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在巖土工程中,地下水對(duì)巖土結(jié)構(gòu)和建筑物的作用和影響已經(jīng)成為最需要考量的問(wèn)題,對(duì)地下水對(duì)巖土結(jié)構(gòu)和建筑物的作用和影響進(jìn)行重點(diǎn)預(yù)測(cè),并根據(jù)相關(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果,制定切實(shí)可行措施,對(duì)工程項(xiàng)目順利實(shí)施有重要意義。勘察評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括勘察目的、地下水埋藏情況、水位變化情況、場(chǎng)地穩(wěn)定性、地下水對(duì)建筑材料的腐蝕情況等等。
1.2水文地質(zhì)勘察要與建筑物地基類型結(jié)合
水文地質(zhì)勘察需要與建筑物地基類型緊密結(jié)合,查明地質(zhì)水文情況,可以為建筑物地基選擇提供最準(zhǔn)確地質(zhì)資料。勘察內(nèi)容評(píng)價(jià)主要包括水文地質(zhì)歷史情況、地下水成因類型、巖土性質(zhì)、巖土風(fēng)化程度、巖土物理力學(xué)性質(zhì)等,還要將巖土、水文和建筑物三者因素進(jìn)行對(duì)比分析,形成完善的評(píng)價(jià)體系。要在具體操作中判定和明確場(chǎng)地是不是存在地震斷裂的地質(zhì)情況、場(chǎng)地有沒(méi)有斷裂活動(dòng),周?chē)袥](méi)有其他不良的地質(zhì)作用。通過(guò)多元評(píng)價(jià),為工程提供全面水文地質(zhì)評(píng)價(jià)報(bào)告。
1.3地下水對(duì)工程建設(shè)的作用和影響
地下水對(duì)工程的作用和影響呈現(xiàn)多元性,需要從不同角度展開(kāi)具體評(píng)價(jià)。首先是對(duì)埋藏在地下水水位以下的建筑物基礎(chǔ)和砼內(nèi)鋼筋的腐蝕情況進(jìn)行評(píng)價(jià);其次是地下水對(duì)選用的軟質(zhì)巖石、殘積土、膨脹土等基礎(chǔ)持力層形成的軟化情況進(jìn)行評(píng)價(jià);再就是地下水對(duì)地基基礎(chǔ)范圍內(nèi)存在的粉細(xì)砂、粉土產(chǎn)生的潛蝕、流砂、管涌的可能性進(jìn)行評(píng)價(jià);在地下水水位以下開(kāi)挖基坑,需要進(jìn)行富水性和滲透性試驗(yàn),要對(duì)人工降水可能引起的土體沉降、邊坡失穩(wěn)等情況進(jìn)行評(píng)估。
2巖土主要水理性質(zhì)和具體測(cè)試方法
根據(jù)地下水在巖土中的存在方式可以分為:結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種形式。所謂巖土的水理性質(zhì),是指巖土和地下水相互作用產(chǎn)生的物理性質(zhì)。根據(jù)地下水存在的方式具體分析其物理性質(zhì),對(duì)制定科學(xué)測(cè)試方法有積極作用。
2.1巖土的軟化性
巖土的軟化性,是指巖土在地下水作用下發(fā)生了力學(xué)強(qiáng)度降低的變化,一般情況要用軟化系數(shù)進(jìn)行表示,根據(jù)軟化系數(shù)可以判斷巖土的耐水浸、耐風(fēng)化的能力。如果在巖土層中存在較多容易被軟化的巖層,地下水對(duì)其產(chǎn)生的軟化作用就會(huì)更為顯著。在粘性土壤、泥巖、頁(yè)巖、泥質(zhì)砂巖等地質(zhì)條件下,都存在軟化特性。在地下水作用時(shí),也容易產(chǎn)生較多軟化層,對(duì)建筑工程的影響自然呈現(xiàn)顯性。
2.2巖土的透水性
巖土都有透水性,自然水在重力作用下,穿過(guò)巖土下沉。巖土性質(zhì)有差異,其透水性也表現(xiàn)出個(gè)體差異。松散巖土的顆粒加大,透水性較好;如果顆粒很細(xì)小,其透水性就差。巖土透水性用滲透系數(shù)來(lái)表示。巖土透水性大小,對(duì)巖土產(chǎn)生的軟化作用自然不同,進(jìn)而對(duì)工程建設(shè)產(chǎn)生直接影響。巖土的滲透系數(shù)需要通過(guò)抽水試驗(yàn)獲得。
2.3巖土的崩解性
巖土在地下水作用下,土粒連接被破壞,很容易造成土體崩散和解體等現(xiàn)象。巖土崩解系數(shù)高低,與巖土的顆粒成分、礦物質(zhì)和結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。如果是水云母、高嶺土為主的殘積土,大多會(huì)以散開(kāi)方式崩解,如果是石英為主的殘積土,則會(huì)以裂開(kāi)的形式崩解。厘清巖土崩解方式,可以針對(duì)性地制定防范措施。
2.4巖土的脹縮性
巖土在地下水浸透下,會(huì)吸收眾多水分,土體增大,而失水后,土體又會(huì)縮小。這是由于巖土的顆粒表面結(jié)合水膜吸水變厚了,而水分失去后,顆粒表面就會(huì)變薄。如果巖土發(fā)生大幅度脹縮,就會(huì)形成地裂、基坑隆起等現(xiàn)象,嚴(yán)重影響工程基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。對(duì)巖土的脹縮性進(jìn)行測(cè)量時(shí),需要針對(duì)如下指標(biāo):膨脹率、自由膨脹率、體縮率、收縮系數(shù)等。
2.5巖土的給水性
所謂給水性,是指巖土在地下水重力作用下從孔隙裂縫中自由流出水分的性能。測(cè)量巖土給水指數(shù),對(duì)巖土穩(wěn)定性做出科學(xué)推斷。給水性以給水度進(jìn)行標(biāo)識(shí),需要進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)才能測(cè)定。
3水文地質(zhì)問(wèn)題對(duì)工程造成的危害分析
3.1地下水活動(dòng)產(chǎn)生的壓力形成的危害
地下水活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一定的壓力,對(duì)巖土形成的危害也不容小視。地下水活動(dòng)是自然現(xiàn)象,在天然情況下,地下水活動(dòng)產(chǎn)生的壓力不會(huì)造成多么嚴(yán)重的地質(zhì)裂變現(xiàn)象,但在人工作用下,由于工程施工打破了地下水活動(dòng)的平衡狀態(tài),地下水活動(dòng)會(huì)形成比較大的壓力,對(duì)巖土工程的危害也就顯示出來(lái)。在地下水活動(dòng)作用下,巖土中的粉土、粉細(xì)砂等,在地下水活動(dòng)中很容易形成流砂、管涌、基坑突涌等情況,給工程施工造成嚴(yán)重的影響。
3.2地下水水位變化引發(fā)巖土縮漲變形
地下水水位處于周期性變化之中,對(duì)巖土形成的物理作用也是非常顯著的。地下水水位變化,可以促使巖土結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻脹縮,甚至?xí)纬傻亓眩瑢?dǎo)致地基較淺建筑物出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。如果地下水水位發(fā)生大幅度變化,還會(huì)導(dǎo)致巖土脹縮幅度提升,對(duì)工程施工造成嚴(yán)重影響。在工程施工時(shí),要注意對(duì)地下水具體情況進(jìn)行勘察,盡量減少在地下水變動(dòng)比較大的地帶進(jìn)行施工。地下水水位變化雖然有一定規(guī)律,但也存在很多例外情況,在針對(duì)地下水水位變化勘察時(shí),要注意地下水水位變化的多種可能性。通常情況下,如果地下水水位在建筑基礎(chǔ)底面以下壓縮層范圍內(nèi),不管是上升還是下降,都會(huì)造成建筑物的基礎(chǔ)失去穩(wěn)定性。地下水水位上升,建筑物基礎(chǔ)地基的土質(zhì)就會(huì)發(fā)生軟化現(xiàn)象,自然會(huì)導(dǎo)致建筑物發(fā)生沉降和變形。如果地下水水位下降,壓縮層巖土的自重力就會(huì)增加,也會(huì)導(dǎo)致建筑物發(fā)生沉降或變形。地下水發(fā)生頻繁升降,對(duì)巖土工程造成的危害更為嚴(yán)重。地下水水位變化能夠引起巖土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生脹縮變形等現(xiàn)象,當(dāng)?shù)叵滤殿l率加大,巖土產(chǎn)生的脹縮幅度也會(huì)不斷加大,有可能形成地裂等劇烈地質(zhì)現(xiàn)象,很容易造成建筑物的坍塌。由于地下水水位升降過(guò)于頻繁,也會(huì)促使巖土中鐵、鋁等成分的流失,土壤發(fā)生內(nèi)質(zhì)變化,土質(zhì)變松、含水量孔隙增多,其承載力自然降低,也會(huì)對(duì)工程基礎(chǔ)造成嚴(yán)重威脅。工程水文地質(zhì)勘察中,要了解和明確基坑開(kāi)挖對(duì)周?chē)喾N自然因素的影響,主要是巖性、承壓性、含水層類型等。
2滑坡解譯
2.1遙感數(shù)據(jù)源和解譯方法GoogleEarth影像在研究區(qū)的覆蓋情況較好,大部分區(qū)域有Quickbird(0.6m)、Worldview-2(0.5m)和Geoeye-1(0.5m)等高精度影像,只有少部分區(qū)域?yàn)镾pot-5(5m)影像(圖2)。滑坡解譯直接在GoogleEarth軟件三維視圖下進(jìn)行,采用添加多邊形的方式直接進(jìn)行滑坡的解譯。由于研究區(qū)面積較大,為了避免遺漏和重復(fù)解譯,全區(qū)被劃分為34小塊,逐一對(duì)每小塊進(jìn)行解譯,如圖2所示。為了后期滑坡分布規(guī)律統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性,將滑坡滑源區(qū)和堆積區(qū)分別用不同的多邊形表示,并賦予相同的滑坡編號(hào)。所有解譯的滑坡多邊形都放在同一個(gè)文件夾下,解譯完成后將該文件夾存為KLM格式文件,再由GlobalMapper軟件轉(zhuǎn)換為Shapefile文件。
