祁生文 李永超 宋帥華 蘭恒星 馬鳳山 李志清 陳曉清 崔振東 張路青 劉春玲 陳衛(wèi)忠 鄒 宇 唐鳳嬌 魯 曉 郭松峰

(①中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，中國(guó)科學(xué)院頁巖氣與地質(zhì)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029，中國(guó))(②中國(guó)科學(xué)院地球科學(xué)研究院，北京 100029，中國(guó))(③中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，地球與行星科學(xué)學(xué)院，北京 100049，中國(guó))(④長(zhǎng)安大學(xué)，西安 710064，中國(guó))(⑤中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101，中國(guó))(⑥中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，成都 610041，中國(guó))(⑦中國(guó)自然資源航空物探遙感中心，北京 100083，中國(guó))(⑧中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所，武漢 430071，中國(guó))

0 引 言

近些年，隨著西部大開發(fā)、“一帶一路”倡議等相繼實(shí)施，一些重大工程例如青藏鐵路、西電東送、西氣東輸、CZ鐵路等相繼在青藏高原及周邊地區(qū)上馬，高原上工程活動(dòng)日趨頻繁。作為地球的第三極，青藏高原隆升強(qiáng)烈，區(qū)內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍，地質(zhì)條件復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境脆弱。為保障重大工程的安全建設(shè)與運(yùn)營(yíng)，同時(shí)避免對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞，在進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，需要合理地選擇場(chǎng)址或路線。工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)是指將工程地質(zhì)條件與特性相似的區(qū)域劃分為獨(dú)立的單元或系統(tǒng)，從而為區(qū)域土地利用以及工程設(shè)計(jì)提供參考(Ondrasik et al.，1992)。開展工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)評(píng)價(jià)，深化地質(zhì)環(huán)境認(rèn)識(shí)，不僅可有效降低工程受自然災(zāi)害的影響，還可以減少由工程所引發(fā)的災(zāi)害，對(duì)工程的安全建設(shè)與運(yùn)營(yíng)具有重要意義，因此早在1979年的全國(guó)第一次工程地質(zhì)學(xué)術(shù)會(huì)議上，地質(zhì)工作者就開始呼吁開展工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)研究(張倬元，1982)。劉國(guó)昌于1959年發(fā)表《中國(guó)工程地質(zhì)分區(qū)原則》一文，系統(tǒng)地論述了工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)的依據(jù)、目的以及原則，并根據(jù)大地構(gòu)造、新大地構(gòu)造以及地貌活動(dòng)將我國(guó)劃分為28個(gè)地域及11個(gè)副地域。此后，工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)在我國(guó)得到發(fā)展，馮希杰等(1986)、王思敬等(1990)、Shang et al.(1998，2000)，聶洪峰等(2002)、張永軍等(2014)、黃藝丹等(2020)、姚鑫等(2021)采用不同的方法、手段及評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)我國(guó)的重慶、蘭州等區(qū)域以及金川礦區(qū)、某公路然烏—魯朗段等工程進(jìn)行了工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)研究，相關(guān)工作的開展，為我國(guó)工程建設(shè)的順利進(jìn)行提供了有力保障。

