李 濱殷躍平譚成軒高 楊萬(wàn)佳威豐成君劉 健王冬兵

1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所,北京 100081;

2.中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院,北京 100081;

3.自然資源部活動(dòng)構(gòu)造與地質(zhì)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100081;

4.自然資源部陜西寶雞野外科學(xué)觀測(cè)研究站,北京 100081;

5.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,四川 成都 610081

0 引言

喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)位于喜馬拉雅造山帶東端,由北至南可劃分為拉薩地體、雅魯藏布江縫合帶和喜馬拉雅地體3個(gè)構(gòu)造單元,是全球構(gòu)造應(yīng)力最強(qiáng)、隆升和剝蝕速率最快、新生代變質(zhì)和深熔作用最強(qiáng)的地區(qū)之一,板塊界限、構(gòu)造格架和地貌水系在此發(fā)生急劇轉(zhuǎn)折(Ding et al., 2001; Booth et al., 2004; 許志琴等, 2008; 彭淼等, 2017)。喜馬拉雅造山帶作為印度板塊與歐亞板塊的陸-陸碰撞造山運(yùn)動(dòng)的前沿地帶,其地球動(dòng)力學(xué)問(wèn)題是全

球科學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)(Tapponnier et al., 1982; Yin and Harrison, 2000; 許志琴等, 2008; 滕吉文等, 2019;卞爽等,2021)。喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)的地質(zhì)作用從本質(zhì)上深刻反映了現(xiàn)今全球構(gòu)造最活躍地帶的孕災(zāi)動(dòng)力學(xué)機(jī)制、全球地表隆升最快地區(qū)的成災(zāi)動(dòng)力學(xué)機(jī)制、全球氣候變化最敏感地區(qū)的鏈災(zāi)動(dòng)力學(xué)機(jī)制以及全球地形地貌差異最大地區(qū)的工程災(zāi)變動(dòng)力學(xué)機(jī)制,具有極為重要的地球動(dòng)力學(xué)與災(zāi)害動(dòng)力學(xué)研究意義。

喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)的構(gòu)造活動(dòng)極強(qiáng)、地形陡變幅度極大、地質(zhì)條件復(fù)雜多變、地質(zhì)災(zāi)害十分嚴(yán)重。然而,根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》(http://www.gov.cn/xinwen/2021-03/13/content_5592681.htm?pc),這一地區(qū)是國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃的前沿陣地,也是川藏鐵路、雅魯藏布江下游水電基地、川藏公路、滇藏鐵路等大型工程的規(guī)劃建設(shè)區(qū);活躍的構(gòu)造斷裂帶、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)造混雜巖帶、異常多變的高地應(yīng)力環(huán)境、頻發(fā)的流域性地質(zhì)災(zāi)害等地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)十分突出,科學(xué)技術(shù)挑戰(zhàn)史無(wú)前例(黃潤(rùn)秋等, 2001; 彭建兵等, 2004,

2020; 崔鵬等,2017; 殷躍平等, 2021a; 蘭恒星等, 2021; 張永雙等, 2022)。為保障重大工程和國(guó)土空間地質(zhì)安全,文章在大量前期研究的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)梳理東構(gòu)造結(jié)地區(qū)重大地質(zhì)安全問(wèn)題,總結(jié)分析工程選址面臨的地質(zhì)安全挑戰(zhàn),最后提出工程選址主要研究方向,為完善工程選址風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與防控方法提供思路。

1 東構(gòu)造地區(qū)重大地質(zhì)安全問(wèn)題

喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)大型工程地質(zhì)安全問(wèn)題是目前地質(zhì)工程領(lǐng)域研究的薄弱環(huán)節(jié),板塊構(gòu)造動(dòng)力、高原隆升動(dòng)力、氣候變化動(dòng)力、人類工程營(yíng)力等多動(dòng)力跨尺度耦合作用控制著板塊構(gòu)造帶工程地質(zhì)體的穩(wěn)定性和特大災(zāi)害的孕育、形成和演化。在喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)這一全球構(gòu)造活動(dòng)最為強(qiáng)烈、地質(zhì)災(zāi)害最為發(fā)育、區(qū)域地殼不穩(wěn)定的地區(qū)開(kāi)展大型工程規(guī)劃建設(shè),將面臨著復(fù)雜的地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)。工程規(guī)劃、建設(shè)及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的致災(zāi)機(jī)理如何,如何有效面對(duì)構(gòu)造帶內(nèi)大型山體變形、復(fù)雜異常的深部應(yīng)力、破壞力超強(qiáng)的流域性地質(zhì)災(zāi)害鏈,均是前所未見(jiàn)而亟需研究的新問(wèn)題,迫切需要科學(xué)認(rèn)識(shí)與應(yīng)對(duì)。

1.1 板塊構(gòu)造帶工程抗斷問(wèn)題

喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)大型工程穿越板塊結(jié)合帶和強(qiáng)烈活動(dòng)構(gòu)造帶,跨越岡底斯-騰沖地層區(qū)和喜馬拉雅地層區(qū)(以雅魯藏布江縫合帶為界),大型走滑剪切帶相互切割,強(qiáng)震與斷層工程錯(cuò)斷風(fēng)險(xiǎn)十分突出(圖1)。南迦巴瓦地塊西側(cè)發(fā)育東久-米林?jǐn)嗔选⑴涉?zhèn)斷裂帶等強(qiáng)烈變形的左行剪切帶;東側(cè)發(fā)育由多條斷裂帶組成的墨脫斷裂,雅魯藏布江縫合帶夾持于兩大剪切帶之間;北側(cè)邊界斷裂為現(xiàn)今仍在活動(dòng)的嘉黎斷裂帶;南側(cè)方向進(jìn)入藏南拆離系。其中近南北向、北北東向的斷裂帶晚第四紀(jì)以來(lái)活動(dòng)強(qiáng)烈,多次發(fā)生7級(jí)以上地震,近期最大的為1950年發(fā)生的墨脫察隅8.6級(jí)大地震。