2.2解譯標(biāo)志區(qū)別于其他植被覆蓋較茂密的區(qū)域,黃土高原地區(qū)植被稀少,地表光禿,通過(guò)以下影像特征可以較容易識(shí)別出滑坡。(1)圈椅狀滑坡后壁滑坡后壁是滑坡解譯最直接的解譯標(biāo)志。海原地震滑坡發(fā)生已有90多年,雖然經(jīng)歷了長(zhǎng)期的水土侵蝕和人工改造,但由于海原地震觸發(fā)的滑坡后壁都很高陡,其圈椅狀特征仍然非常明顯,在影像上呈弧狀深色調(diào),尤其在GoogleEarth三維視圖下,較容易識(shí)別出滑坡(圖3)。圈椅狀滑坡后壁是本次遙感解譯中最主要的解譯標(biāo)志。(2)影像紋理黃土斜坡在遙感影像上一般呈現(xiàn)與等高線平行的連續(xù)條狀紋理,滑坡位置條狀紋理會(huì)突然錯(cuò)位或者中止(圖4),是識(shí)別黃土滑坡的重要標(biāo)志。(3)堰塞湖大量規(guī)模較大的海原地震滑坡堵斷河流形成堰塞湖,共有43處保留至今,主要集中分布在西吉縣境內(nèi)。在影像上堰塞湖呈深色調(diào),容易識(shí)別,可以作為地震滑坡的輔助解譯標(biāo)志(圖5)。
2.3解譯結(jié)果利用上述解譯標(biāo)志,我們前期在研究區(qū)共解譯滑坡805處。2012年7-8月對(duì)其中473處滑坡進(jìn)行了野外驗(yàn)證,這473處全部被證明為滑坡。在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上,我們進(jìn)行了第二次補(bǔ)充解譯,最終確定滑坡為1000處,如圖6所示。滑坡總面積102.6×106m2,其中滑源區(qū)總面積45.2×106m2,堆積區(qū)總面積57.4×106m2。最小滑坡面積755m2,最大滑坡面積2.3×106m2,平均面積102.5×103m2(圖7)。從圖6可以看出,地震滑坡主要集中分布于兩個(gè)區(qū),海原縣東南部和西吉縣西南部,其中后者分布滑坡最多,約有600處滑坡分布在該區(qū)域。此外,絕大多數(shù)滑坡都分布在發(fā)震斷裂的西南側(cè),僅有14處滑坡分布在東北側(cè)。需要說(shuō)明的是,由于海原地震距離現(xiàn)在已經(jīng)有90年,大量地震觸發(fā)的中小型滑坡由于后期自然和人為改造已經(jīng)無(wú)法通過(guò)遙感解譯辨別出來(lái),因此海原地震觸發(fā)的滑坡應(yīng)該要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于1000處,本研究解譯的1000處滑坡是規(guī)模較大或后期改造較小,滑坡形態(tài)保持較好的滑坡。
2.4黨家岔滑坡和地震堰塞湖位于西吉縣城大約30km的黨家岔滑坡(35°50''''3″N,105°27''''38″E)是海原地震觸發(fā)的大規(guī)模、低角度、高速、遠(yuǎn)程災(zāi)難性滑坡的最典型代表。該滑坡為黃土滑坡,滑體由同一山脊的兩部分組成,如圖8所示。滑坡先沿著溝谷快速運(yùn)移了約2km,直至溝口主河,再順主河向下游運(yùn)動(dòng)了約1.1km。滑坡壩堵塞主河,形成了一個(gè)長(zhǎng)約5km,寬約400m的堰塞湖,是海原地震觸發(fā)堰塞湖中保留至今規(guī)模最大的,滑坡體積約1500萬(wàn)m3。該滑坡滑源區(qū)原始坡度約20°,前后高差僅約170m,卻總共運(yùn)動(dòng)了約3100m,其視摩擦角僅0.05,表現(xiàn)出了非常大的運(yùn)動(dòng)性。ZhangDX等[23]通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和大量環(huán)剪試驗(yàn)認(rèn)為主要是由于地震過(guò)程中黃土液化和孔隙水壓力導(dǎo)致該滑坡具有大的運(yùn)動(dòng)性。
3地震滑坡分布規(guī)律
地震滑坡的分布主要受到地震參數(shù)、地質(zhì)構(gòu)造背景和地形地貌等因素的影響和控制。本文擬從震中距離、地震烈度、發(fā)震斷層距離、高程、坡高、坡度和坡向等參數(shù)來(lái)分析海原地震滑坡的分布規(guī)律。統(tǒng)計(jì)分析利用ARCGIS9.3的Spatiala-nalysis功能完成,分別將滑坡滑源區(qū)多邊形與對(duì)應(yīng)參數(shù)進(jìn)行疊加,統(tǒng)計(jì)滑源區(qū)面積在各參數(shù)內(nèi)的百分比。
3.1震中距離與地震滑坡分布不同的研究人員確定的海原地震的震中位置差別較大,本文以蘭州地震研究所確定的海原縣干鹽池(36°39″N,105°17″E)為震中位置(見(jiàn)圖6)。利用ARCGIS9.3軟件,以5km為間隔統(tǒng)計(jì)地震滑坡的分布情況,結(jié)果如圖9所示。地震滑坡距離震中最大距離約140km。與大部分地震滑坡不一樣,海原地震滑坡并不是距離震中越近滑坡就越多,大部分(67%)的滑坡分布于距離震中80~100km范圍,這說(shuō)明海原地震滑坡主要不受震中距離控制。
3.2地震烈度與地震滑坡分布海原地震震中位置地震烈度達(dá)到Ⅻ度,本研究解譯滑坡分布范圍為Ⅸ~Ⅻ度范圍。統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),滑坡分布密度隨地震烈度遞減,47.4%的滑坡位于Ⅸ度區(qū),35.0%的滑坡位于Ⅹ度區(qū),10.3%的滑坡位于Ⅺ度區(qū),而Ⅻ度區(qū)內(nèi)滑坡最少,占總滑坡的7.3%(圖10)。可見(jiàn)Ⅸ、Ⅹ度區(qū)內(nèi)的滑坡要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于Ⅺ和Ⅻ度區(qū),而且Ⅺ和Ⅻ度區(qū)內(nèi)滑坡總體上較小,這可能主要由于Ⅺ和Ⅻ度區(qū)主要為六盤(pán)山脈(見(jiàn)圖6),黃土厚度較小或?yàn)榛鶐r出露。
3.3斷層距離與地震滑坡分布發(fā)震斷層矢量化于1:50萬(wàn)地質(zhì)圖,并根據(jù)遙感影像特征進(jìn)行了局部修改,如圖6所示。以5km為間隔對(duì)地震滑坡與發(fā)震斷裂的關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果如圖11所示。地震滑坡具有兩個(gè)集中分布區(qū),即0~5km(22.0%)和40~70km(66.8%)范圍,分布對(duì)應(yīng)海原縣和西吉縣集中分布區(qū),其中40~70km范圍內(nèi)地震滑坡最多。兩集中分布區(qū)之間為六盤(pán)山脈,可見(jiàn)地震滑坡還主要受到地層巖性和地形地貌等因素的影響。
3.4高程與地震滑坡分布高程數(shù)據(jù)來(lái)源于ASTERG-DEM,ASTERG-DEM單元格大小為30m,高程標(biāo)準(zhǔn)差為7~14m。整個(gè)研究區(qū)高程范圍為1245~2992m,而地震滑坡的滑源區(qū)分布范圍為1407~2423m,且集中分布于1800~2200m高程范圍(90.3%)。
3.5斜坡高度與地震滑坡分布斜坡高度由ASTERG-DEM數(shù)據(jù)利用ArcGIS軟件計(jì)算得來(lái),即斜坡坡底至坡頂?shù)母叱滩睢U麄€(gè)研究區(qū)斜坡高度范圍為0~496m,而地震滑坡滑源區(qū)斜坡高度范圍為0~224m,且集中分布于15~100m坡高范圍(74.0%)。
3.6坡度與地震滑坡分布斜坡坡度也由ASTERG-DEM數(shù)據(jù)利用ArcGIS軟件計(jì)算得來(lái)。整個(gè)研究區(qū)地形坡度都較小,91.6%的范圍斜坡坡度都小于20°,而地震滑坡滑源區(qū)的坡度范圍為0°~41°,且集中分布于5°~20°坡高范圍(87.9%)。
3.7坡向與地震滑坡滑向分布關(guān)系整個(gè)斜坡坡向由ASTERG-DEM數(shù)據(jù)計(jì)算得來(lái),整個(gè)研究區(qū)斜坡坡向分布比較均勻,而地震滑坡滑向是ArcGIS軟件里逐個(gè)量取得來(lái),二者分布關(guān)系見(jiàn)圖15。可見(jiàn)地震滑坡的優(yōu)勢(shì)滑向?yàn)?0°~80°和260°~330°。結(jié)合滑坡的整體分布位置,即大部分滑坡分布于震中東南方向和發(fā)震斷裂的西南方向(圖15),則地震滑坡的滑向主要是朝向震中和發(fā)震斷裂方向,這正好與汶川地震觸發(fā)滑坡的規(guī)律相反。
4討論
上述滑坡分布統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明,海原地震滑坡的空間分布主要受高程、坡高、坡度、坡向等地形地貌因素的控制,而與距震中距離、距發(fā)震斷層距離、地震烈度等地震本身因素相關(guān)性較小。海原地震滑坡的空間分布規(guī)律與汶川地震滑坡相差較大,汶川地震滑坡主要受發(fā)震斷層的控制,可能主要是由于兩地震發(fā)震斷裂性質(zhì)和觸發(fā)滑坡類型不同的緣故。汶川地震發(fā)震斷層為逆沖走滑型,而海原地震發(fā)震斷裂主要為左旋走滑型。汶川地震滑坡主要為巖質(zhì)滑坡,而海原地震觸發(fā)滑坡主要為黃土滑坡。陳永明等[30]認(rèn)為黃土厚度對(duì)黃土地震滑坡有重要影響,滑坡厚度越大,黃土滑坡的規(guī)模也就越大,西吉縣境內(nèi)滑坡的集中分布,也可能是由于該處黃土厚度較其它地方厚的緣故。前述研究表明,海原地震滑坡普遍發(fā)生在坡度較緩的斜坡上且運(yùn)動(dòng)距離較遠(yuǎn)。許多研究人員都試圖對(duì)其機(jī)制進(jìn)行解釋。袁麗霞[22]對(duì)西吉縣境內(nèi)的滑坡進(jìn)行了調(diào)查和室內(nèi)試驗(yàn)研究,認(rèn)為由于非飽和黃土中大量孔隙的存在,地震中地下水位迅速上升,導(dǎo)致孔隙水壓力陡增,在地震作用下,黃土瞬間液化導(dǎo)致低角度高速遠(yuǎn)程滑坡的發(fā)生。在遙感解譯中,我們發(fā)現(xiàn)位于固原縣西北約14km的石碑塬滑坡黃土液化的特征最為明顯(圖16)。該滑坡原始坡度非常緩,只有2°~5°,其滑動(dòng)距離則達(dá)1500m。圖16顯示滑坡表面呈排列整齊的波浪狀,液化流動(dòng)特征非常明顯,是黃土液化的重要證據(jù)。
