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地質災害剖面圖裂縫的表示

發布時間: 2021-02-09 23:29:55

『壹』 地質災害危險性預測評估

(一)地質災害危險性預測評估概況

根據野外調查並結合已有資料分析,擬建輸油管道工程建設和運行過程中可能遭受的地質災害和工程建設可能加劇、引發的地質災害主要有滑坡、崩塌、地裂縫、邊坡失穩、洪水沖蝕以及黃土濕陷和潛蝕等。

表6-6 崩塌(危岩)危險性現狀評估一覽表

續表

現狀評估中已存在的滑坡、崩塌,根據其規模大小、運動特徵、穩定性以及與擬建管線臨近關系(大中型50~100m以內,小型30m以內),確定有6處滑坡(H1、H3、H11、H12、H14、H17、H24)和5處崩塌(B1、B2、B6、B14、B16)可能對管道形成災害危險。

在管線通過處附近發育4條地裂縫(D1、D2、D3、D4),在其繼續活動下,擬建管線可能遭受地裂縫災害,主要引起管道變形、拉裂、錯斷等破壞作用。其危害性大小主要根據地裂縫與管線相交關系和臨近距離以及地裂縫活動特徵等綜合判定。

圖6-7 段家峽曹固公路崩塌示意剖面圖

1.人工堆積物;2.奧陶系灰岩;3.崩塌體墜落方向

擬建管線部分地段穿越黃土丘陵以及黃土台塬、高階地前緣地帶,受地形條件限制,不可避免地存在削方、挖坡工程,形成一定規模的人工邊坡,在全線路零星分布,長約9.8km。若設計和施工不當,將引發邊坡失穩,形成崩滑災害。邊坡失穩致災的危險性主要依據開挖處自然坡高、坡度、岩性組合、岩體破碎程度以及植被覆蓋條件和降水入滲條件等來綜合分析判斷。

擬建管線工程長度大,並跨越多條河流,不可避免地經過河流凹岸處,一定程度上受到河流侵蝕作用,形成近岸處填埋管道外露以至變形破壞和管道橋台坍塌。擬建工程有3處地段通過或臨近河流侵蝕段,可能遭受洪水沖蝕災害。

擬建工程可能遭受、加劇和引發的地質災害,依管線工程特點分干線、支線和站場三部分進行預測評估。

(二)輸油干線工程地質災害危險性預測評估

擬建輸油管道干線可能遭受、加劇或引發的地質災害危險性評估結果列於表6-9中。

干線工程地質災害危險性預測結果表明:

(1)擬建管線可能遭受6處滑坡的危害,受災長度775m,遭受滑坡危險性大的是440+900、446+500和616+800三處管線段,長435m。危險性中等的2處,長70m,危險性小的1處,長250m;

(2)擬建管線可能遭受5處崩塌的危害,受災長度145m。遭受崩塌災害危險性大的是在380+700處,長20m。危險性中等的3處,長110m。危險性小的1處,長15m;

(3)擬建管線由於施工原因,可能形成1處地段人工邊坡,長度7.8km。工程削坡後易失穩,處理不好,極易引發崩滑災害,評估致災危險中等;

(4)有3處地段靠近或穿過河流凹岸,可能遭受洪水沖蝕塌岸災害,受災長度2100m,危險性中等1處,長900m。危險性小的2處,長1200m。

表6-7 地裂縫危險性現狀評估一覽表

表6-8 洪水沖蝕危險性現狀評估一覽表

表6-9 陝西段干線管道工程地質災害危險性預測評估表

續表

從以上可看出,擬建輸油管道干線工程建設和運行過程中可能遭受的地質災害主要有滑坡、崩塌、河流侵蝕塌岸,引發的加劇的地質災害主要是工程削坡引發和邊坡失穩,共4種災害,對干線工程形成15處災害點,長度10.820km,占整個干線工程長度的2.67%,其中致災危險性大的4處(長0.455km),致災危險性中等的7處(長8.080km),危險性小的4處(長1.465km)。

(三)輸油管線支線工程建設地質災害危險性預測評估

擬建輸油管線支線工程有5條,其中寶雞、咸陽和渭南3條支線可能遭受和加劇、引發的地質災害,其危險性評估結果見表6-10。

支線工程地質災害危險性預測結果表明:

(1)寶雞支線穿越1處崩塌,管線鋪設施工有可能引發、加劇該崩塌災害,受災長度50m,危險性中等。

(2)咸陽支線任家咀分布有1條構造成因的地裂縫,管線建成運行後有可能遭受該條地裂縫災害的威脅,受災長度170m,危險性小。

(3)渭南支線沿線或兩側500m范圍內分布有3處構造成因的地裂縫、1處滑坡和1處崩塌,管線建成運行後有可能遭受這3處地裂縫災害的威脅,受災長度210m,危險性中等。管線鋪設施工有可能引發、加劇滑坡和崩塌災害各1處,受災長度120m,危險性中等。

表6-10 輸油管線支線地質災害危險性預測評估表

(4)西安和風陵渡支線兩側100m范圍內無滑坡、崩塌和泥石流地質災害,1000m范圍內也無地裂縫,管線鋪設施工方式為淺埋開挖和頂管,也不引發、加劇地質災害,對管線不構成危害,危險性小。

(四)輸油管線站場工程地質災害危險性預測評估

擬建輸油管道陝西境設5個站場,即固關減壓泵站、鳳翔分輸站、咸陽分輸站、渭南分輸站和風陵渡分輸站,其所處地貌部位分別為:千河一級階地、山前洪積平原、黃土塬、渭河一級階地、黃河一級階地。站場附近地勢平坦,地面相對高差不超過5m。在站場附近100m范圍內無地質災害分布,擬建站場施工和運行也不會引發和加劇地質災害發生。渭南和風陵渡站場需作抗地震液化的設防措施。預測評估站場工程地質災害危險性小。

『貳』  地質災害類型及其危險性現狀評估和預測評估

一、地質災害類型及特徵

受自然地理、地質環境條件以及人類工程—經濟活動的制約和影響,山西段地質災害類型較多,地域分布廣泛,災情較為嚴重。據調查發現的主要災種有:滑坡、崩塌、泥石流和洪水沖蝕、采空塌陷、黃土濕陷和潛蝕。此外,局部地段尚有地面沉降、地震液化、地裂縫、煤層自燃和瓦斯爆炸。

(一)滑坡

評估區共發現33處滑坡,其中岩體滑坡7處,土體滑坡26處。大型的3處,中型的18處,小型的12處。滑體規模:小者僅4400m3,大者達600萬m3,一般在20~180萬m3之間。多分布於黃土丘陵和碎屑岩分布區的河谷兩側。其中和管線有關的有7處。

(二)崩塌

評估區共調查崩塌45處,其中規模在5000m3以上的有11處,規模在500~5000m3的有18處,規模小於500m3的有16處,均屬小型崩塌。崩塌分兩類:岩體崩塌多發生於碎屑岩地層,部分為碳酸鹽地層,分布於臨汾盆地以東;土體崩塌主要分布於永和、隰縣境內的黃土地區。降雨、采礦、築路、邊坡開挖等是導致崩塌發生的原因。

(三)泥石流和洪水沖蝕

分布於浮山、沁水、陽城、澤州段。本次調查共發現15處,均屬低易發泥石流。其中對管線有影響的泥石流溝14條,影響較大的有10條。根據其物質含量可分為三類:泥石(渣)流共7處,分布於沁水、陽城段;水石流共6處,分布於沁水與浮山交界的大尖山、山交林場;泥流分布於永和、浮山等黃土丘陵區。

(四)采空塌陷、地裂縫

管線穿越河東煤田、沁水煤田。在蒲縣北寺鄉、臨汾堯都鎮、土門鎮山西組2#、太原組10#煤穩定可采;在浮山縣東腰鄉太原組9#、10#煤穩定可采;在陽城、澤州縣山西組3#、太原組15#煤穩定可采、9#煤局部穩定可采。本次調查煤礦159個,其中蒲縣11個,臨汾38個,浮山2個,陽城53個,澤州55個,年產量一般在10萬噸以下。共調查53座非煤礦,集中於陽城段;以開采硫鐵礦、鐵礦為主,露天開采礦區總面積20.57km2

1.采空區基本情況

管線在山西段共經過煤礦密集分布區4段,總長83.574km。經過煤礦采空區長24.77km,占煤礦分布區總長的29.6%。其中:

蒲縣—臨汾段(EC118—ED073)采深2#煤80~130m、10#煤180m,采厚2#、10#煤分別為1~2.5m、3.5~8.5m。管線壓煤(煤礦密集區)34.183km,其中采空區長10.255km。

表10—6山西段地質環境條件復雜程度劃分表

圖10-3西氣東輸管道工程山西段地質環境條件復雜程度分區圖

1.復雜;2.中等;3.簡單;4.地質環境條件復雜程度分區界線;5.地貌分區界線;6.地質界線;7.輸氣管線

浮山段(EF043—EF056)采深達300~400m,9#、10#合並開采總厚6m,深厚比50~67。此段共兩個煤礦,礦區面積8.0km2,采空區面積4.02km2。管線壓煤4.007km,其中采空區0.9km。

陽城段(EH039——EH115+2)采深一般20~210m,在芹池—蒿峪段(EH039—EH079),采深達116.06~237.72m,沿管線前進方向逐漸變淺,采厚達5m左右,均采3#煤。管線壓煤長27.00km,其中采空區長8.1km。

澤州段(EJ002—EJ058),采深達60~150m,以采太原組底部15#煤為主,采厚達2.2m。管線壓煤長18.384km,其中采空區長5.515km。

2.采空塌陷

分布於浮山和陽城境內,管線段共發現塌陷坑19處,塌陷形狀為橢圓形、五邊形、梯形、圓形、長條形等,塌陷形式以塌陷坑、塌陷槽、波狀起伏居多。塌陷面積小者僅0.3×104m2,大者達105×104m2,一般5×104~20×104m2,塌陷深1~5m。

3.采空地裂縫

本次工作共發現地裂縫31處,其中臨汾2處,浮山4處,陽城22處,澤州3處。地裂縫一般與塌陷相伴隨,長度一般在200m以內,最長的上會慶地裂縫(L29)達1km,裂縫寬0.01~0.8m,最寬達1.1m,可見深小於7m。地裂縫地表形態呈直線型、鋸齒狀形、折線形等。

