中国地理学会红层与丹霞研究工作组     国际地貌学家协会红层与丹霞工作组

中国与斯洛伐克丹霞地貌合作研究项目通报



中国与斯洛伐克政府间科技合作项目

 

中国丹霞世界遗产地的岩崩灾害及其风险评估研究第一阶段考察通报

 

1 概况

 

2013910日至19日,斯洛伐克夸美纽斯大学(Comenius University)自然科学学院工程地质系的Jan Vlcko教授率团访问中国,就中国和斯洛伐克政府间科技合作项目“中国丹霞世界遗产地的岩崩灾害及其风险评估”进行案例地考察。中方项目负责人,中山大学地理科学与规划学院彭华教授及其研究团队全程陪同了考察与研讨活动。该项目是关于丹霞地貌研究的第一个国际合作考察项目,也是外国专家首次到中国专门进行丹霞地貌研究。

夸美纽斯大学是斯洛伐克最古老也是最大的综合性大学,自然科学学院在砂岩地貌研究方面具有重要的国际影响,2002年曾成功举办首届欧洲砂岩地貌会议。尤其在利用遥感技术结合地面变形监测研究坡面稳定性方面具有显著专长,在国际上处于领先地位,曾在多个国家的滑坡、崩塌等研究中取得大量研究成果,积累了丰富的经验。在本次合作项目中,选择广东丹霞山和湖南崀山两个世界遗产地作为案例地,上述技术将被用于评估丹霞世界遗产地的岩体稳定性,建立野外监测点,以便采取相关措施减轻不稳定岩体对旅游安全的威胁。

 

2 项目意义

从科学层面来说,丹霞地貌以陡崖坡为特征,而大部分陡崖坡是崩塌后壁,崩塌是丹霞地貌坡面发育最重要的动力形式。坡面的稳定性及演化规律是丹霞地貌坡面发育的关键问题之一。本项目从岩崩这个关键问题入手,是开展国际合作研究一个良好的开端。

2010年第34届世界遗产大会上,“中国丹霞”系列遗产项目被列入世界遗产名录,引起了世人的瞩目。但鉴于丹霞地貌基础研究薄弱、国际认知度较低的问题,世界遗产委员会决议(34COM 8B.1)要求:请缔约国继续对丹霞地貌进行科学研究并支持组织国际会议;要求缔约国积极推动中国丹霞和红层地貌的国际认知。本项目以“中国丹霞”遗产地为案例,对丹霞地貌的岩石坡面稳定性及崩塌灾害风险评估进行合作研究,努力解决丹霞地貌不同部位的边坡崩塌灾害机制这个关键科学问题,也通过国际专家实质性介入,推动丹霞地貌的国际认知。

在中国命名的丹霞地貌,需要多学科的国际合作研究,才能得到国际学术界的广泛认同,才能实现丹霞地貌研究的真正国际化。2011年国际地貌学家协会丹霞工作组第一次会议上,将丹霞地貌全球研究和国际合作列入近期工作重点,要求中国做好基础研究示范,丹霞地貌坡面演化是其基础研究的重点之一。

从应用层面来说,丹霞坡面的稳定性随着地貌部位、尺度和形态不同而存在巨大差异。因此,对坡面稳定性和岩崩灾害分布规律的研究,是道路选线、设施建设和旅游安全的要求。

从对中国丹霞遗产地的研究和监测来看,各丹霞地貌区都存在着坡面不稳定威胁问题。排查崩塌的分布规律和进行岩崩灾害风险评估,可为一般丹霞地貌区岩崩灾害提供预测的依据。

 

3 考察日程

910·沃尔克(Jan Vlcko)教授率团抵广州,随行有Vladimir Greif 弗拉迪米尔·格雷夫教授和博士研究生克里斯蒂娜·巴特洛娃(Mgr Kristina Batorova)。911日在广州参观中大校园和地理学院,举行项目合作交流座谈会。

912-14日考察广东丹霞山。对丹霞山锦石岩、混元洞、晚秀岩洞穴群、牛鼻村公路旁和锦岩大崖壁崩塌灾害点等处软岩风化和上覆危岩进行观察,选择确定监测点;在岩崩灾害监测点进行重点考察测量,安装调试监测仪器设备和防护设施。与丹霞山管委会举行交流会。

915-17日考察湖南崀山。重点对雷劈石、天一巷、紫霞峒、辣椒峰等地的、崩塌灾害点进行观察测量,打制标本,观察崩塌形成的大型崩积堆。与新宁县和崀山管委会领导与专业人员进行合作交流。

918日从崀山返回广州。19日在广州举行中山大学夸美纽斯大学丹霞岩崩研讨会。晚上从白云机场乘机回国。

4 具体工作成效

 

4.1崩塌灾害考察

1)对丹霞山潜在崩塌灾害点的考察主要完成的工作有:

对丹霞山的崩塌的调查包括对崩塌体的危岩自然地理要素参数的获取,包括与河谷的位置关系、构造面的相对年龄、危岩体的几何形态、危岩体所处的地形位置、朝向等;另外通过正色投影遥感影像来确定崩塌位置,对危岩体范围进行界定,使用数字地形图核查崩塌点,获取和通过激光测距仪绘制危岩体地貌形态。以上的参数获取以及对其进行统计分析是后期分析崩塌分布,评价崩塌特点,了解崩塌过程和地貌动态的基础工作。