圣弗朗西斯科盆地經(jīng)歷了復(fù)雜構(gòu)造演化,地質(zhì)條件復(fù)雜,由于形成年代久遠(yuǎn),盆地中烴源巖經(jīng)歷了長(zhǎng)期熱演化。此外,盆地最終演化為前陸盆地,因此石油地質(zhì)特征也部分呈現(xiàn)出前陸盆地的特點(diǎn)。
1生烴潛力分析
圣弗朗西斯科盆地主要烴源巖為Bambui群和Macaubas群中富含有機(jī)質(zhì)的黑色淺海相頁(yè)巖以及Macaubas群中富含有機(jī)質(zhì)的疊層石碳酸鹽巖,這些生烴層位于Bambui群和Macaubas群頂部[11-13]。Macaubas群和Bambui群中的2套烴源巖在形成時(shí)代上分別屬于被動(dòng)大陸邊緣沉積期和前陸坳陷期,2套烴源巖為典型前陸盆地?zé)N源巖系[14]。Bambui群和Macaubas群中黑色頁(yè)巖的有機(jī)碳含量平均值為4%—6%,最大值可達(dá)15%,而疊層石碳酸鹽巖的有機(jī)碳含量也較高[12]。Bambui群沉積過(guò)程中,盆地在巴西利亞造山運(yùn)動(dòng)作用下處于前陸負(fù)載階段。Macaubas群和Bambui群底部的烴源巖在上覆地層仍接受沉積時(shí)即進(jìn)入生烴門(mén)限,而生烴高峰則在巴西利亞構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)生期間達(dá)到[1]。這是因?yàn)槭芮瓣憮锨饔玫挠绊懀珺ambui群沉積厚度巨大,在該群尚未完全形成時(shí)下伏烴源巖已具有足夠的埋深。由于烴源巖進(jìn)入生烴門(mén)限的年代很早,因此必然經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)期的熱演化。盆地中烴源巖的鏡質(zhì)體反射率約為2%,說(shuō)明盆內(nèi)烴源巖的成熟度已非常高,基本上處于深部高溫生氣階段[14]。
2儲(chǔ)蓋特征
圣弗朗西斯科盆地中主要的儲(chǔ)層有2套:Bambui群的碳酸鹽巖和Macaubas群粗粒的硅質(zhì)碎屑巖[15]。Bambui群儲(chǔ)層形成于淺海相沉積環(huán)境,可分為2類:一類為白云石化碳酸鹽巖,原生鮞粒灰?guī)r和內(nèi)碎屑被白云石化,形成中粒結(jié)晶白云石;另一類為破碎的碳酸鹽巖,發(fā)育近水平的裂縫,部分裂縫被溶蝕成溶蝕孔洞。Macaubas群的粗碎屑巖儲(chǔ)層受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響發(fā)生破碎,形成大量裂縫,儲(chǔ)集物性得到極大提高。研究區(qū)發(fā)育2套蓋層:一套為Bambui群厚層淺海相頁(yè)巖和致密碳酸鹽巖,另一套為盆地頂部的白堊系蓋層的泥巖。此外,一些層內(nèi)的頁(yè)巖夾層亦可提供一定的封堵作用。
3生儲(chǔ)蓋組合
盆地中可劃分出Bambui和Macaubas兩套生儲(chǔ)蓋組合。Bambui群下部發(fā)育黑色淺海相頁(yè)巖烴源巖,破碎碳酸鹽巖和白云石化碳酸鹽巖則為有利儲(chǔ)層,上覆于儲(chǔ)層的頁(yè)巖及致密碳酸鹽巖構(gòu)成了封堵層(圖3)。因此,在該群可構(gòu)成“自生自儲(chǔ)自蓋”組合特征。在Macaubas群中還發(fā)育有一套烴源巖和儲(chǔ)層(圖3),該群烴源巖和Bambui群儲(chǔ)層可構(gòu)成“古生新儲(chǔ)、下生上儲(chǔ)”的源儲(chǔ)組合類型,該群內(nèi)部?jī)?chǔ)層則形成“自生自儲(chǔ)”的組合類型。
4圈閉特征
盆地中圈閉類型多樣,包括構(gòu)造圈閉、地層圈閉以及地層-構(gòu)造復(fù)合型圈閉。由于圣弗朗西斯科盆地最終為前陸盆地,因此盆內(nèi)由構(gòu)造沖斷作用控制的背斜圈閉和各種斷層相關(guān)褶皺是盆地內(nèi)最普遍也最重要的一類圈閉,在這些圈閉中,蛇頭構(gòu)造最為有利[15]。除蛇頭構(gòu)造外,Bambui群和Macaubas群還均具備形成地層圈閉的條件。Bambui群SeteLagoa組生物礁(如疊層石)發(fā)育良好,呈條帶狀展布,向盆地西南部逐漸變薄,形成一些透鏡體,這些透鏡體在盆地西北部的MinasGerais連接成片,且生物礁多被白云石化,形成中粗晶白云巖[11]。這些呈條帶狀展布的白云石化生物礁亦可形成有利的生物礁圈閉。
5油氣成藏特征
1北流市地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀
北流市近年來(lái)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生比較頻繁,各鎮(zhèn)不同程度受到災(zāi)害威脅,災(zāi)情較為嚴(yán)重,災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失較大。如西埌鎮(zhèn)西沖村大竹根泥石流(BL-049),造成死亡14人,毀房40間,直接經(jīng)濟(jì)損失27萬(wàn)元;塘岸鎮(zhèn)金城村紅日巖崩塌(BL-348),造成4人死亡;新圩鎮(zhèn)覃沖村旺廟腳滑坡(BL-035)造成5人死亡;大里鎮(zhèn)冠塘村佛子沖滑坡(BL-029)造成4人死亡,毀房30間,直接經(jīng)濟(jì)損失20萬(wàn)元;大里鎮(zhèn)林垌村斗田肚滑坡(BL-026)造成3人死亡,毀房15間,直接經(jīng)濟(jì)損失10萬(wàn)元;民樂(lè)鎮(zhèn)石垌村文魁田滑坡(BL-062)造成5人死亡,3人受傷,毀房30間,直接經(jīng)濟(jì)損失20萬(wàn)元;民樂(lè)鎮(zhèn)蘿村村黃嶺山滑坡(BL-055)造成2人死亡,3人受傷,毀房30間,毀田30畝,迫遷6戶,直接經(jīng)濟(jì)損失200萬(wàn)元;六麻鎮(zhèn)六美村根竹滑坡(BL-209)造成3人死亡,毀房8間,直接經(jīng)濟(jì)損失5萬(wàn)元。
2北流市常見(jiàn)地質(zhì)災(zāi)害及防治措施
據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果,北流市地質(zhì)災(zāi)害主要以人為引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害為主,災(zāi)害種類有滑坡、泥石流、地面塌陷等。
2.1滑坡
2.1.1滑坡影響因素滑坡形成的影響因素是多方面的,但主要的影響因素是:
①人類工程活動(dòng):人類工程活動(dòng)對(duì)滑坡形成的影響主要表現(xiàn)為:a建房削坡:北流市是一個(gè)以山地為主的市,山地面積約占全市總面積的85%,因此廣大農(nóng)村農(nóng)民建房多于坡腳挖坡修建,一般形成高5~20m,坡度將近直立的邊坡,使邊坡上土體處于臨空狀,在降雨作用下極易產(chǎn)生滑坡。前述滑坡多與該活動(dòng)有關(guān)。b修筑公路:在修筑公路過(guò)程中,普遍高角度切坡,形成高邊坡,導(dǎo)致邊坡巖體結(jié)構(gòu)受到破壞,巖體,加速巖石風(fēng)化,巖石力學(xué)強(qiáng)度體降低,加上坡體臨空,支擋、護(hù)坡措施失當(dāng),邊坡失穩(wěn)。如北流市至容縣一級(jí)公路滑坡。
可見(jiàn),人為工程活動(dòng)強(qiáng)度與滑坡形成關(guān)系密切,是滑坡形成的主要影響因素之一。
②降雨:北流市降水充沛,降雨量集中在5~8月份,根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì),滑坡大多在豐水期時(shí)發(fā)生,其中7~8月滑坡發(fā)生的頻率最高,發(fā)生滑坡159處,占滑坡總數(shù)的91.9%。而降雨量少的1、2、3、4、9、10、11、12月份,滑坡極少發(fā)生,有的月份甚至沒(méi)有發(fā)生。滑坡數(shù)量與多年月平均降雨量、時(shí)間關(guān)系見(jiàn)圖1-1。
2.1.2滑坡防治措施滑坡的防治要貫徹“及早發(fā)現(xiàn),預(yù)防為主;查明情況,綜合治理;力求根治,不留后患”的原則結(jié)合邊坡失穩(wěn)的因素和滑坡形成的內(nèi)外部條件,治理滑坡可以從以下兩個(gè)大的方面著手:
①消除和減輕地表水和地下水的危害滑坡的發(fā)生常和水的作用有密切的關(guān)系,水的作用,往往是引起滑坡的主要因素,因此,消除和減輕水對(duì)邊坡的危害尤其重要,其目的是:降低孔隙水壓力和動(dòng)水壓力,防止巖土體的軟化及溶蝕分解,消除或減小水的沖刷和浪擊作用。具體做法有:防止地表水進(jìn)入滑坡區(qū),可在滑坡邊界修截水溝;在滑坡區(qū)內(nèi),可在坡面修筑排水溝。在覆蓋層上可用漿砌片石或人造植被鋪蓋,防止地表水下滲。對(duì)于巖質(zhì)邊坡還可用噴混凝土護(hù)面或掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土。排除地下水的措施很多,應(yīng)根據(jù)邊坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征和水文地質(zhì)條件加以選擇。常用的方法有:a水平鉆孔疏干;b垂直孔排水;c豎井抽水;d隧洞疏干;e支撐盲溝。
②改善邊坡巖土體的力學(xué)強(qiáng)度通過(guò)一定的工程技術(shù)措施,改善邊坡巖土體的力學(xué)強(qiáng)度,提高其抗滑力,減小滑動(dòng)力。
