秦巴山區是整個亞歐板塊中地殼運動強烈且地質遺跡保存完整的地區之一 。 其特征表現為地形地貌起伏多變 , 區域地質構造錯綜復雜 , 巖石種類齊全 多樣 , 形成了極為復雜的巖土體結構和斜坡類型 , 使其成為全國地質災害的高發區, 長期制約著區內的工程建設 , 成為中國中西部地區南北交通的天然屏障 。

通過大量實地調查 , 秦巴山區地質災害常以群發 、 突發 、 暴發的形式出現 , 還伴有災種轉化 以及鏈生成災 的特點 , 由此導致了大量的人員傷亡和財產損失 。 據中國地質調查 局統計數據顯示 , 秦巴山區長期位列全國地質災害高發區 。 通過搜集秦巴山區地質災害的相關數據統計可知 , 在 2001 ~ 2024 年間 , 僅在秦巴山區內的安康 、 漢中 、 商洛三市 , 對附近居民產生影響的地質災害發生了 7000 余起 , 造成人員傷亡 800 余人 , 直接經濟損失達 40 億元 , 尤以 2010 年之前災害較多 、 傷亡較重 , 可以說 , 秦巴山區是全國地質災害受災最嚴重的地區之一 。

長安大學秦巴山區地質災害監測預警與防治研究團隊自2006 年起, 立足于陜南秦巴山區, 開展了多項地質災害調查、評估、勘查和治理項目, 標志著團隊在秦巴山區地質環境與地質災害的研究工作全面啟動。2010 年以來, 團隊在中國地質調查局、陜西省自然資源廳和國家自然科學基金委等單位的長期支持下, 開展了覆蓋陜南秦巴山區多個區域和流域的地質環境與地質災害全面調查, 并進行了多尺度、系統性的地質災害成災機理研究。經過二十年的持續努力, 團隊在秦巴山區滑坡災害成因機理與監測預警領域取得了一系列原創性學術成果, 并積累了豐富的工程實踐經驗, 同時培養了大批地質災害調查評價、監測預警及防治方面的專業人才。在研究過程中, 團隊與省內多家同行生產單位密切合作, 將研究成果轉化為實踐應用, 顯著降低了工作區地質災害的發生頻率, 有效防范了地質災害對區域工程建設和人民生活的影響, 為秦巴山區的安全發展提供了有力保障。

滑坡是秦巴山區主要的地質災害類型 , 占所有災害數量的比例高達 90%, 且具有顯著的地域特征 。 針對秦巴山區滑坡災害的特點 , 科研團隊積極應對 地質構造復雜性、巖性及巖體結構多樣性、斜坡變形破壞發展趨勢的離散性、監測預警防控的滯后性 等 一系列 挑戰 , 聚焦秦巴山區在地質災害預測評價 、 監測預警以及防控治理等方面所面臨的問題 , 創新性地采用 “ 斜坡 - 流域 - 區域 ” 遞進式研究思路 , 并綜合運用 “ 空 - 天 - 地 ” 多元融合的技術方法 , 從 “ 宏 - 細 - 微 ” 多尺度視角出發 , 對秦巴山區滑坡的 孕災機制 與成災機理展開全面 、 系統的研究 。研究成果解決了以下關鍵科學問題。

01

秦嶺造山帶滑坡內動力孕災機制

查明了陜南秦巴山區地質災害孕災條件、孕災特征及分布規律; 系統編制了基于大陸造山帶理論的地質災害孕災背景圖等系列圖件; 研究了典型滑坡從區域地質環境條件到顯微構造的動力演化過程, 揭示了秦嶺造山帶滑坡的內動力孕災機制。

02

多因素耦合作用下滑坡的變形破壞機理

系統研究了長期重力作用下秦巴山區滑坡的時效變形機理、降雨條件下邊坡淺表層失穩破壞的機理、人類工程活動對邊坡失穩的影響機理。在此基礎上, 進一步揭示了多因素耦合作用下軟弱變質巖邊坡的成災機理, 并提出適用于秦巴山區滑坡災害的失穩判據。

03

秦巴山區地質災害監測預警及風險防控措施

充分融合氣象、地質、探測、監測、機制模型等多源異構數據, 建立了有效的預測預警模型, 實現區域-流域-單體斜坡多尺度協同的地質災害高精度預警, 開展地質災害早期精準識別、風險定量評價以及科學合理的地質災害防治工作。

秦巴山區滑坡成因機理與監測預警技術

范文等著 ． 北京 : 科學出版社 , 2024 . 12

ISBN 978-7-03-074852-2

《秦巴山區滑坡成因機理與監測預警技術》詳盡地介紹了上述各項研究成果 ， 旨在系統 、 深入地向同行介紹秦巴山區的地質環境條件 、 地質災害分布規律 、 成因機理 、 風險評價 、 監測預警與防控治理等內容 。 各章內容簡介如下 :

