国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室
国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室于2007年9月30日经国土资源部正式批准成立。其前身是中国地质科学院地壳形变与地质灾害重点实验室。重点实验室主要从事新构造运动及其地质灾害与地质环境过程研究、地应力监测技术与地质灾害预测评价技术研究、中国大陆主要活动构造带地应力测量及其构造应力场研究、国家重大工程、主要城市和重要经济区地壳稳定性与地质环境安全研究等五个领域的科学研究。
图46退化废弃地遥感信息提取与监测信息系统开发应用研究技术流程。
(2)重要科研成果2013
1.?《汶川地震地质灾害调查与评估》入选地质学会十大地质科技进步。
入选地质学会十大地质科技进步的“汶川地震地质灾害调查与评价”项目,由中国地质科学院地质力学研究所和中国地质环境监测总站共同承担。尹跃平、张永双研究团队紧紧围绕汶川地震、地质灾害等重大科学问题和关键技术,在理论、方法和技术上取得多项创新成果,特别是集成创新地面测绘、综合物探和InSAR技术,修订了强震区逆冲工程活动断层和地震破碎带安全避让公式;首次开展了边坡地震动监测和地脉动测试的特点,获得了山体边坡地震动的放大规律,提出了峡谷地区竖向地震力对山体稳定性的放大作用。基于天地一体化应急调查技术,建立了汶川地震灾后快速制图与评估方法、地震滑坡-泥石流灾害机理和震后高级别泥石流早期识别特征指标,为制定行业标准提供了理论支撑。《汶川地震工程地质与地质灾害》一书由科学出版社在“5.12”汶川大地震5周年之际出版。本书系统研究了汶川8.0级地震区的地震工程地质和地质灾害,涉及区域地质构造、地震工程地质、边坡地震动监测与测试方法、地震地质灾害等关键科学问题(图47)。
图47汶川地震工程地质和地质灾害
2.云南大理至瑞丽泛亚铁路沿线的基础地质和主要工程地质问题。
“云南大理至瑞丽泛亚铁路沿线地质构造综合研究”项目组及时综合规划项目成果,编写出版了专著《云南大理至瑞丽泛亚铁路沿线基础地质及主要工程地质问题》(图48)。
被称为“钢铁丝绸之路”的云南大理至瑞丽铁路(以下简称“达鲁伊铁路”)全长约336公里,是泛亚铁路网连接中国大陆和东南亚国家的咽喉工程。但由于铁路需穿越水文网密度高、山高谷深的横断山脉南段,桥隧工程将占全线的70%左右,特别是隧道工程的最大长度和埋深大大超过既有铁路工程,建设难度极大,迫切需要有扎实可靠的高精度基础地质和工程地质资料支撑,为铁路选线设计提供科学决策依据。
图48云南大理至瑞丽泛亚铁路沿线基本地质及主要工程地质问题。
为积极配合和服务国家重大项目建设,尽快开通西南地区中缅国际铁路通道。在中国地质调查局基础地质部的周密部署下,地质力学研究所和成都地质调查中心* * *共同组织实施的“云南大理至瑞丽综合基础地质调查”项目,及时完成了沿线22幅图件1.50万的基础地质调查和铁路优化线两侧2k m廊道1.25万的综合基础地质工程调查。为了更好地服务于国家重大工程应用的基础地质工作,该专著综合了最新的铁路沿线1:2.5万综合地质调查资料和新构造、活动构造研究成果,全面介绍了滇西横断山南段大理至瑞丽段的工程地质条件,包括岩石地层和地质构造、主要岩土体和特殊岩性体、水文地质、地热活动、新构造运动和活动断裂、地震活动等。在此基础上,进一步总结了铁路沿线主要工程段的工程地质环境和特征,综合分析了9个重要的工程地质问题,包括:外部动力地质灾害、岩溶作用引起的工程地质问题、特殊岩性体(主要包括二叠纪“破碎灰岩”和上新世“软岩”)的工程地质问题、层理问题、活动断层和强震、高温热害和岩爆。此外,着重分析总结了影响本区地壳稳定性的主要区域性活动断裂带的晚第四纪活动及其未来地震危险性,重新确定了有历史强震资料的铁路沿线地震高烈度区。最后,针对高黎贡山特长超深铁路隧道的围岩稳定性,结合岩石力学测试分析数据和现场地应力测量结果,分别进行了二维和三维数值模拟研究,综合评价了隧道工程的围岩稳定性,圈定了强岩爆区和软岩大变形区。
该专著信息量大,将基础地质工作成果与工程应用紧密结合。因此,对进一步认识滇西横断山区的工程地质环境具有重要的参考价值,也可对邻近地区的重大工程建设起到重要的借鉴作用。相关研究成果可供从事区域地质、工程地质、活动断裂与地震地质、地质灾害、数值模拟和岩土工程的科技人员参考。
3.重大工程扰动区滑坡灾害防治技术研究取得初步进展。
2013是“十二五”国家科技支撑项目“重大工程扰动区滑坡防治技术研究与示范”实施的第二年,也是关键的攻关年。关键科技问题、技术方法和示范基地研究取得阶段性成果,主要包括以下五个方面:跟踪对比国内外滑坡防治进展,初步建立灾害性工程滑坡数据库框架;滑坡防治三个关键科技问题的初步探索与研究:工程滑坡机理的实验和模拟研究取得进展;工程滑坡快速防治关键技术方法研究和示范基地建设取得初步成效。相关研究成果已以学术论文形式发表在《地质公报》上(图49),相关发明和技术专利正在申请验收中。
图49“工程滑坡防治成果专辑”