(五)黃土濕陷

管線共經過濕陷性黃土段107.178km,占管線總長的近1/3,其中臨汾盆地以西長71.43km,濕陷系數一般0.014~0.052,最高達0.123;臨汾盆地東部的浮山段長27.7018km,濕陷系數為0.0445~0.0942,最高達0.1446,為本區最為強烈的地段;澤州段周村一帶,管線跨越黃土濕陷區長8.037km,濕陷系數達0.023~0.1008。濕陷深度均小於15m。

(六)地面沉降

臨汾段(ED088—ED103)為地面沉降區,沉降中心位於臨汾城西汾河河床、河漫灘及一級階地,累積最大沉降量24cm。沉降經歷三個階段:1978年前為形成階段,沉降速率僅為6mm/a;1978~1986年為發展階段,沉降速率達到30mm/a;1986年以後,為緩慢變形階段,沉降速率為10mm/a。

(七)地震液化

臨汾盆地、汾河河床、河漫灘及一級階地(ED089—ED103段)地下水位埋深0.7~2.6m,地表0~15m深度內為中、細、粉砂,其間夾有粉土、粉質粘土層。砂土、粉質粘土標准貫入擊數2~26,臨界擊數9.8~21.1,液化指數11.4~32.5,為可液化地段。

(八)地裂縫

分布於臨汾段ED103左45°1750m處的北郊梁村附近,發育於汾河東岸二級階地後緣,單條裂縫走向NE74°,長度40~60m,地表可見寬為6~20cm,最寬達40cm。

該區地裂縫最早發現於1979年,至1987年斷續出現,1988~1993年,發展較快。

(九)瓦斯爆炸和煤層自燃

陽城、澤州段為高瓦斯或超級瓦斯區,瓦斯含量最高達60~159.5m3/(t?d),一般為9~19.34m3/(t?d),歷史上曾多次發生瓦斯爆炸事故。

煤層自然發生於澤州段犁川一帶的3#煤層,其自燃形式沿已有採煤塌陷坑和裂縫噴冒蒸氣。

地質災害分布特徵如圖10-4所示。

圖10-4西氣東輸管道工程山西段地質災害類型分布圖

1.采空塌陷、地裂逢災害為主區;2.崩塌、滑坡災害為主區;3.地震液化、地面沉降災害區;4.黃土濕陷災害為主區;5.輸氣管線;6.壓氣站、清管站

二、地質災害危險性現狀評估

(一)滑坡

1.岩體滑坡

此類滑坡評估區分布7處,集中於沁水、陽城段,滑體岩性為C+P泥岩夾砂岩、泥岩互層。規模最大近600萬m3(H16),最小僅400m3(H3),一般14.4萬~300萬m3

距輸氣管線較近的有上孔滑坡(H15)、上黃岩滑坡(H4)和楊窩滑坡(H3),距離分別為1000m、250m、20m。

(1)上孔滑坡(H15

滑體岩性為C3厚層砂岩夾泥頁岩,壁高1~2m,滑床呈弧形,初現日期為1998年秋,累計滑動水平距離在20m左右,滑體中部剪切裂縫較發育,裂縫走向3000,與主滑方向斜交,單裂縫近直立,深30cm,寬20~50cm,長30~50cm,此類裂縫共見10條。滑體長80m,寬120m,厚約25m,體積達24萬m3。目前尚未穩定,其原因是後壁築路,邊坡排水不暢引起。滑坡造成數根電桿毀壞。公路50m段多處出現裂縫,蘆葦河30m擋土牆毀壞。目前滑坡舌已伸入至河床15m(圖10-5),對管線影響較大。

圖10-5上孔村西南200m滑坡(H15剖面圖)

1.砂岩;2.頁岩;3.泥岩;4.砂卵石;5.坡堆積體;6.張裂縫;7.滑移面及下滑方向

(2)上黃岩滑坡(H4

滑體岩性為P2s泥頁岩夾砂岩,後壁高達20m,可見醉漢林等標志物。主滑方向300,下滑垂距近20m,滑面呈上陡下緩的弧形。滑體長60m,寬300m,厚24m,體積近36萬m3,為一中型滑坡。現基本穩定,對管線影響小。

(3)楊窩滑坡(H3

規模小,長10m,寬20m,厚2m,體積僅400m3,主滑方向2700,坡角25°,因修路開挖所致。

2.土體滑坡

土體滑坡有26處,規模一般2萬~60萬m3,最大達180萬m3(H6)。對管線影響較大的有蒿峪村西滑坡(H11)、杜老凹滑坡(H1)、老炭窯滑坡(H2),和H24、H30、H31滑坡,北音滑坡(H16)是碎屑岩地區人為影響下形成滑坡災害經治理又復發的大型滑坡。

(1)蒿峪村西滑坡(H11

距管線約100m,從滑舌前通過。岩性為新近系粘土,滑床為山西組泥岩、頁岩,滑面傾向800,傾角15°,埋深3m,初現日期為1995年8月,當時日最大降雨量為48.7mm,時最大降雨量達30.6mm。土體下滑長100m,寬80m,厚2~3m,體積達2.4萬m3。曾造成侯月鐵路路基毀壞。

(2)杜老凹滑坡(H1

管線縱穿滑體(圖10-6),由河流切割坡腳形成臨空面,上覆土(Q3)在降雨作用下,沿Q2粉質粘土頂面滑動。滑坡長50m,寬80m,厚5m,體積近2.0萬m3,目前尚未穩定。已造成農田毀壞。

圖10-6杜老凹村西250m滑坡(H1)剖面

(3)老炭窯滑坡(H2

管線縱穿滑體。滑坡長30m,寬20m,厚5m,體積僅0.3萬m3。形成原因同H1滑坡。

(4)H24、H30、H31滑坡

均發生於蒲縣段,滑體岩性為Q3黃土,滑坡長100~450m,寬80~650m,厚10~30m,規模29.25萬~48萬m3。由河流切割坡腳,降雨作用形成。H24滑坡不穩定,H30、H31已基本穩定。

(5)北音滑坡(H16

滑坡前後緣相對高差55m,滑體岩性為C3泥頁岩夾砂岩、灰岩,岩層產狀50°∠7°,滑面傾向300,傾角150,滑坡長400m,寬500m,厚30m,體積600萬m3,為一大型古滑坡,已處於穩定狀態。1997年晉陽高速公路施工,挖方後形成新的臨空面,滑坡復活,致使滑體中上部的北音村部分房屋和一座學校開裂,同時造成高速路路面毀壞(圖10-7)。有關部門在滑體前緣施工5根抗滑樁,樁徑1.5~2m,然而,由於抗滑力設計過小,坡體未能達到穩定狀態,1999年雨季過後,滑坡又兩次下滑,造成更大規模的交通阻塞和房屋破壞。

圖10-7北音滑坡(H16)剖面

1.灰岩;2.砂岩;3.頁岩;4.泥岩;5.滑移面及下滑方向;6.房屋裂縫

3.滑坡危害

滑坡已造成評估區1890間房屋開裂,一座學校開裂後被迫搬遷,310畝耕地毀壞,鐵路、公路4段總長約200m路面受損,一處泉水乾涸,直接經濟損失達上千萬元。

(二)崩塌

土體崩塌主要分布於永和、隰縣境內,共11處,對管線構成威脅的有3處。崩塌規模最大7.5萬m3,一般0.36萬~4.5萬m3,此類崩塌分布於河溝兩側,均由Q3黃土構成。

岩體崩塌發育於浮山、沁水、陽城、澤州段。崩塌規模都小於1萬m3,共34處,對管線構成威脅的有19處。崩塌發生於O1+2、C+P地層,其中C+P碎屑岩地層最發育。

(三)泥石流和洪水沖蝕

1.泥石流和洪水沖蝕特徵

評估區共調查泥石流溝15處,其中有10處對管線危害大(N1、N2、N4、N7、N9、N10、N11、N12、N13、N14),將其分為泥石(渣)流、水石流、泥流三類。

(1)泥石(渣)流

分布於陽城、沁水段,共7處。開礦棄渣堆積於溝谷中,體積達1350萬~5000萬m3。此類溝谷一般長2.5~3km,寬10~20m,最寬100~200m,深20~50m。河溝縱坡坡降22.6‰~35‰。流域面積3.45~11.1km2,楊河河谷流域面積最大達310.73km2,溝谷形態呈直線型居多,流通條件較好,一次性沖出量500~5000m3。堆積區扇形長100m,寬10~30m,厚3~5m。

(2)水石流(洪水沖蝕)

評估區共調查6處,主要分布於沁水與浮山交界處的大尖山林場、山交林場。植被發育,森林茂密;森林覆蓋率達50%以上,土壤侵蝕模數200~500t/(km2?a),水土流失弱,暴發洪水後,實際只形成洪水沖蝕災害。

水石流物源為溝兩側崩塌形成的砂岩、泥岩碎塊,粒徑一般10~30cm,最大達100cm。溝長2~40km,寬10~200m,窄處僅2~3m,深30~80m,流域面積一般2.75~16.9km2,大者達133.13~208.43km2。河溝縱坡坡降一般14.4‰~23.5‰。堆積區扇形面積達200~300m2

(3)泥流

山西黃土高原水土流失嚴重,沖溝中堆積的黃土在暴雨季節洪水常為泥流狀態。水土流失在臨汾盆地以東和以西程度不同。

重度區〔土壤侵蝕模數5000~10000t/(km2·a)〕,分布於永和、浮山縣的黃土台塬和黃土丘陵區,溝谷發育,溝深達50~200m,溝谷發育密度2~3條/km2,植被稀少。本區共調查2處,河谷形態呈「V」字形,長15~25km,寬10~50m,深50~200m,縱坡坡降27.3‰~37.4‰,流域面積31.8~68.75km2

中度區〔土壤侵蝕模數500~5000t/(km2·a),分布於呂梁山東側至臨汾盆地以及陽城芹池—北留段,此段以丘陵和低山為主,溝谷多出露石炭、二疊系、三疊系碎屑岩,溝谷發育中等,植被少,土壤侵蝕以重力、溝蝕為主。