▋第1章秦巴山區滑坡形成的地質背景

秦巴山區作為全國主要的地質災害高發地區之一 , 有著復雜的地質背景 。 本章闡明了秦巴山區的地理位置及構造演化歷史 , 詳細介紹了秦巴山區 地質災害孕災條件 、 孕災特征和 分 布規律 。 基于大陸造山帶理論 , 系統地編制了陜南秦巴山區地質災害 孕災背景 圖等系列圖件 , 為研究和防治地質災害提供了重要的基礎地質依據 。

▋第2章秦巴山區斜坡類型及變形破壞模式

秦巴山區地質構造復雜 , 巖性 多樣 , 斜坡類型具有顯著的空間變異性 。 在外動力地質作用下 , 斜坡變形破壞模式呈現 “ 同型異滑 、 異型同滑 ” 的特征 。 本章基于巖石建造 、 巖組特征 、 巖體結構及工程地質性質 , 建立了斜坡結構類型劃分方案 , 并系統總結了九種典型變形破壞模式 , 為區域斜坡穩定性評價提供了理論依據 。

▲ 巖質斜坡變形破壞模式

▋第3章典型地區滑坡發育特征及規律

選取位于北秦嶺厚皮構造帶的周至縣 , 南秦嶺薄皮逆 沖推覆 構造帶的旬陽縣 , 秦嶺微板塊南緣強構造帶的紫陽縣 , 以及揚子板塊 勉 略縫合構造帶的略陽縣為典型研究區 , 系統分析了各區域的地質環境條件 、 滑坡發育特征和規律 , 為秦巴山區典型滑坡成因機制研究提供數據支撐和理論依據 。

▋第4章秦巴山區巖土體蠕變特性及斜坡蠕滑變形機理

針對秦巴山區斜坡的主要組成物質 - 軟弱變質巖及其風化堆積物 , 開展了系統且深入的物理 、 力學性質研究 , 揭示了各類地質材料的變形破壞機理 。 借助自主研發的大尺寸巖土壓剪流變試驗機 , 探索了一套適用于大顆粒殘坡積物的力學試驗方法 , 保障了試驗數據的準確性和可靠性 。 通過試驗建立了變質巖及風化堆積物的時效 蠕變本構模型 , 揭示了邊坡蠕滑變形的成因機理及形成條件 。

▋第5章降雨作用下淺表層滑坡成因機理

采用現場調查 、 物理模型試驗和理論分析等方法 , 針對陜南秦巴山區典型降雨型堆積層滑坡的災變演化機理與預警方法開展研究 。 以境內漢江 中游任河流域 為例 , 結合地球物理方法和經驗模型查明了斜坡堆積層厚度的空間分布規律 ; 探討了陜南致災降雨時空分布規律 , 探明了典型堆積層滑坡的 孕災環境 特征 ; 提出了能合理描述斜坡松散堆積層降雨入滲過程的 改進非 飽和濕潤鋒入滲模型 , 結合現場滑坡長時序多物理參數監測 , 闡明了典型堆積層滑坡災變機理和 啟滑條件 , 建立了基于物理過程的降雨型滑坡預警判據 。

▲ 基于“空－天－地” 技術滑坡原位監測系統示意圖

▋第6章人類工程活動下軟弱變質巖邊坡變形破壞機理

針對軟弱變質巖邊坡穩定性問題 , 采用物理模型試驗與數值模擬相結合的方法 , 系統研究了工程活動影響下的邊坡變形破壞機理 。 基于自主研發的非接觸位移測量系統 , 重點揭示了層面充填特征 、 結構面組合形式及坡腳開挖方式 對順層軟弱 變質巖邊坡穩定性的控制機制 , 建立了邊坡失穩破壞臨界長度判定公式 。 通過數值模擬闡明了反傾斜變質巖邊坡的成因機制與變形演化規律 , 揭示了工程活動誘發邊坡失穩的成災機理 。

▋第7章秦巴山區典型滑坡成災機理

秦巴山區滑坡主要受地質構造和巖體結構控制 , 由降雨和人類工程活動誘發 。 考慮不同主控條件和誘發因素 , 選取典型滑坡為研究對象 , 其中 , 構造 控滑型 選取了周至縣水門溝滑坡 , 巖體結構 控滑型 選取了旬陽市王廟溝滑坡 , 降雨誘發型選取了紫陽縣洪山鎮滑坡 , 人類工程活動誘發型選取了旬陽 市堯柏 水泥廠滑坡 。 通過現場調查 、 室內試驗 、 計算分析等工作 , 系統剖析了典型滑坡的發育特征 、 變形破壞過程和成災機理 , 結果可為區內滑坡災害的監測預警與防控提供理論支撐 。

▋第8章秦巴山區滑坡遙感調查與研究

融合 DEM 與遙感影像 , 疊加相關地質專題信息構建了三維遙感影像解譯系統 , 建立了基于 GIS 多源數據庫的滑坡目視解譯方法 ; 根據新近發生的滑坡災害的發育規律建立定量解譯標志 , 通過易康平臺 探索了基于面向對象技術的滑坡自動解譯方法 , 實現了滑坡的自動解譯 。 實踐表明 , 自動解譯方法在識別效率 、 信息集成分析等方面都具有一定優勢 , 但對于復雜地質體 —— 滑坡的解譯仍需采用目視解譯及現場驗證進行校準 、 核查 。