通过对丹霞山游客最为集中且潜在崩塌危害最严重的长老峰进行了系统考察,遴选出最为适合进行崩塌体变形监测的潜在崩塌点——锦石岩寺附近危岩体,进行了应变自动监测记录仪器安装以及修建监测点保护设施。

2)对崀山最近发生的崩塌灾害点的考察主要完成的工作有:

通过激光测距仪和崩塌前的图像近似估计原崩塌体的几何形态数据,同时测量崩塌体原来位置和崩塌后碎石堆积区的高差,了解崩塌前后的能量转移情况。现场对邻近岩体进行节理裂隙结构面和底部软弱粉砂岩层的产状测量,现场绘制带有压应力成因的节理方向的崩塌体地貌简图。

结合预定的研究技术方法选择和研究对象的实际需要,共打制岩石标本20块。标本将由中-斯双方专家带回分别进行实验室分析。岩石样本将参照土工试验技术规范用于获取重度、单轴抗压强度、拉应力强度、杨氏模量以及泊松比等物理力学参数,通过以上参数进行有限元模型分析,最终还原模拟崩塌体未崩塌时的实际岩体技术稳定安全系数,和分析崩塌体内部剪切应力和破裂面的剪切应变和有效剪切应力。

4.2 落石灾害考察

考察期间重点对丹霞山牛鼻村附近景区的主干公路的边坡进行了考察。通常岩石的类型和母岩体的结构面特征会对落石的形状有基本的控制作用,因此对于该点的考察的基本工作就是摸清了丹霞盆地沉积过程中形成的一组基础节理体系,该组压性节理是垂直于层面的,而且两组节理基本为垂直,两节理的跨度和发育该组节理的岩层厚度相近,另外由于盆地抬升过程中受到轻微的变形,也有其他的节理存在,而具体情况有待近期室内分析获得。

对崖坡的地形特征的测量,以及周围落石的形态学特征进行测量。这些数据将用于通过落石定量化设计该地质背景下的落石防治措施的参数

通常认为对于总体的地质背景,确定落石的形状和大小的特征可能适用于其他具有相似的物理背景的地区,因此通过对该段崖坡的考察将有助于了解丹霞地貌区的落石的能量和自然边坡下的可能的运动轨迹等过程

照片24  崀山与当地领导和专业人员交流照片24  崀山与当地领导和专业人员交流照片24  崀山与当地领导和专业人员交流

4.3 学术交流成果
    本次考察期间共进行一次项目合作交流、两次考察情况现场总结交流会和一次中山大学夸美纽斯大学丹霞岩崩研讨会。

通过项目合作交流,本项目组向斯洛伐克专家详细介绍展示了中国丹霞地貌的研究历史、研究现状以及中国丹霞申遗后的关键问题和研究方向,斯洛伐克三位专家介绍了近些年他们对崩塌、滑坡等领域的研究进展等。另外在考察前结合本项目组对丹霞遗产地的资料积累和长期的研究成果,进一步调整细化研究方案。

通过丹霞岩崩研讨会,中斯双方的专家明确了要进一步联合对丹霞遗产地崩塌灾害的合作的目标,斯洛伐克来访专家中的克里斯蒂娜·巴特洛娃已确定要将丹霞遗产地作为其博士学位论文研究的案例地。

附:相关工作照片

 

照片1  -项目合作交流会  

 

 

照片 2 中-斯联合考察组参观丹霞山博物馆

 

照片 3 专家组在丹霞山调研 

 

 

照片 4 专家组进入岩块滑动裂隙考察

 

 

照片 5 专家组在丹霞山现场讨论

 

 

照片 6 丹霞山龙泉岩软岩风化与上覆高危岩体 

 

 

照片 7 安装岩石位移监测设备  

 

照片 8 监测设备

 

 

照片 9 监测设备调试

 

 

照片 10 监测设备设定工作参数  

 

照片 11 砌筑防护设施  

 

 

照片 12 在牛鼻村公路附近观察附近落石特征

 

 

照片 13  牛鼻村附近崩塌点岩石取样  

 

照片 14  牛鼻村附近的小型崩积岩堆

 

 

照片15  专家组在崀山博物馆门前合影 

 

照片16  专家组登上崀山最高峰八角寨

 

 

照片17  崀山著名景点雷劈石于200911月崩塌,崩积体超过5万立方

 

 

照片18  专家组考察崀山雷劈石后部残余岩块

 

 

照片19  专家们测量崩塌后壁破裂面产状

 

 

照片20  雷劈石崩塌到山下的堆积岩块

 

照片21  雷劈石崩塌残余岩块底部的压碎现象

 

 

照片22  在雷劈石崩塌残余岩块中采集岩样  

 

 

照片23  在紫霞洞考察洞穴软岩风化

 

  

照片 24 在崀山与当地领导和专业人员交流

 

照片25  -丹霞地貌岩崩问题讨论会

 

 

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