Tecnología de detección de fibra óptica distribuida y su aplicación en monitoreo de ingeniería

Esta investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Nº 40172096) y el Proyecto Especial de Ciencia y Tecnología de 2000 del Ministerio de Tierras y Recursos. Este artículo fue publicado originalmente en Journal of Engineering Geology, 2003 (04): 354-406.

Xu Qiang, Huang Runqiu, Cheng Qiankun, Ding Xiumei, Li Dongshan, Li Yanrong

(Laboratorio estatal clave de prevención de riesgos geológicos y protección ambiental geológica, Universidad de Ciencia y Tecnología de Chengdu , Chengdu,

Resumen sobre deslizamientos de tierra Durante la investigación de desastres geológicos, cómo identificar con precisión las características del suelo de la zona de deslizamiento y determinar la ubicación específica de la superficie de deslizamiento es un dolor de cabeza para la mayoría del personal técnico y de ingeniería. El artículo toma el deslizamiento de tierra en el área del embalse de las Tres Gargantas como ejemplo para presentar el deslizamiento de tierra con más detalle, así como las características básicas del suelo en la zona de deslizamiento reveladas a través de varios métodos como topografía y nivelación, perforación y extracción de muestras. y la exposición de la superficie Los resultados de la investigación muestran que en la zona de deslizamiento no sólo se pueden ver marcas de desgaste evidentes, espejos y marcas de piedras, sino que en cada perforación se puede observar la rediagénesis del suelo en la zona de deslizamiento. En el suelo expuesto en la superficie, se puede ver que el suelo en la zona de deslizamiento es comprimido y frotado por el agua subterránea y el deslizamiento hacia abajo a alta velocidad. Hay rastros de que la estructura se dañó y luego se volvió a consolidar. Al mismo tiempo, hay una zona especial de impacto de deslizamiento de tierra debajo de la zona de deslizamiento. Las características del suelo de la zona de deslizamiento de deslizamiento de tierra de la playa de drenaje son muy típicas y representativas, y pueden usarse como base de referencia para colegas en el trabajo práctico para determinar el deslizamiento. superficie

Palabras clave Zona de deslizamiento del deslizamiento de tierra de Datan Superficie de deslizamiento del suelo Zona de impacto del deslizamiento de tierra

1 Introducción

El antiguo deslizamiento de tierra de Dadan se encuentra en el área original de la margen izquierda de. El río Yangtze en el municipio de Datan, condado de Zigui, provincia de Hubei, es uno de los deslizamientos de tierra más típicos entre los muchos deslizamientos de tierra antiguos en el área del embalse de las Tres Gargantas. A través de una investigación en profundidad sobre el deslizamiento de tierra de Leitan, el autor descubrió que este deslizamiento de tierra no es solo. un deslizamiento de tierra muy estándar y típico en características topográficas, y son representativos y típicos en muchos otros aspectos (como la estructura geológica del cuerpo del deslizamiento, estructura hidrogeológica, características de la zona de deslizamiento y mecanismo genético), especialmente en las características de la zona de deslizamiento. En el proceso de investigación de deslizamientos de tierra real, cómo identificar y comprender de manera rápida y precisa las características típicas del suelo de la zona de deslizamiento, de acuerdo con las circunstancias específicas de la investigación, y así determinar con precisión la ubicación de la zona de deslizamiento, es a menudo el problema más problemático. para personal técnico y de ingeniería en el sitio. Este artículo presenta brevemente las características de la zona de deslizamiento del deslizamiento de tierra de la playa de drenaje para referencia de los ingenieros geólogos durante la investigación de deslizamientos de tierra.