常用的措施有:a削坡減載;用降低坡高或放緩坡角來(lái)改善邊坡的穩(wěn)定性。削坡設(shè)計(jì)應(yīng)盡量削減不穩(wěn)定巖土體的高度,而阻滑部分巖土體不應(yīng)削減。此法并不總是最經(jīng)濟(jì)、最有效的措施,要在施工前作經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。b邊坡人工加固;常用的方法有:修筑擋土墻、護(hù)墻等支擋不穩(wěn)定巖體;鋼筋混凝土抗滑樁或鋼筋樁作為阻滑支撐工程;預(yù)應(yīng)力錨桿或錨索,適用于加固有裂隙或軟弱結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡;固結(jié)灌漿或電化學(xué)加固法加強(qiáng)邊坡巖體或土體的強(qiáng)度;SNS邊坡柔性防護(hù)技術(shù)等。
2.2泥石流
2.2.1泥石流的形成條件泥石流的形成需要豐富的固體物源、充足的水源和有利的地形,因此,泥石流的形成受地形條件、地質(zhì)條件、水文氣象條件的控制。
①地形條件泥石流形成區(qū)地形多為三面環(huán)山一個(gè)出口的瓢狀或漏斗狀,地勢(shì)陡峻,溝床縱坡大,地形上有利于水和碎屑物質(zhì)的集中。堆積區(qū)的地形較平坦開(kāi)闊,利于碎屑物質(zhì)的堆積。
②地質(zhì)條件a地質(zhì)構(gòu)造:地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,斷層褶皺發(fā)育,造成巖石破碎,巖石風(fēng)化強(qiáng)烈,為泥石流提供了物質(zhì)條件。b地層巖性:地層是泥石流松散固體物質(zhì)的物源。區(qū)內(nèi)花崗巖表層風(fēng)化強(qiáng)烈,上部第四系殘坡積層松散,遇水極易崩解,產(chǎn)生滑坡、崩塌,為區(qū)內(nèi)泥石流的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ),如大竹根泥石流。
③水文氣象條件水是泥石流的組成部分,又是搬運(yùn)介質(zhì)的基本動(dòng)力。泥石流的形成與短時(shí)間內(nèi)突然性的大量流水密切相關(guān)。同時(shí)降水入滲軟化巖土體,引發(fā)巖土體的滑坡、崩塌。2.2.2泥石流防治措施按照“以防為主、防治結(jié)合、全面規(guī)劃、綜合治理”的原則,根據(jù)滑坡泥石流發(fā)生的規(guī)律和活動(dòng)強(qiáng)度,全面規(guī)劃,采取遠(yuǎn)近結(jié)合,工程措施與生物措施相結(jié)合等方式,進(jìn)行綜合防治。近期目標(biāo)是:嚴(yán)禁亂砍濫伐、亂采亂挖、亂堆亂倒等不良行為;遠(yuǎn)期目標(biāo)是:對(duì)從事地面和地下資源開(kāi)發(fā)的單位和個(gè)人,嚴(yán)格執(zhí)行“三同時(shí)”制度,認(rèn)真落實(shí)水土保持治理措施,盡量減少植被破壞,減少人為水土流失。
2.3巖溶地面塌陷
2.3.1巖溶地面塌陷的形成條件和影響因素巖溶洞隙的存在,一定厚度的覆蓋層和地下水活動(dòng)是塌陷形成的必要條件。多種外界動(dòng)力因素的作用,影響著土洞的產(chǎn)生、發(fā)育和塌坑的形成。
①必要條件
a巖溶巖溶洞隙是巖溶塌陷賴以產(chǎn)生的基礎(chǔ),它為塌陷產(chǎn)生提供了物質(zhì)運(yùn)移空間。質(zhì)純灰?guī)r巖組易被溶蝕,在淺層部位可形成連通性好的洞隙網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在不純灰?guī)r和白云巖巖組的局部地段,由于構(gòu)造影響和地下水逕流條件較好,巖體洞隙也很發(fā)育,亦可形成塌陷。
b松散履蓋土層調(diào)查區(qū)的第四系土層具有一個(gè)特點(diǎn):厚度小、松散、欠固結(jié)、孔隙度大、強(qiáng)度低、含砂量大、易崩解,因此其抗?jié)撐g、抗崩解、抗塌能力弱。
c地下水活動(dòng)地下水活動(dòng)是形成巖溶地面塌陷的一種極為重要的又十分活躍的因素,能產(chǎn)生多方面的作用和效應(yīng):
A改變土的容重,增加土層的有效重量,改變土的塑性狀態(tài)和力學(xué)強(qiáng)度。
B水位下降可發(fā)生滲流潛蝕作用。
C水位急降引起洞隙中負(fù)壓力產(chǎn)生吸蝕作用,帶走洞隙充填物,加速土洞垌壁土體的剝蝕和崩解,同時(shí)加強(qiáng)滲流潛蝕,作用在土洞頂板,成為附加致塌力。
②動(dòng)力因素
a降雨其效應(yīng)為使土層增重和降低土體強(qiáng)度。
b抽汲地下水其效應(yīng)主要是產(chǎn)生滲流潛蝕,開(kāi)采地下水使地下水位頻繁波動(dòng),造成地下溶洞中的充填物被淘空,當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r(shí),對(duì)巖溶空腔上的土層產(chǎn)生反吸作用,誘發(fā)地面塌陷。
③荷載與振動(dòng)荷載與振動(dòng)使地面變形,土洞頂板變形下陷誘發(fā)地面塌陷。
2.3.2巖溶地面塌陷防治措施巖溶塌陷的防治措施包括控水措施、工程加固措施和非工程性的防治措施。
①控水措施
a地表水防水措施:防地表水進(jìn)入塌陷區(qū),可以:清理疏通河道,加速泄流,減少滲漏;對(duì)漏水的河、庫(kù)、塘鋪底防漏或人工改道;嚴(yán)重漏水的洞穴用粘土、水泥灌注填實(shí)。
b地下水控水措施根據(jù)水資源條件,規(guī)劃地下水開(kāi)采層位、開(kāi)采強(qiáng)度、開(kāi)采時(shí)間,合理開(kāi)采地下水,加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。危險(xiǎn)地段對(duì)巖溶通道進(jìn)行局部注漿或帷幕灌漿處理。
②工程加固措施
a清除填堵法:用于相對(duì)較淺的塌坑、土洞。
b跨越法:用于較深大的塌坑、土洞。
c強(qiáng)夯法:用于消除土體厚度小,地形平坦的土洞;
d鉆孔充氣法:設(shè)置通風(fēng)調(diào)壓裝置,破壞巖溶封閉條件,減小沖爆塌陷發(fā)生的機(jī)會(huì)。
e灌注填充法:用于埋深較深的溶洞。
f深基礎(chǔ)法:用于深度較大,不易跨越的土洞,常用樁基工程。
g旋噴加固法:淺部用旋噴樁形成一“硬殼層”,(厚10~20m即可),其上再設(shè)筏板基礎(chǔ)。
③非工程性的防治措施
a開(kāi)展巖溶地面塌陷的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。
b開(kāi)展巖溶地面塌陷的試驗(yàn)研究,找出臨界條件。
(2)地下水位下降帶來(lái)的危害。我國(guó)屬于多地形多氣候環(huán)境,很多地區(qū)都缺水嚴(yán)重,地表水不足,地下水位明顯下降,從而導(dǎo)致整個(gè)地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,這些是由于氣候干旱帶來(lái)的水位下降,從而影響了巖土層,影響施工操作;同時(shí),還有一些水位下降是由于地表一些工廠施工,抽取了大量了地下水,造成地下水位明顯下降,也會(huì)直接危害到后續(xù)的建筑施工,從而使得水源越來(lái)越少,環(huán)境受到嚴(yán)重威脅,建筑工程受到阻礙。
(3)地下水位影響巖土結(jié)構(gòu)帶來(lái)的危害。水文地質(zhì)變化是影響巖土結(jié)構(gòu)的主要因素,而且這種變化是沒(méi)有規(guī)律的、隨機(jī)的,地下水位如果忽高或者忽低,就容易造成巖土結(jié)構(gòu)發(fā)生變形,導(dǎo)致地表開(kāi)裂,對(duì)建筑物帶來(lái)?yè)p害,水位上升時(shí),巖土結(jié)構(gòu)變得松軟,強(qiáng)度低,使得低沉易于壓縮,這就會(huì)造成建筑物下沉和變形;而數(shù)位下降時(shí),巖土結(jié)構(gòu)就會(huì)變得堅(jiān)硬,強(qiáng)度增高,使得地基隨之而下降,從而造成地表建筑下沉,遭到損壞。
2解決水文地質(zhì)帶來(lái)的危害的具體措施
(1)對(duì)地下水位變化危害的解決措施。地下水位的上升和下降都會(huì)直接影響巖土結(jié)構(gòu),影響水源分布,進(jìn)而影響了建筑物地基的穩(wěn)定性,所以,在工程地質(zhì)勘察中,要高度觀察地下水位的變化,結(jié)合周?chē)h(huán)境和氣候的變化,密切注意巖土層隨地下水位變化的規(guī)律,從而制定出切實(shí)可行的預(yù)先規(guī)劃和施工方案,對(duì)發(fā)生意外的情感做好預(yù)測(cè)措施,使得建筑物所承受的危害降到最低。
(2)水源性質(zhì)危害的解決措施。在實(shí)際的水文地質(zhì)勘察過(guò)程中,地下水由于會(huì)和巖土結(jié)構(gòu)發(fā)生相互作用,從而影響巖土層的含水量,使得巖土結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,進(jìn)而對(duì)建筑物帶來(lái)安全隱患,所以,在勘察時(shí),要注意定期的對(duì)地下水進(jìn)行取樣和監(jiān)測(cè),使得巖土含水量變化可以更好的被監(jiān)測(cè),對(duì)地下水進(jìn)行綜合的分析,得出可靠的數(shù)據(jù),以便于可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,從而做出正確的解決措施,降低安全隱患。
(3)評(píng)價(jià)機(jī)制不足的解決措施。完善的水文地質(zhì)評(píng)價(jià)體系可以提高勘察質(zhì)量和水平,所以,勘察部門(mén)要提高工作人員的技術(shù)水平和責(zé)任意識(shí),不斷完善工程勘察的評(píng)價(jià)機(jī)制,從而提高管理水平,使得水文地質(zhì)勘察工作更為高效和準(zhǔn)確,對(duì)地下水位的監(jiān)控更為嚴(yán)格,確保對(duì)各類問(wèn)題可以做出正確的預(yù)防和解決措施,從而有助于建筑工程的施工規(guī)劃,提高建筑工程的穩(wěn)定性。
