黄土地区地质灾害链研究初探
( e yL a b o r a t o r yo f W e s t e r nM i n e r a l R e s o u r c e s a n dG e o l o g i c a l E n g i n e e r i n gM i n i s t r yo f E d u c a t i o n , X i a n 7 1 0 0 5 4 ) ①K ( c h o o l o f G e o l o g i c a l E n g i n e e r i n ga n dS u r v e y i n g ,C h a n g a nU n i v e r s i t y , X i a n 7 1 0 0 5 4 ) ②S
P R E L I MI N A R YR E S E A R C H O N G E O L O G I C A LD I S A S T E R C H A I N SI N L O E S SA R E A
①② ①② ①② ①② Z H UX i n g h u a P E N GJ i a n b i n g T O N GX i a o M AP e n g h u i
A b s t r a c t D u et o t h e c o l l a p s i b i l i t y , p o r o u s a n dw a t e r s e n s i t i v i t y o f l o e s s , g e o l o g i c a l d i s a s t e r s a r e w i d e l y d i s t r i b u t e d i nl o e s s a r e ai nn o r t h w e s t o f C h i n aa n ds h o wt h ec h a r a c t e r i s t i co f d i s a s t e r c h a i n s . I nt h i sp a p e r ,s e v e r a l t y p i c a l g e o l o g i c a l d i s a s t e r si nl o e s sa r e aa r ea n a l y z e da n dt h ed e v e l o p m e n t a l s t a t e so f g e o l o g i c a l d i s a s t e r sa r ec o n c l u d e d . F u r t h e r m o r e ,t h es t r u c t u r e s o f t w ot y p i c a l d i s a s t e r c h a i n s a r ew e l l d e s c r i b e d . I nt h eg e o l o g i c a l d i s a s t e r c h a i n s ,t h e s c a l ea m p l i f i c a t i o ni so b v i o u s ,w h i c hi se l a b o r a t e da c c o r d i n gt ot h e7 2 3d e b r i sf l o wi nD a g o ug u l l yi nT i a n s h u i C i t y ,G a n s uP r o v i n c e . A c c o r d i n g t o c u r r e n t r e s e a r c hp r o g r e s s i ng e o l o g i c a l d i s a s t e r s , t h r e e k e y i s s u e s a r e c o n c l u d e d a n dt h e nt h e r e s e a r c hi d e a s a r e g i v e nr e s p e c t i v e l y . T h e r e s e a r c ho nr i s ka s s e s s m e n t a n dc h a i ns c i s s i o na b o u t d i s a s t e r c h a i n s s h o u l dp a ym o r e a t t e n t i o nt o t h e f u t u r e r e s e a r c h . A l l a n da l l ,t h e p r e l i m i n a r y r e s e a r c ho ng e o l o g i c a l d i s a s t e r c h a i n s w o u l db ep r o v i d es c i e n t i f i cr e f e r e n c et ot h ef u t u r es t u d y . K e yw o r d s L o e s s ,D i s a s t e r c h a i n s ,C h a i ns t r u c t u r e ,S c a l ea m p l i f i c a t i o n ,C h a i ns c i s s i o n