2 Características básicas de los deslizamientos de tierra.

El deslizamiento de tierra de Xieshuitan tiene forma de silla, con el borde frontal del deslizamiento de tierra sobresaliendo de la superficie del río. Las características geomorfológicas del antiguo deslizamiento de tierra son muy obvias. El deslizamiento de tierra de la playa de drenaje tiene forma de lengua larga, ancha en el frente y. estrecho en la parte posterior, la pendiente general del terreno del deslizamiento de tierra es de 20 ° ~ 35 °, la longitud longitudinal del borde de salida es de aproximadamente 780 m y el ancho máximo del borde frontal de 460 m, el ancho del borde de salida es de aproximadamente 140 m. , y el área es de aproximadamente 0,2 km2 Desde la sección transversal, la mitad inferior del deslizamiento de tierra es más gruesa, con un espesor máximo de 45 metros, la mitad superior es relativamente delgada, generalmente más de 20 metros, con un espesor promedio de unos 30 metros El volumen total es de unos 8,94 millones de metros cúbicos (Figura 1)

Los estratos expuestos en el área del deslizamiento son, de nuevo a viejo, los siguientes: Sedimento del deslizamiento (Qde1): amarillo claro, Suelo de grava de color rojo claro, estructura suelta y permeable al agua. La proporción suelo-roca es de 2:1 a 1:2, y la composición de la grava es principalmente pizarra arenosa. El tamaño de las partículas de la grava es generalmente de 40 a 60 cm, y su contenido. aumenta desde el medio hacia los dos lados y el borde trasero. Formación Niejiashan del Jurásico Medio (J2n): limolita en capas de espesor medio de color rojo púrpura, verde grisáceo, arenisca de cuarzo feldespática intercalada con lutita de color rojo púrpura y lutita limosa. Distribuida principalmente en el borde de salida del deslizamiento y por encima del tramo. Formación Tongzhuyuan del Jurásico Inferior (J1t): limolita gris verdosa, gris amarillenta, arenisca fina y lutita, distribuidas principalmente en las partes media y superior del deslizamiento de tierra. Formación Triásica Superior Shazhenxi (T3): lutitas limosas de color gris verdoso, gris amarillento, arenisca fina intercalada con medidas de esquisto y carbón, distribuidas principalmente en las partes media e inferior del deslizamiento de tierra. Formación Badong (T2b) en el Triásico Medio: arenisca de color rojo púrpura, limolita intercalada con lutita, principalmente expuesta en el borde frontal del deslizamiento de tierra cerca del río. Los resultados del estudio muestran que después de que ocurrió el antiguo deslizamiento de tierra en la playa de drenaje, el lecho rocoso de la Formación Badong (T2b) cortado por el borde frontal del deslizamiento de tierra experimentó deslizamiento de primer nivel nuevamente y formó una plataforma de borde posterior del deslizamiento de tierra más obvia: una plataforma de segundo nivel. plataforma.

3 Características estructurales y composición material del deslizamiento

En la sección transversal del deslizamiento Liutan, el cuerpo del talud se analiza de arriba a abajo desde la perspectiva de la composición material y estructural. características Se divide en cinco capas: acumulación de talud, acumulación de deslizamientos, zona de deslizamiento, zona de impacto de deslizamientos y lecho de roca (Figura 1, Figura 2).

Figura 1 Sección representativa del deslizamiento de tierra de playa de drenaje

Capa sedimentaria de pendiente (Qdl): Esta capa es principalmente arcilla calcárea de color marrón amarillento, amarillo grisáceo y rojo púrpura mezclado con grava. . La relación suelo-roca es generalmente de 15:1 a 8:1, y la arcilla limosa tiene plasticidad. La grava es principalmente arenisca y limolita, de forma angular a subangular, con un diámetro que oscila entre 10 y 300 mm. Esta capa fue reemplazada por relleno artificial en el lugar de la estructura del edificio.