圖1 喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)地質(zhì)構(gòu)造格架圖(據(jù)丁林和鐘大賚,2013;Searle,2013修改)Fig.1 Geological structures of the eastern Himalayan syntaxis (revised from Ding and Zhong, 2013;Searle,2013)

地震所造成的破壞類型大致有兩類:一類是地震動(dòng)直接引起的結(jié)構(gòu)損壞,另一類是斷層錯(cuò)動(dòng)導(dǎo)致的工程錯(cuò)斷破壞。汶川地震震區(qū)紫坪鋪等水電工程、鐵路隧道工程經(jīng)受住了超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的地震考驗(yàn),沒(méi)有造成垮壩等災(zāi)難性的事故,說(shuō)明強(qiáng)震區(qū)大型工程抗震設(shè)計(jì)是可行的;而對(duì)于工程抗斷問(wèn)題,這種地表錯(cuò)動(dòng)和破裂直接導(dǎo)致建構(gòu)筑物大變形或被錯(cuò)斷破壞,經(jīng)常影響工程的正常安全運(yùn)行。

斷裂帶工程錯(cuò)斷問(wèn)題是青藏高原工程選址的主要地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)之一,活動(dòng)斷層同震位錯(cuò)量可以達(dá)到數(shù)米甚至更高,從而造成工程嚴(yán)重破壞。2022年1月8日,青海省海北州門(mén)源縣發(fā)生了MS6.9級(jí)強(qiáng)烈地震,產(chǎn)生了約27 km長(zhǎng)的同震地表破裂帶,導(dǎo)致蘭新高鐵橋梁隧道被破壞,硫磺溝大橋嚴(yán)重?fù)p毀,水平最大偏移量1.78 m,豎向最大位錯(cuò)0.68 m(韓帥等,2021;潘家偉等, 2022;薛善余等, 2022)。鐵路、公路、水電等大型工程在喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)將不可避免地穿越嘉黎、雅魯藏布江、墨脫等板塊結(jié)合帶的深大活動(dòng)斷裂帶,復(fù)雜工程地質(zhì)巖體的地震動(dòng)力響應(yīng)與工程抗斷問(wèn)題是這一地區(qū)工程選址首要面臨的地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)(謝猛, 2020;謝全敏等,2021)。

1.2 復(fù)雜地應(yīng)力場(chǎng)深埋工程災(zāi)變問(wèn)題

喜馬拉雅東構(gòu)造地區(qū)區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)復(fù)雜多變,在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力、自重應(yīng)力和地形急變帶影響下,極易造成極高地應(yīng)力及局部應(yīng)力集中,從而導(dǎo)致工程建設(shè)運(yùn)行將遇到巖爆、硐室變形等地下工程災(zāi)變問(wèn)題,并造成構(gòu)造變形錯(cuò)斷工程的風(fēng)險(xiǎn)加劇,最終嚴(yán)重威脅深埋地下工程的安全。例如,色季拉山、多雄拉山等地下工程設(shè)計(jì)最大埋深約2000 m,工程區(qū)水平構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)占主導(dǎo),2000 m埋深最大水平主應(yīng)力下限值約為80 MPa,屬于極高地應(yīng)力等級(jí),這對(duì)安全施工開(kāi)挖造成極大困難,并嚴(yán)重影響著大型地下硐室群的設(shè)計(jì)埋深、走向、幾何形狀及選址。因此,亟需開(kāi)展東構(gòu)造結(jié)關(guān)鍵構(gòu)造部位深孔地應(yīng)力測(cè)量與長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),揭示現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征及其變化規(guī)律,掌握區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力背景,為工程選址決策提供服務(wù)。

1.3 板塊構(gòu)造帶松動(dòng)山體工程災(zāi)變問(wèn)題

長(zhǎng)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)地區(qū)成為地形急變帶,發(fā)育了雅魯藏布江大峽谷、帕隆藏布江大峽谷等深切峽谷,山高坡陡,山體變形強(qiáng)烈。同時(shí),東構(gòu)造結(jié)構(gòu)造混雜巖帶十分發(fā)育,在復(fù)雜的巖石組成和不同期次、層次的構(gòu)造疊加變形下,巖石破碎,蝕變巖發(fā)育,構(gòu)造片理強(qiáng)烈,巖性結(jié)構(gòu)在縱向上、橫向上變化劇烈,巖質(zhì)總體較軟,導(dǎo)致松動(dòng)山體十分發(fā)育、分布廣泛,為工程選址尋找相對(duì)穩(wěn)定地塊增加了難度。易貢、多雄河等地的構(gòu)造混雜巖帶主要由變質(zhì)鈣質(zhì)砂巖、大理巖、云母石英片巖、變質(zhì)火山巖等組成,其可分為強(qiáng)變形域和弱變形域,強(qiáng)變形域巖石極其破碎,蝕變巖、膨脹巖土較發(fā)育,存在山體變形、軟巖大變形、突涌水等地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn);弱變形域則相對(duì)較穩(wěn)定?？傮w而言,喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)地區(qū)構(gòu)造帶內(nèi)地層巖性復(fù)雜,地形陡峻,大型山體存在松動(dòng)變形,在這一區(qū)域內(nèi)進(jìn)行相對(duì)穩(wěn)定地塊選址難度大,工程選址面臨著嚴(yán)峻的松動(dòng)山體變形災(zāi)變問(wèn)題。