輕度區〔200~500t/(km2·a)〕,分布於臨汾盆地、東要—方山、李寨—斑鳩嶺段,表層植被發育,森林覆蓋率達50%以上,以溝蝕和重力侵蝕為主。

2.泥石流災害

僅沁水小嶺上村,在20世紀70年代,楊河發生的泥石流災害,曾造成附近1000畝耕地,約20間房屋、1條道路毀壞,直接經濟損失達上百萬元。

(四)采空塌陷

蒲縣—臨汾段(浮山段例外)、陽城段、澤州段深厚比多小於30,屬不穩定地段。現狀條件下,煤礦采空後,會對管線構成重大危害。評估區共調查采空塌陷25處,而與管線相交或距管線較近的塌陷有T1、T3、T4

T1塌陷:分布於浮山縣後交煤礦(EF038——EF054)。塌陷與地裂縫相伴隨,塌陷長100m,寬30m,深6m,面積達0.3×104m2,地表形態為橢圓形。塌陷由煤礦采空後,頂板冒落,岩體發生變形所引起(圖10-8),與管線相交,危害較大。

圖10-8浮山縣老炭窯東采空塌陷(T1)剖面圖

1.粉土;2.粘土;3.砂岩;4.泥岩;5.煤(9#、10#);6.冒落體

T3塌陷:分布於陽城柏山煤礦,距管線約300m,塌陷長110m,寬50m,深達5m,面積為6×104m2,形態呈多邊形,未穩定,對管線有影響。

T4塌陷:分布陽城柏山煤礦,距管線約600m,塌陷面積30×104m2,形態呈五邊形,未穩定,對管線有影響。

塌陷已造成評估區3024畝耕地、2580間房屋破壞,一座學校搬遷,10多眼泉水斷流,24口水井乾枯,經濟損失嚴重。

浮山段塌陷地裂縫位於後交煤礦,可見3條,其地裂縫分別與管線垂直、平行、斜交(圖10-9),裂縫長60~150m,寬0.1~1.2m,可見深2~6m,形態呈直線形或鋸齒狀形,未穩定,對管線危害較大。

陽城段距管線較近的地裂縫4條,約400~900m,裂縫長30~130m,寬0.02~0.3m,地表形態呈折線,由采3#煤引起。未穩定,對管線有影響。

澤州段距管線最近的塌陷地裂縫分布於八良掌一帶,(EJ055—EJ057),與管線平行,距管線20m,陽城段距管線較近的地裂縫4條,約400~900m,裂縫長30~130m,寬0.02~0.3m,裂縫長100m,寬0.02~0.03m,可見深0.1~0.15m,走向290°,分布形態呈鋸齒形狀,由采15#煤引起,採煤深30m,巷道寬6~9m,未穩定,對管線危害大。

圖10-9後交煤礦采空塌陷地裂縫分布圖

1.采空塌陷及編號;2.地裂縫及編號;3.礦界;4.公路;5.輸氣管線

塌陷地裂縫已造成區內1995間房屋開裂,1300畝耕地荒蕪,約200戶居民搬遷。

(五)黃土濕陷

永和、蒲縣、隰縣、浮山、澤州段,總長108.437km,廣泛分布午城、離石、馬蘭三類黃土。其中表部的馬蘭黃土大多具濕陷性。馬蘭黃土按成因不同,可分為風坡積、洪坡積兩類。

(1)風坡積馬蘭黃土

岩性為淡黃色、灰黃色粉土,具大孔隙,結構疏鬆,質地均勻,無層理,垂直節理發育,夾有古土壤層及鈣質結核層。臨汾盆地以西天然含水量(w)10.8%~25.1%,天然隙比(e)0.692~1.254,且多數達到1.0以上,飽和度(Sr)24.7~91%,屬稍密,稍濕—濕;濕陷系數(δ)0.29~0.1279,自重濕陷系數(δz)0.014~0.052,屬中等—強濕陷性土,濕陷深度一般介於8.0~15m之間。

臨汾東部的浮山段天然含水量(w)6.3%~20.5%,天然隙比(e)0.697~1.207,飽和度(Sr)18.3%~51%,屬稍密、稍濕—濕粉土;濕陷系數(δ)0.0445~0.125,自重濕陷系數(δz)0.024~0.094,屬中—強濕陷性土。濕陷深度最大達15m。

澤州周村一帶天然含水量(w)12.7%~28%,天然隙比(e)0.7~1.43,飽和度(Sr)39.2%~88.3%,中密—稍密,稍濕—濕粉土;濕陷系數(δ)0.029~0.1008,自重濕陷系數(δz)0.0176~0.052,濕陷深度達9~10m,屬中—強濕陷性土。

(2)洪坡積馬蘭黃土

岩性為灰黃色、淺黃色粉土,略具大孔隙,垂直節理發育,含鈣質結核層,具交錯層理。厚5~25m。天然含水量(w)14.8%~20.5%,干容重(γ)12.2~14.9kN/m3,天然隙比(e)1.106~1.207,飽和度(Sr)31%~41.3%,屬稍密、稍濕、高壓縮性土;濕陷系數(δ)0.0478~0.0942,自重濕陷系數(δz)0.024~0.0634,屬中等濕陷性土。濕陷深度5.0~9.0m。

本區黃土的主要特點是:臨汾盆地以西,黃土濕陷性較強,最大濕陷深度可達15m,臨汾盆地以東,以浮山段濕陷性最強,往東逐漸減弱,濕陷深度可達9.1~15m。黃土濕陷已對當地民房、農田和水利設施等造成破壞,它同樣可對輸氣管線構成危害。

(六)地面沉降

臨汾市地面沉降與地下水超采形成的降落漏斗關系密切,地下水分中層和深層兩層開采,其中中層為主要開采層。目前有墳上、翟村、城區、城北(梁村、屯裡一帶)4個水源地。開采始於1976年,1978年已在城區范圍形成降落漏斗,中心水頭降10m左右。1986年,形成了一個NE—SW向展布,波及面積超過50km2的橢圓形降落漏斗,其中心位於下康、屯裡一帶,中心水位較1978年下降30m,年降幅近4m。1986年以後,水位降幅趨緩,年平均降幅3m左右。目前,漏斗中心最大降深已達80m。

深層水開采量不大。自1986年起,以屯裡為中心形成降落漏斗,分布與中層水降落漏斗一致。目前,該降落漏斗中心最大降深達50m。

臨汾地面沉降中心累計沉降量為24cm,目前年沉降速率為10mm/a,兩者均屬輕微沉降。現狀條件下不會對輸氣管線造成破壞。

(七)地震液化

公元865年、1695年臨汾(

級)地震,地裂涌沙就有記載。2000年11月臨汾自來水公司進行輸水管跨越汾河工程中,在堯都北蘆村發生砂土液化,對工程影響很大。為查清此原因,在北蘆村(汾河河床及河漫灘)共布勘探孔16個,總進尺274m,取土樣90件,進行標准貫入試驗85次,認為8度地震烈度下存在地震液化,液化等級為Ⅲ—Ⅱ級(嚴重—中等)。另據中國地震局勘測,基本和上述結論吻合,確定汾河河床、河漫灘、一級階地為易液化場地。

所以,臨汾段ED089—ED103共計4023m為地震液化段,液化等級為Ⅲ—Ⅱ級(嚴重—中等)。在8度地震烈度條件下,地震液化會對輸氣管線造成破壞。

(八)地裂縫

臨汾段ED103左45°1750m(堯都北郊梁村附近)汾河東岸二級階地後緣存在地裂縫,呈NE74°方向延伸。單條裂縫可見長度:村南60m,村東40m;寬度一般為6~20cm,最寬處達40cm。成因為構造和抽汲地下水引發的地面沉降引起,對管線影響小。

(九)瓦斯爆炸和煤層自燃

臨汾—蒲縣段、浮山段瓦斯含量較低,僅0.02m3/(t·d),屬一級低瓦斯區;陽城段瓦斯成分中含CH4、CO2和NO2,瓦斯含量達13~21m3/(t·d),最高永安煤礦達60~159.5m3/(t·d),為三級至超級高瓦斯區;澤州段瓦斯含量達19.34m3/(t·d),屬超級瓦斯區。

瓦斯爆炸發生於陽城—澤州段,1975年7月,陽城縣永安煤礦發生瓦斯爆炸,造成10餘人死亡;1998年澤州川底煤礦發生瓦斯爆炸造成7人死亡。

煤層自燃出現於澤州境內的犁川一帶,燃燒煤層均為3#煤,自燃後沿裂縫向外噴冒蒸氣和濃煙,將直徑為0.3m的大樹逐漸熏死。

評估區未發生瓦斯爆炸和煤層自燃現象,但應注意此兩種災害對管線的危害。

三、地質災害危險性預測評估

(一)滑坡

1.對管線有影響的H1、H2等滑坡進行穩定性驗算

按總應力法計算,結果(表10-7)表明:H1、H2、H3屬不穩定滑坡,H4屬基本穩定滑坡,H12、H24屬穩定滑坡。因此,對於H1、H2、H3滑坡在施工時應採取避讓或防治措施。

表10-7滑坡穩定性計算成果表

2.H27滑坡穩定性驗算

H27滑坡位於蒲縣鹿場西南側(EC047150°900m)。為一順紅粘土層面滑動的古滑坡,主滑方向30°左右,與管線最近處250m。採用傳遞推力法計算(表10-8),穩定性系數為2.352,天然狀態下,屬穩定滑坡,但應注意采空塌陷誘發對滑坡的影響。

表10-8滑坡穩定性計算表

現象綜合分析,管線大部分滑坡已基本穩定,但採煤觸發老滑坡復活,同時產生一些新的滑坡現象仍然存在。因此,滑坡的地質災害危險性預測評估屬中等。

(二)崩塌

管線經過區已發生的黃土類崩塌11處,碎屑岩類崩塌28處,灰岩類崩塌6處。崩塌的形成是由多種因素綜合作用的產物。因此,管線經過的崩塌易發區,今後還將不斷發生。崩塌規模雖小,影響范圍也有限,但在管線施工時將會造成危害,尤其與管線相交的崩塌,會在施工觸發時再次發生,造成人身傷害事故和砸毀施工設備,應予以關注。

(三)泥石流和洪水沖蝕

按50年一遇最大日降水量:浮山為89.2mm,沁水為108.1mm,陽城為168.3mm,澤州為129.7mm。由公式Q=P·S計算的最大洪水量列入表10-9。

表10-9泥石流預測評估統計表

沁水—澤州段溝谷排放煤矸石、鐵礦渣量大。管線經過N7、N8、N9、N10、N11、N12、N14泥石流堆積區,其危害性中等;在N3、N5、N15泥石流溝中埋設,其危害性小—中等;在N1、N2、N4、N6、N13泥石流的形成區跨越泥石流溝,其危害性相對較小。預測該區泥石流危害性中等。