工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)可以幫助選擇工程建設(shè)場(chǎng)址，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，但是工程建設(shè)中以及建設(shè)后工程擾動(dòng)災(zāi)害仍然不可避免。工程擾動(dòng)災(zāi)害，顧名思義，是指由工程的建設(shè)或者運(yùn)營(yíng)對(duì)工程附近區(qū)域造成擾動(dòng)，導(dǎo)致巖土體破壞形成危害人類及環(huán)境的災(zāi)害，如水庫蓄水后，常常會(huì)誘發(fā)庫岸崩塌或者滑坡。張咸恭等(1990)根據(jù)災(zāi)害發(fā)生機(jī)理將工程擾動(dòng)災(zāi)害分為由移動(dòng)土石活動(dòng)(如修路、采礦、興建城市、開發(fā)能源等)引起、移動(dòng)地下流體活動(dòng)(如抽取地下水、開采石油、抬升地下水位等)引起、觸發(fā)性誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害如水庫誘發(fā)地震、注水誘發(fā)地震及一些超大型滑坡以及工程失事造成的災(zāi)害如水庫決堤。通過收集大量的實(shí)例，唐春安(2004)對(duì)東北礦區(qū)開采誘發(fā)的工程擾動(dòng)災(zāi)害進(jìn)行研究，主要包括邊坡滑移、地面沉陷、巖爆、沖擊地壓、突水、突氣等災(zāi)害。彭建兵等(2020)在進(jìn)行黃土高原滑坡研究時(shí)，指出工程擾動(dòng)會(huì)造成黃土邊坡應(yīng)力狀態(tài)的改變，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)面擴(kuò)展或松動(dòng)，成為誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的一種重要地質(zhì)營(yíng)力。

一般地，工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)的劃分工作考慮的指標(biāo)包括地質(zhì)構(gòu)造、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地形地貌、氣候水文、構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)、地震烈度、巖性、物理地質(zhì)現(xiàn)象等(劉國(guó)昌，1993；聶洪峰等，2002；祁生文等，2010；羅路廣等，2021)，由于這些指標(biāo)對(duì)于工程擾動(dòng)災(zāi)害有不同程度的影響(祁生文等，2009)，因此不同工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)，其工程擾動(dòng)災(zāi)害的頻度、規(guī)模也有所差異。但是目前，尚未見工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)與工程擾動(dòng)災(zāi)害之間關(guān)系的探討。

本文以全新世大型活動(dòng)斷裂及地形地貌因素為主要控制因子，利用模糊數(shù)學(xué)方法開展了青藏高原工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)評(píng)價(jià)，并繪制了青藏高原工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)評(píng)價(jià)圖。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、遙感解譯的基礎(chǔ)上，建立了青藏高原全區(qū)重大工程擾動(dòng)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫，結(jié)合工程擾動(dòng)災(zāi)害的空間分布情況，初步探討工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)與工程擾動(dòng)災(zāi)害之間的關(guān)系，從而為青藏高原上重大工程建設(shè)的選址及災(zāi)害的預(yù)防提供指導(dǎo)。

1 青藏高原地理地質(zhì)條件概述

1.1 大地構(gòu)造背景

青藏高原自早古生代以來，經(jīng)歷了原特提斯洋—古特提斯洋—新特提斯洋的多期次洋盆演化，形成了一系列不同時(shí)代的島弧、海溝以及蛇綠混雜巖帶(潘裕生等，1998)。在青藏高原內(nèi)部形成了5條近東西走向展布、規(guī)模巨大的蛇綠混雜巖帶，自北向南分別為西昆侖-阿爾金-北祁連蛇綠混雜巖帶(QLS)，阿尼瑪卿-南昆侖蛇綠混雜巖帶(SKS)，可可西里-金沙江蛇綠混雜巖帶(HJS)，班公-怒江蛇綠混雜巖帶(BNS)，雅魯藏布江蛇綠混雜巖帶(YZS)。在各蛇綠混雜巖帶之間則發(fā)育相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造塊體或地體(李廷棟等，1996)。

