鐵永波，徐勇，張勇，魏云杰，楊秀元，張?zhí)?，譚建民

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，成都 610081；2.中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢 430205 ；3.中國地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所，成都 611734；4.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，北京 100081；5.中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，保定 071051；6.中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，南京 210016)

0 引言

“南方山地丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工程”由中國地質(zhì)調(diào)查局2019年設(shè)立，工作周期為2019—2021年。該工程以“支撐服務(wù)國家和地方防災(zāi)減災(zāi)需求”為定位，主要開展地質(zhì)災(zāi)害的早期識別、風(fēng)險評價、監(jiān)測預(yù)警、防災(zāi)減災(zāi)等方面的方法研究和高精度調(diào)查的引領(lǐng)示范。在此基礎(chǔ)上，支撐服務(wù)于南方山地丘陵區(qū)國家重大戰(zhàn)略工程實施、自然資源部地質(zhì)災(zāi)害防治中心建設(shè)、區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃制定及地方政府的防災(zāi)減災(zāi)工作。

“南方山地丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工程”研究區(qū)范圍的界定總體以我國南方自然地理分界線秦嶺—淮河為界，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)管理具有行政職能的特點，部分省(市、自治區(qū))則結(jié)合行政區(qū)域?qū)吔邕M行調(diào)整，使其在行政區(qū)劃上具有完整性[1-2]?；谝陨显瓌t，工程共涉及14個省(市、自治區(qū))，面積超過250萬km2。圍繞工程定位及目標(biāo)，主要在川西山區(qū)、怒江流域、瀾滄江流域、三峽庫區(qū)、武陵山區(qū)、大別羅霄山區(qū)和浙江麗水7大地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)易發(fā)區(qū)設(shè)置7個二級項目，分別為“川西山區(qū)城鎮(zhèn)災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查”“怒江流域瀘水—芒市段災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查”“瀾滄江德欽—蘭坪段災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查”“三峽庫區(qū)萬州至巫山段城鎮(zhèn)災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查”“武陵山黔渝地區(qū)災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查”“大別—羅霄山區(qū)城鎮(zhèn)災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查”以及“浙江麗水地區(qū)災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查”。

研究區(qū)地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、氣象等自然條件復(fù)雜，人類工程活動頻繁，給區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布規(guī)律的調(diào)查研究工作帶來了很大挑戰(zhàn)[3-4]。2019年，該工程在區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律認(rèn)識[5-14]、典型地質(zhì)災(zāi)害成因機制研究[15-24]、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查技術(shù)方法應(yīng)用[25-36]、支撐服務(wù)國家重大戰(zhàn)略實施及科普[37-39]等方面取得了一批階段性成果：全面推行“在線化”地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，上傳地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)6 523個到地質(zhì)云平臺，實現(xiàn)了在線查詢；系統(tǒng)總結(jié)了區(qū)內(nèi)16.53萬處地質(zhì)災(zāi)害點的發(fā)育分布規(guī)律及危害現(xiàn)狀，編制了地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)評價圖；初步提出了基于光學(xué)遙感、InSAR、LiDAR等不同技術(shù)方法在南方不同地形地貌單元及不同植被覆蓋區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與早期識別中的適用性[30-32]；初步形成了區(qū)內(nèi)高山峽谷型城鎮(zhèn)、庫區(qū)臨江型城鎮(zhèn)、巖溶塌陷型城鎮(zhèn)及丘陵緩坡型不同類型城鎮(zhèn)1∶1萬比例尺地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險調(diào)查與評價技術(shù)；開展了區(qū)內(nèi)不同類型地質(zhì)災(zāi)害形成機理研究；形成了與川藏鐵路某特大橋設(shè)計方案變更、川藏鐵路某車站選址、云南省德欽縣搬遷規(guī)劃、萬州區(qū)大周鎮(zhèn)旅游規(guī)劃與防災(zāi)減災(zāi)有機融合的應(yīng)用服務(wù)等成果，獲部級領(lǐng)導(dǎo)批示1次，提交地質(zhì)調(diào)查專報1份，成果被部、局要情收錄11次，收到地方應(yīng)用證明(函)10份和感謝信8封，實現(xiàn)科技成果市場轉(zhuǎn)化近2 000萬元。