1.4 流域性地質(zhì)災(zāi)害鏈工程災(zāi)變問(wèn)題

受地殼隆升、強(qiáng)震、降雨和冰川運(yùn)動(dòng)等因素影響,喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)超高位超遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害鏈發(fā)生頻率高,危害嚴(yán)重。如1950年8月15日的墨脫8.6級(jí)大地震,觸發(fā)了多處高位山崩災(zāi)害堰塞雅魯藏布江,對(duì)村鎮(zhèn)破壞嚴(yán)重。2000年4月9日,雅魯藏布江支流——易貢藏布扎木弄溝發(fā)生超高位超遠(yuǎn)程巨型地質(zhì)災(zāi)害,滑坡體積3×108m3,形成庫(kù)容近30×108m3的堰塞湖,潰決洪水流量達(dá)12.4×104m3/s,災(zāi)害鏈摧毀了下游318國(guó)道和通麥大橋,導(dǎo)致墨脫縣城成為孤島、交通中斷數(shù)月,下游地區(qū)上千人死亡,5萬(wàn)多人無(wú)家可歸,災(zāi)難舉世罕見(jiàn)(殷躍平, 2000; Yin and Xing, 2012)。2018年10月17日和29日,雅魯藏布江大峽谷色東普溝兩次發(fā)生高位崩滑碎屑流災(zāi)害鏈,造成雅魯藏布江兩次堵江斷流形成堰塞湖,上游回水后嚴(yán)重威脅村鎮(zhèn)的公路交通、電力通訊設(shè)施和耕地等,堰塞壩潰決后下游形成洪水災(zāi)害,最終造成33個(gè)村莊被淹、5千余人受災(zāi)(劉傳正等, 2019; Zhang et al., 2022)。

喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)是全球特大地質(zhì)災(zāi)害鏈最為發(fā)育的地區(qū)之一。物源啟動(dòng)區(qū)位于極高山區(qū)陡坡地帶,海拔可達(dá)5000 m以上,啟動(dòng)物源前后緣高差超過(guò)1000 m,物源與堆積體落差超過(guò)2000 m,運(yùn)動(dòng)距離10 km以上,從而形成超高位啟動(dòng)、超大高差、超遠(yuǎn)程堆積的巨型地質(zhì)災(zāi)害鏈,并具有體積巨大、運(yùn)動(dòng)速度極快、破壞范圍極廣的特點(diǎn)。地質(zhì)災(zāi)害超高位啟動(dòng)后,通過(guò)巨大的勢(shì)動(dòng)能轉(zhuǎn)換和強(qiáng)烈的碰撞、鏟刮、解體、流動(dòng)等動(dòng)力作用,滑體由固體轉(zhuǎn)化為多相態(tài)流體,并撞擊裹挾流通區(qū)兩側(cè)山體及松散堆積體,導(dǎo)致滑體體積和運(yùn)動(dòng)能力增加數(shù)倍以上,最終發(fā)生超遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)堆積,形成堵江→堰塞湖→洪水災(zāi)害鏈,災(zāi)害鏈致災(zāi)規(guī)模明顯放大。喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)地質(zhì)災(zāi)害是高位冰巖崩→碎屑流、泥石流→堵江堰塞壩→堰塞湖→潰決洪水的動(dòng)力演化過(guò)程,是一種破壞力巨大的流域性地質(zhì)災(zāi)害鏈,直接威脅大型工程地質(zhì)安全。

2 工程選址面臨的地質(zhì)安全挑戰(zhàn)

喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)是板塊構(gòu)造帶和構(gòu)造不穩(wěn)定區(qū)域。如何在活動(dòng)構(gòu)造帶內(nèi)選擇相對(duì)穩(wěn)定的場(chǎng)址,認(rèn)識(shí)重大地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)并提出風(fēng)險(xiǎn)防控對(duì)策,是當(dāng)前擺在工程地質(zhì)科研工作者面前的重要課題,也是國(guó)家大型工程規(guī)劃建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的地質(zhì)安全的根本保障。然而,東構(gòu)造結(jié)地區(qū)的重大地質(zhì)安全問(wèn)題具有顯著的復(fù)雜性和特殊性,對(duì)工程選址建設(shè)造成了前所未有的挑戰(zhàn)。

2.1 工程選址理論方法面臨挑戰(zhàn)

20世紀(jì)60年代,李四光先生在指導(dǎo)西南三線工程選址時(shí)要求首先查明活動(dòng)構(gòu)造帶或地震危險(xiǎn)區(qū),開(kāi)展區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià),并找到“相對(duì)安全的地區(qū)”,即“安全島”?！鞍踩珝u”理論是區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的核心理論之一,核心思想是在活動(dòng)構(gòu)造帶內(nèi)尋找相對(duì)穩(wěn)定的“安全島”,最終滿足工程建設(shè)基地和場(chǎng)址選址需要。隨著一批大型水電、核電等大型工程施工建設(shè),中國(guó)工程地質(zhì)界眾多知名專家在工程實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn),逐步形成了系統(tǒng)的區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)理論體系和方法論,為工程選址提供了科學(xué)保障和技術(shù)支撐。谷德振(1965, 1979)以構(gòu)造穩(wěn)定性分析作為區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的核心內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)內(nèi)動(dòng)力產(chǎn)生的構(gòu)造活動(dòng)性和構(gòu)造塊體穩(wěn)定狀態(tài)是區(qū)域地殼穩(wěn)定性研究的主體,以現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分析研究為主,新構(gòu)造以來(lái)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演化研究為輔,在分析揭示現(xiàn)今構(gòu)造活動(dòng)性、地震活動(dòng)性規(guī)律和原因的基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)區(qū)域地殼穩(wěn)定性。劉國(guó)昌(1979, 1983, 1993)以區(qū)域穩(wěn)定性工程地質(zhì)評(píng)價(jià)為核心,將區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)分為構(gòu)造穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、地面穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)3個(gè)層次,強(qiáng)調(diào)地球內(nèi)動(dòng)力作用是影響區(qū)域地殼穩(wěn)定性的主導(dǎo)因素,并考慮外動(dòng)力和特殊物理地質(zhì)現(xiàn)象對(duì)地面和場(chǎng)地穩(wěn)定性的影響,從新構(gòu)造、活動(dòng)斷裂、地震活動(dòng)性等方面為主研究構(gòu)造穩(wěn)定性,并從地殼表層地質(zhì)災(zāi)害和工程巖土性質(zhì)為主研究地面和場(chǎng)地穩(wěn)定性,最后綜合評(píng)價(jià)區(qū)域地殼穩(wěn)定性,使地殼穩(wěn)定性研究貫穿于工程地質(zhì)研究的全過(guò)程。胡海濤以李四光倡導(dǎo)的活動(dòng)構(gòu)造體系與“安全島”理論為主體,在研究實(shí)踐中進(jìn)一步發(fā)展,形成了地殼穩(wěn)定性分級(jí)和分級(jí)的主要指標(biāo),為工程建設(shè)區(qū)地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供了重要依據(jù)(胡海濤, 1987; 胡海濤和易明初, 1988; 胡海濤和殷躍平, 1996)。

