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    評價指標的選擇和量化途徑 評價指標的確定和量化途徑

    一、評價指標的選擇

    區(qū)域地殼穩(wěn)定性是區(qū)域地殼現(xiàn)代活動程度的綜合反映,它受地質(zhì)構(gòu)造、地震活動、地形變場、地應(yīng)力場、大地熱流場、崩滑流地質(zhì)災害以及場地地層巖性和巖體結(jié)構(gòu)等諸多因素的控制。因此,在區(qū)域地殼穩(wěn)定性綜合評價過程中,指標的選擇既要能夠較好地反映上述因素,又要做到指標盡可能定量化,還要盡可能地避免因素或指標之間的重疊,這也是地學問題定量化的難點之一。鑒于此,結(jié)合研究區(qū)特點和相關(guān)指標獲取的可行性,針對上述影響因素分別選用了相應(yīng)的評價指標:地質(zhì)構(gòu)造因素主要采用斷裂級別、活動時代和活動速率3項指標來反映,地震活動采用潛在震源區(qū)及其地震震級表示,巖性和巖體結(jié)構(gòu)特征采用區(qū)域工程地質(zhì)巖組表示,地應(yīng)力場采用地應(yīng)力累積量表示,地形變場主要采用垂直應(yīng)變梯度表示,大地熱流場采用地溫變化梯度或溫泉的近地表溫度表示,崩滑流地質(zhì)災害因素采用地質(zhì)災害易發(fā)程度表示。根據(jù)各類指標的特點,經(jīng)過適當量化,形成研究區(qū)地殼穩(wěn)定性綜合評價的指標體系(表9-4)。

    表9-4 地殼穩(wěn)定性評價指標體系一覽表

    二、評價指標的量化途徑

    眾所周知,地質(zhì)要素有的是可以定量表示的,有的是描述性的,不可能用絕對的數(shù)值來定量表示,只能采用半定量的辦法來反映它們在不同地段的差異。因此,目前地質(zhì)研究的定量化實際上還處于半定量-定量階段。隨著研究程度的不斷深化,定量程度將不斷提高。按照上述指導思想,我們以滇藏鐵路沿線地殼穩(wěn)定性評價為目標,對影響區(qū)域地殼穩(wěn)定性的各類因素(指標)進行量化,評價指標的量化和最終的評價分析在ArcGIS 9.2軟件平臺上完成。在量化過程中,對于能夠直接量化的指標,如地應(yīng)力值、垂直應(yīng)變梯度、地溫梯度等,先繪出等值線,然后進行不同級別的劃分。對于不能直接量化的指標,采用評分比較的方法,根據(jù)平面分布特點,進行分區(qū)劃分等級。

    (一)活動斷裂

    1.斷裂規(guī)模

    根據(jù)斷裂切割深度可以將斷裂劃分為巖石圈斷裂、地殼斷裂、基底斷裂和蓋層斷裂4個級別,其中巖石圈斷裂和地殼斷裂屬于深部構(gòu)造,對地殼穩(wěn)定性具有一定的控制作用,它們在空間上通常表現(xiàn)為構(gòu)造縫合帶。在量化過程中,斷裂按切割深度劃分4個等級,分別給予賦值或評分:①巖石圈斷裂,賦值9~10分;②地殼斷裂,賦值7~8分;③基底斷裂,賦值4~5分;④蓋層斷裂,賦值<3分。不同斷裂影響區(qū)相交區(qū)域的分值,采取就高不就低的原則,并對疊加區(qū)適當調(diào)高分值。一般地,隨著與斷裂帶距離的增大,受到影響的程度逐漸降低,因此,沿斷裂帶向周圍可以劃分出不同影響程度的條帶,劃分為高、中、低3級,分別按100%、60%、30%向外圍遞減,條帶寬度分別采用距斷層線5 km、10 km、20 km;對于活動的基底斷裂和蓋層斷裂,條帶寬度可以分別取2.5 km、5 km、10 km。由此可以得到活動斷裂規(guī)模的量化結(jié)果,也就是基于GIS評價中的一個圖層(圖9-2)。

    圖9-2 活動斷裂穩(wěn)定性綜合分區(qū)