Capa de acumulación de deslizamientos de tierra (Qdel): esta capa es principalmente suelo de grava de color gris verdoso, amarillo claro y rojo púrpura. La proporción de suelo y piedra en varias partes varía mucho, oscilando entre 6:1 y 6:1. 1:5 La zona está dominada por arcilla, con algunas zonas dominadas por grava. El suelo es arcilla plástica y arcilla limosa, y la grava se compone principalmente de limolita, arenisca y lutita limosa. Tiene forma prismática a subprismática, con un diámetro generalmente de 20 a 220 mm, y las más grandes pueden alcanzar de 300 a 300 a 220 mm. 400 mm y está disperso, apilado y de tamaños mixtos. Se puede ver arenisca de cuarzo feldespato de la Formación Niejiashan (J2n) en la plataforma secundaria y arriba, y fragmentos de limolita fangosa de color rojo púrpura de la Formación Badong (T2b) se encuentran principalmente en el borde frontal del cuerpo del deslizamiento de tierra. El espesor máximo del cuerpo del deslizamiento de tierra alcanza los 45 metros y el espesor promedio es de unos 30 metros. En general, el cuerpo del deslizamiento de tierra tiene una estructura suelta y buena permeabilidad.

Figura 2 Diagrama esquemático de la estructura de la sección del talud

Zona de deslizamiento: el suelo en la zona de deslizamiento del deslizamiento de tierra de Leitan es principalmente arcilla de color rojo púrpura, gris-negro y gris-blanco. , arcilla limosa y grava La proporción de suelo a grava es de aproximadamente 7: 3, y la estructura es relativamente densa. En muchas zonas de deslizamiento se pueden ver rayones e impresiones de grava. partes de la zona de deslizamiento, y el espesor oscila entre 0,7 metros y 2,7 ​​metros. Las características específicas de los suelos de la zona de deslizamiento se describen a continuación.

Área afectada por el deslizamiento de tierra: en la zona de deslizamiento posterior del deslizamiento de tierra de Leitan, hay un cierto espesor de la zona de fractura de extrusión formada por la dinámica del deslizamiento de tierra durante el proceso de deslizamiento de alta velocidad del antiguo deslizamiento de tierra original de Leitan. Esta zona de falla es similar a la zona de falla en características estructurales, por lo que se llama zona de impacto de deslizamiento de tierra. A través de la exploración de agujeros planos y núcleos de perforación, se puede observar que la arenisca en la zona del deslizamiento de tierra obviamente ha sido triturada en bloques, gravas e incluso cortes y polvos similares al azúcar, y su estructura está suelta, agrietada o suelta. (Figura 3). En la zona de deslizamiento, los escombros y el polvo de arenisca se pueden agarrar directamente con la mano, y la estructura pasa gradualmente hacia adentro desde bloques masivos de grava y fracturas hasta un lecho de roca en capas normal.

Las características de la zona de impacto del deslizamiento de tierra que se ven en el núcleo son: la zona de impacto está compuesta principalmente de suelo de grava, con una proporción suelo-roca de aproximadamente 1:1 a 1:3. La grava es severa. triturada por extrusión y retorcida en forma de arena a mano, la composición de la grava es la misma que la composición del lecho rocoso de la parte correspondiente. En el área afectada por el deslizamiento de tierra del pozo No. 9, el macizo rocoso está demasiado roto y el núcleo no se puede extraer directamente durante la perforación. Solo se pueden extraer cortes similares a la arena de río lavada por el agua (Figura 4).

Figura 3 Zona de impacto del deslizamiento expuesta en el pozo de exploración

Figura 4 Zona de impacto del deslizamiento en el pozo No. 9

4 Características del suelo del deslizamiento

Las características estructurales del suelo del deslizamiento de tierra del deslizamiento de tierra de Datan son muy típicas y representativas. Las características obvias del deslizamiento de tierra se pueden ver en los agujeros de exploración, los núcleos de perforación y los afloramientos superficiales en el borde frontal del cuerpo del deslizamiento. El suelo en la zona de deslizamiento se puede observar desde el núcleo de exploración y el afloramiento superficial en el borde frontal del cuerpo del deslizamiento, el cual es muy típico y representativo.