1 主要進展與成果

1.1 提升了區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布規(guī)律的認(rèn)識水平

在系統(tǒng)收集和分析研究區(qū)已有地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查研究資料的基礎(chǔ)上，總結(jié)了全區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布規(guī)律。區(qū)內(nèi)共分布地質(zhì)災(zāi)害16.53萬處，其中滑坡為最主要類型，占全區(qū)地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的50%以上；其次為崩塌、泥石流及地面塌陷等。西部深切河谷區(qū)主要發(fā)育崩滑流災(zāi)害，常沿深切河谷和斷裂構(gòu)造呈帶狀分布，主要受活動斷裂帶、河谷斜坡卸荷、短時強降雨和地震等條件控制，易形成大型地質(zhì)災(zāi)害及次生災(zāi)害鏈，突發(fā)性特征明顯[15-16,36]；中部中山陡坡區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害類型主要以滑坡、地面塌陷為主，規(guī)模多為中-小型，多沿區(qū)內(nèi)河流、集鎮(zhèn)、交通干線、工礦區(qū)等集中分布，受紅層及灰?guī)r等巖性的影響顯著，在疊加庫水位波動、人類工程活動及暴雨等條件下極易發(fā)生災(zāi)害[6-7,9,11-12]；東部丘陵緩坡區(qū)地質(zhì)災(zāi)害以發(fā)育中-小規(guī)?；录氨浪葹橹?，地質(zhì)災(zāi)害主要受凝灰?guī)r、花崗巖等強風(fēng)化殘坡積層、次級斷裂及人類工程活動等不利條件組合控制，同時疊加臺風(fēng)暴雨和強烈人類工程活動(切坡建房)等，具有群發(fā)性的特點[13-14,23-24](圖1)。

圖1 南方山地丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分布特征
Fig.1DistributioncharacteristicsofgeologicalhazardsinhillyareaofsouthernChina

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，2010—2019年近10 年間，區(qū)內(nèi)年均發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害約1萬處，年均死亡人數(shù)近250人，直接經(jīng)濟損失約26.6億元。其中，2010年地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的數(shù)量最多，約26 930處。從地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生數(shù)量的區(qū)域特征上看，年均地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生數(shù)量大于1 000處的主要集中在四川、湖南及江西等省?？傮w上看，近10年來區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生數(shù)量、死亡人數(shù)和直接經(jīng)濟損失等均有明顯的下降趨勢，年均地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生數(shù)量具有更加集中的特征(圖2)。

圖2 2010—2019年間南方山地丘陵區(qū)發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量統(tǒng)計
Fig.2QuantitystatisticsofgeologicalhazardsinhillyareaofsouthernChinafrom2010to2019

1.2 推進了基于“空-天-地”一體化技術(shù)的高精度地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查

南方山地丘陵區(qū)涉及的范圍廣、面積大，跨越多個地質(zhì)構(gòu)造及地貌單元，其控災(zāi)因素復(fù)雜多樣，不同技術(shù)方法在不同類型地區(qū)的適用性和應(yīng)用效果仍在不斷地探索之中。圍繞解決“空-天-地”一體化技術(shù)方法在區(qū)內(nèi)不同地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)背景條件下的適用性問題，采用一般調(diào)查區(qū)1∶5萬比例尺、重點區(qū)1∶1萬比例尺的精度，基于星載和機載等遙感技術(shù)，結(jié)合地面調(diào)查、工程地質(zhì)鉆探、物探等多種技術(shù)手段，開展了不同精度的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查[30-32]，重點研究地形、植被覆蓋率等下墊面差異性對調(diào)查的影響。在川西山區(qū)、武陵山區(qū)、三峽庫區(qū)及浙江麗水等7個典型地區(qū)開展了基于光學(xué)遙感、InSAR、LiDAR、三維傾斜攝影以及貼近式攝影等技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與早期識別，并對比分析了各類技術(shù)手段在不同地區(qū)的應(yīng)用效果(圖3)。研究結(jié)果表明：