(四)采空塌陷

管線穿越煤礦分布區共4段,總長約83.574km。除浮山、陽城、澤州的部分地段出現塌陷、地裂縫外,其他地段並未出現,這是因為:①地下采空後,由於開采寬度小,回採率低,頂板尚未冒落;②采空區有較穩定的頂板,其頂板能支撐上覆岩體的壓力;③采空區頂板已冒落,但未影響到地表;④采寬區頂板處於暫時的靜平衡狀態,一旦失衡,塌陷、地裂縫會順勢發生。

據計算預測煤礦采空後的地表最大變形值列於表10-10中。

表10-10地表變形計算統計表

蒲縣—臨汾段:煤礦開采歷史一般在10~40餘年,目前部分煤礦已閉坑,採用工程地質比擬法和概率統計法預測,2015~2020年最大下沉量將達到3.4~4.2m,下沉0.5m以上的塌陷面積將達到2.518~4.368km2。塌陷區位於管線下部,對管線危害極大。

浮山段:主要穿越後交煤礦,按開采深度300~400m,水平移動角68°預測,2015~2020年,最大下沉量將達到4.5m左右,塌陷面積將由現在的0.003km2擴大到0.1~0.15km2,其危險性大。

陽城段:該段是晉城市重要的無煙煤生產基地,隨著晉城市煤炭開發戰略的向西轉移,未來該段將成為晉城市主要開采區之一。因此,以主采3#煤,采深20~250m觀測,2015~2020年,此段最大下沉量將達到5m,塌陷面積也將由現在的3.84km2,擴大到6.58~8.21km2,對管線危害大。

澤州段:本段主采15#煤,目前大部分煤礦已閉坑。因此,未來該段煤炭開采趨緩。按工程地質類比法預測,未來20年地面下沉量將達到1.55m,下沉0.5m以上的塌陷面積最大將達到1.15~1.582km2,管線位於塌陷區內,對管線危害大。

值得提出的是:沁水九疙垛嶺—陽城芹池段(樁號EG044—EH039),分布有豐富的煤炭資源,由於埋藏深、水文地質條件復雜,一直未得到開采。列入晉城礦務局後備開采基地,預計2010~2020年得以實施。預測煤層開采後,會產生塌陷、地裂縫,對管線危害大。

(五)黃土濕陷

臨汾盆地以西黃土濕陷總長度71.43km。其中:

EA151—EA180段,濕陷系數為0.03~0.091,濕陷總量達26.06cm;

EB005—EB069段,濕陷系數為0.03~0.095,濕陷總量為31.99cm;

ED104—EA121段,濕陷系數為0.03~0.123,濕陷總量為45.14cm,均屬Ⅱ級自重濕陷性黃土。

臨汾盆地以東黃土濕陷長度35.74km。其中:

EF001—EF022+1段屬Ⅱ級自重濕陷性黃土;

EF022+1—EF029段為Ⅲ級自重濕陷性黃土;

EF029——EF073段屬Ⅱ級自重濕陷性黃土;

EH115+2—EJ002段,屬Ⅱ級非自重濕陷性黃土。

綜合上述,本區黃土屬中等—強濕陷性。管道埋設後,遇降雨積水入滲時,基礎會產生濕陷,影響管線的穩定性,預測黃土濕陷地質災害危險性中等。

(六)地面沉降

臨汾盆地(ED085—ED103)段地面沉降速率目前為10mm/a,若按50年預測,最大可達500mm,本段對管線的破壞是在山區和盆地東西兩側的交接部位,差異性上下錯動對管線有剪切作用。預測地面沉降地質災害危險性大。

(七)地震液化

臨汾盆地(ED089—ED103)段汾河河床、河漫灘及一級階地的地震液化在管道開挖在地下水位以下遇到砂土時,管道邊坡會出現塌方,如降低地下水位時會出現涌砂。並且在Ⅶ度地震條件下,該段會產生地震液化。預測地質災害危險性為中等—大。

(八)地裂縫

臨汾梁村(ED103左45°1750m)地裂縫,屬臨汾眾多地裂縫中的一處。位於地面沉降邊緣拉張區內。隨著地下水的持續開采,地裂縫活動會加劇,鵝舍、龍祠、高堆地裂縫(距管線非常遠)有可能被激活,同時在地貌單元交接部位、高陡坎等位置有可能引發新的地裂縫。這些新產生的地裂縫對管線潛在的威脅較大。

該段現有地裂縫及預測新產生地裂縫的地質災害危險性屬輕微—中等級別。

(九)瓦斯爆炸和煤層自燃

陽城、晉城諸多煤礦屬高瓦斯區。由於本區小煤礦眾多,互相越界開采時有出現,預測今後煤礦瓦斯爆炸的可能性仍然很大。煤層自燃在晉城市下河以及評估區犁川一帶曾有發生。管線經過區煤層厚度、煤質可燃性與晉城下河、犁川一帶的煤層相同。煤層自燃的結果是將保安煤柱破壞,從而造成地面裂縫和塌陷,火焰從裂縫上升至地表,危及管道,管線輸氣為可燃物,地面塌陷和火焰的共同作用將對管道產生危害。預測此兩種地質災害危險性大。

『叄』 讀「某地質構造剖面圖」,回答下列問題。(15分) (1)圖中M、P處的地質構造分別是:M____________,P_

(1)向斜(1分)背斜(1分)山嶺(1分)向斜槽部受擠壓,岩石堅硬不易受侵蝕而形成山嶺(2分)
(2)水汽輸送地表徑流(徑流)海陸間 d(4分)
(3)岩漿活動(內力作用)沉積岩(2分)
(4)不適合(1分)此處為斷層(1分),為地質構造不穩定區、影響水庫壩址安全(1分),且N處於斷層線的部位,地下水容易從斷層線下滲(1分)。

『肆』  地裂縫勘查典型實例示範

5.5.1西安地裂縫高分辨法地震勘探

自1960年以來,西安市相繼出現地裂縫帶,到1986年根據地質學者的推斷,用地震反射波勘探方法查出第十條地裂縫帶,同時在地表找到明顯地裂縫標志。地裂縫總體走向N70°~80°E,間距2~2.5km,長度約3~4km,最長約8km。近似平行等間距展布在西安市城區和近郊區的150km2范圍內,將西安市切割成規則的條帶。由於裂縫不斷活動,造成建築物倒塌,道路錯斷,地下管線扭斷等地質災害。給古城的建設造成數千萬元的損失。高解析度地震勘探要解決的地質問題是地面地裂縫的成因及空間展布形態。在此基礎上查明隱伏於地裂縫帶的第四系斷層,了解其水平位置、產狀和兩側鬆散層分布特徵。論證地裂縫與第三系地層以下隱伏斷層的連通關系。

地震成果剖面提供了論證地裂縫成因十分重要的地球物理資料。提出的地質結論是:臨潼-長安基底斷裂在第三系和第四系中形成明顯的斷層形跡。證實了它是新生代繼承性活動斷層。地表地裂縫帶下,有隱伏的第四系斷層。斷距隨深度增大而加大。

這些斷層與第三系以下的深部斷層是相銜接的。地震勘查成果說明地裂縫是第三系下部斷裂不斷繼承性活動向上伸展。最終到達地表而形成。西安地區位於關中盆地中部的次級凹陷上。受臨潼-長安基底斷裂拉張作用形成的十條書斜式斷層正好位於西安市區范圍,直接控制了西安市第四紀盆嶺地貌形態。斷層不斷活動向上延伸,造成第四系錯斷,以至出露地表在盆嶺地貌的黃土梁南翼陡坡處形成地裂縫。這就是地質學者推斷,由地震勘探成果論證的西安地裂縫形成的主要原因(唐大榮、彭成實測)。

5.5.2西安地裂縫放射性調查

西安地裂縫是一種活動的構造性地裂縫,地質調查認為與深部構造相通。地面黃土覆蓋較厚,一般大於10m,地下熱水發育,潛水面深7~15m,對氡氣測量比較有利。西安市西北電管局物資采購站西約300m處,是地裂縫測量地區之一。場地內為農田,地面看不出有地裂縫現象,在擬建印務公司的地區布設四條測線,進行瞬時測氡和電法探測,氡氣異常突出,如圖5-1所示。經探槽揭露,在0.7m深處發現裂縫,寬在2.0~7.0cm,裂縫面光滑,產狀為164°∠82°。在裂縫向東延伸方向的南側地面下沉0.5m,1987年的建築物出現裂縫。測氡確定的裂縫與異常位置對應較好,與原推測裂縫位置相比,向西偏移(韓許恆、郁春霞,1997)。

圖5-1擬建印務公司場地瞬時氡探測地裂縫結果

5.5.3西安地裂縫高密度電阻率法勘探

圖5-2是高密度電阻率法在西安市某地地裂縫上的勘探結果,視電阻率等值線清晰地反映了F1、F2兩條裂縫的位置以及其傾向(肖宏躍、雷宛,1993)。

5.5.4汞氣裂縫調查

圖5-3是土壤汞在地裂縫上的異常反映,由圖可以看出不僅異常明顯,而且在不同時間采樣,具有較好的重現性(伍宗華,1994)。

圖5-2西安市地裂縫L的綜合勘測剖面圖

圖5-3地裂縫定時定點觀測土壤汞含量變化曲線

參考文獻

韓許恆,郁春霞.1998.斷層測量在西安地裂縫勘查中的應用實例分析.物探與化探

劉傳正等.2000.地質災害勘查指南,北京:地質出版社

肖宏躍,雷宛.1993.高密度電法探測西安地區地裂縫的應用效果.物探與化探

王景明等著.2000.《地裂縫及其災害的理論與應用》陝西科學技術出版社

伍宗華.1994.汞的勘查地球化學.北京:地質出版社

『伍』  崩塌勘查典型實例示範

1.5.1長江三峽鏈子崖音頻大地電場法、甚低頻電磁法裂縫、岩溶、煤洞勘測

鏈子崖位於長江三峽兵書寶劍峽出口處右岸,瀕臨江邊的陡崖主體由二疊系棲霞組灰岩構成,底部為煤系軟弱層。在長約700m,寬30~180m范圍內發育有58條裂縫,將岩體切割成3個危岩區,即南部的I區To至T6縫區和北部的Ⅲ區T8至T12縫區以及中部的Ⅱ區T7縫區。其中T8至T12縫區危岩體緊臨長江,南、西分別被T8、T9、T11縫和T12縫切割,北、東兩側臨空,底部煤層基本被采空,是防災治理、監測預報的重點險段。