大部分學(xué)者以最晚縫合的雅魯藏布蛇綠混雜巖帶(YZS)為界，將其北部劃分為亞洲大陸，自北向南依次為昆侖-祁連、松潘-甘孜、羌塘、拉薩等地塊，縫合帶南部為印度大陸，主要由喜馬拉雅地塊組成(吳福元等，2008)。青藏高原最北端的昆侖-祁連地體與塔里木-華北克拉通之間以阿爾金-北祁連蛇綠混雜巖帶(QLS)為界限，昆侖-祁連地塊由一系列古生代島弧所構(gòu)成，目前該地塊多被劃分為北祁連、中祁連和南祁連3個(gè)亞地塊；松潘-甘孜地塊北以阿尼瑪卿蛇綠混雜巖帶，南以金沙江蛇綠混雜巖帶分別與祁連山和羌塘地塊相接，區(qū)內(nèi)地質(zhì)體主要為三疊紀(jì)的碎屑沉積構(gòu)造；羌塘地塊南以班公湖-怒江蛇綠混雜巖帶，北以金沙江蛇綠混雜巖帶分別與拉薩和松潘-甘孜地塊相接觸。羌塘地塊中部主要為侏羅紀(jì)地層，并發(fā)育晚古生代淺海相沉積巖，同時(shí)發(fā)育喀喇昆侖和江達(dá)花崗巖；拉薩地塊南以雅魯藏布江蛇綠混雜巖帶，北以班公湖-怒江蛇綠混雜巖帶為界，以大量發(fā)育中-新生代火成巖為特征，如岡底斯花崗巖和林子宗火山巖等；雅魯藏布江蛇綠混雜巖以南為印度板塊，主要由一系列北傾斷層所圍限的地塊構(gòu)成，自北向南依次為特提斯喜馬拉雅、高喜馬拉雅、低喜馬拉雅和印度地塊等(圖1)。

圖1 青藏高原大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐?據(jù)Decelles et al.(2002)，吳福元等(2008)修改)

1.2 氣象水文

青藏高原是世界上平均海拔最高、面積最大、地形最為復(fù)雜的高原之一，被稱為“地球第三極”，大氣相對(duì)同緯度低海拔地區(qū)較為稀薄，氣候隨高原內(nèi)地形地貌的差異變化較大。青藏高原隆升形成高大的屏障，可以通過對(duì)大氣層的動(dòng)力、熱力和摩擦作用顯著影響東亞氣候格局及北半球大氣環(huán)流(樊威偉等，2021)。在青藏高原動(dòng)力和熱力作用的季節(jié)變化影響下，形成了以高原大小為尺度的區(qū)域性環(huán)流-高原季風(fēng)環(huán)流。青藏高原的動(dòng)力和熱力作用是形成高原獨(dú)特氣候的重要原因，冬季形成青藏冷高壓，夏季形成青藏?zé)岬蛪?錢永甫等，2002)。

青藏高原是地球上中低緯度地區(qū)最大凍土島的冰川作用中心，冰川和凍土發(fā)育較多，冰川覆蓋面積約4.9×104km2，占全國(guó)冰川總面積的80%以上?，F(xiàn)代冰川主要集中在念青唐古拉山、喜馬拉雅山中段、西昆侖山、喀喇昆侖山和祁連山等地。青藏高原降水量偏少，大部分地區(qū)年降水量在1000mm以下，降水趨勢(shì)從東南向西北逐漸減少(莫申國(guó)等，2004)。青藏高原南部與東部的邊緣山區(qū)河網(wǎng)密集，水力資源豐富，河流侵蝕切割強(qiáng)烈；高原內(nèi)部河網(wǎng)稀疏，季節(jié)性河流居多(《中國(guó)大百科全書》總編輯委員會(huì)，2009)。高原上湖泊總面積約3.2×104km2，尤以藏北內(nèi)流區(qū)的湖泊面積大，數(shù)量多。青藏高原及周邊地區(qū)孕育著黃河、長(zhǎng)江、恒河、瀾滄江、印度河、薩爾溫江和伊洛瓦底江等亞洲的重要河流，被稱為“亞洲水塔”(鄭度等，2006)。

1.3 地形地貌

新生代以來，印度板塊與歐亞板塊的俯沖-增生碰撞作用，導(dǎo)致青藏高原發(fā)生強(qiáng)烈的擠壓縮短，地殼增厚以及巨量隆升，形成了世界上面積最大、海拔最高的大陸高原。青藏高原南側(cè)為恒河平原，北側(cè)為塔里木盆地，東北側(cè)為鄂爾多斯盆地，東側(cè)為四川盆地，東南側(cè)為云貴高原(圖2)。