(1)在西部高山峽谷區(qū)，受地形高差大、構(gòu)造活動強烈及氣候高寒等因素的影響，植被覆蓋率相對較低，深切河谷區(qū)斜坡發(fā)育，光學(xué)遙感、InSAR及LiDAR以其技術(shù)優(yōu)勢在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和早期識別中可以發(fā)揮重要作用，取得較好的效果。“空-天-地”一體化技術(shù)能夠解決許多無人區(qū)或地面調(diào)查難以到達(dá)區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害信息獲取問題(圖4)，但有時也會因為地形垂直高差大、風(fēng)速高等因素而使該技術(shù)的應(yīng)用受到一定制約。

(2)在中部高陡岸坡區(qū)，星載和機載遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與識別中效果會受到明顯限制，一方面是因為這些地區(qū)的植被覆蓋普遍較好，另一方面是因為河谷深切后地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的臨空面多以垂直侵蝕為主，存在岸坡臨空面與星載和機載探測方向夾角過小的現(xiàn)象，導(dǎo)致有效探測點密度降低。

（1）林農(nóng)的技術(shù)基礎(chǔ)薄弱。林農(nóng)是進行林業(yè)技術(shù)推廣的主要對象，林農(nóng)進行林業(yè)種植的水平高低不一，具有專業(yè)的林業(yè)技術(shù)的農(nóng)戶占很少一部分的數(shù)量，所以，對林農(nóng)來說，他們的整體素質(zhì)還是比較低的，大大阻礙了林業(yè)技術(shù)推廣工作。

(3)在東部丘陵地區(qū)，光學(xué)遙感效果相對較好，但I(xiàn)nSAR和機載LiDAR等效果較差，主要原因是這些地區(qū)降雨充沛，氣候溫暖，植被覆蓋率高，遮擋了遙感探測波的穿透能力。

基于對南方7個不同地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)的應(yīng)用實踐，初步形成了每種技術(shù)方法在南方山地丘陵區(qū)不同條件下地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查應(yīng)用中的優(yōu)劣勢總結(jié)與分析。

圖3 基于InSAR技術(shù)的川西雅礱江深切河谷區(qū)典型變形滑坡識別結(jié)果
Fig.3DeformationrecognitionoftypicallandslidesinthedeepvalleyofYalongRiverinWestSichuanbasedonInSARtechnology

圖4 基于機載LiDAR和貼近攝影技術(shù)的高山峽谷區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查應(yīng)用
Fig.4ApplicationofUAVLiDARandclosephotographytechnologyingeologicalhazardssurveyinmountainandcanyonarea

1.3 初步形成多尺度的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險調(diào)查與評價技術(shù)方法

(1)初步形成1∶1萬比例尺典型城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價技術(shù)方法?；诔擎?zhèn)所處地貌部位、威脅城鎮(zhèn)的不同類型地質(zhì)災(zāi)害成因機制及成災(zāi)模式，劃分出南方山地丘陵區(qū)具有代表性和典型性的高山峽谷型、丘陵切坡型、庫區(qū)水位漲落型及巖溶塌陷型4種城鎮(zhèn)。通過對不同類型城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與風(fēng)險評價實例研究，形成了針對不同類型城鎮(zhèn)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險調(diào)查與評價技術(shù)方法，為下一步不同類型城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價技術(shù)指南的形成奠定了基礎(chǔ)。如西部高山峽谷型城鎮(zhèn)遭受的潛在地質(zhì)災(zāi)害威脅主要來自后山高陡斜坡；丘陵切坡型城鎮(zhèn)潛在地質(zhì)災(zāi)害威脅主要來自城鎮(zhèn)后山失穩(wěn)的人工切坡，適宜采用地面調(diào)查和勘察技術(shù)相結(jié)合的方法開展重點調(diào)查評價；三峽庫區(qū)庫水位漲落型城鎮(zhèn)遭受的潛在地質(zhì)災(zāi)害威脅主要來自因水位變動引起的地表滑坡蠕變，適宜采用地面調(diào)查、勘察及短周期監(jiān)測技術(shù)相結(jié)合的方法開展重點調(diào)查評價；巖溶塌陷型城鎮(zhèn)遭受的潛在地質(zhì)災(zāi)害威脅主要來自地下的巖溶，適宜采用地面調(diào)查和勘察相結(jié)合的方法開展重點調(diào)查評價。