- - - - 收稿日期:2 0 1 6 0 1 1 1 ;收到修改稿日期:2 0 1 6 0 6 1 6 . 基金项目:国家 9 7 3 计划项目( 2 0 1 4 C B 7 4 4 7 0 2 ) , 国家自然科学基金项目( 4 1 4 0 2 2 5 5 ) , 中国博士后基金项目( 2 0 1 5 M 5 7 2 5 1 2 资助. - 第一作者简介:朱兴华( 1 9 8 4 ) , 男, 博士, 讲师, 主要从事地质灾害形成机理及防治措施研究. E m a i l :z h u x i n g h u a @c h d . e d u . c n
- J o u r n a l o f E n g i n e e r i n gG e o l o g y 工程地质学报 1 0 0 4 9 6 6 5 / 2 0 1 7 / 2 5 ( 1 ) 0 1 1 7 0 6 D O I :1 0 . 1 3 5 4 4 / j . c n k i . j e g . 2 0 1 7 . 0 1 . 0 1 6
1 黄土地区地质灾害链的演化特征
1 1 黄土地质灾害发育现状 我国黄土主要分布在西北黄土高原, 西起青海 东部, 东至河南西部, 北自毛乌素沙漠南缘, 南到秦 4 2 × 41 0k m( 谭成轩等,2 0 0 8 ) 。由 岭北麓, 面积达 4 于黄土高原地区生态环境极为脆弱, 黄土厚度大、 土 体结构疏松, 沟壑纵横、 地形破碎, 气候干燥且降雨 集中, 水土流失严重, 导致黄土地区成为了我国地质 灾害最为发育的地区之一。据不完全统计,2 0 0 2 ~ 年, 我国地质灾害中有近三分之一发生在黄土 2 0 1 2 地区( 彭建兵等,2 0 1 4 ) , 这些地质灾害中以黄土崩 塌、 滑坡、 泥流及地裂缝为主, 人员伤亡时有发生, 造 成的 经 济 损 失 巨 大 ( 徐 张 建 等,2 0 0 7 ;张 茂 省, 2 0 0 8 ) 。 与其他岩土体相比, 黄土具有以下明显特征: ( 1 ) 黄土节理裂隙发育, 宏观结构具有类似喀斯特 特性, 细观结构疏松多孔, 干湿强度差异大, 是一种 最易发生灾害的特殊土;( 2 ) 黄土是具有强烈湿陷 性的土体, 遇水易湿陷、 软化和变形, 水环境变化极 易诱发黄土灾害;( 3 ) 由于黄土结构疏松, 湿陷性 强, 因而对人类工程扰动的作用力十分敏感, 极易激 0 1 4 ) 。黄土土性本身所具 增黄土灾害( 彭建兵等,2 有的这些特殊性, 决定了黄土地区不仅地质灾害广 布, 而且黄土灾害的孕灾机制, 成灾模式, 成因机理, 演化过程, 链生规模等都明显有别于其他地区和其 他岩土体中的灾害, 其中最显著的就是黄土地质灾 害链的链式结构以及灾害演化过程中的规模放大效 应。 1 2 黄土地质灾害的链式结构 总结分析黄土沉、 陷、 裂、 崩、 滑、 流等各地质灾 种之间的灾变关系, 发现黄土灾害链演化的一般规 律是同源链生转化机制, 即水、 力的扰动作用→土体 湿陷变形→土层沉降 → 地裂缝 → 崩塌滑坡 → 泥流。 根据外界扰动方式的不同, 可将黄土地质灾害链分 为水源型灾害链和力 - 水源型灾害链。 1 . 2 . 1 水源型灾害链 顾名思义, 此种灾害链的驱动条件即为水的激 发作用, 我国黄土地区的地质灾害事件与黄土地区 的年内降雨分布呈良好的正相关( 李明等,2 0 0 9 ) , 另外在广布的黄土塬上, 传统的农业耕作及灌溉方 式也是诱发黄土地质灾害另一重要因素。由于黄土
黄土地区地质灾害链研究初探
朱兴华 ①② 彭建兵 ①② 同 霄 ①② 马鹏辉 ①②
( 1 0 0 5 4 ) ①西部矿产资源与地质环境教育部重点实验室 西安 7 ( 1 0 0 5 4 ) ②长安大学地质工程与测绘学院 西安 7 摘 要 黄土由于湿陷性、 大孔隙、 水敏性等特点, 导致黄土地区的地质灾害广布, 并且各灾种之间表现出明显的链生效应, 使得黄土地区地质灾害的成因机理及防治研究愈发复杂。本文通过分析整理黄土地区典型灾害及灾害链事件, 归纳了黄土 地区灾害的发育现状, 详细描述了两条典型的黄土地质灾害链式结构, 并以天水大沟滑坡 - 泥石流灾害为例, 阐述了黄土灾害 针对性地提出各自的研究思 链链生过程中的放大效应。根据黄土灾害研究现状, 凝练了黄土灾害链研究中的 3个关键问题, 路, 并指出今后需更加注重黄土灾害链的风险评价及断链措施方面的研究。本文针对黄土地区灾害链研究中若干问题的初 步思考, 旨在为后续的灾害链研究提供科学建议。 关键词 黄土 灾害链 链式结构 放大效应 断链措施 中图分类号: P 6 4 2 . 2 文献标识码: A
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J o u r n a l o f E n g i n e e r i n gG e o l o g y 工程地质学报 2 0 1 7