La Figura 5 muestra la composición y estructura del suelo y los materiales geotécnicos cerca de la zona de deslizamiento del deslizamiento de tierra de Dudan según lo revelado por la cueva de exploración. Desde la zona normal de acumulación de deslizamientos de tierra encima de la zona de deslizamiento hasta la zona de impacto de deslizamientos de tierra debajo de la zona de deslizamiento, hay un total de 7 capas. Las características específicas de cada capa son las siguientes:

Figura 5 Dudan expuesto en. 97 m de la cueva Materiales geotécnicos y características estructurales cerca de la zona de deslizamiento del deslizamiento

1) Capa 1 (No. (1) en la imagen): escombros masivos de color marrón oscuro mezclados con arcilla, composición de escombros masivos Es principalmente limolita de color amarillo verdoso claro, con una pequeña cantidad de limolita carbonosa de color gris-negro y una pequeña cantidad de limolita de carbono gris-negro. La proporción suelo-roca es de aproximadamente 3:7. La grava es angular, con un tamaño de partícula promedio de. 10 cm y un tamaño máximo de partícula de 30 cm Tiene mala cementabilidad, con estructura suelta y fuerte permeabilidad al agua. Esta capa es en realidad una capa de acumulación normal de deslizamientos de tierra.

②La segunda capa (No. 2): escombros masivos de color marrón oscuro mezclados con arcilla, principalmente escombros masivos. Está compuesto de limolita arcillosa de color amarillo claro con una pequeña cantidad de lutita carbonácea gris-negra. La proporción suelo-roca es de aproximadamente 4:6. Tiene signos obvios de fragmentación. El tamaño promedio de las partículas es de 2 a 5 cm, y la partícula más grande es de 2 a 5 cm. El diámetro puede alcanzar los 10 cm, la cementación es deficiente, la estructura está suelta y la permeabilidad al agua es fuerte (pero más débil que). la primera capa).

Esta capa es en realidad el resultado de que los depósitos de deslizamiento de tierra cercanos a la zona de deslizamiento sean aplastados durante el proceso de deslizamiento.

③La tercera capa (número (3)): arcilla de color rojo púrpura, marrón rojizo, que contiene una pequeña cantidad de grava. La composición de la grava es principalmente arenisca de color amarillo verdoso claro, blanco grisáceo y limolita. La relación suelo-roca es de aproximadamente 8:2 ~ 9:1. Afectada por el agua subterránea (esta capa es una capa relativamente impermeable, y se puede ver una filtración obvia de agua subterránea en la interfaz de contacto con (2)), la arcilla exhibe propiedades plásticas de flujo. El tamaño promedio de las partículas de la grava es de 0,5 a 1 cm, casi cuadrada y originalmente redonda, y la grava no tiene características de disposición direccional obvias. En términos generales, la estructura es relativamente densa, el grado de cementación es medio y la permeabilidad al agua es pobre. Esta capa debe estar por encima de la tira deslizante principal.

④La cuarta capa (número (4)): arcilla gris-negra, que contiene una pequeña cantidad de grava, con una relación suelo-roca de aproximadamente 9:1. Los componentes de grava son principalmente arenisca y limolita de color amarillo verdoso claro, blanco grisáceo. El tamaño promedio de las partículas de la grava es de 0,5 a 1 cm, de casi cuadrada a casi redonda. La grava tiene las características de disposición direccional. La superficie es plana y paralela a la superficie resbaladiza. Después de que la grava se rompe, se pueden dejar huellas claras. sobre la arcilla. La arcilla es maleable. La estructura general es muy densa, con buena cementación y mala permeabilidad al agua. Esta capa debe ser la capa central de la zona de deslizamiento principal. El componente carbonoso puede ser causado por la carbonización durante el deslizamiento a alta velocidad, o puede ser que las líneas de carbón en T3 sean traídas aquí durante el deslizamiento a alta velocidad.