圖2 青藏高原構(gòu)造地貌影像圖

青藏高原平均海拔約4500m，總體地勢(shì)為西北高，東南低。主要大山有東西或近東西走向、由北而南依次排列的阿爾金山脈、祁連山脈、昆侖山脈、喀喇昆侖山脈、唐古拉山脈、岡底斯山脈、念青唐古拉山脈、喜馬拉雅山脈，以及北西—南東或南北縱列走向的橫斷山脈，這些高大山脈構(gòu)成了高原地形的骨架。在這些山脈之間分布著由低山、丘陵和寬谷盆地共同組成的高原主平面，總的地勢(shì)由西北向東南傾斜，海拔從平均5000m以上漸次遞降至4000m左右(邵兆剛等，2009)。高原地形結(jié)構(gòu)的區(qū)域性差異明顯，高原腹地藏北地區(qū)為高原面保存較完整的典型高原；藏南雅魯藏布江中游流域?yàn)樯皆瓕捁鹊匦危磺嗪２襁_(dá)木發(fā)育我國(guó)四大盆地之一的柴達(dá)木盆地；川西滇北的橫斷山區(qū)則為強(qiáng)烈切割、高差懸殊的高山峽谷地形。

2 工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)

2.1 工程地質(zhì)穩(wěn)定性影響因素

不同地區(qū)影響工程地質(zhì)穩(wěn)定性的因素及其作用強(qiáng)度存在顯著差異，因而在進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)時(shí)，需要綜合分析不同地區(qū)的特征，選擇對(duì)該地區(qū)穩(wěn)定性有顯著影響的主要因素作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，并對(duì)各指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行賦值。已有學(xué)者對(duì)青藏高原上滑坡的發(fā)生與高程、坡度、坡向、巖性、距斷裂距離、距河流距離等因子之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)內(nèi)動(dòng)力因素中的控制性指標(biāo)斷裂以及外動(dòng)力因素的控制性指標(biāo)地形地貌(坡度)是影響滑坡發(fā)生的最主要因素，其他因子對(duì)滑坡的發(fā)生影響較小且受這兩個(gè)因子控制(Qi et al.，2010；Zou et al.，2022)。由于在進(jìn)行青藏高原區(qū)域性評(píng)價(jià)時(shí)，涉及范圍廣，所用地形柵格文件分辨率為30m，通過計(jì)算得到的坡度文件精度相對(duì)較低，故選擇與坡度物理意義相似但同時(shí)能表達(dá)大范圍區(qū)域內(nèi)地形地貌變化情況的起伏度來進(jìn)行評(píng)價(jià)，最終本次計(jì)算選取距全新世活動(dòng)斷裂距離及地面起伏度作為青藏高原工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)指標(biāo)。其中：斷裂指標(biāo)選取長(zhǎng)度超100km的全新世活動(dòng)斷裂，數(shù)據(jù)來源于第五代地震區(qū)劃圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如圖3所示；地形地貌指標(biāo)選取地面起伏度來進(jìn)行評(píng)價(jià)，如圖4所示。起伏度指在特定的區(qū)域內(nèi)，最高點(diǎn)海拔與最低點(diǎn)海拔的差值，反映地勢(shì)的起伏變化(Li et al.，2020)，本次評(píng)價(jià)時(shí)，研究區(qū)高程數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云，起伏度的計(jì)算區(qū)域?yàn)榘霃?km的圓形區(qū)域。