到20世紀80年代中期,經過長期的大量調查研究工作,鏈子崖可見裂縫的分布情況已基本查清;但是,在表土覆蓋地段的裂縫分布、延伸、連通交切情況,隱伏構造、岩溶、煤洞的分布等尚不清楚。針對上述問題,地質礦產部水文地質工程地質技術方法研究所於1988年採用了音頻大地電場法、甚低頻電磁法勘測裂縫、岩溶、煤洞的分布情況。

1.5.1.1 隱伏裂縫勘測

基於裂縫發育的不規則性和地形條件,勘測中採用了異常追蹤法:即從已知裂縫的隱沒端開始,根據裂縫和異常發育趨勢布設勘探剖面,同時輔以現場地質調查,進行異常的定點、連接,循序漸進,直至查明(圖1-1)。裂縫上方的音頻大地電場和甚低頻電阻率異常曲線一般形態尖銳,幅值較大(圖1-2)。

裂縫勘測結果表明:鏈子崖南部Ⅲ區和北部I區裂縫已相互連通。特別是確定了Ⅲ區分布的 T8-1、T8-1-2、T9、T11裂縫均與T12裂縫連通以及T8-0縫向SE方向延伸至陡壁邊緣,對危岩體穩定性評價至關重要。勘探結果在隨後的工程探槽(圖1-3)和聲波跨孔測試中得到驗證。

1.5.1.2隱伏煤洞勘測

圖1-1追蹤裂縫的測線布置及異常分布

鏈子崖的變形與底部馬鞍山組(P1mn)煤層采空有直接關系。根據調查訪問資料,鏈子崖底部有採煤巷道20餘條,基本沿地層走向分布。為了解其存在狀況,用音頻大地電場法和甚低頻電磁法在鏈子崖頂部展開了面積性勘測。

煤洞的電場異常不同於裂縫,一是幅值較小、寬度較大、規律性較強(圖1-4a)。

勘測共確定煤洞14條,煤洞走向與岩層走向基本一致(SW—NE),長度300~400m,間隔30~40m,勘測結果和實際情況相符。

1.5.1.3隱伏岩溶勘測

平行於鏈子崖陡崖,勘測中追蹤發現一條幅值高、寬度大的異常(圖1-4b)帶近南北向發育,其東側裂縫發育,西側則明顯減少;該異常帶與北部的黃泥巴壁相接,根據異常形態、結合地質特徵分析,推測為一岩溶發育帶,後期的勘探工程證實了這一推測(連克等,1991)。

圖1-2隱伏裂縫實測剖面(T9縫前端)

圖1-3TC3工程探槽展示圖

1.5.2鏈子崖隱伏裂縫的聲波檢測

鏈子崖危岩體存在12組50餘條裂縫,出露最寬約2m,深不可測。其中T8及T9裂縫,北端隱伏於覆蓋層下,是否延伸與T12縫貫通,成為查明岩體結構與方量和確定治理工程設計的關鍵,為此,在上述裂縫延伸的關鍵部位,布兩鑽孔,孔距21m,深150餘m。由地質礦產部水文地質工程地質技術方法研究所於1989年承擔跨孔聲波測試,查明裂縫的延伸及傾向。

現場地質剖面概況及跨孔聲波測試示意圖如圖1-5a。採用等高同步測試法、扇面測試法,測取的波形記錄分別如圖1-5b及圖1-5c。這些記錄的推論是:接收到的是繞射波,其地質模型應如圖1-5d,即裂縫張開無充填。顯然,只有存在地表覆蓋層的繞射波,才會出現發射與接收點靠近覆蓋層聲傳播時間短,遠離覆蓋層則聲傳播時間加長。為證實現場測試推斷是正確的,在室內按推理的地層模型,進行模型超聲測試,取得和現場一致的測試結果。

圖1-4Ex、ρ曲線圖

另外,在一個孔內逐點發射,並接收裂縫的反射波,根據反射波的聲波走時,推斷出裂縫的傾向,與地質工程師從地質構造的推論相一致。至此對裂縫的性狀給出明確的結論,為鏈子崖危岩體的治理,提供了依據,受到國家科委表彰(展建設等,1991)。

1.5.3危岩錨固鑽孔內裂縫及裂縫密集帶聲波檢測

長江三峽鏈子崖50000方危岩體防治工程,採用錨索加固處理,錨固孔深30~40m不等,最深達64.2m。危岩體主要以棲霞灰岩為主,裂隙發育且為張性,局部成破碎軟弱帶。錨固施工需掌握上述裂縫、軟弱結構面在錨固孔中的位置,分布及幾何尺寸。地質礦產部水文地質工程地質技術方法研究所承擔此項特種檢測任務,研製一發一收干耦合換能器,在不能存留井液的水平干孔中,完成了共2670m的測試,指導了施工。圖1-6其中三個鑽孔的測試結果,其中視聲速低於1000m/s(圖中粗實線部分)的低速孔段均為裂隙及裂隙密集帶(展建設、曹修定實測,1996)。

1.5.4岩崩堆積體灌漿補強效果聲波測試

1998年地質礦產部水文地質工程地質技術方法研究所在三峽庫區遷建城鎮新址岩崩堆積體工程改造現場,完成了灌漿補強前後岩體物理力學強度變化試驗工作。採用「一發雙收」單孔及跨孔聲波檢測對半徑為1.7m圓周等分的六個鑽孔中等邊三角形分布的三個鑽孔作為實施灌漿孔,另三個按等邊三角形分布的鑽孔及圓心的鑽孔作為聲波檢測孔。採用灌漿前、灌漿後7d、灌漿後28d進行聲波單孔測試及跨孔聲波透視。

圖1-5各種方法測試示意圖及推測的地層模型

圖1-6危岩錨固孔內裂隙及軟弱破碎帶聲波測試聲速-孔深曲線粗實線為裂隙及破碎帶

單孔測試採用敲擊作震源產生縱波及橫波,以三分量檢測器貼壁接收;跨孔測試用小葯量爆炸震源的以三分量檢測器貼壁接收。

岩崩堆積灌漿補強分別在四川奉節及巫山兩地各做兩組試驗,現僅以奉節組試驗為例加以說明。圖1-7為灌漿前後單孔一發雙收的時差-孔深對比曲線;圖1-8為灌漿前後跨孔的聲速-孔深對比曲線。由跨孔測試結果可見灌漿後聲速有明顯提高,最高可達60%以上;而單孔測試最高14%、最小僅2%。單孔測試聲速變化小的原因是此法能了解沿孔壁一個波長范圍的聲速,單孔聲速的提高,說明灌漿范圍已達聲波觀測孔的孔壁;而跨孔測試是直接了解兩孔連線間的岩體灌漿情況。

圖1-7灌漿前後單孔一發雙收的時差-孔深對深對比曲線

圖1-8灌漿前後跨孔的聲速-孔深對比曲線

由於測試縱波聲速的同時,還測試了橫波聲速,因此可計算出岩崩堆積體灌漿前後的動彈性力學性能的變化,見表1-4(李洪濤等實測,1998)。

1.5.5長江三峽鏈子崖煤層采空區老空洞探地雷達探測

長江三峽鏈子崖底部煤層采空區的分布及其後期充填情況是評價鏈子崖危岩體穩定性的重要資料,同時也是確定治理工程混凝土承重阻滑鍵布置的重要依據。為此,在充分的地質調查分析基礎上,委託煤炭科學研究總院採用地質雷達技術,利用PD2、PD6和PD1三個勘探平硐對煤層采空區的空洞或充填疏鬆地帶進行了探測,取得了較好的效果。

表1-4奉節動彈性力學參數

地質雷達資料的解釋是靠圖形識別來進行的。具體解釋過程是在資料處理後進行的對比,即對比波在相位、周期(頻率)、同相軸和波形等運動學方面的特點,以及測點間在二維(橫向與縱向)方向上組成的圖形特徵。同時,還應注意到相位的強弱(動力學特點)。圖1-9為PD2沿線的一段探地雷達圖像,圖中44~61m之間顯示為灰岩分布區,在76~85測點之間出現周期加大,相位改變,呈現明顯弧形同相軸,反映的是煤層采空區。根據采空區的這種特徵所得PD2平硐的探測成果列於圖1-10與表1-5中(劉傳正,2000)。

圖1-9PD2Z線雷達圖像(100MHz)

1.5.6金麗溫高速公路崩塌體井內電視探測

由於浙江金麗溫高速公路k81段高邊坡地質條件復雜,岩層破碎,構造擠壓,節理裂隙及斷裂構造十分發育,處於崩塌體范圍內。根據甲方要求對錨索孔B6-5、B6-9、B4-8、B6-16、B6-19、B6-23進行測試,以上各孔孔徑為φ130mm,錨索鑽孔俯角15°。主要查找鑽孔中裂縫(圖1-11)及破碎情況(封紹武實測,2002)。

圖1-10PD2平硐雷達測線布置與探測成果

1—煤層采空區;2—充填但未壓實的采空區

表1-5PD2平硐探地雷達勘查異常解釋綜合表

圖1-11浙江金麗溫高速路k81段高邊坡(水平鑽孔—干孔)裂縫圖片

參考文獻

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張咸恭,李智毅等.1998.專門工程地質學.北京:地質出版社

『陸』 工程地質剖面圖在圖紙中比例多大最適合

某地區地質平面圖(1;10000)

1:500,詳細確定工作區地質災害的分布范圍及平內面分布特徵;

所附圖容件應整潔、清晰,比例尺選擇適當,圖式、圖例符合規程、規范或地方標准要求,表示內容符合地質規律和工程建設要求。

『柒』 讀下圖,「某地質構造剖面圖」,回答下列問題。 (1)圖中從地形上看,甲為___地貌,其形成原因是:


(1)山嶺(2分);向斜槽部受擠壓,岩性堅硬,不容易被侵蝕,而形成山嶺(2分)
(2)斷層 (2分);丙處不適合(2分) 此處是斷層,地質構造不穩定,會對水庫大壩構成威脅,並且丙處在斷層線的部位,地下水容易從斷層線下滲。(2分)
(3)B(2 分)
(4)水資源空間分布不均 (2分)