21世紀(jì)以來(lái),隨著中國(guó)西部大開(kāi)發(fā)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的逐步實(shí)施,許多大型工程逐漸向西部新構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈、區(qū)域地質(zhì)環(huán)境薄弱和工程地質(zhì)條件較差的地區(qū)延伸。圍繞這些大型工程進(jìn)行區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)既是研究面臨的挑戰(zhàn),同時(shí)又為工程選址理論和技術(shù)的發(fā)展提供了難得的機(jī)遇。根據(jù)國(guó)家大型工程規(guī)劃建設(shè)的需要,中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局開(kāi)展了國(guó)家大型工程區(qū)域地殼穩(wěn)定性調(diào)查與評(píng)價(jià),涉及的大型工程包括青藏鐵路、滇藏鐵路、南水北調(diào)西線工程、三峽引水工程、西氣東輸工程等,促進(jìn)了中國(guó)區(qū)域地殼穩(wěn)定性理論和技術(shù)的發(fā)展。然而,西部山區(qū)大型工程的區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)工作有待加強(qiáng),尤其是汶川地震巨大災(zāi)難為國(guó)人敲響了警鐘,這一區(qū)域進(jìn)行大型工程和城鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)必須進(jìn)行區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià),才能保證選址不出現(xiàn)重大地質(zhì)安全問(wèn)題。隨著中國(guó)大型工程向青藏高原持續(xù)縱深推進(jìn),以構(gòu)造活動(dòng)性和地震強(qiáng)度評(píng)價(jià)為主的地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)工作還存在一定不足。喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)地區(qū)地質(zhì)問(wèn)題非常復(fù)雜,目前現(xiàn)有的工程選址理論、方法、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)多來(lái)自于中東部相對(duì)穩(wěn)定地區(qū),無(wú)法滿足造山帶工程選址的地質(zhì)安全需求,亟待開(kāi)展關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題研究。

2.2 地質(zhì)演化過(guò)程與工程區(qū)地質(zhì)建造尚不清楚

喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)經(jīng)歷了中生代新特提斯洋演化和新生代印度-歐亞大陸強(qiáng)烈碰撞復(fù)雜地質(zhì)過(guò)程?，F(xiàn)今喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)保存更多的是新生代以來(lái)印度-歐亞大陸碰撞作用形成的變質(zhì)-構(gòu)造-巖漿記錄,許多學(xué)者進(jìn)行了東構(gòu)造結(jié)形成、南迦巴瓦隆升、變形與運(yùn)動(dòng)學(xué)研究及斷裂活動(dòng)性等研究,并取得了豐碩成果(丁林等, 1995; 鐘大賚和丁林, 1996; Burg et al., 1997, 1998; 張進(jìn)江等, 2003; Zhang et al., 2004; Booth et al., 2004; 鄭來(lái)林等,2004; Seward and Burg, 2008; 許志琴等, 2008; 丁林和鐘大賚, 2013)。相比于新生代地質(zhì)構(gòu)造記錄,喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)保存的新特提斯洋演化地質(zhì)記錄要少得多。早期研究者認(rèn)為著名的雅魯藏布江新特提斯結(jié)合帶向東未延伸至喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)地區(qū)。1∶250000墨脫幅區(qū)域地質(zhì)填圖在喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)地區(qū)系統(tǒng)填繪出雅魯藏布江結(jié)合帶,厘定其由少量超基性巖、基性巖、大理巖、外來(lái)巖塊和大量石英(片巖)巖構(gòu)成(鄭來(lái)林等, 2003)。而由于蛇綠巖端元保存的較少且蝕變嚴(yán)重,當(dāng)前僅有少量研究報(bào)道了超基性和基性端元的巖石學(xué)和地球化學(xué)特征。

喜馬拉雅東構(gòu)造節(jié)新生代以來(lái)的構(gòu)造結(jié)形成機(jī)制、變形與運(yùn)動(dòng)學(xué)特征、隆升速率等成果為大型工程規(guī)劃建設(shè)提供了可供參考的科學(xué)的資料。然而,作為大型工程最基礎(chǔ)和關(guān)鍵的“地質(zhì)建造及其形成的地質(zhì)過(guò)程”并未完全清楚,制約了工程選址、地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及安全防范策略制定等。新特提斯演化俯沖增生合碰撞等過(guò)程將洋殼、遠(yuǎn)洋沉積物、洋島海山等不同時(shí)代、不同性質(zhì)巖塊堆疊拼貼在一起形成構(gòu)造混雜巖,物質(zhì)組成和地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,在空間上變化快,工程性質(zhì)差異大,是引發(fā)重大地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)的根源。如何科學(xué)闡明東構(gòu)造結(jié)地區(qū)地質(zhì)特征及動(dòng)力演化過(guò)程,精細(xì)刻畫(huà)多時(shí)空地質(zhì)結(jié)構(gòu)及工程地質(zhì)特征,揭示不同地質(zhì)建造的工程效應(yīng),成為喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)地區(qū)大型工程建設(shè)與安全運(yùn)營(yíng)亟需開(kāi)展的科學(xué)問(wèn)題。

2.3 構(gòu)造活動(dòng)性與強(qiáng)震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)十分突出

喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,主要發(fā)育主中央斷裂(MCT)、主邊界斷裂(MBT)、藏南拆離系(STDS)、嘉黎斷裂帶(JLF)、雅魯藏布江縫合帶(YLS)等區(qū)域性活動(dòng)構(gòu)造帶(Burchfiel et al., 1992;Ding et al., 2001)。南迦巴瓦構(gòu)造結(jié)周緣還發(fā)育東久-米林?jǐn)嗔?DMF)、墨脫斷裂(MTF)等第四紀(jì)地震斷裂(謝超等, 2016; 唐方頭等, 2019)。