(4)地下水性質(zhì)變化的解決措施。在勘察過(guò)程中,對(duì)地下水自身的性質(zhì)分析也是非常重要的,地下水的PH值、硬度等相關(guān)因素的變化,也會(huì)對(duì)巖土結(jié)構(gòu)和建筑工程帶來(lái)一定的危害,為此,必須要對(duì)地下水的性質(zhì)做出準(zhǔn)確的分析,找出性質(zhì)變化與巖土結(jié)構(gòu)變化的規(guī)律,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,確保將風(fēng)險(xiǎn)降到最低,全方位的保證建筑施工可以有序開(kāi)展。
1地質(zhì)災(zāi)害總是發(fā)生在一定的地質(zhì)環(huán)境中地質(zhì)環(huán)境是地球自身運(yùn)動(dòng)與人類活動(dòng)的相互作用的結(jié)果,而地質(zhì)環(huán)境在不斷演變過(guò)程中,會(huì)帶來(lái)不同程度的地質(zhì)災(zāi)害,尤其是在近些年來(lái),我國(guó)的地質(zhì)環(huán)境變化比較快速,人類改造自然的速度以及強(qiáng)度都在增加,追去經(jīng)濟(jì)效益的腳步越來(lái)越快,因此,地質(zhì)環(huán)境的變化速度,也超過(guò)人們的想象,并超出了環(huán)境本身所能承擔(dān)的范圍,這樣的結(jié)果,就是地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生必然是在一定的地質(zhì)環(huán)境中,它不可能脫離地質(zhì)環(huán)境而獨(dú)立存在,地形、地貌以及地質(zhì)構(gòu)造儀器構(gòu)成了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生的條件,它們的變化以及相互作用,成為了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的誘因。
2地質(zhì)災(zāi)害影響地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣按環(huán)境學(xué)的定義,所謂環(huán)境質(zhì)量一般是指:“在一個(gè)具體的環(huán)境內(nèi),環(huán)境的總體或環(huán)境的某些要素,對(duì)人類的生存和繁衍以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的適宜程度。”對(duì)地質(zhì)環(huán)境而言,環(huán)境質(zhì)量就是指構(gòu)成地質(zhì)環(huán)境的各要素對(duì)人類的生存和發(fā)展的適宜程度。如前所述,如果地質(zhì)環(huán)境的改變超過(guò)了地質(zhì)環(huán)境的自適應(yīng)能力,就會(huì)產(chǎn)生某種地質(zhì)災(zāi)害。從地質(zhì)災(zāi)害的危害程度來(lái)看,地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生給人類社會(huì)的發(fā)展造成難以估量的損失。在中國(guó)這樣一個(gè)地域遼闊、地質(zhì)條件復(fù)雜、氣候因素繁多的國(guó)家,每年地質(zhì)災(zāi)害造成的損失是以百億元計(jì)的。總體來(lái)說(shuō),地質(zhì)災(zāi)害的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一方面影響人類的生命財(cái)產(chǎn)安全,另一方面是間接地影響整個(gè)人類經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的健康發(fā)展。從地質(zhì)環(huán)境保護(hù)角度來(lái)說(shuō),地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生與發(fā)展,影響了反映地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)劣的地質(zhì)環(huán)境各要素對(duì)人類生存和發(fā)展的適宜程度。地質(zhì)災(zāi)害越嚴(yán)重,發(fā)展速度越快,危險(xiǎn)性越大,對(duì)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的影響也就越大。
二、地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)
進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的綜合防治,必然要遵循地質(zhì)環(huán)境發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上,在災(zāi)害發(fā)生之前,采取可續(xù)的防預(yù)措施,減少其發(fā)生的幾率,或者是在災(zāi)害發(fā)生之后,在第一時(shí)間內(nèi)采取治理措施,減少災(zāi)害所造成的損失,這兩者就是人們常說(shuō)的“防”與“治”。只有采取防治結(jié)合的手段,才能受到更好的治理效果。防止受災(zāi)對(duì)象與致災(zāi)作用遭遇的方法也有兩種,一是防止將擬建工程設(shè)施(含居民點(diǎn))放進(jìn)有致災(zāi)作用存在或有其發(fā)生危險(xiǎn)的危險(xiǎn)區(qū),這是“避”;二是將已處于致災(zāi)作用威脅之下的人、物、設(shè)施撤離危險(xiǎn)區(qū),這是“撤”。
按照不同的劃分標(biāo)準(zhǔn),包括礦體分布范圍、礦產(chǎn)規(guī)模大小、礦質(zhì)形態(tài)變化以及鐵礦構(gòu)造的難易程度等將鐵礦類型劃分為四類。在完成類型劃分后,依據(jù)不同的類型使用不同的工程密度設(shè)置工程,以此圈定礦體進(jìn)而控制鐵礦的變化。在我國(guó)的鐵礦分布中,第一類型的鐵礦主要是由變質(zhì)沉積而形成的,如蒙庫(kù)鐵礦;還有的是由于海相沉積而形成的,比如龐家堡鐵礦。第二類型的鐵礦有由于巖漿作用產(chǎn)生的鐵質(zhì),比如攀枝花鐵礦,另外,以梅山、大頂鐵礦為代表的形態(tài)比較簡(jiǎn)單的鐵礦也屬于第二類型。第三類鐵礦形成原因較為復(fù)雜,是由陸相火山巖作用形成的鐵礦床,比如大冶鐵礦。第四類鐵礦因其規(guī)模較小、形態(tài)復(fù)雜且礦石質(zhì)量與數(shù)量不穩(wěn)定的特點(diǎn)而單獨(dú)成為一大類型。
1.2工程密度
在進(jìn)行鐵礦勘探時(shí),依據(jù)經(jīng)濟(jì)的原則對(duì)鐵礦控制礦體,最為基礎(chǔ)的一步是確定工程密度。當(dāng)前,我國(guó)常使用的鐵礦勘探確定方法包括:經(jīng)驗(yàn)法、類比法、精度分析法以及地質(zhì)對(duì)比法、資料對(duì)比法。隨著科技的不斷進(jìn)步與應(yīng)用,梳理分析法正逐步成為廣泛應(yīng)用的新的確定礦床的方法之一,除此之外,地質(zhì)對(duì)比法也是常用的確定探礦工程密度的方法。
2地質(zhì)勘探深度
鐵礦具體的勘探深度以及勘探程度要遵照礦山建設(shè)的實(shí)際要求來(lái)確定。就目前我國(guó)的勘探及建設(shè)實(shí)例來(lái)說(shuō),鐵礦勘探深度一般控制在1000m以內(nèi),對(duì)于深度超過(guò)1000m的勘探礦體要以特殊技術(shù)控制其儲(chǔ)量,以為將來(lái)的遠(yuǎn)景規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支持。對(duì)于難度較高的大型鐵礦礦床勘探來(lái)說(shuō),一般采用分階段的方式進(jìn)行,以避免全面開(kāi)采而導(dǎo)致浪費(fèi)現(xiàn)象的出現(xiàn)。
3地質(zhì)勘探技術(shù)要求
為保證鐵礦地質(zhì)研究的可靠性及真實(shí)性,使用的各項(xiàng)地質(zhì)勘探技術(shù)必須嚴(yán)格遵照相關(guān)勘探規(guī)范,以促使勘探質(zhì)量有據(jù)可循,進(jìn)而達(dá)到規(guī)定要求,比如對(duì)地質(zhì)圖的比例尺要求,必須使用國(guó)家測(cè)地坐標(biāo)的規(guī)范比例尺,除此之外,鐵礦探礦工程必須依據(jù)礦體形狀以及具體的地形、地質(zhì)條件使用。鐵礦石的質(zhì)量是鐵礦質(zhì)量最為關(guān)鍵的影響因素,因此,鐵礦勘探的最主要目標(biāo)就是要采集最為可靠的礦體標(biāo)本以確定鐵礦質(zhì)量,為此必須最大限度穿切礦體,以保證礦石樣本的科學(xué)性,保證礦石化驗(yàn)的真實(shí)性。
3.1基本分析
礦石中的鐵含量是鐵礦質(zhì)量的最為關(guān)鍵的部分,為保證化驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)可靠,必須對(duì)鐵礦石實(shí)地取樣。一般樣長(zhǎng)在1~2m為佳,采樣方法常使用1/2劈心發(fā)法,采集規(guī)格一般為10cm×3cm。基本的化驗(yàn)分析項(xiàng)目為全鐵,但當(dāng)樣本中含有較高含量的硫化鐵或者硅酸鐵時(shí),應(yīng)做磁性鐵實(shí)驗(yàn)。除此之外,對(duì)于礦石中含有的伴生成分,要依據(jù)含量變化及具體的要求具體分析。
3.2組合分析
所謂組合分析是指在查明礦石基本成分的基礎(chǔ)上,對(duì)礦石中的伴生成分進(jìn)行具體分析的過(guò)程,組合樣重量一般為100g到200g,分析方法包括光譜全分析和化學(xué)全分析兩種。
3.3光譜全分析
采用光譜全分析的方法是為了了解礦石中的化學(xué)成分及其含量,以確定礦石的不同類型。化學(xué)全分析方法是為了全面了解礦石類型中的主要組成元素及其元素成分,進(jìn)而以此為依據(jù)確定鐵礦石的不同性質(zhì)及特點(diǎn),化學(xué)全分析是以光譜全分析為基礎(chǔ)的。