『捌』 在地質災害評價與其他地質調查中的應用

一、地質災害評價與監測

地質災害主要指崩塌(含危岩體)、滑坡、泥石流、岩溶、地面塌陷和地裂縫等。災害的地質評價與監測的目的是為了科學地確定地質體特徵、穩定狀態和發展趨勢,為分析地質災害發生的危險性,論證地質災害防治的可行性和比選防治方案,最終確定是否要治理,採取躲避方案或實施防治工程對策提供依據。

地質災害勘查的任務與內容包括查明地質災害體的特徵及其地質環境以及自然演化過程或人為誘發因素;分析研究地質災害體的成因機制;勘查地質災害體的形態、結構和主要作用因素等,並評價其穩定性;預測地質災害體的發展趨勢,評價其危險性;和進行防治工程可行性論證,提出防治工程規劃方案。

1.工程建築場地的岩溶和洞穴的調查

對於機場、公路及大型工程建築場地,地下洞穴、人防工程嚴重威脅著地面建築的安全。由於地下洞穴或人防工程的存在,引起地表塌陷,地面建築遭受破壞的現象時有發生,這一現象已引起人們的高度重視,如我國北方的一些城市,廢棄的人防工程已經成為城市建設的主要地質災害之一。因此,在工程地質勘查中採用物探方法查明埋藏地下的土洞、人防工程等不良地質現象,對合理地進行地面建築設計和地基加固是十分必要的。

柳州機場在施工過程中發現有數處大小不一的土洞,為確保機場跑道的安全,在跑道位置進行了探地雷達探測。探測中採用了SIR-10型地質雷達,天線頻率為100 MHz。在跑道位置探查出三處洞穴異常。經開挖驗證,均發現有較大洞穴。洞穴在雷達圖像上的反映呈雙曲線形,圖5-4-1為土洞的地質雷達圖像,開挖驗證的實際洞穴如圖5-4-2。這一探測結果,排除了機場跑道的隱患。

溶洞是可溶岩的一種常見的地質現象,溶洞的存在對可溶岩區的工程建築有較大的危害。當岩面覆蓋為易被沖蝕的滲透地層,且岩溶與上覆地層存在水力聯系時,這種水力聯系加速了岩溶發育。當岩溶頂部變薄不能支持上方地層負荷時,就會發生塌落。

圖5-4-3為廣州花都市某地的開口溶洞的探地雷達圖像。該處覆蓋層為細顆粒粉砂,有一定滲透性,其下為灰岩。灰岩面附近岩溶發育,在灰岩面的地質雷達圖像中可見不規則強反射波。強反射波形成的區域內有一組周期短的弱反射波,其特徵與上覆地層反射波特徵類似,這表明灰岩中空洞已被上覆地層沖蝕的土體所充填。由於開口溶洞上方土體已遭沖蝕,因此,其反射波形態特徵與周圍土層的反射波形態特徵不同,表明上覆地層已受到擾動。擾動土層與充填溶洞構成了開口溶洞特徵。這類溶洞使上覆地層承載力明顯降低,容易引起坍塌。

圖5-4-1 柳州機場洞穴的雷達圖像

圖5-4-2 開挖驗證的實際洞穴圖像

唐山市坐落在斷裂活動帶和隱伏岩溶區,在自然和人為因素影響下曾多次發生岩溶塌陷、地面變形等地質災害,給人民生命、財產安全和經濟建設帶來巨大危害。為了查明第四系覆蓋層厚度並確定基岩中溶洞與斷層位置。在唐山市第十中學操場,對曾經發生過岩溶塌陷並已作填石處理的地段開展了人工地震勘探。縱波反射觀測採用1 m道間距,20 m偏移距,12 次水平疊加;橫波反射觀測參數採用1m道間距,20m偏移距,6次水平疊加。

圖5-4-3 某開口溶洞的地質雷達圖像

該區基岩為中厚微晶灰岩夾泥岩,埋深24.2 m。圖5-4-4為該測區縱波剖面圖,圖中,基岩反射波在已知塌陷坑處同相軸缺失,並有錯斷,反映了斷層破碎帶的形態。其他部位基岩反射波同相軸連續,是完整基岩的反映。

圖5-4-4 唐山市第十中學操場岩溶塌陷地震縱波反射剖面圖

2.地裂縫的物探勘查

西安市是地裂縫的多發區,近年來由於頻繁的構造運動及大量抽水等作用,地面及地下常出現地裂縫,嚴重地破壞了地面及地下的各種建築設施。查明地裂縫的存在與否及地裂縫的位置、埋深、下延深度及其走向延伸,對西安地區的城市規劃和建設有重要意義。

為了證實地裂縫是基底斷裂構造向上延展活動的成因機制,開展了淺層高解析度地震勘探,對展布在西安市的十條地裂縫帶布置了垂直地裂縫帶的地震測線,任務是探查地裂縫帶下是否有隱伏的第四紀斷層。

觀測系統為道間距5 m,最小偏移距220 m。儀器參數為:采樣間隔1 ms,記錄長度512 ms或1024 ms,低截頻率90 Hz。

在第四系平均厚度600 m的地層內,存在可連續追蹤的地震反射層有七組,按其反射時間由小到大標記為t1~t7,與鑽孔地質剖面對比,七組反射層與地質層位關系如表5-4-1。

表5-4-1 地震反射與地層關系表

地震勘查結果證明,跨越地裂縫帶的24條地震剖面,均存在有第四紀斷層,斷層面南傾,傾角較陡,南側的上盤下降,北側的下盤上升,其產狀和斷層特性與其上部地裂縫具有的正斷層式差異沉降特徵是一致的,即以地裂縫為界,南側的上盤土體相對下沉,北側的下盤土體相對上升(圖5-4-5)。

隨著反射層t1~t6深度逐漸加深,各反射層所對應的斷距逐漸加大,而不是所有反射層的斷距都相等。這種現象在所有地震剖面上都存在,它反映了第四紀斷裂是基底斷裂繼承性發展,地裂縫是第四紀斷層在地表的出露。

由於地裂縫具有寬度小、埋深變化大和走向延伸較長等特點,因此,高密度電阻率法對地裂縫探測也有較好的效果。西安工程學院採用中間梯度法和高密度電法相結合對西安市地裂縫進行實驗研究。圖5-4-6是在已知地裂縫上的電探綜合剖面圖,由圖可見,視電阻率高值帶不僅反映出地裂縫的位置,而且也反映出其傾向和位錯動情況。該處探槽可見地裂縫F1、F2寬度分別為1 cm和2 cm。可見,高密度電阻率法在地裂縫探測中有較高的解析度。

地質雷達方法對地裂縫的探測也十分有效(圖5-4-7)。地層受剪切和張力作用產生裂縫,造成地層某一位置錯斷。垂直裂縫走向布置地質雷達測量,地裂縫在雷達剖面上表現為同相軸錯斷,其錯斷程度與裂縫發育程度有關,若裂痕沿橫向發育,裂縫內物質電磁波的吸收,也往往造成此部位反射波同相軸局部缺失,其缺失的范圍與裂縫發育范圍有關。

圖5-4-5 跨越地表地裂縫的反射地震剖面

圖5-4-6 地裂縫上的綜合勘測剖面圖

3.滑坡的監測與調查

在滑坡動態監測中,根據岩土的動力學特徵的動態變化與地球物理場變化的相關性研究,可監測滑坡的形成與發展的動態過程,為災害的預測與防治提供參考資料。

滑坡是由岩石的突然崩塌或岩(土)體滑動造成,地質環境各異,成因各不相同。目前用於調查滑坡范圍及隨時間變化過程研究的地球物理方法較多,如用重力測量圈定滑坡范圍,自然電位監測滑坡動態,地溫測量監測與滑坡有關的地下水流動態。放射性、電法、地震、地質雷達測量也是滑坡調查中常用的方法。

圖5-4-7 地裂縫上的地質雷達剖面圖

此外,目前正在進行研究的有:利用岩石破碎時的聲發射與電磁脈沖輻射,採用聲波測量與電磁波測量監測滑坡動態;利用微動觀測監測滑坡體震動頻譜,確定滑坡滑動方向與滑動面蠕變等方法。

圖5-4-8 為電法和地震研究滑坡的實例,滑坡體靠近高加索,由砂質粘土組成,下部為泥岩風化殼。電測深結果將斜坡斷面分三層,上層為滑體(ρ1=13~29Ω· m),中層為風化泥岩,屬滑動面(ρ2=2~4Ω·m),下層是未風化泥岩組成滑床(ρ3=2~12Ω·m)。地震測量結果將滑坡分上、下兩層與滑體和滑動帶相對應(vP=340~360 m/s),下層與未風化泥岩頂部相符(vP=1360~1400 m/s),速度界面只有一個。在滑坡上部電法和地震的上界面十分吻合,而在滑坡底部速度界面高出電性界面,原因是未風化泥岩上部裂隙度增大造成,這種軟弱帶有可能產生新的滑坡。

圖5-4-8 根據地球物理研究結果綜合繪制的電性界面斷面圖

前蘇聯成功的採用氡氣測量判斷坡度的穩定性,圈閉滑坡體並監測滑坡發展的過程。圖5-4-9示出莫斯科列寧山滑坡地區氡氣測量結果,由圖可見,滑動地塊中氡的濃度通常高於周圍的穩定地段。因此,在不同時間系統進行氡氣測量將可監測滑坡從穩定地塊向活動地塊發展的過程,以及趨向穩定的轉變。

4.煤田陷落柱的調查

陷落柱是煤田開采中危害極大的地質災害之一,它通常是由於基底厚層灰岩中古溶洞的塌陷加上煤層蓋層塌落形成的。目前對陷落柱的調查中通常採用的地球物理方法有放射性、電法及人工地震等。

