计报告,并加以实施。目前,修复加固工程效果良好。　对库区,乃至全国超高加筋土挡墙的建设均有指导和示范作用。     

地震动力作用触发的斜坡崩滑效应模拟

依据震后实地调查中竖向地震力作用十分明显的现象,突破传统斜坡动力反应分析中仅考虑水平地震力作用的局限,运用离散元数值模拟技术,对北川王家岩斜坡体在具地域性和空间非均质性的地震纵横波时差耦合作用下产生崩滑破坏的动力全过程进行了模拟,确定了地震动力作用下该斜坡体崩滑破坏的形成机制及主控因素.研究表明:该斜坡体的初期崩滑破坏是受到纵波产生的水平和竖向拉裂耦合作用所致,且以水平拉裂作用占优,而后期的抛射及碎屑流动则是受到纵横波耦合作用所致;即纵波的个体作用是触发斜坡体产生初期崩滑破坏的主控因素,而斜坡体所处地形则是促使破坏后的斜坡体形成后续碰撞解体及碎屑流动的主控因素.