4.?新型压磁应力测量和监测系统的研制取得了重要成果。
自2008年实施以来,吴满禄研究员领衔的“地应力测试技术与方法实验研究”项目一直致力于实验应用研究,在地应力测量与监测台站建设、监测仪器研发、专利、人才培养等方面取得了一系列成果。
压磁法地应力测量和监测一直是地质力学研究所的特色和优势研究方向。“地应力测试技术与方法实验研究”团队以压磁应力测量与监测技术为主要研究对象,完成了压磁应力测量与监测仪器结构的整体改造升级。同时,研制的三分量压磁应力解除系统在孔深213m处成功获得有效应力数据,是同类技术方法中世界上最深的地应力测量。新型四分量压磁应力监测系统已广泛应用于青藏高原东南缘、龙门山断裂带、河北紫荆关、首都圈、郯庐断裂带、东南沿海等地区的地壳稳定性评价和活动断层监测。在相关地区建立的综合地应力监测站,在项目实施过程中成功捕获了强震前后的应力变化信息,丰富了实测应力数据和大量应力监测数据。
新的压磁应力测量和监测系统获得的数据已经发表或即将发表。项目开发的“深井地应力绝对测量无线压磁传感器”和“深井地应力监测压磁传感器定向及自动加载安装系统”获得两项国家实用新型专利授权,为中国地壳探测计划提供了必要的关键技术储备。
5.获得了芦山地震发震构造和次生地质灾害特征研究的初步成果。
2013年4月20日,四川省芦山县发生里氏7.0级地震。根据国土资源部的统一部署和地质力学研究所的安排,重点实验室完成了地震地质与地质灾害应急调查工作,并将初步研究知识发表在《地质学报》(英文版)上。
初步认识之一是2013四川芦山7级地震的发震构造(2065 438+2003年4月20日四川芦山7.0级地震发震构造的初步研究)。通过高分辨率遥感影像解译、主要余震分布、震源机制解释等综合分析,认为芦山地震震中位于芦山县太平镇与双石镇之间,震源深度13 ~ 14 km,最大烈度为IX度。据现场调查,虽然震中地区建筑受损严重,但地震并未产生明显的地表破裂构造,仅看到少量地面裂缝和喷砂漏水现象。芦山地震是龙门山断裂带西南段的一次独立破裂事件,属于逆冲地震。研究人员从新构造学和活动构造学的角度,通过将准确定位的主震和余震震中投影在地形图和遥感影像上,获得了芦山地震余震的分布特征,阐述了双石-大川断层的特征地震特征,推断芦山地震与龙门山构造带底部(13 ~ 19 km)断层斜坡的构造活动有关。同时分析了未来强震的发展趋势:本次地震虽然释放了该断层的应变能,但地应力监测结果表明,该断裂带的应力释放并不完全,未来发生地震的可能性值得进一步关注。
中国西南四川省芦山7.0级地震诱发的地质灾害:典型实例、类型及分布特征(四川芦山7.0级地震地质灾害的基本特征),根据遥感解译和野外调查结果,简要论述了地震诱发的崩塌、滑坡、泥石流、砂土液化等次生地质灾害的发育特征及危害,地震地质灾害主要受强地震触发、陡峭地形、地形放大效应、弱岩性和强风化卸荷的控制。研究表明,地质灾害发育分布规律主要体现在震中效应和地貌效应明显,活动断层下盘效应不明显,断层末端效应明显,与岩性和岩体结构密切相关。芦山地震诱发的地质灾害和地震对山体的破坏具有隐蔽性,在灾后重建中应予以重视。
6.乌江流域重大地质灾害研究的新进展
“重庆市地质灾害致灾机理及防治研究”项目负责人为李斌副教授,参与单位为长安大学、重庆市地质矿产勘查开发局107地质队、中国地质环境监测总站、重庆市地质环境监测站。该项目完成了三维激光扫描技术和机载激光雷达扫描技术在乌江流域复杂地貌环境地质灾害调查监测中的应用。通过覆盖研究区DEM、SAR等多种数据,结合InSAR、GNSS的监测结果,形成了一套适合乌江流域复杂地质环境下地质灾害变形大尺度识别的理论方法。此外,项目组在特大地质灾害特征识别和地质模型分析的基础上,提出了特大层状滑坡在岩溶、采矿等因素影响下的变形机制和失稳模式,提出了稳定性评价方法和灾后滑坡运动特征分析模型。这套分析方法和结果可以在西南岩溶地区推广应用(图50,图51)。
图50 InSAR技术在区域地质灾害调查中的应用
图51鸡尾山滑坡累积变形图(184天)
7.首都圈地区关键构造部位地应力监测新成果。
(1)初步揭示了邢台-唐山主发震构造带北端迁安地区的现今构造活动及其灾害效应。认为华北平原地质构造以断块构造为主,构造体系多为北北东向,以压扭性断裂为主,现今活动明显。5级以上地震活动通常沿北北东、北东和NWW断裂带分布,特别是不同方向断裂带的交汇处(图52)。
(2)讨论和分析了唐山-滦县-昌黎地区现今地应力环境的变化特征及其在地震地质研究中的意义。河北昌黎地应力监测结果表明,日本9.0级地震诱发华北地区发生同震位移,区域构造活动表现为近东西向伸展,最大水平主压应力近南北向。但2012年6月6日以来,华北地区表现为近东西向的构造挤压,最大水平主应力在近东西向,表明区域构造应力已恢复到日本9.0级地震前华北地区最大水平主应力的方向,在区域构造应力改变方向的过程中会发生地震(如2012年5月28日和29日,2065438年6月65438日)
图52迁安市陈官营村地应力测量监测钻孔区构造地质图
图53河北省昌黎县地应力实时监测站监测结果