圖5-4-9 俄羅斯莫斯科列寧山一個滑坡上氡氣測量的結果

放射性方法調查陷落柱的根據是地下水在循環過程中由淺部氧化帶溶解的微量鈾,到達深部還原帶並沉澱在陷落柱的空隙帶中,使得鈾的含量高於周圍的岩石。鈾衰變為鐳後在還原條件下易溶於水,含鐳的地下水沿孔隙向上運移到達氧化帶又沉澱在土壤表面形成鐳暈,同時鈾、鐳衰變後形成氡氣異常,氡氣又衰變為210Po核素,因此,通過氡氣測量或210Po測量,可以間接調查陷落柱。通過氡氣測量或210Po測量,可以間接調查陷落柱。一般來講,210Po法在陷落柱上方的剖面曲線特徵為馬鞍形,即陷落柱邊緣上異常曲線出現高峰值,而在陷落柱的中間210Po值較低,但仍然高出正常值。

河北大油村煤礦陷落柱調查以210Po測量為主,配合電測深、甚低頻電磁法、伽馬測量等地球物理方法,取得較好結果。礦區第四紀地層厚80~120 m,其中河卵石厚30~50 m,下部為二疊紀砂岩、粉砂岩、泥岩互層及煤層,礦區已發現兩個陷落柱,其中DX-1已由巷道控制,DX-2剛開始揭露。210Po測量結果如圖5-4-10所示,210Po脈沖數為60的異常值圈定的結果與已知陷落柱的范圍相符,並圈出新的異常區DX-2的范圍。

5.采空區的調查

采空區是由人類活動引起的地質災害之一,它對地面建築和人身安全帶來嚴重隱患。為了研究對采空區的有效探測方法技術,近年來,煤炭科學研究總院和其他一些科研部門對此進行了大量的研究工作。研究成果表明,採用地震勘探、高密度電法、瞬變電磁、地質雷達、鑽孔彈性波CT、α卡法測量法等物探方法對探測采空區都具有一定的效果。由於每一種物探方法的應用都受到探測深度、地形地貌和岩土特徵的影響,因此,各種方法都有其適應范圍,在實際應用中,應根據具體的地質情況和方法的有效性實驗後選擇適用的物探方法。

圖5-4-10 大油村煤礦210Po異常平面圖

高密度電阻率法和地質雷達對埋藏較淺的采空區具有較好的探測效果。石—太高速公路山西平定境內遇有礬土采空區,由於工程治理的需要,在施工前需查明采空區的空間分布和規模。探測區段上部為第四系覆蓋層,以粘土為主,電阻率為20~30Ω·m,厚度為0~10 m不等。底部為石炭系地層,以粉砂岩和泥岩為主,電阻率為50~100Ω·m,厚度較大。采空區由於坍塌、充填物鬆散、潮濕或充水,電阻率與圍岩相比差異較大,呈低阻特徵。其中3號采空區由於採用旁柱式開采,截面積較大,其坍塌也更嚴重,埋深大約為20 m。

由於地形地表條件復雜,在高密度探測中採用了非正規測網,在120 m×100 m2,的范圍內共布設12條測線。點距2 m,極距a=(1~16)·x。圖5 4 11為3號采空區Ⅱ、Ⅲ測線的高密度測量結果圖。由圖可見,除地表局部地形和電性不均勻體形成的向上開口的「V」字型干擾異常外,在其深部(39點下方)有一低阻閉合圈異常,范圍較大,相應埋深也較大,與正常背景電阻率相差僅10Ω· m,在相鄰測線上連續出現類似異常,深度變化不大,該低阻異常由采空區形成,異常下方為采空區位置。

圖5-4-11 3號采空區Ⅰ、Ⅲ測線的高密度測量結果

地震勘探是采空區探測中應用廣泛的方法之一。由於采空區的存在,采空區周圍的應力平衡受到破壞,產生局部的應力集中,采空區圍岩在上覆岩層壓力作用下,經過一段時間後發生變形、破碎、位移和塌落,這使得采空區地震波的特徵與未開采區圍岩地震波的特徵相比發生較大的差異。圖5-4-12為徐州某煤礦煤層采空區實測地震剖面圖。

圖5-4-12 徐州某煤礦煤層采空區實測地震剖面圖

圖中可見,在采空區上地震剖面通常有如下特徵:反射波速度明顯降低;反射波(組)突然中斷,跨過采空區後又重新出現;反射波的波形發生紊亂。

α卡法探測采空區是通過測量地表氡射氣含量大小,區分出地質異常及其異常性質。實驗研究表明,地表氡射氣含量與地下構造有著密切關系,岩層的裂隙、斷層破碎帶、岩石風化帶和鬆散帶是氡氣向地表運移的良好通道,這為氡射氣探測地質問題提供了地球物理條件。在老窖采空區大都存在著一定程度的塌陷冒落和裂隙,采空區上方至地表將會形成裂隙發育帶和鬆散帶,成為氡氣上移的通道,通道上方將出現α粒子強度的明顯異常,依此可推斷采空區的位置及范圍。圖5-4-13為徐州某煤礦煤層采空區區段土氡射氣探測剖面圖,強異常出現在采空區上方。

圖5-4-13 徐州某煤層采空區區段土氡探測剖面圖

6.地震預報中的地球物理方法

地震頻繁發生的地區一般是地殼的薄弱帶和活動帶。深大斷裂是幔源物質上侵和地球脫氣的主要通道,是地震活動的發源地。地震活動又派生出新的構造運動,構造運動產生的裂隙帶是氣體上移的通道。利用地表自由逸出的氣體溶解於水中及吸附於土壤中氣體的濃度變化來監測預報地震,是當前國內外廣泛採用的地震預報方法。研究證實,地震前後由於地應力的變化,可引起地下水中化學成分的變化,特別是水中氣體成分對地應力的反應十分靈敏。因此,水中氣體成分的變化可作為地震發生過程的重要標志,其中汞是對地震前兆響應最為靈敏的有效指標。

1985年11月21日,北京西郊妙峰山發生4.1級地震,震中距北京火車站汞監測井40 km;同年11月30日河北巨鹿發生5.1級地震,震中距汞監測井125 km。據北京火車站觀測井的水汞含量觀測,水中汞濃度有明顯變化,正常情況下,水中汞的平均值為14 ng/L。妙峰山地震臨震前汞濃度達到629.3 ng/L,為平均值的42倍(圖5-4-14)。

圖5-4-14 京西妙峰山、巨鹿地震前後北京火車站觀測井水中汞量變化曲線

由於大地震的發生大多與斷層活動有關,而活動斷層是地表與地殼深部聯系的通道,在活動斷層附近,通過土壤中氡和水中氡測量,可以從地表直接獲得深部構造活動的信息。在山東菏澤,1987年發生7.0級地震,據劉西林和華愛軍1984年進行的8條剖面氡測量結果,認為1987年的7.0級地震和1983年的5.9級地震是北西向定陶—成武斷裂和北東向的解元集—小留集斷裂的共軛斷裂發震,並確定了其產狀和活動程度。

二、在考古研究中的應用

地球物理方法在考古中發揮著重要的作用。通過地面高精度磁測對古遺址分布區內與回填土的磁性差異的探測,可了解遺址的位置、邊界形態及鐵磁性器物的賦存特徵;通過電阻率法、激發極化法、自然電場法、地質雷達等手段了解不同岩土層及各種金屬器物和介質的電性差異;通過地震反射波和地震面波方法探測古墓與周圍介質的彈性差異,探索陵墓地宮的結構和深度的邊界及埋深;利用放射性勘測技術及天然氣態放射性元素氡濃度變化的測量,來了解某些陵墓區或古建築遺址地下結構的分布。物探方法用於考古工作,可實現對古文化的無損探測,提高了考古發掘的准確度。例如中科院地球物理所採用地震面波、高精度磁測、大地電場岩性探測和地球化學測汞對三峽庫區故陵楚墓的探測,准確地確定出故陵楚墓的位置和分布形態,證實了所推測的古墓的存在,為三峽庫區文物搶救保護解決了重要的難題。

1.高精度磁測在考古中的應用

地面高精度磁測是對古墓、古文化的分布探測中最主要的地球物理方法之一。古遺存或古人類化石本身及所處地層的磁性、磁化率、磁化率各向異性、剩餘磁化強度等與周圍環境存在的磁性差異是磁測考古的基礎。經有關學者研究得出如下結論:被火燒過的泥土製品、土壤、石頭等可獲得較強的磁性;有機質的腐爛使土壤獲得較高的磁性;人為翻動過的土壤或夯土、與周圍天然的沉積物之間有明顯的磁性差異;表5-4-2給出了不同考古材料的磁性參數。

表5-4-2 不同考古材料的磁性參數(據中國地質大學閻桂林)

考古對象的空間規模一般較小,形態復雜,埋深不一。考古對象與周圍物質間雖有一定的磁性差別,但磁性還是較弱,再加上人文干擾,所以,考古對象產生的磁異常,其特點是范圍小,強度低,梯度變化大,形態多樣,有時干擾嚴重。因而,在考古調查中必須採用高精度的質子磁力儀或光泵磁力儀。

地面磁測時測網的比例尺一般為1∶100~1∶200。儀器探頭距地面高度可為1 m至0.1 m。除觀測磁場強度ΔT外,還可觀測磁場的垂直梯度變化ΔTZ。河南新鄭某古墓的調查是磁法考古探測的成功實例之一。

該測區位於一戰國至漢代古墓葬區內,黃土覆蓋,土質均勻,地形平坦。墓葬區已經初步鑽探普查,磁力調查是作為詳查和核實。採用兩台MP 4 型質子磁力儀,一台用於地磁日變觀測。儀器探頭距地面高0.5 m。測網比例尺1∶200,線距2 m,點測1 m。觀測結果見圖5-4-15。由ΔT平面等值線圖可見,在已知墓葬A、B、C及大型陪葬坑上顯示出一定強度和輪廓明顯的磁異常。有些異常還勾繪出墓葬的形態及細節。如A異常清楚顯示該墓有一較長的南北向墓道,墓室南側有兩個小耳室。A墓引起的磁異常為20 nT左右。據其形態,考古工作者判定為漢代「甲」字型磚墓。B異常形態表明該墓為典型的「刀」字型磚墓。圖中黑粗線輪廓是根據磁異常推斷的結果。C異常較弱,對其墓的形態輪廓顯示不清楚,這表明該墓為一土坑墓,非磚結構。E、D異常反映的是兩個新發現的墓葬,沒有原始資料。陪葬坑的磁異常南、北部分有較大的區別,它表明坑內較多的陶器物品主要堆放在坑的南半部。該區這些異常推斷的遺存埋深為地下1~2m。實際鑽探資料證實了磁測結果的分析。