該地區(qū)地震活動(dòng)強(qiáng)烈。根據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)記載,1970年1月至2016年6月共發(fā)生3級(jí)以上地震2270次、4.5級(jí)以上地震234次、6級(jí)以上地震27次,地震大多集中在雅魯藏布江大拐彎頂端及北部,沿西興拉斷裂呈北西—南東向展布。20世紀(jì)以來(lái),最大的2次強(qiáng)震分別為1950年察隅8.6級(jí)地震和1947年朗縣7.7級(jí)地震。其中察隅8.6級(jí)震中位于阿帕龍斷裂帶與喜馬拉雅主邊界斷裂交匯部位,震中最大烈度XI度,斷層長(zhǎng)度250 km,最大同震走滑位移7～8 m(Ben-Menahem et al., 1974; Chen and Molnar, 1977)。近50年來(lái),該區(qū)主要以中小地震為主,已發(fā)生的最大地震為2017年米林MS6.9級(jí)地震,震中位于西興拉斷裂和魯朗-米瑞斷裂的交匯部位,以逆沖型為主兼具少量走滑活動(dòng),震中最大烈度為Ⅷ度。

強(qiáng)震活動(dòng)一般會(huì)形成顯著的地表破裂帶,對(duì)跨斷層的大型工程會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的錯(cuò)斷災(zāi)害效應(yīng),如2001年11月14日昆侖山西口庫(kù)賽湖發(fā)生的M8.1級(jí)地震,發(fā)震斷裂為東昆侖斷裂帶西段,地表破裂帶主體長(zhǎng)度大于350 km,以左旋走滑為主,最大水平位移6 m,此次強(qiáng)震的錯(cuò)斷效應(yīng)直接導(dǎo)致與地表破裂帶走向垂直或斜交的青藏公路、光纜和青藏鐵路系列工程設(shè)施被左旋錯(cuò)開(kāi)(徐錫偉等, 2002)。東構(gòu)造結(jié)發(fā)育多條具有發(fā)生強(qiáng)震風(fēng)險(xiǎn)的活動(dòng)斷裂帶,強(qiáng)構(gòu)造活動(dòng)引起的地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)成為大型工程安全選址的關(guān)鍵“卡脖子”問(wèn)題。

2.4 深部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)與災(zāi)變研究非常薄弱

構(gòu)造應(yīng)力作用是地殼構(gòu)造穩(wěn)定性直接影響因素。喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)作為板塊構(gòu)造帶和地形急變帶,深埋工程現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)極其復(fù)雜多變,工程災(zāi)變風(fēng)險(xiǎn)高。國(guó)內(nèi)外深埋工程選址的深度范圍主要在地殼淺表層,即深度3000 m以內(nèi)。位于深部震源機(jī)制和地表GPS研究范圍之間的過(guò)渡深度,既受深部構(gòu)造動(dòng)力作用制約,又受地表地形地貌和山體影響。因此,針對(duì)東構(gòu)造結(jié)地區(qū)特殊的構(gòu)造部位和深埋工程選址方案的特點(diǎn),開(kāi)展東構(gòu)造結(jié)深部構(gòu)造應(yīng)力與山體應(yīng)力響應(yīng)及其災(zāi)變風(fēng)險(xiǎn)研究十分重要。隨著鐵路規(guī)劃建設(shè)工程的推進(jìn),該地區(qū)依靠大地構(gòu)造演化、地球物理、震源機(jī)制、GPS觀測(cè)等方法手段開(kāi)展了一定的構(gòu)造應(yīng)力量化研究,并通過(guò)部分構(gòu)造部位地應(yīng)力測(cè)量與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),初步揭示了東構(gòu)造結(jié)地區(qū)周緣構(gòu)造應(yīng)力作用(孟文等, 2017; 張鵬等, 2017; 張重遠(yuǎn)等, 2022)。然而,目前關(guān)于東構(gòu)造結(jié)工程選址區(qū)或核心區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)量化研究仍非常薄弱,因此亟待開(kāi)展關(guān)鍵構(gòu)造部位深孔地應(yīng)力測(cè)量與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),揭示工程選址區(qū)或核心區(qū)深部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征與山體應(yīng)力響應(yīng)規(guī)律,評(píng)價(jià)其對(duì)未來(lái)深埋工程選址的強(qiáng)烈影響和災(zāi)變效應(yīng)。

2.5 超高位超遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害鏈形勢(shì)嚴(yán)峻

喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)地區(qū)受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、強(qiáng)震、氣候變化等多因素影響,冰巖崩-碎屑流、泥石流-堰塞湖洪水等特大地質(zhì)災(zāi)害鏈頻繁發(fā)生,這類超高位超遠(yuǎn)程的鏈?zhǔn)降刭|(zhì)災(zāi)害影響范圍廣、流域性成災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)很高。1950年以來(lái),東構(gòu)造結(jié)地區(qū)發(fā)生了20余起特大地質(zhì)災(zāi)害鏈堵江事件。例如,1950年察隅8.6級(jí)大地震導(dǎo)致大規(guī)模的崩塌、滑坡、冰川躍動(dòng),嚴(yán)重堵塞了雅魯藏布江;2000年西藏易貢高位崩滑-碎屑流-堵江-洪水地質(zhì)災(zāi)害鏈和2018色東普溝高位冰巖崩-碎屑流-堵江-洪水地質(zhì)災(zāi)害鏈,對(duì)上下游居民生命安全和工程選址造成巨大威脅。2021年2月7日喜馬拉雅造山帶查莫利地區(qū)發(fā)生高位冰巖崩洪水災(zāi)害,高位崩滑體高位啟動(dòng),碰撞解體形成碎屑流后匯入阿拉克南達(dá)河形成堰塞湖,潰壩后轉(zhuǎn)化為洪水災(zāi)害,導(dǎo)致下游2座水電站被摧毀,200余人傷亡(殷躍平等,2021b;Shugar et al.,2021; Zhang et al., 2022)。在強(qiáng)烈的內(nèi)動(dòng)力作用、地震、氣候變化等因素影響下,高位冰巖崩、冰川躍動(dòng)所形成的流域性地質(zhì)災(zāi)害鏈越加頻繁,成為東構(gòu)造結(jié)地區(qū)工程選址的重大地質(zhì)安全隱患,值得高度關(guān)注。

喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)特大型地質(zhì)災(zāi)害形成于高山、極高山地區(qū),多云霧和強(qiáng)氣流的極端條件導(dǎo)致高位地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別難度極大,常規(guī)遙感方法無(wú)法進(jìn)行形變探測(cè),同時(shí)高位風(fēng)險(xiǎn)源失穩(wěn)后的巨大勢(shì)動(dòng)轉(zhuǎn)換使得滑體具有高流動(dòng)性、遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)、多相態(tài)轉(zhuǎn)換等特點(diǎn),并誘發(fā)滑坡涌浪、堰塞壩堵江、潰決洪水等一系列鏈狀災(zāi)害。這些流域性地質(zhì)災(zāi)害鏈不論從破壞范圍,還是破壞強(qiáng)度,均超過(guò)初始崩滑流造成的破壞,堰塞壩潰決產(chǎn)生的洪水災(zāi)害已經(jīng)成為影響工程選址安全的重大安全隱患,需要對(duì)高位地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別、穩(wěn)定性分析和成災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估,對(duì)工程承災(zāi)體破壞效應(yīng)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析,提高工程選址的安全性。

3 工程選址主要研究方向

針對(duì)喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)活躍的構(gòu)造斷裂帶、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)造混雜巖帶、異常多變的高地應(yīng)力環(huán)境、超高位流域性地質(zhì)災(zāi)害鏈等極其復(fù)雜的地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn),結(jié)合工程實(shí)踐,亟待開(kāi)展工程選址安全島理論與方法研究,有效提高大型工程規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中的地質(zhì)安全綜合防控科技支撐能力。

3.1 區(qū)域地質(zhì)演化與工程地質(zhì)問(wèn)題研究

采用“空-地-井”綜合手段開(kāi)展喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造研究,揭示喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)地區(qū)淺表、工程深度及地殼深部3個(gè)不同尺度的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)。研究區(qū)域重力場(chǎng)、磁場(chǎng)特征,進(jìn)行區(qū)域航空地球物理場(chǎng)區(qū)劃;開(kāi)展1∶50000—1∶10000比例尺區(qū)域地質(zhì)填圖,對(duì)岡底斯帶、雅魯藏布江結(jié)合帶和喜馬拉雅帶進(jìn)一步劃分,精細(xì)刻畫(huà)地表不同帶內(nèi)的巖石組成和構(gòu)造特征,對(duì)典型巖石開(kāi)展巖石學(xué)、地球化學(xué)及年代學(xué)研究等,建立區(qū)域地質(zhì)演化過(guò)程;選取工程規(guī)劃建設(shè)重點(diǎn)區(qū),開(kāi)展多方法地球物理探測(cè),揭示地下不同深部地球物理結(jié)構(gòu);利用工程勘查資料,開(kāi)展平硐和巖芯編錄,揭示工程尺度地下物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)。

針對(duì)構(gòu)造混雜巖帶,開(kāi)展大比例尺地質(zhì)調(diào)查和構(gòu)造-地層剖面測(cè)制,準(zhǔn)確厘定構(gòu)造混雜巖帶的構(gòu)造邊界、帶內(nèi)物質(zhì)組成及相互關(guān)系,運(yùn)用洋板塊地層學(xué)分析方法識(shí)別出古洋盆不同位置的物質(zhì)組成。對(duì)板塊構(gòu)造混雜巖帶內(nèi)的不同物質(zhì)開(kāi)展巖石學(xué)、年代學(xué)及地球化學(xué)等研究,重點(diǎn)對(duì)殘余洋殼、俯沖型巖漿弧、閉合-碰撞高壓變質(zhì)榴輝巖等關(guān)鍵地質(zhì)體的研究。對(duì)構(gòu)造混雜巖帶內(nèi)的超基性巖、(變質(zhì))輝長(zhǎng)巖、(變質(zhì))玄武巖、大理巖及各類片巖等巖石開(kāi)展詳細(xì)調(diào)查研究,研究相互接觸關(guān)系、結(jié)構(gòu)面、硬度及完整性等,圈定不同區(qū)段軟巖、灰?guī)r、斷裂破碎帶等不良地質(zhì)體,精細(xì)刻畫(huà)多時(shí)空地質(zhì)結(jié)構(gòu)及工程地質(zhì)特征,揭示板塊構(gòu)造混雜巖帶不同地質(zhì)建造的工程效應(yīng)。

3.2 活動(dòng)斷裂及工程安全風(fēng)險(xiǎn)研究

基于野外地質(zhì)調(diào)查、遙感影像解譯、構(gòu)造地貌分析等手段,結(jié)合槽探(地表層)、物探(中淺層)及微地震監(jiān)測(cè)(深層)等不同層次的探測(cè)方法進(jìn)一步厘定工程區(qū)近場(chǎng)主要斷裂的空間展布特征和活動(dòng)強(qiáng)度,揭示斷裂的空間展布特征和局部段第四紀(jì)活動(dòng)性。重點(diǎn)揭示活動(dòng)斷裂是否明顯錯(cuò)斷地表覆蓋層,如土壤層、礫石層、砂層等典型的第四紀(jì)地層,對(duì)于有明顯錯(cuò)動(dòng)跡象的斷層,需要判別斷層的活動(dòng)性質(zhì),測(cè)量代表性層位的錯(cuò)斷距離,輔助地層年代學(xué)測(cè)試結(jié)果,估算斷裂第四紀(jì)活動(dòng)速率。利用人工激發(fā)所引起的彈性波在地下介質(zhì)傳播的差異特征,推斷不同深度地層的性質(zhì)和形態(tài),查明工程區(qū)近場(chǎng)活動(dòng)斷裂的產(chǎn)狀、寬度、上斷點(diǎn)埋深、錯(cuò)斷層位及活動(dòng)性質(zhì)等;視場(chǎng)地條件和實(shí)際研究工作需求,在斷裂關(guān)鍵部位適時(shí)補(bǔ)充淺層地震物探工作,基于淺層地震物探資料,結(jié)合工程區(qū)已有的地質(zhì)和鉆孔資料,綜合解釋工程區(qū)近場(chǎng)活動(dòng)斷裂的最新活動(dòng)性和活動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí),考慮微震發(fā)生頻率較高,開(kāi)展微震監(jiān)測(cè),在較短時(shí)間內(nèi)獲得大量的地震數(shù)據(jù),提供較多的地下構(gòu)造活動(dòng)信息,獲取工程區(qū)近場(chǎng)主要活動(dòng)斷裂空間展布特征和地震活動(dòng)性。