    2.斷裂活動時代與活動速率

    斷裂活動時代的量化是在活動斷裂研究的基礎(chǔ)上獲得的,時代越新說明其活動性越強,其可以與斷裂活動速率一起考慮。研究區(qū)范圍內(nèi)擁有157段規(guī)模不同的斷裂,其中51段有活動速率記錄,速率范圍:1.5~10.5 mm/a,其中絕大多數(shù)集中在1.5~5.7 mm/a,僅有一條斷層的活動速率為10.5 mm/a,因活動速率記錄數(shù)據(jù)不完整,測量位置和測量方法存在差異,可靠性不是很強,在大區(qū)域的地殼穩(wěn)定性評價中活動速率僅作為活動時代賦值的參考因素。因此,采用斷裂活動時代為主,活動速率為輔的方式,獲得斷裂活動強度的指標。按斷裂活動時代劃分為4個等級,分別賦值:①晚更新世-全新世斷裂,賦值8~10分;②早-中更新世斷裂,賦值5~7分;③推測活動斷裂,賦值3分。④無活動斷裂,賦值0分。取前3項兩側(cè)各20 km作為活動斷裂的影響區(qū),影響區(qū)相交區(qū)域的分值取高不取低。

    3.活動斷裂綜合量化

    將斷裂規(guī)模和活動強度2個指標根據(jù)空間位置按權(quán)重進行疊加,其中斷裂規(guī)模權(quán)重取0.4,活動強度權(quán)重取0.6。將加權(quán)疊加的結(jié)果拉伸到0~10分范圍內(nèi),分別取2.5、5、7.5作為閾值,將活動斷裂對區(qū)域地殼穩(wěn)定性的影響程度綜合劃分為4級(圖9-2)。

    (1)強,賦值10分; (2)較強,賦值6分;

    (3)較弱,賦值3分; (4)弱,賦值1分。

    (二)地震活動

    地震活動可以用不同的方式進行表述,通過歷史地震分析和地震構(gòu)造研究,我們編制了滇藏鐵路沿線潛在震源區(qū)劃分圖,在此基礎(chǔ)上,將研究區(qū)地震活動強度劃分為4個等級(圖9-3)。

    圖9-3 研究區(qū)地震活動強度分區(qū)圖

    (1)地震震級Ms>7.0或地震烈度I≥X度區(qū),賦值9~10分,包含研究區(qū)范圍內(nèi)的7.5級,8級地震區(qū),分別賦值9分和10分;

    (2)地震震級6.0≤Ms≤7.0或地震烈度I=Ⅷ,IX度區(qū),賦值6~8分;包含研究區(qū)范圍內(nèi)的6級,6.5級,7級地震區(qū),分別賦值6分、7分和8分;

    (3)地震震級5.0≤Ms<6.0或地震烈度I=Ⅶ度區(qū),賦值5分;

    (4)地震震級Ms<5.0或地震烈度I≤VI度區(qū),賦值1分。

    (三)地應(yīng)力積聚強度分級

    現(xiàn)今地應(yīng)力集中程度主要按照有限元數(shù)值模擬結(jié)果,選擇最大剪應(yīng)力作為評價指標,將其分為4級,分別給予賦值(圖9-4)。

    (1)高值區(qū),最大剪應(yīng)力值大于15MPa,賦值8~10分;

    (2)較高值區(qū),最大剪應(yīng)力值大于10~15MPa,賦值6~7分;

    (3)中等區(qū),最大剪應(yīng)力值大于5.0~10MPa,賦值3~5分;

    (4)低值區(qū),最大剪應(yīng)力值小于5.0MPa,賦值<3分。

    圖9-4 研究區(qū)最大剪應(yīng)力場分區(qū)圖

    (四)地應(yīng)變梯度分級

    由于活動斷裂主要考慮了水平位移,為盡可能避免指標間的重疊,主要選取垂直應(yīng)變梯度指標來反映地應(yīng)變的變化(圖9-5),按照垂直應(yīng)變梯度大致可以劃分為4級,分別給予賦值。

