川西北高地应力集中规律及其与地质灾害关联性研究

摘要

川西北地区位于青藏高原的东部边缘，由于欧亚板块与印度板块相互挤压碰撞，形成了横跨川西北高原与四川盆地过渡带的高山峡谷区。整个区域内构造体系复杂，构造运动强烈，活动断裂带十分发育，形成了大范围高应力集中区，强震活动频繁，继而造成严重的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，威胁着区内人们生命、财产安全。
　　本文以“川西北地区大型堆积体发育及其环境效应研究”项目为依托，对研究区的区域地质条件有了整体认识，并开展研究区的工程地质条件分析，从整体上掌握研究区的地质背景，形成本文的研究框架。通过研究区区域地质、地质构造和前人研究成果，并结合实测地应力数据，建立有限元地质模拟模型，反演川西北地区构造应力场及其变化趋势，分析构造应力场特征及高地应集中规律。再通过野外地质灾害调查、重点区段详细遥感解译，归纳分析川西北地区大型滑坡地质灾害发育特征及分布规律。最后综合地应力场数值模拟结果和大型地质灾害发育规律，将地质灾害分布图与高地应力集中区拟合分析，评价高地应力与滑坡灾害的关联性。主要得出以下结论:
　　(1)川西北地区地处印度板块与欧亚板块相互碰撞汇聚形成的青藏高原东部边缘地带高山峡谷区。由南东侧龙门山断裂带和北侧东昆仑断裂带南东段与断块内部近南北向岷江断裂与虎牙断裂组合构成了本区由西向东逐渐收敛的平卧“A”字型构造体系，控制了本区强烈的现代地壳构造运动。
　　(2)川西北地区高地应力区主要分布于断裂带交汇、断裂错段、构造分布集中及河谷深切、河床抬升迅速等新构造活动强烈区域，主要可分为岷山高地应力区、龙门山高地应力区、马尔康高地应力区、鲜水河高地应力区、秦岭构造带高地应力区等五个高地应力区。
　　(3)根据新构造特点及不同地区构造条件，总结了川西北地区4种高地应力集中模式:
　　①“瓶颈式”高地应力集中;
　　②“斜列或交汇”高地应力集中;
　　③三组断裂交汇部位应力集中;
　　④梯形断块高地应力集中。
　　(4)川西北地区共发育了大型及以上滑坡灾害922处，其中大型滑坡504个，;特大型滑坡418个。其中白龙江流域259处，涪江流域187处，岷江流域161处，黑水河流域45处，杂谷脑河流域50处，大渡河流域155处，沱江流域49处。
　　(5)川西北地区滑坡产生的部位与微地貌形态具有密切的关系，它们通常发生在以下几类对地震波有明显放大作用的地形:
　　①宽-峡谷交接坡折部位;
　　②单薄山脊部位;
　　③孤立山头或多面临空的山体部位;
　　④河流凹岸部位等。
　　(6)根据川西北高地应力区划分及此次野外调查与遥感解译得出的川西北地区大型滑坡灾害分布规律，可以得出:川西北高地应力区共发育大型滑坡灾害600处，其中，岷山高地应力区146处，龙门山中段高地应力区220处，马尔康高地应力区12处，鲜水河高地应力区34处，秦岭构造带高地应力区188处。
　　(7)基于川西北高地应力分布及大型滑坡灾害分布规律，从高地应力区主应力与河谷耦合与滑坡灾害、历史地震震中区（潜在震源区）与地质灾害、高地应力区谷坡软岩强烈变形与滑坡灾害、高应力区集中区谷坡表层强烈剥蚀作用与滑坡灾害、高地应力集中区活动断裂直接构成滑坡边界、高地应力集中区新构造水平挤压弱化层间结合力与滑坡灾害等方面研究二者之间关联性。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 构造应力场研究现状

1．2．2 数值模拟研究现状

1．2．3 滑坡发育规律研究现状

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2．1 区域概况

2．1．1 研究区位置

2．1．2 气象水文

2．2 地形地貌

2．3 地层岩性

2．4 地质构造

2．5 水文地质条件

2．6 新构造运动与地震

2．7 人类工程活动

第3章 川西北构造应力场数值模拟及高地应力集中规律

3．1 区域应力场基本特征

3．1．1 川西地区现代地应力场概况

3．1．2 典型工程区地应力实测数据

3．2 模型建立

3．2．3 地质模型

3．3 材料参数及边界条件

3．3．1 材料参数

3．3．2 边界条件

3．3．3 反演分析

3．4 模拟结果分析

3．4．1 最大主应力场分析

3．4．2 最小主应力场分析

3．4．2 最大剪应力场分析

3．5 高地应力集中规律

3．5．1 高地应力分区

3．5．2 高地应力集中模式

第4章 研究区大型滑坡灾害发育特征

4．1 滑坡发育概述

4．2 滑坡分布特征

4．2．1 滑坡平面分布特征

4．2．2 滑坡空间分布特征

第5章 高地应力与滑坡灾害关联性研究

5．1 概述

5．2 大型滑坡灾害发育与高地应力关联性分析

5．2．1 高地应力区主应力与河谷耦合与滑坡灾害

5．2．2 历史地震震中区(潜在震源区)与滑坡灾害

5．2．3 高地应力区谷坡软岩强烈变形与滑坡灾害

5．2．4 高应力区集中区谷坡表层强烈剥蚀作用与滑坡灾害

5．2．5 高地应力集中区活动断裂直接构成滑坡边界

5．2．6 高地应力集中区新构造水平挤压弱化层间结合力与滑坡灾害

结论

致谢

参考文献