針對(duì)構(gòu)造帶內(nèi)區(qū)域巖石蝕變強(qiáng)烈,巖體工程力學(xué)性質(zhì)差,存在軟巖大變形、突涌水以及活動(dòng)斷裂長(zhǎng)期蠕滑或地震作用下,地下工程面臨的松動(dòng)山體滑移、斷層錯(cuò)斷的地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn),需建立工程規(guī)劃區(qū)地下工程與斷裂帶的三維地質(zhì)模型,通過(guò)模型試驗(yàn)、數(shù)值分析等技術(shù)手段,分析斷裂帶在長(zhǎng)期蠕滑、強(qiáng)震滑移等情況下地下工程的破壞模式,揭示斷層位錯(cuò)活動(dòng)時(shí)地下工程區(qū)應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)等的變化規(guī)律,闡明地下工程破裂擴(kuò)展的模式與范圍等問(wèn)題。

3.3 復(fù)雜地應(yīng)力場(chǎng)及工程災(zāi)變風(fēng)險(xiǎn)研究

喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)新生代構(gòu)造變形以強(qiáng)烈的地殼縮短與頻繁的地震活動(dòng)為特征,研究其現(xiàn)今地殼形變及區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)具有重要的意義?；跂|構(gòu)造結(jié)地殼變形觀測(cè)數(shù)據(jù),充分考慮東構(gòu)造結(jié)深部地殼結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、活動(dòng)斷裂帶及地形地貌等關(guān)鍵地質(zhì)要素,建立東構(gòu)造結(jié)研究區(qū)地殼尺度三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型和力學(xué)模型,研究東構(gòu)造結(jié)區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)不同時(shí)間尺度下動(dòng)態(tài)演化規(guī)律和空間分布特征;結(jié)合震源機(jī)制解揭示地殼深部現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力背景,獲取東構(gòu)造結(jié)深部區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)信息,包括最大主壓應(yīng)力方向、應(yīng)力類型及構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分區(qū)差異特征等。地殼變形觀測(cè)數(shù)據(jù)和震源機(jī)制解反演得到的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)結(jié)果雖然能直觀反映最大主應(yīng)力方向,但是難以確定主應(yīng)力絕對(duì)大小及其隨深度的變化趨勢(shì)。為全面厘定東構(gòu)造結(jié)地殼淺部主應(yīng)力大小和方向,揭示地應(yīng)力變化特征,同時(shí)亟需開(kāi)展基于深孔地應(yīng)力測(cè)量與監(jiān)測(cè),確定東構(gòu)造結(jié)地殼淺部區(qū)域最大水平主應(yīng)力、最小水平主應(yīng)力、垂直應(yīng)力、側(cè)壓系數(shù)等隨深度變化趨勢(shì)及應(yīng)力結(jié)構(gòu)類型,再結(jié)合區(qū)域地殼變形和震源機(jī)制解反演結(jié)果,全面揭示東構(gòu)造結(jié)區(qū)域最大水平主應(yīng)力方向空間分布特征。

在上述工作基礎(chǔ)上開(kāi)展深埋工程地應(yīng)力場(chǎng)綜合研究,確定深埋工程區(qū)地應(yīng)力隨深度變化趨勢(shì)。受地形地貌、活動(dòng)構(gòu)造、巖體力學(xué)特性及地表風(fēng)化剝蝕等多種因素的影響,即使在相同的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力背景條件下,測(cè)點(diǎn)所處的山體應(yīng)力在一定深度范圍內(nèi)也表現(xiàn)出差異性。為揭示區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用下深埋工程山體應(yīng)力響應(yīng)機(jī)制,研判深埋工程地應(yīng)力災(zāi)變效應(yīng),采用三維地應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬方法,綜合考慮地形地貌、工程地質(zhì)條件、活動(dòng)斷裂等關(guān)鍵地質(zhì)要素,建立研究區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型,構(gòu)建三維地質(zhì)力學(xué)模型,分析區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用下山體應(yīng)力空間差異分布特征,揭示東構(gòu)造結(jié)區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用下深埋工程山體應(yīng)力響應(yīng)機(jī)制,結(jié)合深埋工程圍巖分級(jí)和巖體物理力學(xué)參數(shù)特征,采用巖石強(qiáng)度應(yīng)力比或巖石應(yīng)力強(qiáng)度比等經(jīng)驗(yàn)判別準(zhǔn)則,半定量—定量研判多雄拉山深埋工程巖爆、大變形等圍巖穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn),為大型工程地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)防控提供參考依據(jù)。

