许强研究团队：探索破解近水平红层滑坡之谜

红层是指在侏罗纪、白垩纪、三叠纪和古近纪形成的，主色调为红色的泥岩、粉砂岩、砂岩等岩性的一套陆相、湖相及河湖交替相碎屑岩，在我国各地区都有广泛分布。

▲ 中国红层分布略图(台湾省资料暂缺)

红层中的泥岩、粉砂岩因含黏土矿物，具有水敏性和弱膨胀性，遇水易崩解风化甚至泥化，是一类典型的易滑地层。在红层地区，尤其是由砂泥岩互层组成的红层地区，即使岩层很平缓(岩层倾角和坡度小于20°)甚至近水平，一场强降雨也往往能诱发成千上万处滑坡，其中不乏大型、特大型深层岩质滑坡，对相关区域人民生命财产安全构成严重威胁。另外，近水平红层的公路、铁路、水利水电等重大工程建设的人工开挖边坡和路基中，运营一定时间后开始出现滑移变形和路基隆起等难以用传统理论解释的现象。红层地区岩土体变形破坏具有显著的隐蔽性、突发性、群发性、时间效应以及巨大的危害性等，其成因一直是一个未解之谜，如何科学有效防控更是值得深入系统研究。

▼表 四川盆地红层地区重大滑坡灾害事件

自20 世纪80 年代起，成都理工大学以张倬元、王兰生为首的专家教授就对红层滑坡尤其是近水平岩质红层滑坡给予高度关注，在大量现场调查研究的基础上提出了“平推式”滑坡的成因模式，并给出了临界水头的起动判据，但此理论还是很难对规模达数百上千万方的大型、特大型近水平红层滑坡成因给出圆满的解释。

▲ 四川盆地红层地表构造形迹与分区

近年来，许强带领团队以四川盆地为主要研究区域，在大量现场调查和室内试验基础上，从内外动力耦合的角度和高度，对红层滑坡的孕灾环境、形成条件、成因机理、失稳破坏模式、监测预警方法以及防治利用措施等开展了更进一步的深入系统研究，逐步形成了一整套红层滑坡的调查评价、早期识别、监测预警与防治利用的理论和技术方法，并先后成功应用于四川达州天台乡滑坡、青宁乡滑坡、南阳碥滑坡，巴中石板沟滑坡、断渠滑坡、兴马中学滑坡，中江垮梁子滑坡、成都雷打石滑坡等数十处滑坡的防灾减灾与综合利用，并为多个红层山区城镇规划与建设提供了科学支撑，指导了降雨诱发红层地区群发性滑坡的调查评价、潜在隐患识别和监测预警，取得了良好的社会效益和经济效益。

具体包括以下几个方面的研究成果：

▋1. 研究揭示了四川盆地红层滑坡的孕灾地质环境条件，包括四川盆地的内外动力地质作用、四川盆地红层的形成演化以及红层的基本特性。

▲ 红层岩石基本特征总体变化图

四川盆地红层的岩性、岩石颗粒粒径、力学强度、黏土矿物含量、沉积相和岩石胶结类型的总体变化规律如图所示。从图中可见，从四川盆地边缘到沉积中心，沉积相从冲积扇相逐步过渡为湖相，胶结类型从硅质胶结变化为泥质胶结，岩石颗粒粒径从粗往细变化，黏土矿物含量从低变高，岩石力学强度从高变低。四川盆地红层岩性组合的总体特征是软硬相间的不等厚互层组合，岩层相变大、软硬岩的物理力学和水理性质迥异、泥质胶结岩石比例较高，总体强度较低。这种沉积建造和岩性组合特征是四川盆地近水平岩层滑坡较为发育的物质基础。

▋2. 从四川盆地红层的沉积建造、岩体结构的形成与改造、斜坡形态与临空面的形成与改造、应力场对水文系统的控制与影响等多个方面深入分析了内、外动力地质作用如何控制和影响滑坡的孕育。

← 左右滑动查看更多 →

▲“红层地区内外动力共同作用对滑坡形成的影响”部分图例

▋3. 建立了四川盆地红层滑坡的分类体系，着重分析总结了平缓浅层土质滑坡和岩质滑坡的特征、形成条件和成因机理。从大气影响深度的角度研究揭示了浅层土质斜坡的降雨入渗特征、致灾机理与发育分布特征。通过力学分析和物理模拟试验揭示了近水平岩层平推式滑坡机理，并提出多级平推式滑坡成因模式。基于大量的现场观察、原位测试和室内试验，建立了由砂泥岩互层组成的平缓岩层斜坡渗流模型，揭示了滑带泥化与软化的过程、规律与内在机理，提出了平推式滑坡最大滑动距离的估算方法和再次复活的条件。

▲ 平缓岩层滑坡滑带形成演化模式

▲ 平推式滑坡的物理模拟试验：模型变形过程

▋4. 建立了红层地区平缓岩层滑坡和浅层土质滑坡的早期识别方法，构建了基于地形及降雨因子的群发性滑坡预警模型，提出了3 类大型单体滑坡的监测预警方法。

▲ 平缓岩层斜坡早期变形揭露示意图

▲ 降雨过程中土质滑坡稳定性系数随地下水位和滑带土抗剪强度的变化而变化的示意图

▋5. 提出了红层滑坡的防治对策与主要工程措施，给出了大型红层滑坡综合防治与有效利用的典型案例。

▲ 大型红层滑坡防治与利用案例：天台乡滑坡治理工程

四川省宣汉县天台乡滑坡治理采取坡面平整＋地表（下）排水工程＋抗滑支挡工程的综合治理方案，不仅使数千万方的岩土体稳定，还使数百亩土地重新得到恢复利用。

▲ 达州青宁乡岩门村滑坡治理与景观打造后的场景

本书共10 章，第1 章至第4 章主要介绍了四川盆地红层形成演化过程，内、外动力地质作用特征；第5 章阐述了内、外动力地质作用对红层滑坡形成演化的控制作用与影响；第6 章至第8章阐述了红层滑坡的主要类型、特征、形成条件与成因机理；第9 章介绍了红层滑坡早期识别和监测预警方法；第10 章介绍了红层滑坡的防治对策及大型滑坡防治与综合利用的典型实例。