以高山峽谷區(qū)(四川省康定市爐城鎮(zhèn)、云南省德欽縣城)、三峽庫區(qū)水位漲落型城鎮(zhèn)(重慶市萬州區(qū)大周鎮(zhèn))、巖溶塌陷型城鎮(zhèn)(重慶市彭水縣)及丘陵切坡型城鎮(zhèn)(浙江省麗水市松陽縣象溪鎮(zhèn))等典型城鎮(zhèn)為例，開展了1∶1萬比例尺城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價，初步形成了評價流程與技術(shù)。基于地形地貌、地質(zhì)條件等孕災(zāi)背景條件為一體的綜合斜坡單元結(jié)構(gòu)，主要結(jié)合大比例尺地形數(shù)據(jù)和地面1∶1萬比例尺高精度地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查進行綜合劃分，大大提高了地質(zhì)災(zāi)害危險區(qū)范圍圈定的精度，為地質(zhì)災(zāi)害危險性的精細(xì)化評價提供了更加可靠的依據(jù)(圖 5(a))。考慮山區(qū)城鎮(zhèn)建筑結(jié)構(gòu)和功能的多元性特點，基于GeoEye衛(wèi)星和無人機航空攝影的高分辨率影像，采用機器學(xué)習(xí)和圖像識別的自動提取技術(shù)，提升了大范圍承災(zāi)體的識別效率，豐富了地質(zhì)災(zāi)害自動化和智能化評價技術(shù)方法(圖5(b))。遙感技術(shù)的成功應(yīng)用，使城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價結(jié)果及分區(qū)精度都得到了顯著提高，為地方集鎮(zhèn)規(guī)劃提供了豐富的地質(zhì)依據(jù)(圖5(c))。

(a) 地質(zhì)災(zāi)害斜坡單元劃分

(c) 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險等級圖5 三峽庫區(qū)大周鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價Fig.5 Geological hazards risk assessment of Dazhou town in Three Gorges reservoir area

(2)開展1∶2 000比例尺單體地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價。對于單體地質(zhì)災(zāi)害的評價，已有的評價精度存在偏低的問題[26]。如何提高單體地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價的精細(xì)化程度，是本工程重點關(guān)注的內(nèi)容之一。以武陵山區(qū)典型地質(zhì)災(zāi)害為例，開展了1∶2 000比例尺單體地質(zhì)災(zāi)害定量風(fēng)險評價。根據(jù)野外實際調(diào)(勘)查和工程地質(zhì)測繪數(shù)據(jù)，基于地質(zhì)災(zāi)害破壞概率理論，計算得到了不同工況下地質(zhì)災(zāi)害的危險性。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查、訪問，確定承災(zāi)體信息，結(jié)合滑坡形成機理和運動過程模擬計算結(jié)果，考慮災(zāi)害作用強度的空間差異性，對承災(zāi)體易損性進行了計算。采用地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險計算方法，對地質(zhì)災(zāi)害影響范圍內(nèi)承災(zāi)體的經(jīng)濟和人員風(fēng)險實施了評估，形成了基于地質(zhì)災(zāi)害破壞概率理論與地質(zhì)災(zāi)害作用強度數(shù)值仿真分析的單體地質(zhì)災(zāi)害定量風(fēng)險評價技術(shù)方法[6]，為單體地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險定量評價工作做出了示范(圖6)。

(a) 武陵山區(qū)龍峰村一組滑坡建筑物風(fēng)險

(b) 武陵山區(qū)龍峰村一組滑坡室內(nèi)人員風(fēng)險

圖6 武陵山區(qū)典型滑坡在不同暴雨工況下地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價結(jié)果Fig.6 Risk assessment of typical landslide under different precipitation conditions in Wuling mountainous area

1.4 初步形成區(qū)內(nèi)典型地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)絡(luò)