3.4物相分析
物相分析方法是利用礦石中含有的化學(xué)成分,以此確定礦石中鐵含量的分析方法,為確定鐵礦石的自然分帶提供最為真實(shí)的數(shù)據(jù)支持。物相分析方法一般應(yīng)用于分析磁性鐵、硫化鐵以及碳酸鐵等類型。
3.5單礦物分析
單礦物分析是為了分析出礦石中含有的礦物化學(xué)成分,以確定鐵礦石中的鐵含量以及分布情況,為鐵礦冶煉工藝的選擇提供依據(jù),較為容易分析出的單礦物重量一般在2~20g。為保證礦石的利用性能,確定礦石冶煉的工藝流程,必須選取試驗(yàn)樣進(jìn)行可選性試驗(yàn)或者流程試驗(yàn)。一般情況下,選礦試驗(yàn)基本由勘探單位負(fù)責(zé),半工業(yè)試驗(yàn)則有工業(yè)部門(mén)與勘探單位協(xié)助完成,工業(yè)試驗(yàn)則主要有工業(yè)部門(mén)單獨(dú)完成。
4水文地質(zhì)勘探技術(shù)要求
地質(zhì)水文條件對(duì)于鐵礦的開(kāi)發(fā)影響尤為顯著,在礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段都要對(duì)地質(zhì)水文的詳細(xì)變化情況了解清楚。不但要進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查,開(kāi)展水文觀測(cè)工作,還要詳細(xì)部署礦區(qū)水文及地質(zhì)勘查工作。主要的地質(zhì)水文工作是在研究掌握區(qū)域水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,查明導(dǎo)致鐵礦礦床充水的具體原因,了解地質(zhì)復(fù)雜的原因以及復(fù)雜程度,進(jìn)而為保證鐵礦開(kāi)發(fā)的安全性全面掌握礦區(qū)含水層的富水性。除此之外,通過(guò)專門(mén)的試驗(yàn),取得真實(shí)可靠的數(shù)據(jù),為礦床開(kāi)發(fā)開(kāi)拓方案的實(shí)行提供數(shù)據(jù)支持。要依據(jù)礦區(qū)地質(zhì)的復(fù)雜程度,分析礦床的地質(zhì)類型,以便進(jìn)一步開(kāi)展鐵礦地質(zhì)勘探工作。對(duì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)可能引起的環(huán)境問(wèn)題做出正確的預(yù)測(cè),以最大程度降低礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)的阻撓因素影響。
2.儲(chǔ)集層儲(chǔ)集層在地殼中分布廣泛且集中,成為儲(chǔ)集層包括兩個(gè)條件,一是必須具大量的孔隙,能夠效地容納流體;二是必須能夠使流體在儲(chǔ)集層中流動(dòng),同時(shí)具備過(guò)濾流體和滲透流體的能力。儲(chǔ)集層主要包括碎屑巖類、碳酸鹽巖類、火山巖、變質(zhì)巖、泥巖等。
(1)碎屑巖儲(chǔ)集層碎屑巖儲(chǔ)集層由砂巖和礫巖構(gòu)成。目前地質(zhì)界發(fā)現(xiàn)的最重要的儲(chǔ)集層是碎屑巖儲(chǔ)集層,目前發(fā)現(xiàn)的新生代陸相盆地、中生代陸相盆地大多屬于碎屑巖油氣儲(chǔ)集層。
(2)碳酸鹽巖儲(chǔ)集層碳酸鹽巖的主要成分為:石灰?guī)r、白云巖、生物碎屑灰?guī)r等。碳酸鹽儲(chǔ)集層主要分為孔隙、溶洞和裂縫。孔隙近乎等軸狀,主要是指顆粒間形狀細(xì)小的空隙;溶洞是孔隙經(jīng)過(guò)溶解后擴(kuò)大后的結(jié)果。孔隙和溶洞又可統(tǒng)稱為孔洞。孔洞一方面可以起到油氣儲(chǔ)集的效果,另一方面也作為流體的通道存在。裂縫就是伸長(zhǎng)的儲(chǔ)集孔隙,能夠儲(chǔ)集一定數(shù)量的油氣,起到流體通道的作用。
3.蓋層蓋層指的是防止油氣上溢并封隔儲(chǔ)集層的巖層,能夠及時(shí)阻礙油氣溢散。儲(chǔ)集層周?chē)纳w層的好壞也可以影響儲(chǔ)集層的保持時(shí)間和聚集效率,蓋層的分布范圍和發(fā)育層位直接影響到油氣田的位置和區(qū)域。所以,對(duì)蓋層的勘察也是石油勘探的重要依據(jù)。蓋層巖石主要包括鹽巖、泥頁(yè)巖、致密灰?guī)r以及膏巖等,其主要特征就是孔隙度極低,對(duì)于流體的滲透明顯的抑制作用。
二、區(qū)域特征分析
(1)大陸邊緣區(qū)域大陸的邊緣因?yàn)榈貧さ倪\(yùn)動(dòng),形成了成藏的絕佳條件。地殼的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了膏鹽層的發(fā)育,形成了儲(chǔ)蓋層的組合。些大陸的裂解之后,逐漸發(fā)育成為富油氣區(qū)。在對(duì)深水中的沙礫碎屑結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn),砂質(zhì)碎屑流比濁流沉積形成的砂體范圍更大、分布更廣。
(2)克拉通正向構(gòu)造區(qū)域克拉通大型正向構(gòu)造是長(zhǎng)期發(fā)育的古代隆起,其圈閉和構(gòu)造發(fā)育較早,持續(xù)接受烴類供給,使得后期成為烴類聚集的指向區(qū)域,從而構(gòu)成了生烴排聚和圈閉組合。此外,由于大型的古隆起具特殊地形地貌,同時(shí)還能夠?yàn)榈貙蛹鉁鐜Ш蜏\水高能沉積相帶的發(fā)育提供利條件。通過(guò)后期暴露遭受剝蝕和淋濾等沉積和成巖作用的控制進(jìn)而形成了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的發(fā)育和分布。
2太陽(yáng)能在石油地質(zhì)勘探中的應(yīng)用
石油地質(zhì)勘探中的太陽(yáng)能可以直接應(yīng)用于室外采光系統(tǒng),太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)漫射系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)化為較為柔弱的自然光,可以最大限度避免太陽(yáng)光帶來(lái)的炫目、頭暈等現(xiàn)象。同時(shí)太陽(yáng)能的使用還表現(xiàn)在晶硅電池的使用上,晶硅電池在現(xiàn)如今屬于能夠流水線化批量生產(chǎn)的一種高效的新能源,它是通過(guò)將乙硼烷B2H6、硅烷與磷化氫PH3等氣體進(jìn)行結(jié)合后,再將含有SiH4的等離子進(jìn)行分解的技術(shù)。晶硅電池的原理是在其內(nèi)部含有的半導(dǎo)體元件吸收太陽(yáng)光能量之后,內(nèi)部的帶電載流子分部會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化,其后將太陽(yáng)能進(jìn)行轉(zhuǎn)化產(chǎn)生光伏效應(yīng)。通常根據(jù)電池內(nèi)部晶硅含量的不同,其太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化率也是有差別的,一般根據(jù)其轉(zhuǎn)化率的不同儲(chǔ)電量也會(huì)不同的,為了能夠合理使用晶硅電池,有效的延長(zhǎng)其壽命及使用頻率,通常會(huì)嚴(yán)格限制其充放電條件。在石油地質(zhì)勘探的現(xiàn)場(chǎng),氣候、地形都屬于極端惡劣的,且其日照情況也是相當(dāng)?shù)牟环€(wěn)定,經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn),得出了單晶硅、多晶硅與非晶硅電池的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化率分別為17%、15%與12%,此數(shù)據(jù)對(duì)于電池在石油地質(zhì)勘探工程中的使用有著極大的作用。
3太陽(yáng)能在石油地質(zhì)勘探中取得的成果
太陽(yáng)能在石油地質(zhì)勘探工程中的應(yīng)用完全符合了現(xiàn)如今“綠色能源”與“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”的要求,在推動(dòng)石油地質(zhì)勘探新型技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)也達(dá)到了節(jié)能的要求,也更進(jìn)一步的將太陽(yáng)能資源進(jìn)行應(yīng)用推廣,其取得的成果主要有以下幾點(diǎn):
3.1太陽(yáng)能更加適應(yīng)惡劣的環(huán)境
石油地質(zhì)勘探工程現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境是十分惡劣的,而在這種情況下能源的供給是否及時(shí)充分,直接影響到各個(gè)儀器設(shè)備的正常使用,因此能源問(wèn)題是勘探工作能否順利開(kāi)展的關(guān)鍵所在。太陽(yáng)能在石油地質(zhì)勘探工程中使用之后,15cm的非晶硅太陽(yáng)能電池便可以提供20mA~80mA的電流以及4.5V~5V的電壓,這樣的能量已經(jīng)可以滿足石油地質(zhì)勘探工作前期的需求。
3.2太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)了“以人文本”的作業(yè)理念
