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重大工程选址的“安全岛”多级逼近与优选理论及其应用

【摘要】: 文章在回顾了区域地壳稳定性研究历史,分析了其现状及而临的挑战的前提下,提出了如何进行活动构造区重大工程选址的区域地壳稳定性评价理论与方法,并在黄河黑山峡地区实现了量化应用研究。 经过论证活动构造区的特点及强震区土石坝建筑的经验,结合当前工程建设要求和全球活动构造学研究现状,作者初步建立了重大工程选址的“安全岛”多级逼近与优选理论体系和工作步骤,讨论了其自然哲学和板块构造学基础,进一步发展了李四光(1965,1967)提出,胡海涛(1979,1984,1988)坚持并发展起来的“安全岛”理论、多级逼近与优选的大意是,根据边界断裂的规模、活动方式或强度与地块内部性状的基本一致性,从大到小逐级确定出一系列地块,并在每级的若干地块中优选出相对稳定者即“安全岛”,提出了用稳定度(△f)概念描述“安全岛”的稳定程度,并用模式识别方法进行量化表达。为反映“安全岛”的地质地震历史状态,提出据安全期概念建立“安全岛”的工程分类,即分为永久稳定的,相对稳定的和暂时稳定的三类。 在“安全岛”多级逼近与优选理论的指导下,以黄河黑山峡大柳树工程为例进行了应用研究。首先对全国活动断裂系统进行分区而实现一级逼近,其次根据区域地质地震资料进行二、三、四级逼近与优选,直至黑山峡区域地块。 黑山峡位于黄河中游甘肃和宁夏交界处,地质上处于中卫-同心断裂系(曾孕育M(?)71/2级地震)和南、西华山断裂系(曾孕育M(?)8.5级地震)之间,是一个受强震影响的地区,作者在进行了多次现场考查,深入的地质、地震和地球物理及活动构造分析基础上,论证了香山地块新构造期以来的东西分异。应用分数维理论(B.B.Mandclbrot,1977,1982)研究了区域活动断裂系的分段性和新构造活动强度,用水系反演方法(A.E.Scheidcgger,1977,1982)计算了新构造期应力场。随后完成了黑山峡地区“安全岛”的五级和六级逼近,并用模式识别理论中经改进的Cora-3算法实现了工程“安全岛”的量化优选,依其稳定度(△f)进行了“安全岛”稳定性分级,得出黑山峡西端的小观音坝区和东端的大柳树坝区都处于相对稳定地块上的结论。 总之,文章主要基于板块理论和岩石圈动力学提出了重大工程选址的“安全岛”多级逼近与优选理论,并以黄河黑山峡工程为例实现了量化研究,为活动构造区重大工程场址的选定、评价与决策提供了一种新的思路和应用例证。

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