圖3 青藏高原全新世活動(dòng)斷裂分布圖

圖4 青藏高原地面起伏圖

2.2 評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

由于影響工程地質(zhì)穩(wěn)定性的因素復(fù)雜多樣，各項(xiàng)指標(biāo)界限模糊，各種因素的影響很難用經(jīng)典數(shù)學(xué)模型加以度量，而模糊數(shù)學(xué)方法能較好地克服經(jīng)典模型中的確定性表達(dá)(祁生文等，2011)，綜合考慮被評(píng)事物或其屬性的相關(guān)因素(郭松峰等，2016)，更符合自然規(guī)律。因此本文采用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)方法構(gòu)建評(píng)價(jià)模型。

本次構(gòu)建評(píng)價(jià)模型時(shí)，將青藏高原全區(qū)分為5類，其中Ⅰ～Ⅴ區(qū)依次代表工程地質(zhì)穩(wěn)定性差、較差、一般、較好和好。工程地質(zhì)條件的好壞與距斷裂距離關(guān)系密切，斷裂帶附近，工程地質(zhì)條件極差，隨距斷裂距離的增大，對(duì)工程地質(zhì)條件的影響快速降低(Qi et al.，2010；Zou et al.，2022)，根據(jù)這一認(rèn)識(shí)并結(jié)合研究區(qū)內(nèi)各位置距斷裂的距離，繪制了距全新世活動(dòng)斷裂距離的隸屬函數(shù)圖像，如圖5所示：

圖5 全新世活動(dòng)斷裂隸屬函數(shù)圖像

圖中：L-D(Ⅰ)，L-D(Ⅱ)，L-D(Ⅲ)，L-D(Ⅳ)，L-D(Ⅴ)分別為全新世活動(dòng)斷裂屬于Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ和Ⅴ級(jí)工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)的隸屬度曲線。

起伏度反映地形地貌的變化，與坡度類似，起伏度越大，表明地勢(shì)越險(xiǎn)峻，越易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害(Li et al.，2020)，工程地質(zhì)條件也越差，結(jié)合青藏高原全區(qū)起伏度變化情況，繪制了地面起伏度的隸屬函數(shù)圖像，如圖6所示：

圖6 地面起伏度隸屬函數(shù)圖像

圖中：L-Q(Ⅰ)，L-Q(Ⅱ)，L-Q(Ⅲ)，L-Q(Ⅳ)，L-Q(Ⅴ)分別為起伏度屬于Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ和Ⅴ級(jí)工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)的隸屬度曲線。

2.3 評(píng)級(jí)結(jié)果

在進(jìn)行工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)評(píng)價(jià)時(shí)，各要素的權(quán)重分配對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果至關(guān)重要。由于當(dāng)距斷裂的距離越近時(shí)，地面起伏度對(duì)滑坡發(fā)生的權(quán)重影響越??；當(dāng)距斷裂的距離越大時(shí)，地面起伏度對(duì)滑坡發(fā)生的權(quán)重影響越大，地面起伏度越大，滑坡越容易發(fā)生，地面起伏度越小，滑坡越不容易發(fā)生。因此本文采用單極性S形函數(shù)(朱大奇等，2006)來描述地面起伏度的權(quán)重變化情況，采用的S形函數(shù)如下：

(1)

則距斷裂距離的權(quán)重函數(shù)如下：

(2)

式中：WQ為地面起伏度的權(quán)重函數(shù)；WD為距斷裂距離的權(quán)重函數(shù)。圖7為地面起伏度的權(quán)重函數(shù)圖像。

圖7 地面起伏度權(quán)重函數(shù)圖像

最終得到的青藏高原工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)結(jié)果如圖8所示，各區(qū)面積占比如下，Ⅰ區(qū)：22.48%，Ⅱ區(qū)18.01%，Ⅲ區(qū)28.79%，Ⅳ區(qū)22.72%，Ⅴ區(qū)8.00%，這一結(jié)果能夠較客觀地反映青藏高原各區(qū)塊的工程地質(zhì)穩(wěn)定性情況。根據(jù)圖8可以看出，在青藏高原北部及中部偏西位置，有較大區(qū)域工程地質(zhì)穩(wěn)定性較好，在未來一些重大工程可以選擇該區(qū)域進(jìn)行建設(shè)。