⑤La quinta capa (No. 5): arcilla de color rojo púrpura, que contiene una pequeña cantidad de grava, con una proporción suelo-roca de aproximadamente 9:1. Los componentes de la grava son principalmente de color amarillo verdoso claro. arenisca y limolita de color blanco grisáceo. El tamaño promedio de las partículas de la grava es de 0,5 a 1 cm, de casi cuadrada a casi redonda, y se puede ver la disposición direccional de la grava, con su plano paralelo a la superficie de deslizamiento. La arcilla es maleable y las impresiones de grava son claramente visibles. En general, la estructura es muy densa, bien cementada y poco permeable. Esta capa debe ser la capa inferior de la tira deslizante principal.

Capa 6 (Nº 6): grava de color blanco grisáceo, amarillo claro mezclada con restos de roca, con un contenido de restos de roca del 70% al 80%. La composición de la grava es principalmente arenisca de cuarzo de color amarillo verdoso claro, blanco grisáceo o arenisca de cuarzo feldespática. El tamaño promedio de las partículas de grava es de 1 a 3 cm, casi cuadrado y tiene características de trituración obvias. La estructura general está suelta, con una cementación deficiente y una fuerte permeabilidad al agua, pero el estado del agua subterránea es solo húmedo (el agua subterránea ha sido cortada por la zona de deslizamiento principal). Esta capa debe ser el área afectada por el deslizamiento de tierra inmediatamente adyacente al fondo de la zona del deslizamiento de tierra.

La séptima capa (número (7)): polvo de roca clástica parecido al azúcar de color marrón amarillento mezclado con grava. La composición de la grava es principalmente arenisca de cuarzo de color blanco grisáceo o arenisca de cuarzo feldespática. El tamaño promedio de las partículas de la grava es de 1 a 3 cm, casi cuadrada, y se pueden ver características obvias de trituración. En términos generales, la estructura está suelta, la cementación es deficiente y la permeabilidad al agua es fuerte, pero el estado del agua subterránea es solo húmedo. Esta capa debe ser el cuerpo principal del área afectada por el deslizamiento de tierra.

Se puede ver a partir de las características anteriores que las características estratificadas del suelo en la zona de deslizamiento del antiguo deslizamiento de tierra original de Leitan reveladas por esta exploración corresponden a la exposición superficial del núcleo de perforación y la zona de deslizamiento en el borde frontal del deslizamiento de tierra. En términos generales, el suelo y las rocas cercanas a la zona de deslizamiento tienen una estructura de tres capas: la zona de deslizamiento, los sedimentos del deslizamiento aplastados durante el proceso de deslizamiento en la parte superior de la zona de deslizamiento y la zona afectada por el deslizamiento debajo de la zona de deslizamiento afectada. por la dinámica de deslizamientos de tierra. Entre ellas, la zona de deslizamiento se puede subdividir en tres capas (es decir, (3), (4) y (5) capas en la Figura 5). Sin embargo, esta estructura de tres capas de la zona de deslizamiento no es universal; es relativamente completa sólo en pozos individuales (como ZK1, ZK7, ZK8, etc.). Generalmente, algunas zonas de deslizamiento pueden tener solo una o dos capas.

En el núcleo de perforación se pueden observar características similares a las de la placa plana: la estructura es densa y la sección del núcleo está relativamente completa (en comparación con la zona de impacto del deslizamiento de tierra debajo y los depósitos de deslizamiento adyacentes arriba), teniendo Las tasas de extracción de muestras son altas (al contrario de la dificultad general de extraer muestras de deslizamientos de tierra). Cuando el núcleo se abre con la mano, generalmente se pueden ver marcas de espejos y rayones muy obvias, así como marcas de escombros (Figura 6). La calcificación del suelo en la zona de deslizamiento también es visible en el núcleo del pozo 5 (Fig. 7). Esto es difícil de ver en la zona de deslizamiento de un deslizamiento de tierra típico.