2019年在川西山區(qū)、怒江流域、瀾滄江流域、三峽庫區(qū)、武陵山區(qū)、大別羅霄山區(qū)及浙江麗水7個重點地區(qū)建成14處典型地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警點，分別代表了南方山地丘陵區(qū)不同災(zāi)害成因、孕災(zāi)背景及誘發(fā)因素等具有區(qū)域代表性的地質(zhì)災(zāi)害類型(表1)。

表1 2019年已建成典型地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警點統(tǒng)計Tab.1 Statistics of typical geological hazards monitoring and early warning sites built in 2019

(續(xù)表)

在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警部署上，主要采用“地表+深部”監(jiān)測相結(jié)合的思路，在地面部署基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS)、地表裂縫計等技術(shù)的地表位移監(jiān)測，在地下部署基于測斜儀等技術(shù)的深部位移監(jiān)測，形成從地表到地下于一體的立體監(jiān)測。同時結(jié)合地方政府建立的群測群防體系，形成“人防+技防”于一體的交互驗證和校核模式，提升了地質(zhì)災(zāi)害全天候?qū)崟r監(jiān)測預(yù)警能力。在此基礎(chǔ)上，采用B/S結(jié)構(gòu)研發(fā)了南方山地丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警平臺，實現(xiàn)了多類型設(shè)備數(shù)據(jù)格式的接入和集中管理，形成了地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)管理-應(yīng)急-監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸-統(tǒng)計與分析于一體的多要素數(shù)據(jù)管理平臺。典型地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測點數(shù)據(jù)的接入為區(qū)內(nèi)不同孕災(zāi)背景及類型的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、形成機理分析等提供了基礎(chǔ)(圖7)。

圖7 南方山地丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警平臺Fig.7 Monitoring and early warning and alert system of geological hazards in hilly area of southern China

1.5 創(chuàng)新地質(zhì)災(zāi)害形成機理與減災(zāi)技術(shù)研究

(1)初步揭示了三峽庫區(qū)侏羅紀(jì)紅層巖體在干濕循環(huán)作用下的巖體劣化規(guī)律。針對三峽庫區(qū)庫水位漲落對巖體產(chǎn)生干濕交替循環(huán)后形成的劣化、崩解及破壞問題，以三峽庫區(qū)侏羅紀(jì)砂巖、泥巖為對象，采用巖樣崩解實驗、CT(Computed Tomography)掃描實驗、掃描電鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)實驗、能譜(Energy Dispersive Spectrometer，EDS)測試實驗及巖樣單軸抗壓強度等試驗手段，開展了紅層邊坡崩解致災(zāi)機理研究(圖8)。

圖8 三峽庫區(qū)侏羅紀(jì)砂巖在不同次數(shù)干濕循環(huán)作用下的力學(xué)參數(shù)變化特征Fig.8 Degradation and stress-strain curve of Jurassic sandstone under the condition of dry and wet cycle in Three Gorges reservoir area

結(jié)果表明：在干濕循環(huán)過程中，水分子沿著巖樣中的微裂紋、微裂隙和顆粒之間接觸面等結(jié)構(gòu)面向巖體內(nèi)部滲透，產(chǎn)生的潤滑、軟化作用降低了巖體內(nèi)摩擦系數(shù)和黏聚力；巖樣中的長石、方解石和黏土礦物在水溶液中易發(fā)生溶解、遷移、擴散等化學(xué)反應(yīng)，并與水溶液發(fā)生離子交換，巖石的礦物成分和微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。同時，試樣中的蒙脫石、伊利石等黏土礦物，在飽水的過程中發(fā)生吸水膨脹。由于黏土礦物的滲水速率極低，巖石吸水過程中內(nèi)部與表面不能同步膨脹，導(dǎo)致試樣表層出現(xiàn)拉應(yīng)力，進而出現(xiàn)拉裂破壞，產(chǎn)生細(xì)微裂紋，而巖樣內(nèi)部的微裂紋、裂隙分布區(qū)，尤其是裂紋、裂隙尖端的塑性區(qū)域，是水-巖物理、化學(xué)作用及滲透作用的活躍地帶。在水壓作用下，裂紋端點處產(chǎn)生的應(yīng)力集中，容易誘發(fā)裂紋擴張，更有利于水分子在巖樣中的內(nèi)滲、外滲和滲透通道的形成，進而為水-巖物理、化學(xué)作用提供了更多的反應(yīng)表面，使水溶液與造巖礦物、黏土礦物、膠結(jié)物發(fā)生水-巖作用的概率增大、速度加快。隨著干濕循環(huán)作用的增加，巖樣內(nèi)部的損傷不斷累積，微孔隙和裂隙不斷發(fā)展并逐漸貫通，細(xì)微觀裂紋、裂隙逐漸向宏觀裂紋、裂隙轉(zhuǎn)變。隨著干濕循環(huán)作用次數(shù)增加，礦物顆粒之間的孔隙、裂紋逐漸發(fā)育，次生孔隙率逐漸增加，試樣的微觀結(jié)構(gòu)逐漸由致密變得松散。也正是這些微觀結(jié)構(gòu)變化的累積發(fā)展導(dǎo)致了紅層軟巖宏觀物理力學(xué)特性的劣化。