在石油地質(zhì)勘探過(guò)程中,設(shè)備儀器的正常工作以及新型技術(shù)的應(yīng)用無(wú)疑是工作順利進(jìn)行的先決條件,但工作的開(kāi)展是建立在充分發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性基礎(chǔ)之上的。但據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地考察,施工人員經(jīng)常會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)生活半個(gè)月甚至更久的時(shí)間,但大多數(shù)時(shí)間用電、熱水以及補(bǔ)給都不能及時(shí)保證,甚至在寒冷的冬天,施工人員經(jīng)常要面臨無(wú)熱水可以飲用的窘境。太陽(yáng)能的使用,無(wú)疑解決了作業(yè)人員在施工現(xiàn)場(chǎng)的基本生活問(wèn)題,如此便能從“以人為本”的人因工程理念出發(fā),最大限度的發(fā)揮作業(yè)人員的主觀能動(dòng)性,保證石油地質(zhì)勘探工作順利進(jìn)行。
3.3太陽(yáng)能幾乎屬于“零污染”
我國(guó)石油地質(zhì)勘探所處的位置大多為山區(qū)、沙漠、戈壁、海上等人煙稀少的區(qū)域,施工時(shí)因采集能源的問(wèn)題,會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生較大的污染。而太陽(yáng)能本身屬于一種可再生的“綠色能源”,其在良好的保證發(fā)電量的同時(shí),本身不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生任何影響,完全符合中國(guó)“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”的要求,是一種理想的能源。
3.4太陽(yáng)能降低了勘探成本
現(xiàn)如今,在石油地質(zhì)勘探的施工過(guò)程中,為供應(yīng)電能,則必須設(shè)置一個(gè)專用房間,配置發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行能源的輸入,這無(wú)疑是一項(xiàng)不小的投資。而太陽(yáng)能在石油地質(zhì)勘探工程中應(yīng)用之后,僅僅只需要幾塊太陽(yáng)能電池,便解決了這一問(wèn)題。太陽(yáng)能到電能的轉(zhuǎn)化,保證了石油地質(zhì)勘探過(guò)程用電的同時(shí),極大程度地節(jié)約了輸電過(guò)程中的能源制造成本。
2降水引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的特征
地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與氣象因素有很大的關(guān)系,降水在甘肅引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害具有以下特征。
2.1突發(fā)性特征局地強(qiáng)對(duì)流天氣形成的短時(shí)強(qiáng)降水強(qiáng)度大,歷時(shí)短,覆蓋面積較小。可形成突發(fā)性崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害。尤其是泥石流災(zāi)害,往往形成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。典型的如舟曲8.8特大泥石流災(zāi)害,距離縣城15km的東山站記錄的小時(shí)降水量達(dá)77.3mm,過(guò)程降水量達(dá)96.6mm,造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失[14]。
2.2群發(fā)性特征區(qū)域性的暴雨往往是誘發(fā)滑坡、泥石流的主要因素。據(jù)調(diào)查和統(tǒng)計(jì),5月下旬~9月上旬,為甘肅大暴雨或暴雨發(fā)生期,其中7月上旬~8月中旬,為大暴雨或特大暴雨集中期,同時(shí)也是崩滑流的集中發(fā)生期。如2013年隴東南部“7•25”群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害,天水、平?jīng)觥c陽(yáng)等地區(qū)形成了滑坡、泥石流數(shù)量近千次。
2.3滯后性特征大型滑坡一般出現(xiàn)在降雨過(guò)程后期,甚至降雨結(jié)束后數(shù)天。典型的如天水珍珠溝滑坡,在經(jīng)歷了2013年4次強(qiáng)降水過(guò)程后在2013年12月21日發(fā)生大規(guī)模滑動(dòng)。
3地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警模型研究
3.1研究思路從理論上講,地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警指標(biāo)應(yīng)全面考慮前期巖土體含水量、未來(lái)降水以及實(shí)時(shí)降水情況。但目前準(zhǔn)確獲取前期巖土體含水量還不具備條件。因此要解決問(wèn)題必須從宏觀上結(jié)合地質(zhì)環(huán)境條件和氣象條件綜合分析研究,建立適合的模型,得出有效的地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警指標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)采用的地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警多是把崩滑流災(zāi)害考慮在一起,但實(shí)際情況是泥石流的激發(fā)雨量比滑坡小,且往往為短歷時(shí)強(qiáng)降雨。因此考慮地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警的實(shí)際需求,本次將分別建立泥石流和滑坡的預(yù)警模型,并考慮如前期降水、新近強(qiáng)震、地面高程等關(guān)鍵影響因素。
3.2滑坡預(yù)警指標(biāo)和模型
3.2.1滑坡與降水關(guān)系據(jù)統(tǒng)計(jì)降雨類型的滑坡約占滑坡總數(shù)的70%,同時(shí)調(diào)查表明95%的降雨型滑坡發(fā)生于雨季[17]。對(duì)1967~2010年80個(gè)氣象站逐日降水量資料與滑坡災(zāi)害的關(guān)系分析表明,滑坡與雨型、前期降水等具有顯著關(guān)系,根據(jù)甘肅實(shí)際降雨可歸類為連陰雨型、暴雨(雷暴)、前期—暴雨型、持續(xù)暴雨型(表1)。根據(jù)對(duì)汶川地震、岷縣漳縣6.6級(jí)地震研究表明,地震烈度大于6度區(qū)時(shí),各種雨型對(duì)應(yīng)的滑坡臨界雨量呈顯著下降趨勢(shì),降幅可達(dá)20%~50%[18-19]。例如2013年7月25日,岷縣漳縣地震災(zāi)區(qū)烈度Ⅵ度區(qū)范圍內(nèi)降雨量?jī)H30mm,就出現(xiàn)了大量的小型滑坡,對(duì)搶險(xiǎn)救災(zāi)造成了嚴(yán)重的影響。
3.2.2滑坡預(yù)警模型構(gòu)建前述分析表明,滑坡與雨型、過(guò)程等有著直接的關(guān)系。根據(jù)歷史滑坡災(zāi)害資料、降雨資料和災(zāi)害易發(fā)度綜合統(tǒng)計(jì)分析,并借鑒國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用成果,建立基于綜合有效累積降雨量的滑坡24h趨勢(shì)預(yù)警模型和基于實(shí)時(shí)雨量的滑坡實(shí)時(shí)預(yù)警模型。(1)滑坡24h趨勢(shì)預(yù)警模型基于綜合有效累積降雨量,并考慮地震影響,建立滑坡24h趨勢(shì)預(yù)警模型。式中:RL為綜合有效累計(jì)雨量,Ri為前i天實(shí)測(cè)雨量,包括當(dāng)日最新實(shí)況雨量(i=0-4),RF為24h預(yù)報(bào)雨量。a為前期降雨影響時(shí)間衰減系數(shù),一般取0.5~0.8,b為地震烈度修正系數(shù),取1.25~2.0。對(duì)應(yīng)不同的災(zāi)害預(yù)警等級(jí)和災(zāi)害易發(fā)度等級(jí),兩者共同確定某一綜合有效累積雨量值為該易發(fā)區(qū)內(nèi)該預(yù)警等級(jí)的指標(biāo)臨界值,具體數(shù)值可根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。(2)基于實(shí)時(shí)雨量的滑坡預(yù)警模型目前甘肅省氣象、水利、國(guó)土等部門(mén)建設(shè)的雨量計(jì)接近4000處,網(wǎng)格密度5~30km2,基本可以滿足滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警。因此綜合考慮不同雨型特征,建立基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的區(qū)域滑坡預(yù)警模型。采用臨界雨量系數(shù)來(lái)表征。公式(6)適用于1h、3h、6h暴雨雨量計(jì)算;公式(7)適用于12h和24h暴雨雨量計(jì)算。
3.2.3滑坡氣象預(yù)警等級(jí)劃分根據(jù)全國(guó)統(tǒng)一的地質(zhì)災(zāi)害氣象等級(jí),將甘肅省地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警等級(jí)劃分為4個(gè)等級(jí)(表2),當(dāng)預(yù)報(bào)出現(xiàn)1~3級(jí)地質(zhì)災(zāi)害時(shí),對(duì)外預(yù)報(bào)或預(yù)警。
3.3泥石流預(yù)警指標(biāo)和方法