Varias otras características de los suelos de la zona de deslizamiento de Telluride se pueden ver en los afloramientos superficiales de suelos en la zona de deslizamiento en el frente del deslizamiento (Figura 8). La Figura 8 muestra que el suelo en la zona de deslizamiento en este lugar es principalmente arcilla calcárea de color amarillo claro, intercalada con grava, con una relación suelo/grava de aproximadamente 5:5, una estructura compacta y buena cementación. La grava es casi cuadrada y casi redonda. La arcilla en la zona de deslizamiento tiene rastros de haber sido exprimida y frotada durante el proceso de deslizamiento a alta velocidad del cuerpo del deslizamiento de tierra original. La estructura original fue destruida y luego consolidada nuevamente.

Figura 6: Se pueden ver superficies de espejo claras y rayones en el núcleo de la zona de deslizamiento ZK6

Figura 7: La mineralización de roca cretácea del suelo en la zona de deslizamiento se puede ver en la núcleo de la zona de deslizamiento ZK5

Figura 8

5 Conclusión

A través de la investigación anterior y los resultados sobre las características del suelo del antiguo deslizamiento de tierra de Dadan, los resultados muestran que

(1) El suelo en la zona de deslizamiento del antiguo deslizamiento de tierra de Dadan fue destruido durante el proceso de deslizamiento de alta velocidad del deslizamiento de tierra original, y la estructura original se volvió a consolidar después de ser destruida. p> (1) El deslizamiento de tierra de Jiucaitán tiene una estructura de cinco capas en el perfil: acumulación de pendiente, acumulación de deslizamiento de tierra, zona de deslizamiento, zona afectada por deslizamiento de tierra y lecho de roca. En comparación con los deslizamientos de tierra generales, el deslizamiento de tierra de Jiushan se caracteriza por una zona afectada por deslizamientos de tierra con un cierto espesor debajo de la zona de deslizamiento. La zona de impacto del deslizamiento de tierra es una zona de compresión y fractura que se forma después de que el lecho de roca en el lecho del talud antiinclinado se somete a una extrusión dinámica de alta intensidad durante el proceso de deslizamiento de alta velocidad del cuerpo del talud. Este tipo de zona de impacto de deslizamiento de tierra debería ser difícil de ver en deslizamientos de tierra de capa suave y deslizamientos de tierra de baja velocidad.

(2) Los suelos típicos de la zona de deslizamiento se pueden observar a nivel de exploración, núcleos de perforación y cabezales de superficie. Las principales características del suelo de la zona de deslizamiento son: la composición del material es arcillosa, conteniendo una pequeña cantidad de grava, y la grava es subprismática-subcircular, con disposición direccional visible. La estructura es densa, la cementación es moderada y la permeabilidad al agua es pobre. En el suelo de la zona de deslizamiento se pueden ver rayones, espejos y marcas de grava evidentes. En las perforaciones individuales se puede ver que el suelo en la zona de deslizamiento tiene forma de roca prismática. En la superficie también se puede ver que el suelo en la zona de deslizamiento es comprimido y frotado por el agua subterránea y el deslizamiento de alta velocidad. La estructura original se destruye y luego se vuelve a consolidar. Se puede considerar que el suelo de drenaje de la playa contiene una variedad de características típicas de las zonas de deslizamiento de alta velocidad.

Referencias

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p>

[2]Deslizamientos de tierra catastróficos: efectos, ocurrencia y mecanismos,edbyStephenG.Evansand-JeromeV.DeGraff,TheGeologicalScietyofAmerica,2002

[3]HuangRunqiu,XuQiang Análisis científico del sistema general de principios y geología de ingeniería. Aplicaciones [M]. Beijing: Geology Press, 1997

[4] Yin Yuping, Zhang Jiagui, Chen Baosun, Kang Hongda. Estudio sobre el mecanismo de formación de acumulaciones sueltas en la nueva ciudad de migrantes de Wushan en el área del embalse de las Tres Gargantas [J] Journal of Engineering Geology, 2000, 8(3): 265~271

[5] Dai Fuchu. , Li Zhuofen, Huang Zhiquan, Wang Sijing. Mecanismo de formación de bordes de roca volcánica de deslizamientos de tierra y flujos de escombros causados ​​por fuertes lluvias en áreas de suelo residual de pendientes [J]. p>