圖5-4-15 河南新鄭戰國至漢代某古墓的磁異常等值線圖

2.電法在考古中的應用

電法也是考古工作中常採用的地球物理方法。一般古墓多埋藏於第四系鬆散地層中,古墓上下及周圍應有厚度不等的青膏泥(粘土)填充,構成一個以厚層粘土包裹著的「古墓體」,此外,墓室有可能有地下水滲入。這就使得古墓與周圍地層存在一定的磁性與電性差異,為採用電法探測古墓提供了地球物理條件。

圖5-4-16是河南省某古墓地面磁測剖面平面圖。圖中各測線在22~26點和30~36點形成了兩個近EW向的條帶狀正異常(ΔZmax=53 nT),其間有一下降近20 nT的鞍部,其南、北、東三面均為負異常。結合地面情況推斷兩條正異常的鞍部為古墓位置,而南、北、東三面負異常為高差近20 m的人工開挖陡壁引起。

圖5-4-17是0號 剖面等視電阻率斷面圖。由圖可見,0線在三角點往西有ρs小於8Ω·m的極小值區,其他測線也有同樣反映。極小值出現在AB/2=40~100 m之間,以AB/2=65 m為中心部位。圖5-4-18是AB/2=65 m的等ρs平面圖。由該圖反映出ρs小於8Ω·m的極小值范圍為坐標原點往西11.2 m,坐標原點往南9.8 m。該范圍內ρs值均在7.2~7.65Ω· m內,且范圍外 ρs變化梯度較大。由此推斷 ρs小於8Ω·m的范圍為主墓葬的位置。本區電測深曲線類型以H型為主,按電性可分為三層:第一層為覆蓋層,第二層為「古墓體」,第三層為「古墓體」底板。由電測深曲線解釋得主墓頂部埋深為6.9 m,底板埋深為21 m。經挖掘驗證,基本與物探探測結果相符。

圖5-4-16 河南省某古墓磁測剖面平面圖

圖5-4-17 0線等ρs斷面圖

圖5-4-18 等ρs平面圖

3.地質雷達在古遺址探測中的應用

由於古遺址體與周圍介質在相對介電常數上存在有差異,為地質雷達方法探測古遺址提供了地球物理條件。對於埋深較淺的古遺址,採用地質雷達方法具有較好的探測效果。湖北大冶銅錄山古銅礦遺址是我國西周末期與春秋戰國時期的采礦遺址,該銅礦目前仍在開采,為了協調礦山開采與古銅礦遺址保護之間的關系,應用地質雷達探測了銅礦遺址的規模及其分布,取得了令人滿意的探測結果。

古銅礦遺址(稱老窿區)都形成於接觸破碎帶中相當於礦體的氧化次生富集帶中,鑒於當時開採的對象為高品位銅,因此老窿區發育地段首先要具備一定數量高品位銅礦可開采,二是當時用人力與較原始的工具挖掘,開采礦石的層位應該比較松軟,老窿區對應的是接觸破碎帶經強烈風化區,古礦坑內都有回填土充填,回填土與原狀土的差異明顯。因此調查中老窿區的探地雷達圖像應有如下特徵:①由於地層風化是逐漸加深,因此原狀土風化層應為一組均勻密集的窄反射波,同時地層風化進程是同步的,因此這些反射波的同相軸平整且可橫向追蹤;②老窿區現由回填土充填,而回填土與原狀土差異增大,並且老窿區應處在礦石高品位地段,雖然銅已被開采,但鐵礦石仍保留,因此反射信號強度大;③原狀大理岩或矽卡岩由於物性相對均勻,因此反射界面相對較少,基本無明顯的反射信號。

圖5-4-19 老窿區的探地雷達圖像

圖5-4-20 地質雷達與勘探結果對照圖

圖5-4-19為老窿區的地質雷達圖像。由圖可見原狀土為密集的窄反射波,而老窿區中的回填土為強反射波,橫向變化大且同相軸難以追蹤,原狀土與回填土兩者差異明顯。根據雷達剖面圖像我們構築了3個高程的老窿投影與勘探解釋進行對照。圖5-4-20為Ⅲ號遺址老窿投影的地質雷達與勘探結果對照圖。(a)是勘探結果,(b)是地質雷達解釋結果。由圖可見標高+53 m與+48 m老窿投影的地質雷達解釋結果與勘探結果基本一致,但標高+43 m的老窿區投影與雷達解釋結果有較大差異,這是因為在無鑽孔區地質人員往往採用外推法解釋。而這種解釋在不規則的老窿區會產生較大的誤差。

杭州雷峰塔始建於公元972年,於1924年倒塌,為了重建雷峰塔,浙江省考古所進行考古挖掘工作,為了確定雷峰塔是否存在有地宮,祝煒平等人開展了地質雷達方法探測工作,根據探測結果,明確了雷峰塔地宮的存在,提供了地宮的大致位置,為雷峰塔地宮的考古挖掘起到了指導作用。雷峰塔地宮探測中使用的地質雷達是瑞典瑪拉公司生產的RAMAC/GPR地質雷達,選用的工作天線的中心頻率為250 MHZ,在遺址上布置了四條呈「豐」字形地質雷達測線,測線間距為1.5 m,測點間距為0.03~0.05 m,採用剖面法測量。

圖5-4-21為雷峰塔塔基內的一條地質雷達探測剖面圖,橫坐標為1.0~2.8 m,縱坐標1.3~2.6 m處雷達波同相軸錯斷,橫坐標1.5~2.4 m,縱坐標2.6 m處有一雙曲線型拱起的反射波同相軸,塔基中心位置的雷達波圖像與周圍介質的雷達波圖像的差異明顯,因此,雙曲線型拱起異常應為地宮引起。地宮存在的范圍,測線1.0~2.8 m,埋藏深度1.3~3.1 m。考古挖掘表明,地質雷達探測的結果是准確的,水平位置1.0~2.8 m,縱向深度1.3~2.6 m處雷達波異常反射由夯土層引起,地宮大小為0.9×0.9 m,高0.5 m。圖5-4-22為地宮挖掘後繪制的地質剖面圖。

圖5-4-21 塔基內一條雷達探測剖面圖

圖5-4-22 地宮挖掘後繪制的地質剖面圖

『玖』 常見的地質災害有哪些

我國地質災害種類齊全,按致災地質作用的性質和發生處所進行劃分,常見地質災害共有12類、48種(國土資源部地質環境管理司等,1998)。它們是:

1、地殼活動災害,如地震、火山噴發、斷層錯動等;

2、斜坡岩土體運動災害,如崩塌、滑坡、泥石流等;

3、地面變形災害,如地面塌陷、地面沉降、地面開裂(地裂縫)等;

4、礦山與地下工程災害,如煤層自燃、洞井塌方、冒頂、偏幫、鼓底、岩爆、高溫、突水、瓦斯爆炸等;

5、城市地質災害,如建築地基與基坑變形、垃圾堆積等;

6、河、湖、水庫災害,如塌岸、淤積、滲漏、浸沒、潰決等;

7、海岸帶災害,如海平面升降、海水入侵,海岸侵蝕、海港淤積、風暴潮等;

8、海洋地質災害,如水下滑坡、潮流沙壩、淺層氣害等;

9、特殊岩土災害,如黃土濕陷、膨脹土脹縮、凍土凍融、沙土液化、淤泥觸變等;

10、土地退化災害,如水土流失、土地沙漠化、鹽鹼化、潛育化、沼澤化等;

11、水土污染與地球化學異常災害,如地下水質污染、農田土地污染、地方病等;

12、水源枯竭災害,如河水漏失、泉水乾涸、地下含水層疏干(地下水位超常下降)等。

(9)地質災害剖面圖裂縫的表示擴展閱讀:

在所有的地質災害中,除地震災害外,崩、滑、流災害是最為嚴重的,其以分布廣、災發性和破壞性強,具有隱蔽性及容易鏈狀成災為特點,每年都造成巨大的經濟損失和人員傷亡。另外,土地沙(漠)化、地面沉降和水土流失等緩變型地質災害發展迅速,危害愈來愈大,成為令人擔憂的地質災害。

從「成災」的角度看,中國地質災害的區域變化具有比較明顯的方向性,即從西向東、從北向南、從內陸到沿海地質災害趨於嚴重。這是因為雖然不同類型、不同規模的地質災害幾乎覆蓋了中國大陸的所有區域,但由於人類活動和社會經濟條件的差異,使不同地區地質災害的發育程度和破壞程度顯著不同。

東部和南部地區,人類活動頻繁而又劇烈,區內人口稠密,城鎮及大型工礦企業、骨幹工程密布,因而,一方面,一旦發生地質災害則損失慘重,另一方面,人類經濟工程活動加劇了地質災害的發生與發展。而西部北部地區,雖然地質災害分布十分廣泛,但大部分地區人口密度和經濟發展程度低,所以危害和破壞程度相對較低。

調查表明,凡是人口密集,工業發達地區在人類活動的影響下,地質災害正由自然動力型向人為動力型發展,由點狀向帶狀、樹枝狀、片狀發展。

『拾』 地質災害發生的前兆有哪些

地質災害發生是有前兆的,不同的地質災害其前兆特徵各異。
滑坡發生的前兆專特徵有:滑坡前緣出屬現裂縫,土體隆起,出現小崩小塌;滑坡後緣裂縫急劇加大加寬;岩體因摩擦錯動出現聲響,裂縫冒熱氣或冷氣;泉水復活或乾枯,水位突變;動植物有異常,例如螞蟻、老鼠搬家、蛇出洞、狗叫、雞鴨不回籠等現象。
崩塌發生前的前兆特徵包括:1、有小崩小塌發生;2、裂縫加大加寬,或出現新的裂縫;3、岩石崩塌前有時可聽到摩擦聲、撕裂聲、錯碎聲;4、出現熱、氣、水等異常;5、動植物異常。
泥石流發生的前兆特徵:1、河(溝)床中正常流水突然斷流或洪水突然增大並夾有較多的柴草、樹木;2、上游山谷中傳來轟鳴聲;3、有輕微的振動感;4、動物有異常。
地面塌陷發生的前兆特徵:1、井、泉水位驟升或驟降,突然渾濁或翻沙、冒氣;2、地面出現環狀裂縫並不斷擴展,局部產生地鼓或下沉;3、地下有響聲。
但是,有的現象並不一定都是地質災害發生的前兆,需要進行科學認真的分析。

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