3.3.1泥石流與降水的關(guān)系分析對(duì)甘肅東部武都北峪河、舟曲三眼峪溝、天水市樺林溝、羅峪溝等典型泥石流的22組成災(zāi)過(guò)程研究表明:泥石流發(fā)生時(shí)的10min雨強(qiáng)最小值為8.3mm,最大值為24mm,說(shuō)明災(zāi)害性泥石流的暴雨初始雨強(qiáng)是非常大的;泥石流發(fā)生的時(shí)間大都集中在一場(chǎng)降雨的前期,主要集中于3h之內(nèi),3h雨量達(dá)到了過(guò)程雨量的45%~100%(表3)。進(jìn)一步研究表明,降水量與降水歷時(shí)呈指數(shù)相關(guān)(圖3,表4),相關(guān)系數(shù)在0.89~0.99,說(shuō)明引發(fā)泥石流的降水過(guò)程具備一定的規(guī)律性,四條典型泥石流發(fā)生的10min雨量差別不同,在圖3上基本重復(fù),而隨著時(shí)間的增加則出現(xiàn)自南而北、自西向東雨量不斷增大的趨勢(shì)。
3.3.2泥石流臨界雨量確定根據(jù)省內(nèi)各地資料狀況,選用歷年積累的泥石流災(zāi)害調(diào)查資料、實(shí)測(cè)大暴雨資料和歷史洪水調(diào)查資料,優(yōu)先選擇資料較為充足完善的地方,依據(jù)上述典型泥石流研究方法,采用內(nèi)插法計(jì)算全省不同時(shí)段泥石流臨界雨量值。
3.3.3泥石流實(shí)時(shí)預(yù)警模型泥石流的發(fā)生和雨強(qiáng)有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性,因此當(dāng)預(yù)警判據(jù)中的臨界雨量達(dá)到下限時(shí),已開(kāi)始產(chǎn)生泥石流,當(dāng)30min降雨達(dá)到臨界雨量時(shí),則可能暴發(fā)大規(guī)模的泥石流;根據(jù)牛最榮[21]等研究,同一流域內(nèi)各時(shí)段暴雨和高程具有密切關(guān)系,暴雨雨量隨高程增高而增大,并呈直線相關(guān)。因此基于泥石流暴發(fā)的雨強(qiáng)特征,建立基于臨界雨量和實(shí)時(shí)雨量為參照的泥石流預(yù)警模型,該模型考慮高程對(duì)暴雨雨量的影響。
3.3.4泥石流預(yù)警等級(jí)劃分參照滑坡預(yù)警等級(jí),泥石流預(yù)警等級(jí)仍設(shè)定為四級(jí),當(dāng)1/6h、1/2h、1h、3h臨界雨量系數(shù)符合表8的規(guī)定時(shí),分別對(duì)應(yīng)于藍(lán)色、黃色、橙色、紅色預(yù)警(表8)。
4預(yù)警模型檢驗(yàn)
2013年甘肅省連續(xù)遭受強(qiáng)降水、暴雨襲擊,從5月14日開(kāi)發(fā)預(yù)警信息,直到9月24日結(jié)束,省級(jí)地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警平臺(tái)共122次地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警產(chǎn)品(因降雨范圍、強(qiáng)度發(fā)生變化而有34個(gè)降雨日一天內(nèi)了兩次預(yù)警信息),其中紅色預(yù)警信息(Ⅰ級(jí))9次、橙色預(yù)警信息(Ⅱ級(jí))37次,黃色預(yù)警信息(Ⅲ級(jí))68次、藍(lán)色預(yù)警信息(Ⅳ級(jí))8次。成功預(yù)報(bào)367起地質(zhì)災(zāi)害(圖2),轉(zhuǎn)移安置145868名群眾,114363.9萬(wàn)元財(cái)產(chǎn)及時(shí)的進(jìn)行了避讓,有效的保護(hù)了人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。本年度是首次采用24h預(yù)報(bào)、臨災(zāi)(2~6h)預(yù)報(bào),預(yù)警信息量是多年平均量的150%,地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域成功預(yù)報(bào)率達(dá)22.82%。典型案例如天水6.20、甘肅東部7.25(包含岷縣漳縣地震災(zāi)區(qū))(圖4)、文縣8.7等強(qiáng)降水過(guò)程引發(fā)的群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害。
(1)通過(guò)對(duì)氣相、液相色譜、紅外等光譜進(jìn)行分析的光譜分析設(shè)備。
(2)通過(guò)對(duì)生物、實(shí)體、偏光等進(jìn)行觀察所使用的顯微鏡觀察儀器。
(3)通過(guò)對(duì)樣本進(jìn)行同位素質(zhì)譜分析、電鏡掃描等的大型分析儀器
以上這些分析儀器通過(guò)對(duì)勘探開(kāi)采出的油氣樣本進(jìn)行物理、化學(xué)性質(zhì)的分析,可以對(duì)油氣資源的性質(zhì)以及是否含有油氣資源等的分析發(fā)揮出重要的作用。現(xiàn)今,隨著科技的發(fā)展,各種分析儀器更是向著自動(dòng)化方向快速發(fā)展。
2石油地質(zhì)分析測(cè)試所使用的技術(shù)
在石油地質(zhì)分析中所使用的技術(shù)主要分為有機(jī)地化方面和沉積及儲(chǔ)蓋層方面的的分析技術(shù),其中在有機(jī)地化方面所使用的分析技術(shù)主要有:巖石超臨界提取技術(shù)、烴源巖模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)、有機(jī)巖石學(xué)分析測(cè)試技術(shù)、有機(jī)同位素分析技術(shù)等,通過(guò)以上這些分析技術(shù)可以有效的對(duì)樣本中有機(jī)質(zhì)的烴含量及形成烴的能力等進(jìn)行分析。沉積及儲(chǔ)蓋層方面的分析技術(shù)主要有:儲(chǔ)層地球化學(xué)研究方法、成巖作用于模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)、油藏地球化學(xué)及油藏注入史研究等,以上這些技術(shù)通過(guò)對(duì)油氣資源的存儲(chǔ)環(huán)境以及巖石的地質(zhì)分析從而得出油氣資源存儲(chǔ)的重要信息。
3新的石油地質(zhì)分析測(cè)試技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用
3.1同位素分析測(cè)試技術(shù)
通過(guò)對(duì)勘探樣本進(jìn)行同位素進(jìn)行分析可以有效的得出沉積有機(jī)質(zhì)母質(zhì)的類型,從而對(duì)油氣源的分析對(duì)比有著重要意義。在原先的分析中,由于受到時(shí)代和技術(shù)的限制,造成分析只能局限于烴類及碳類物質(zhì)的某一方面,但是隨著科技的進(jìn)步以及油氣運(yùn)移過(guò)程中的物質(zhì)分異及同位素的分餾作用,可以使得單體烴同位素的分析得到更為廣發(fā)的應(yīng)用,同使用此種技術(shù)可以極大的提升在油氣資源的劃分、油氣源對(duì)比工作中的精度。而通過(guò)使用新技術(shù)可以對(duì)氣態(tài)烴的碳同位素特征進(jìn)行熱解模擬實(shí)驗(yàn)從而模擬油氣資源在地下的存儲(chǔ)情況。
3.2輕烴分析測(cè)試技術(shù)
輕烴分析主要是指對(duì)于天然氣、原油等的輕烴分析,對(duì)于輕烴的成因和開(kāi)采得益于輕烴測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用,隨著科技的進(jìn)步和廣大科技工作者的不懈努力,現(xiàn)今對(duì)于輕烴的分析技術(shù)已經(jīng)較為完善,現(xiàn)今已經(jīng)形成了油—?dú)狻磶r三位一體的對(duì)比分類研究能力。其中對(duì)于天然氣輕烴的指紋分析可以有效的對(duì)天然氣的來(lái)源進(jìn)行分析,通過(guò)對(duì)天然氣干氣使用低溫或吸附的方法來(lái)得出輕烴,通過(guò)對(duì)輕烴進(jìn)行分析可以得出較普通的天然氣烴更為全面的數(shù)據(jù)。而對(duì)于原油的輕烴指紋分析則主要是通過(guò)對(duì)原油輕烴的資料進(jìn)行分類對(duì)比,從而可以對(duì)烴類的運(yùn)移進(jìn)行研究和對(duì)油層的連通性進(jìn)行對(duì)比分析。在以上這些分析技術(shù)成功完成了對(duì)天然氣和石油的輕烴分析以后,在完成對(duì)于巖石的輕烴分析則可以實(shí)現(xiàn)油、氣和巖石三者同位一體的分類,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于原油和天然氣的運(yùn)移分析以及對(duì)于原油油源的分析追蹤。現(xiàn)今,我國(guó)自主研發(fā)的使用特殊的有機(jī)溶劑來(lái)對(duì)巖石中的輕烴進(jìn)行分離提取可以有效的滿足實(shí)驗(yàn)室對(duì)于烴類物質(zhì)的分析需要。
3.3對(duì)油氣資源中的含氮、氧化合物進(jìn)行分析測(cè)試的技術(shù)
對(duì)于勘探樣本中的烷基苯酚以及含氮的化合物進(jìn)行分布以及所具有的含量進(jìn)行分析可以有效的得出油氣運(yùn)移以及油氣資源的聚集和形成有著重要的意義,其中,含氮類的有機(jī)化合物是原油以及油巖中的一種非烴類的化合物,其在原油中的含量較低。由于其在原油中的含量較低,因此在對(duì)其進(jìn)行分離時(shí)的難度較大,現(xiàn)今,通過(guò)不懈的研究發(fā)展出了一種新的通過(guò)對(duì)色譜和質(zhì)譜進(jìn)行過(guò)對(duì)比分析從而對(duì)含氮化合物的成分進(jìn)行分析,現(xiàn)今使用此種方法已經(jīng)能夠完成對(duì)40多種含氮類化合物的分析鑒定。
3.4對(duì)于包裹體分析測(cè)試技術(shù)流體
包裹體熱力學(xué)研究是一門(mén)較為年輕的學(xué)科,其是最近20年中發(fā)展起來(lái)的新技術(shù),其主要是通過(guò)對(duì)巖石以及礦物中的流體介質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行分析,從而確定烴類物質(zhì)的運(yùn)移方向以及存儲(chǔ)位置等,為石油的勘探帶來(lái)方便。