(2)發(fā)現(xiàn)了封閉氣體的傳力作用對土質(zhì)滑坡穩(wěn)定的不利影響。針對贛南地區(qū)花崗巖風(fēng)化砂土和變質(zhì)巖殘積黏土滑坡的成因機制問題，采用室內(nèi)非飽和土持水性能試驗、三軸強度試驗以及現(xiàn)場原位試驗監(jiān)測等手段，從土體水力-力學(xué)性能衰減和雨水作用特征等角度入手開展了邊坡失穩(wěn)機理研究。結(jié)果表明，大氣降雨會造成地表土體暫態(tài)飽和，地表以下非飽和區(qū)內(nèi)的氣體被暫態(tài)封閉，非飽和區(qū)的孔隙氣被壓縮，壓力隨降雨入滲迅速增大。密封氣體能將地表飽和區(qū)的水壓力傳導(dǎo)并作用于地下水位面，增大深部孔隙水壓力，對滑坡穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，降雨結(jié)束后氣壓則會緩慢消散(圖 9)。

研究揭示了邊坡失穩(wěn)破壞過程中不可忽視的氣體作用，對以往研究中認(rèn)為氣體阻隔入滲對邊坡穩(wěn)定性有利的認(rèn)識提出了相反的結(jié)論和證據(jù)。

(3)創(chuàng)新地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警設(shè)備研發(fā)。針對地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警及工程防治中遇到的難題，分別研制完成了3通道地聲監(jiān)測站、無線裂縫計監(jiān)測設(shè)備、滑坡分層含水量監(jiān)測系統(tǒng)、壓電式雨量計監(jiān)測設(shè)備、滑坡深部傾角計監(jiān)測設(shè)備和2 000 kN玄武巖纖維筋預(yù)應(yīng)力自由錨索等地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警裝置及工程防治材料，目前正在推廣應(yīng)用。其中無線裂縫計、壓電式雨量計和傾角計3種普適型地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測設(shè)備及2 000 kN玄武巖纖維筋預(yù)應(yīng)力自由錨索達(dá)到了行業(yè)領(lǐng)先水平?；律畈咳诇y斜儀為柔性測斜陣列，根據(jù)鉆孔深度定制，可獲取鉆孔孔底至孔口的全孔深測斜數(shù)據(jù)，完全匹配鉆孔深度，每節(jié)探頭均安裝有加速度傳感器和磁場傳感器，探頭可測量鉆孔傾斜方向及傾斜角度，能全面監(jiān)測滑坡深部位移變形狀況?；路謱雍勘O(jiān)測系統(tǒng)采用介電測量原理，其傳感器在國內(nèi)率先使用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)外殼與環(huán)氧樹脂雙層封裝，擺脫了傳統(tǒng)人工標(biāo)定時帶來的誤差問題，具備了更加良好的一致性與互換性，在大批量應(yīng)用與對比測量時均具有明顯優(yōu)勢。地聲監(jiān)測裝置通過借鑒微地震地面監(jiān)測震源的原理，探索采用陣列式聲波監(jiān)測技術(shù)，在災(zāi)害發(fā)生實時預(yù)警的基礎(chǔ)上，快速計算出泥石流運動速度及方量等，能有效提高泥石流發(fā)生時的預(yù)警精度。