    圖9-5 研究區(qū)垂直應(yīng)變梯度等級分區(qū)圖

    (1)高值區(qū),垂直應(yīng)變梯度>0.06 mm/km,賦值9~10分;

    (2)中值區(qū),垂直應(yīng)變梯度0.04~0.05 mm/km,賦值7~8分;

    (3)低值區(qū),垂直應(yīng)變梯度0.02~0.03 mm/km,賦值4~6分;

    (4)極低值區(qū),垂直應(yīng)變梯度<0.02 mm/km,賦值1~3分。

    (五)大地熱流場

    地溫變化梯度可以反映大地熱流場,但由于研究區(qū)可以獲得的地溫參數(shù)不統(tǒng)一,且通過對比分析,研究區(qū)溫泉的近地表溫度等值線與地溫變化梯度變化基本一致,因此可以采用溫泉的近地表溫度等值線替代地溫變化梯度,生成地溫分區(qū)圖(圖9-6),然后根據(jù)溫泉近地表溫度劃分級別,并分別給予賦值。

    圖9-6 研究區(qū)地溫場分區(qū)圖

    (1)高值區(qū),溫泉近地表溫度75~100℃,賦值10分;

    (2)中值區(qū),溫泉近地表溫度50~75℃,賦值8分;

    (3)低值區(qū),溫泉近地表溫度25~50℃,賦值6分;

    (4)極低值區(qū),溫泉近地表溫度<25℃,賦值4分。

    (六)巖性特征

    根據(jù)研究區(qū)工程地質(zhì)巖組分布特征,將其分為4個級別(圖9-7),并按照不同巖類給予賦值(表9-5)。

    表9-5 主要巖性特征及分級評分表

    圖9-7 研究區(qū)地質(zhì)體工程地質(zhì)性質(zhì)分級圖

    (1)極差,賦值8~10分,包括斷層帶、蛇綠巖、碎屑雜巖、各類特殊巖體以及新近紀(N)地層;

    (2)差,賦值5~7分,包括古近紀(E)碎屑巖、以泥巖為主的軟硬相間巖層,白堊系(K)、侏羅系(J)、三疊系(T)中有煤的軟弱地層、坡度陡峭地帶的第四系(Q);

    (3)中等,賦值2~4分,包括碳酸鹽巖、片麻巖、火山巖、厚層砂巖為主的巖性分布區(qū),二疊系(P)和三疊系(T)分布的大部分地區(qū),平緩地帶的第四系(Q)地區(qū)等;

    (4)好,賦值1分,主要包括各種花崗巖巖體,沉積巖中的侵入體,如閃長巖脈(γ)、花崗巖脈(δ)等。

    (七)地質(zhì)災害易發(fā)程度

    研究區(qū)崩塌、滑坡和泥石流等地質(zhì)災害非常發(fā)育,是影響地面建筑物穩(wěn)定性的重要因素。在前人資料分析和地質(zhì)災害調(diào)查的基礎(chǔ)上,將崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災害易發(fā)程度作為評價因素之一,并盡可能考慮其與內(nèi)動力作用的相關(guān)性,也按照4個等級分別給予賦值(圖9-8)。

    (1)高易發(fā)區(qū),主要位于山區(qū)及強烈差異升降帶,發(fā)育有大規(guī)模滑坡、崩塌和泥石流等地質(zhì)災害,賦值10分;

    (2)較高易發(fā)區(qū),發(fā)育較小-中等規(guī)模的滑坡、崩塌、地裂縫、泥石流,賦值8分;

    (3)中等易發(fā)區(qū),主要發(fā)育各種小型地質(zhì)災害,賦值6分;

    (4)低易發(fā)區(qū),基本無地質(zhì)災害但屬于山區(qū),賦值4分。



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    三、綜合指標分析法的應(yīng)用過程。在具體應(yīng)用中,首先需要根據(jù)研究目的和對象特點,選擇合適的評價指標。然后,通過數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析等步驟,對各項指標進行量化處理。最后,根據(jù)分析結(jié)果,對對象進行綜合評價。這種方法可以應(yīng)用于各個領(lǐng)域,如企業(yè)的績效評估、工程項目的風險評估等。四、綜合指標分析...

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