圖8 青藏高原工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)圖

3 青藏高原重大工程擾動(dòng)災(zāi)害分布

3.1 青藏高原重大工程類型及分布

通過查閱文獻(xiàn)、新聞報(bào)道，并利用Google Earth影像人工目視解譯青藏高原全區(qū)重大工程，共解譯出鐵路工程(含在建某交通線路、西成鐵路)22條，合計(jì)里程12364km；國(guó)道、高速公路69條，合計(jì)里程40549km；重大電網(wǎng)線路4條，共長(zhǎng)1120km；大(1)型、大(2)型水電站72座；礦山工程1992座；口岸工程15座；油田工程2座，如圖9。

圖9 青藏高原重大工程分布圖

青藏高原全區(qū)共有大(1)型、大(2)型水電站72座，主要分布在橫斷山高山峽谷區(qū)，有65個(gè)；其次分布在祁連山-阿爾金區(qū)和亞洲水塔區(qū)，如圖9。

青藏高原線路工程主要包括公路、鐵路和電網(wǎng)工程，主要分布在青藏高原周緣地區(qū)。其中公路工程主要為G108、G109、G213、G214、G317、G318等國(guó)道和渝昆高速、連霍高速、大永高速等高速公路，線路總長(zhǎng)40549km。鐵路工程主要有CZ鐵路、青藏鐵路等，線路總長(zhǎng)12364km。電網(wǎng)工程包含某聯(lián)網(wǎng)工程、林芝電網(wǎng)、朗縣電網(wǎng)、亞東電網(wǎng)等，線路總長(zhǎng)1120km。

全區(qū)共有塔里木油田、吐哈油田2座油田，分布在天山-帕米爾區(qū)。礦山共有1992座，主要分布在橫斷山脈區(qū)域和東南亞跨境區(qū)?？诎豆灿?5座，主要分布在東南亞跨境區(qū)、喜馬拉雅區(qū)和天山帕米爾區(qū)，如圖9。

3.2 青藏高原重大工程擾動(dòng)災(zāi)害的分布

在確定區(qū)內(nèi)重大工程的分布位置及建設(shè)時(shí)間后，利用Google Earth多期影像解譯在重大工程建設(shè)后其附近區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的災(zāi)害，將其定為工程擾動(dòng)災(zāi)害，以此為基礎(chǔ)，建立了青藏高原全區(qū)1︰25萬重大工程擾動(dòng)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫，分析了災(zāi)害發(fā)育規(guī)律，全區(qū)范圍共解譯了6562個(gè)工程擾動(dòng)災(zāi)害，以斜坡災(zāi)害為主，主要為重大鐵路工程擾動(dòng)災(zāi)害、重大水電工程擾動(dòng)災(zāi)害以及重大公路工程擾動(dòng)災(zāi)害，分別有2660個(gè)、1877個(gè)和1866個(gè)，主要分布在橫斷山脈及東南亞跨境區(qū)，如圖10。

圖10 青藏高原重大工程擾動(dòng)災(zāi)害分布圖

4 青藏高原重大工程擾動(dòng)災(zāi)害的機(jī)制淺析

4.1 重大工程擾動(dòng)災(zāi)害與工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)關(guān)系