圖9 贛南地區(qū)典型土質(zhì)邊坡失穩(wěn)破壞與空隙氣關(guān)聯(lián)性實驗結(jié)果
Fig.9RelationbetweensoilslopefailureandvoidgasbasedonexperimentresultsinSouthJiangxi

2 地質(zhì)調(diào)查成果支撐服務(wù)成效

(1)有力支撐國家重大工程——川藏鐵路的規(guī)劃建設(shè)。圍繞川藏鐵路雅安—康定段重要車站選址區(qū)及重要橋梁和隧道邊坡穩(wěn)定性問題，部署了多尺度的高精度地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，包括1∶5萬比例尺地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查2 250 km2、1∶1萬地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查400 km2及川藏鐵路沿線12處可能對鐵路有影響的典型地質(zhì)災(zāi)害及邊坡勘查。向鐵路部門提出的優(yōu)化選線和防災(zāi)減災(zāi)建議得到了采納，為川藏鐵路某車站選址、某特大橋設(shè)計方案變更提供了重要的地質(zhì)依據(jù)。相關(guān)成果收到鐵路部門回函2份，上報地質(zhì)調(diào)查專報1份。

(2)有效服務(wù)于烏蒙山區(qū)和贛州地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)工作。在烏蒙山區(qū)和贛州地區(qū)建成6處地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)化、自動化監(jiān)測預(yù)警點，為當(dāng)?shù)厥艿刭|(zhì)災(zāi)害威脅的場鎮(zhèn)、當(dāng)?shù)匕傩?00余人及3 000萬元的生命財產(chǎn)安全保駕護航。為烏蒙山、贛州等貧困山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害管理者及監(jiān)測預(yù)警人員開展汛期地質(zhì)災(zāi)害培訓(xùn)、應(yīng)急演練等近20次，累計培訓(xùn)人數(shù)達(dá)3 600余名，有效提升了自然資源管理部門汛期地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置能力和水平。編制了具有藏族特色及贛州地區(qū)人工削坡建房誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的科普宣傳圖冊與防災(zāi)減災(zāi)手冊，并發(fā)放地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)掛圖及宣傳材料300余份，提高了民眾防災(zāi)減災(zāi)意識，從源頭上降低了各種人類工程活動誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，有效避免了因災(zāi)返貧、致貧情況，起到了公益性地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評價成果有效支撐服務(wù)于地方防災(zāi)減災(zāi)的示范作用，也為地方政府汛期防災(zāi)減災(zāi)提供了多渠道的技術(shù)支持。

(3)支撐服務(wù)自然資源部及地方政府防災(zāi)減災(zāi)。派出技術(shù)力量參與西藏自治區(qū)金沙江白格滑坡應(yīng)急監(jiān)測與調(diào)查、云南省昭通市巧家縣“9·5”滑坡應(yīng)急搶險與排查、浙江省“8·10”永嘉滑坡應(yīng)急處置、四川宜賓“6·22”長寧地震地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查以及自然資源部西南地區(qū)和東南沿海地區(qū)汛期地質(zhì)災(zāi)害巡查等工作。積極協(xié)助四川省甘孜州、重慶市萬州區(qū)、江西省贛州市等7個地方政府開展地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查、排查等近20次，有力支持了地方政府的防災(zāi)減災(zāi)工作。累計為各地方政府編制應(yīng)急調(diào)查報告8份，提出防災(zāi)減災(zāi)建議5條，避免近200人傷亡。尤其是在協(xié)助云南省自然資源廳完成《云南省德欽縣縣城地質(zhì)災(zāi)害避災(zāi)搬遷必要性論證總體設(shè)計方案》和《云南省德欽縣擬搬遷區(qū)自然資源條件比選技術(shù)論證總體設(shè)計方案》編寫方面收到了顯著成效，得到云南省自然資源廳的高度認(rèn)可。同時，基于1∶5萬比例尺的高精度地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查技術(shù)方法還為西藏自治區(qū)5個縣的1∶5萬比例尺地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查提供了技術(shù)指導(dǎo)，很好地推進了地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查技術(shù)方法的應(yīng)用示范。