▲ 基于統計模型的滑坡易發性預測

▋第9章秦巴山區滑坡風險評價及預警技術應用

系統介紹了滑坡災害風險評價的理論框架 , 匯總了不同尺度下災害風險評價建議采用的數據類型及精度 , 對其中的易發性 、 危險性及風險性的原理 、 尺度 、 相互之間的聯系進行了系統的對比分析 。 對陜南秦巴山區滑坡的易發性評價 、 早期預警 、 極端降雨條件下重點流域災害風險評價進行了實例分析計算 。

▋第10章秦巴山區滑坡防治對策

基于秦巴山區獨特的地質環境條件 , 系統梳理了當前滑坡防治工作中的行政管理舉措以及風險處置策略 , 歸納總結了契合該區域滑坡治理的有效防治措施 。 以團隊近年來在秦巴山區開展的滑坡治理工程為典型實例 , 融合前期研究成果 , 對典型邊坡展開治理設計工作 , 內容涵蓋斜坡類型及變形破壞模式劃分 、 巖土物理力學性質的科學測定 、 坡體變形破壞機理的深入剖析以及邊坡穩定性的精確計算 , 對地質災害進行了安全可靠 、 合理可行的防治措施工程設計 。

本書以大陸造山帶的地質理論框架為基礎, 結合巖土力學理論以及數值分析方法, 采用自動監測與智能分析相融合的技術手段, 成功構建了針對大陸造山帶地質災害的系統研究范式。

在此 , 我們向彭建兵院士 、殷躍平院士 、楊志華教授 、魏剛鋒教授 、張國偉院士 、王雙明院士 、湯中立院士 、李佩成院士致以特別的感謝 , 衷心感謝他們在項目推進過程中給予的悉心指導與大力支持 。 憑借深厚的學術造詣和豐富的實踐經驗 , 他們為項目指明了方向 , 幫助我們攻克了諸多難題 。 與此同時 , 我們也要誠摯感謝各相關單位領導及專家的鼎力支持與幫助 。最后， 感謝每一位曾經為項目貢獻辛勤汗水的老師和學生 , 他們在各個環節中積極參與 、 無私奉 獻 , 最終促成了本書的出版 。

回望過去 , 在秦嶺的懷抱中 , 我們穿行了無數個溝 溝 岔 岔 , 每一處災點仍歷歷在目 , 每一寸土地都留下了我們辛勤的汗水與堅定的足跡 。 地質填圖的細致入微 , 現場試驗的嚴謹求實 , 計算評價的精確無誤 , 分析驗證的反復推敲 …… 這一切 , 不僅是對自然的探索 , 更是對地質災害防治的責任與擔當 。 秦嶺 , 這座偉大的山脈 , 見證了我們的成長 , 也見證了我們對地質災害的深刻理解與不懈抗爭 。 她以她的壯麗與神秘 , 讓我們深刻領略到祖國山河的遼闊與壯美 , 同時也讓我們感悟到地質災害的威脅與挑戰 。 每一次對地質災害防治技術的突破與創新 , 都是對我們的激勵 , 讓我們不斷前行 。 秦嶺以她的堅韌與包容 , 教會了我們堅持與勇敢 , 讓我們為守護這片美麗的山川貢獻力量 。

廿余載扎根秦巴,

調查勘測, 潛心鉆研,

見山高水長, 坡陡溝深, 風雨兼程。

百余人矢志地災,

責任如磐, 使命在肩,

感任重道遠, 勇毅篤行, 再啟新章。

本文摘編自《 秦巴山區滑坡成因機理與監測預警技術》（ 范文等著 ． 北京 : 科學出版社 , 2024 . 12）一書“前言”。有刪減修改，標題為編者所加。

ISBN 978-7-03-074852-2

責任編輯 : 崔 妍 韓 鵬 柴良木

本書圍繞復雜地質環境條件下 地質災害孕災機理 、 區域 — 流域 — 單體斜坡地質災害高精度預警 、 秦巴山區地質災害監測預警及風險防控措施等關鍵科學問題 , 系統論述了秦巴山區滑坡災害的分布規律 、 孕災機制 、 致災機理 、 監測預警及災害防治等研究成果 。 尤其在以下科學技術問題中取得突破 : 基于大陸造山帶理論系統編制了陜南秦巴山區地質災害 孕災背景 系列圖件 ; 揭示了秦嶺造山帶滑坡從區域地質條件到顯微構造的內動力演化 孕災機制 , 以及長期重力作用 、 人類工程活動 、 降雨等影響下滑坡的外動力致災機理 ; 構建了典型地質災害氣象 — 水文 — 變形多指標專業監測體系 , 基于機器學習方法和時序神經網絡方法 , 提出了秦巴山區降雨誘發滑坡的區域高精度時空預警模型 。

本書可供地質災害防災減災 、 自然資源規劃 、 礦山地質環境 、 水利水電 、 城鄉規劃 、 道路交通等相關領域的科研人員 、 工程技術人員及高等院校相關專業師生參考 。

（本文編輯：劉四旦）

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