3.4 流域性地質(zhì)災(zāi)害鏈工程風(fēng)險(xiǎn)研究

針對(duì)雅魯藏布江下游及支流的超高位超遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害鏈開(kāi)展高位風(fēng)險(xiǎn)源形變?cè)缙谧R(shí)別與監(jiān)測(cè)、高原無(wú)人機(jī)航測(cè)、大變形高位山體風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)分析、流域性堰塞湖洪水風(fēng)險(xiǎn)分析等研究工作。采用多源SAR影像、多時(shí)相光學(xué)遙感影像以及多時(shí)相DEM數(shù)據(jù),輔助地質(zhì)圖、地質(zhì)災(zāi)害編目圖,利用多波段差分干涉SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)、高分影像及歷史存檔影像數(shù)據(jù)等,識(shí)別超高位超遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害鏈風(fēng)險(xiǎn)源;結(jié)合高海拔長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)航空攝影,構(gòu)建高精度地形級(jí)實(shí)景三維模型,進(jìn)行高位地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)源分析評(píng)估,定量分析高位巖崩、冰崩、冰川、冰湖、松散堆積物等致災(zāi)因子,對(duì)巨型松散冰磧物精確定位、定量計(jì)算和影響路徑分析,圈定地表形變區(qū),識(shí)別地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn),分析和評(píng)估災(zāi)害體形態(tài)、規(guī)模?？紤]氣候邊壩、地震等工況下,開(kāi)展高位巖崩、冰崩等鏈?zhǔn)綖?zāi)害成災(zāi)模式及動(dòng)力學(xué)過(guò)程研究,分析高位滑坡-碎屑流-水石流、高位滑坡-碎屑流-泥石流等災(zāi)害堵江風(fēng)險(xiǎn),分析不同物源啟動(dòng)情況下堵江堰塞壩的規(guī)模、深度、高度等特征,并依據(jù)堰塞壩特征計(jì)算分析堵江后庫(kù)容變化曲線及淹沒(méi)范圍。根據(jù)堵江堰塞體特征,考慮堰塞壩不同潰決方式下,潰決洪峰值流量大小及對(duì)下游水電站的影響。

3.5 東構(gòu)造結(jié)大型工程選址理論方法研究

以地球動(dòng)力理論為基礎(chǔ),綜合考慮“區(qū)域-地區(qū)-場(chǎng)地”橫向尺度的地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與“地表-淺層-深部”縱向尺度的場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià);開(kāi)展以區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)與強(qiáng)震影響為主的區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià),以活動(dòng)斷裂、地層建造與流域性地質(zhì)災(zāi)害鏈影響為主的地區(qū)地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和以松動(dòng)山體、巖體結(jié)構(gòu)和深部地應(yīng)力場(chǎng)(巖爆、軟巖大變形、斷層錯(cuò)斷等)影響為主的工程場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià);拓展傳統(tǒng)二維構(gòu)造穩(wěn)定性評(píng)價(jià)向多維高精度場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變,綜合評(píng)價(jià)大型工程地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)深部應(yīng)力場(chǎng)與地表形變觀測(cè)相結(jié)合、構(gòu)造帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)與山體變形相結(jié)合、地表動(dòng)力過(guò)程與流域性災(zāi)害鏈相結(jié)合,系統(tǒng)查明板塊構(gòu)造帶斷層活動(dòng)與近遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)震導(dǎo)致的工程錯(cuò)斷、復(fù)雜地應(yīng)力場(chǎng)誘發(fā)的深埋工程巖爆與大變形、板塊構(gòu)造帶的松動(dòng)山體工程災(zāi)變、流域性地質(zhì)災(zāi)害鏈工程災(zāi)變等重大地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn),形成大型工程災(zāi)變風(fēng)險(xiǎn)的精細(xì)化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法,提出工程安全風(fēng)險(xiǎn)綜合防控技術(shù),支撐服務(wù)工程規(guī)劃建設(shè)。同時(shí),結(jié)合高分遙感、InSAR、無(wú)人機(jī)航測(cè)、LiDAR、GNSS、地應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、微震監(jiān)測(cè)等組成的“空-天-地”動(dòng)態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù),定量研究構(gòu)造活動(dòng)性、地應(yīng)力場(chǎng)的演化發(fā)展與災(zāi)變趨勢(shì),動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)工程場(chǎng)地穩(wěn)定性,進(jìn)一步完善工程選址理論方法。

4 結(jié)論及建議

喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)是全球地質(zhì)運(yùn)動(dòng)最強(qiáng)烈的地區(qū),工程規(guī)劃建設(shè)面臨著復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)、活動(dòng)斷裂、高地應(yīng)力、流域性地質(zhì)災(zāi)害鏈等系列工程難題和地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn),傳統(tǒng)的工程選址理論與技術(shù)方法遭遇了巨大的瓶頸,國(guó)際上尚無(wú)研究先例。工程選址面臨的地質(zhì)安全挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在5個(gè)方面:①工程選址理論方法面臨挑戰(zhàn);②地質(zhì)演化過(guò)程與工程區(qū)地質(zhì)建造尚不清楚;③構(gòu)造活動(dòng)性與強(qiáng)震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)十分突出;④深部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)與災(zāi)變研究非常薄弱;⑤超高位超遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害鏈形勢(shì)嚴(yán)峻。因此,從滿足國(guó)家戰(zhàn)略需求出發(fā),以地球科學(xué)理論為指導(dǎo),亟需開(kāi)展強(qiáng)烈活動(dòng)構(gòu)造地區(qū)多尺度動(dòng)態(tài)地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法創(chuàng)新,發(fā)展完善構(gòu)造結(jié)工程選址理論。開(kāi)展喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)地區(qū)地質(zhì)建造和構(gòu)造活動(dòng)的精細(xì)調(diào)查評(píng)價(jià),突出活動(dòng)構(gòu)造體系、構(gòu)造混雜巖帶等重大地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià),揭示地質(zhì)演化過(guò)程對(duì)大型工程的影響。針對(duì)超高且各向異性地應(yīng)力環(huán)境及災(zāi)變問(wèn)題,構(gòu)建東構(gòu)造結(jié)區(qū)域和大型地下洞室群工程區(qū)地應(yīng)力絕對(duì)測(cè)量和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng),查明大型地下洞室群巖爆、大變形、構(gòu)造錯(cuò)斷、山體松動(dòng)等問(wèn)題的內(nèi)外動(dòng)力機(jī)制,揭示喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)深部構(gòu)造應(yīng)力與山體應(yīng)力響應(yīng)機(jī)制。針對(duì)超高位超遠(yuǎn)流域性地質(zhì)災(zāi)害鏈的問(wèn)題,查明高位地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)源發(fā)育特征與變化規(guī)律,構(gòu)建“空-天-地”一體化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),動(dòng)態(tài)評(píng)估高位冰巖崩-碎屑流、泥石流-堵江堰塞壩-堰塞湖-潰決洪水的演化過(guò)程,揭示流域性災(zāi)害鏈對(duì)大型工程的地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)。