分析工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)圖及重大工程擾動(dòng)災(zāi)害分布圖，可以得到工程擾動(dòng)災(zāi)害在各級(jí)分區(qū)中的分布情況，Ⅰ區(qū)內(nèi)重大工程擾動(dòng)災(zāi)害共有3209個(gè)，Ⅱ區(qū)內(nèi)共有1362個(gè)，Ⅲ區(qū)內(nèi)1184個(gè)，Ⅳ區(qū)內(nèi)807個(gè)，Ⅴ區(qū)內(nèi)0個(gè)。表1所示為全區(qū)重大工程擾動(dòng)災(zāi)害分布規(guī)律統(tǒng)計(jì)，可以看出Ⅰ區(qū)內(nèi)工程擾動(dòng)災(zāi)害數(shù)量與區(qū)域面積比最大，為217.55%，從Ⅰ區(qū)到Ⅴ區(qū)，災(zāi)害數(shù)量與區(qū)域面積比值逐漸降低，說明Ⅴ區(qū)內(nèi)相對(duì)最為安全。這反映工程地質(zhì)穩(wěn)定性越好，工程擾動(dòng)災(zāi)害越少，從側(cè)面也說明了工程地質(zhì)分區(qū)的重要意義。

表1 重大工程擾動(dòng)災(zāi)害分布規(guī)律統(tǒng)計(jì)

4.2 重大工程擾動(dòng)災(zāi)害的機(jī)制淺析

對(duì)獲取的重大工程擾動(dòng)災(zāi)害進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以發(fā)現(xiàn)以重大線路(鐵路、公路)及水電工程擾動(dòng)災(zāi)害居多。其中：線路工程擾動(dòng)災(zāi)害的誘發(fā)因素主要為修建工程時(shí)的切坡，水電工程擾動(dòng)災(zāi)害的誘發(fā)因素主要為切坡和蓄水，下面對(duì)這兩種重大工程擾動(dòng)災(zāi)害的機(jī)制進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

根據(jù)對(duì)重大線路工程擾動(dòng)災(zāi)害統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)該類災(zāi)害大多是由于在工程建設(shè)期間切坡造成的。天然條件下，在內(nèi)外動(dòng)力因素作用下，邊坡會(huì)達(dá)到自然的平衡穩(wěn)定，而邊坡開挖(切坡)導(dǎo)致坡形的改變，打破邊坡內(nèi)部原有的應(yīng)力平衡，應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生調(diào)整，在新形成的臨空面表層一定深度內(nèi)發(fā)生卸荷回彈，巖土體內(nèi)部出現(xiàn)裂隙，使得表層巖土體松散破碎，抗風(fēng)化、侵蝕能力及強(qiáng)度顯著下降，邊坡穩(wěn)定性也逐漸降低。裂縫逐漸發(fā)展，當(dāng)在巖體內(nèi)部形成貫通面時(shí)，坡體整體失穩(wěn)破壞(彭建兵等，2020)。

通過線路調(diào)查發(fā)現(xiàn)，線路工程擾動(dòng)的切坡失穩(wěn)主要發(fā)生在滑坡路段、厚層崩坡積路段以及強(qiáng)卸荷路段，沖洪積、冰磧物及基巖路段偶發(fā)。同時(shí)，工程擾動(dòng)的切坡災(zāi)害與非工程擾動(dòng)的斜坡崩滑災(zāi)害有較高重合度。圖11是G317公路理縣段工程擾動(dòng)災(zāi)害與自然崩滑災(zāi)害分布圖，其中：工程擾動(dòng)災(zāi)害的判定依據(jù)為，發(fā)生時(shí)間在公路修建后。從分布位置可以看出，兩者都主要發(fā)育在峽谷區(qū)，零散分布，規(guī)律性較差，且發(fā)育有自然災(zāi)害的地段也可能發(fā)生工程擾動(dòng)災(zāi)害，尤其是在自然災(zāi)害發(fā)育相對(duì)集中的區(qū)域；數(shù)量上，自然災(zāi)害明顯多于工程擾動(dòng)災(zāi)害，表明工程活動(dòng)雖然會(huì)誘發(fā)一定的災(zāi)害，但相比于自然災(zāi)害，數(shù)量、規(guī)模都有限。

