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胡海涛与区域地壳稳定性“安全岛”学说的发展

时间:2010-09-18  归属:当代科技精华地学卷

    胡海涛,中国工程院院士,全国工程勘察大师,现任地质矿产部环境地质研究所研究员,博士生导师。四川自贡市人,1923年10月生。1946年毕业于中央大学地质系,获学士学位。47年来,他先后从事地质教育、工程地质和环境地质勘察研究工作;对长江三峡工程、青藏铁路、广东大亚湾核电站等重大工程,进行过大量工程地质勘察和前期论证,主要开展工程规划选址、区域地壳稳定性、地质灾害和环境地质的研究;先后培养硕士生12人,博士生6人,均已成为该学科领域的骨干力量。他多次获地矿部科技成果奖,并获地矿部地质找矿工作重大贡献者和国务院我国工程技术事业突出贡献者称号。

 

一、区域地壳稳定性“安全岛”学说发展简况

 

    “安全岛”(Safety Island)这个名词,严格地说并非地质科学术语,而是位于城市街道十字路口交通岗哨所在地的专用名词。它的周围车水马龙,喧嚣尘上,而岗哨所在地,确相对平静稳定,因此,称它为“安全岛”。用它来比拟活动构造带内相对安定的地区,非常通俗直观。在核电站选址中可与“核岛”相对应。

    早在70年代,李四光在“地震是可以预报”一文中指出:“地震波实际上是受构造所控制,沿着某些地带传播的。因此,在一些活动带中,也是有相对安定的地区(又叫‘安全岛’)。这一观点,对我们的建设是有意义的。关键在于找出活动带,从目前重点建设地区看,我们就是要确定这些活动地带和相对安全的地区。”

    李四光提出的“安全岛”思想,20余年来,已成为我国重大工程选址而进行的地震地质和区域地壳稳定性评价工作的指导思想,“安全岛”业已成为重大工程选址的重要探索目标。胡海涛等继承和发展了李四光的“安全岛”思想,并在多处重大工程(如青藏铁路、广东大亚湾核电站、长江三峡工程和黄河黑山峡水利枢纽工程)规划选址中,得到广泛的应用。

    “区域地壳稳定性”(以后简称“区域稳定性”)是我国工程建设中具有特色的重要研究课题。随着大规模建设的迅速发展,由于重大工程前期的论证关系着工程建设的战略决策和工程经济合理性、技术可能性和安全可靠性,甚至整个工程的成败,致使该课题受到建设规划、设计部门和工程、地质与环境学界的普遍重视。而且,随着今后更多更大工程建设地区的转移和发展,将会越来越显得重要。

    近年来,有关学科论文和报告中,提出了一些术语,如“区域地质稳定性”“区域构造稳定性”“地震稳定性”等等,这些术语多半为地质、构造地质和地震地质工作人员所常用,是从这些学科的角度提出的,这与从工程地质学科出发而具有综合环境学科含义的“区域稳定性”不能混为一谈。后者紧密联系工程建筑的可行性,与其它学科在本质上有所差别。所谓“区域稳定”是评价工程建设地区壳稳定性,是相对于“山体稳定”“岩体稳定”而言的。“区域稳定”具有它一定的含义及其发展变化过程,在我国的研究,有着不同的发展阶段,大致可分为三个阶段:

    1.萌芽阶段

    此阶段,约在60年代前,老一辈的地质学家如李四光、刘国昌、谷德振等在研究构造地质、地震地质应用于解决工程建筑有关的实际问题时,早已孕育着“区域稳定性”的思想。如谷德振在从事西南地区的水利水电开发地质调查时,曾提出:“该地区的地壳活动性是非常明显而突出的,但在不同的地区,活动性强度和性质是有很大区别的,在空间分布上有些地区是比较稳定的,有些地区是比较活动的”。本阶段的萌芽思想对以后“区域稳定性”的研究具有启发的作用。

    2.理论形成阶段

    60年代中期至80年代初期为第二阶段。其间由于邢台地震和唐山地震的发生,所造成的直接和间接破坏和损失是惨重的,极大地震惊了社会各界;再有广东大亚湾、苏南、辽南等核电站规划选址的需要,从而也促进了工程建设地区地壳稳定性的研究。至80年代初期,在我国逐渐形成了比较完整的区域稳定性评价理论和方法,并出现同中存异的3个代表性学术观点。其一,是刘国昌(1979)基于中国区域工程地质研究和地质力学在水文地质工程地质中的应用提出的区域稳定评价,他认为:“区域稳定性主要是由于地壳运动形成的地表水平位移、升降错位、褶曲以及地震等造成不同区域的安全程度;其次,是在特定的地质条件下形成的物理地质现象,如滑坡、震动液化、粘土塑流、岩溶塌陷、黄土湿陷等造成对不同区域的安全程度。”其二,是谷德振及其同事基于他们创立的岩体结构控制论指出:“区域稳定性是指工程所在地区的地壳稳定性,论证区域稳定性应从地震活动与区域构造断裂的关系,区域Ⅰ级结构面的发生发展及其派生结构面的组合关系的断块之间的相互关系入手”。1979年谷德振、王思敬共同提出了地质体的五大稳定问题,即区域、山体、岩体、地面和深部稳定问题。其三,是胡海涛(1979、1984)坚持和发展了李四光的“安全岛”思想,他认为:“区域稳定性是指工程建筑地区在内、外动力(以内力为主)的作用下,现今地壳及其表层的稳定程度,以及这种稳定程度与工程建筑之间的相互作用和影响”。他指出,区域稳定性研究要分析地质体的介质结构因素和动力因素两个方面。介质结构因素包括地层、岩性、构造及其形成、演化历史等;动力因素包括构造活动性、地震活动性、火山活动、水热活动、物理地质作用和工程地质作用等几方面。而且提出用量化指标,计算区域稳定系数的半定量评价的概念和方法,并编制区域稳定性分区图,按其稳定程度分级、分区评价。综合来看三种学术观点的共同之处,一是,区域稳定性是研究工程建筑地区的地壳稳定性;其次,均以研究内动力为主引起的区域地壳稳定性问题。胡海涛等强调还要研究自然外动力和人为动力引起的区域稳定性问题,如外力引起的物理地质作用,人为引起的水库诱发地震和抽吸地下水和开采地下矿产引起的大面积地面沉降和塌陷等。这也是工程地质角度研究地壳稳定性与单纯从构造、地震研究方向的主要区别。总之,第二阶段,已基本形成我国区域稳定性研究的基本理论和方法、步骤。

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  • 关键词:发展稳定性胡海涛区域地壳安全岛学说
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