3 未來工作部署

“南方山地丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工程”將繼續(xù)圍繞南方山地丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害早期識別、監(jiān)測預(yù)警、風(fēng)險評價、支撐服務(wù)、機理研究、科技創(chuàng)新、地質(zhì)災(zāi)害科學(xué)普及和人才團隊建設(shè)等內(nèi)容部署相關(guān)工作，主要安排如下：

(1)在2019年已初步查明川西山區(qū)等7個重點地區(qū)50 110處地質(zhì)災(zāi)害的主要類型、規(guī)模及危害等基本特征基礎(chǔ)上，下一步將部署區(qū)域災(zāi)害現(xiàn)狀及趨勢評價工作，形成成果圖件、圖集和防災(zāi)減災(zāi)建議報告，開展南方山地丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃研究，深入分析區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)背景條件。

(2)以系統(tǒng)科學(xué)為指導(dǎo)，探索內(nèi)、外動力耦合作用下高山峽谷型堵江災(zāi)害鏈、臺風(fēng)地質(zhì)災(zāi)害等典型和重大地質(zhì)災(zāi)害的控災(zāi)機制及成災(zāi)模式，綜合分析不同地質(zhì)災(zāi)害類型與大地構(gòu)造單元、地層巖性、斷裂帶及暴雨中心等控制要素之間的相互關(guān)聯(lián)性，進一步揭示南方山地丘陵區(qū)典型地質(zhì)災(zāi)害形成機理。

(3)進一步開展基于綜合遙感技術(shù)的南方山地丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查與早期識別技術(shù)方法應(yīng)用研究，總結(jié)各類技術(shù)在不同類型地區(qū)應(yīng)用的優(yōu)勢與局限性，提出各類技術(shù)的優(yōu)化組合模式并形成技術(shù)指南，提升對我國南方山地丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布規(guī)律的認(rèn)識水平，為國家重大戰(zhàn)略實施過程中的地質(zhì)環(huán)境安全提供技術(shù)支撐。

(4)2020年，將應(yīng)用和推廣地質(zhì)災(zāi)害普適型監(jiān)測預(yù)警裝備應(yīng)用示范，建成南方山地丘陵區(qū)不同類型地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警示范點17處，在區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上優(yōu)化地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警模型，提高對典型地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警精度。

(5)在對南方山地丘陵區(qū)城鎮(zhèn)分類的基礎(chǔ)上，重點開展高山峽谷型、丘陵緩坡型等典型城鎮(zhèn)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價，形成地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價管控報告及圖系，為山區(qū)城鎮(zhèn)國土空間規(guī)劃提供地質(zhì)依據(jù)，初步形成典型城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險調(diào)查評價技術(shù)指南，探索區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險源頭管控機制。

(6)創(chuàng)新地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查技術(shù)方法，重點圍繞城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險調(diào)查評價理論，在創(chuàng)新千米級超深水平隨鉆定向取心鉆進技術(shù)、玄武巖纖維筋預(yù)應(yīng)力自由錨索研發(fā)、地質(zhì)災(zāi)害人工智能判識技術(shù)方法等方面，部署相關(guān)的調(diào)查與研究工作，解決地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、勘察及防治過程中遇到的關(guān)鍵技術(shù)難題，力爭部分技術(shù)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

(7)大力提升工程地質(zhì)災(zāi)害科學(xué)普及能力，創(chuàng)新地質(zhì)災(zāi)害知識的科普產(chǎn)品內(nèi)容、形式及普及途徑，策劃地質(zhì)災(zāi)害科普基地建設(shè)方案，針對不同群體需求嘗試地質(zhì)災(zāi)害科普舞臺劇、科普繪本等多樣化產(chǎn)品的開發(fā)，探索南方山地丘陵區(qū)不同類型地質(zhì)災(zāi)害科普基地建設(shè)與研學(xué)旅行相結(jié)合的新途徑。