圖11 G317公路理縣段工程擾動(dòng)及自然災(zāi)害分布圖

對(duì)于水電工程擾動(dòng)災(zāi)害，按照災(zāi)害發(fā)生時(shí)間，可分為水電站修建過程中以及修建完成后發(fā)生的災(zāi)害，前者往往由于切坡導(dǎo)致，后者則主要由于水庫蓄水造成。關(guān)于切坡誘發(fā)災(zāi)害的機(jī)制，已在前面敘述，故只對(duì)水庫蓄水災(zāi)害進(jìn)行說明。水庫蓄水誘發(fā)的災(zāi)害主要可分為兩類，一類是對(duì)庫岸的侵蝕，導(dǎo)致庫岸的失穩(wěn)、坍塌，數(shù)量較少；另一類則是老滑坡的復(fù)活以及松散堆積物中新滑坡的出現(xiàn)，數(shù)量較多。分析原因，主要是蓄水后，水與庫區(qū)巖土體之間發(fā)生一系列的物理、化學(xué)反應(yīng)，改變庫區(qū)巖土體的飽和度及容重，使水位以下的巖土體發(fā)生軟化，強(qiáng)度降低。此外水位的變化還會(huì)改變巖土體內(nèi)的靜水壓力和動(dòng)水壓力，并對(duì)地下水滲流場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整，改變巖土體的受力狀態(tài)，對(duì)滑坡體的穩(wěn)定性造成影響(文寶萍等，2008；易連興等，2021)。

初步的調(diào)查表明，水庫蓄水誘發(fā)滑坡數(shù)量和面積整體上呈現(xiàn)隨著蓄水年份增加逐漸減小的趨勢(shì)，并主要發(fā)生在水庫蓄水初期的5年(唐鳳嬌等，2022)。

5 結(jié)論與建議

本文以全新世活動(dòng)斷裂及地形地貌中的起伏度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，基于模糊數(shù)學(xué)開展了青藏高原工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)研究。評(píng)價(jià)顯示，全新世活動(dòng)斷裂分布對(duì)青藏高原工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)的影響較大，工程地質(zhì)穩(wěn)定性差的Ⅰ區(qū)和較差的Ⅱ區(qū)，面積占比分別為22.48%和18.01%，約占整個(gè)區(qū)域的五分之二，面積較大。結(jié)合建立的重大工程擾動(dòng)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)重大工程擾動(dòng)災(zāi)害主要發(fā)生在Ⅰ、Ⅱ區(qū)，擾動(dòng)災(zāi)害數(shù)量與區(qū)域面積比值分別是217.55%、115.28%，遠(yuǎn)超其余3個(gè)區(qū)域。表明工程地質(zhì)穩(wěn)定性對(duì)工程擾動(dòng)災(zāi)害具有重要控制作用，工程地質(zhì)穩(wěn)定性差的區(qū)域是重大工程擾動(dòng)災(zāi)害的高發(fā)區(qū)域，因此建議在今后修建重大工程時(shí)，必須加強(qiáng)工程地質(zhì)穩(wěn)定性分區(qū)工作，選址選線應(yīng)盡量避開工程地質(zhì)穩(wěn)定性差和較差的區(qū)域，如若不能避免，則應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)防護(hù)措施。

致 謝中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所王學(xué)良副研究員、李麗慧副研究員、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)楊國(guó)香副教授、紹興文理學(xué)院沙鵬副教授、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心周洪福正高級(jí)工程師、華北水利水電大學(xué)袁廣祥副教授、甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院尹政正高級(jí)工程師、杭州魯爾物聯(lián)科技有限公司宋杰高級(jí)工程師、衢州學(xué)院廖小輝副教授、新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院?jiǎn)倘A副高級(jí)工程師、中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院魏云杰正高級(jí)工程師、中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司李騰飛高級(jí)工程師等參加了科考并對(duì)文中圖9、圖10提供了部分?jǐn)?shù)據(jù)的支持，在此一并致謝。