← 左右滑动查看“目录” →

本书可供工程地质方向科研、教学工作者，水文地质、工程地质、环境地质方向专业技术人员，自然资源管理、地质环境保护等相关行政部门工作者参考使用。

本文摘编自《降雨诱发红层滑坡研究——以四川盆地为例》（许强等著. 北京：科学出版社，2020.10）一书“前言”，有删减，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-066098-5

红层是典型的易滑地层，红层滑坡给人民生命财产安全和重大工程建设与运营造成严重威胁。本书以四川盆地为主要研究对象，阐述红层滑坡的孕灾环境、主要类型与特征、形成条件、成因机理和失稳破坏模式的理论研究成果，介绍红层滑坡分析评价、早期识别、监测预警和防治利用的技术方法。

相关著作

黑方台黄土滑坡成因机理、早期识别与监测预警

许强等著. 北京：科学出版社，2020.

ISBN 978-7-03-064988-1

本书研究围绕国家防灾减灾的紧迫需求，拟重点回答和解决地质灾害“隐患点在哪里”和“什么时间可能发生”这两个关键问题。通过现场调查、无人机影像以及大量监测设备获取了丰富的黑方台滑坡基础资料，针对黄土滑坡的隐蔽性、突发性和成灾演化过程的复杂性，重点对黄土滑坡成灾模式、形成机理、早期识别、监测预警和危害范围预测方法展开系统的研究，逐渐形成黄土滑坡成因机理、早期识别与监测预警的理论认识和科学实践。本书有助于增进人们对黑方台黄土滑坡变形破坏机制、早期识别和监测预警方法的认识，有利于对已具有潜在隐患特征的斜坡体进行提前发现、持续监测和早期预警，为黄土滑坡防灾减灾和综合防控提供重要的理论依据。

大型滑坡监测预警与应急处置（第二版）

许强等著．北京: 科学出版社,2020．7

ISBN 978-7-03-065750-3

地质灾害对人类生命财产构成严重威胁, 其中造成重大人员伤亡和社会影响的70%为大型滑坡。随着科技进步和社会发展, 地质灾害专业监测与预警已成为科学主动防范地质灾害的重要手段。当出现地质灾害险情时,采取工程措施对灾害体进行应急处置, 是有效化解灾害风险的重要措施。作者在亲自参与我国近年来发生的数十起重大滑坡监测预警与应急处置工程实践的基础上, 通过二十余年的研究积累和实践总结, 形成了一套科学实用的大型滑坡监测预警与应急处置理论和技术方法。本书主要包括四部分, 第一部分系统介绍了滑坡监测方法、滑坡动态演化规律、滑坡时间-空间综合预警预报理论和方法; 第二部分主要介绍了所研发的地质灾害实时监测预警系统; 第三部分介绍了大型滑坡应急预防体系、应急处置原则思路和主要工程措施; 第四部分介绍了近年来成功监测预警和应急处置的一些典型滑坡案例。

本书可供自然资源、应急管理、防灾减灾、水利水电、交通、矿山、国防工程等部门的地质、岩土、监测工程技术人员及高等院校的师生参考。本书第一版于2015 年出版, 为满足广泛的市场需求, 结合近五年的最新研究与实践成果对第一版内容进行了补充完善, 出版第二版, 以飨读者。

黄土高原滑坡灾害

彭建兵等著. 北京：科学出版社，2019. 2

ISBN 978-7-03-060604-4

本书以我国黄土高原地区黄土滑坡灾害为研究对象，基于作者多年在黄土地区的科研工作和工程实践，系统地对黄土滑坡灾害的特征、成因机制、灾害预警及防治措施开展了研究。主要内容包括：系统地概括了黄土滑坡的地质背景及研究历史和现状；编制了详细的黄土高原滑坡分布图，总结了黄土滑坡的基本特征和分布规律，并由此提出了8 个滑坡易发区带及其宏观孕灾机制；从黄土的微观结构、结构性和水敏性出发，揭示了黄土介质的土性特征及灾变力学行为机理；基于野外调查勘探，总结了黄土边坡地质结构类型及特征，提出了黄土滑坡结构面控滑模式及机制；系统研究了黄土边坡水文地质结构模型，揭示了优势渗透下地表水转化为地下水的机制，以及黄土边坡水土相互作用过程及诱滑机理；通过大量的工程实例，室内试验和数值模拟，揭示了工程活动中力-土相互作用机制及促滑机理；利用现代INSAR 技术，提出了基于空天地一体化的滑坡超前判识方法；另外，还通过黄土滑坡的物理模型试验、现场监测及工程防治实例的研究，介绍了黄土滑坡监测预警及防治的最新技术和方法。

汾渭盆地地裂缝灾害

彭建兵等著. 北京：科学出版社，2017.1

ISBN 978-7-03-051676-3

《汾渭盆地地裂缝灾害》论述了汾渭盆地地裂缝形成的地质背景；通过大量野外调查，系统总结了汾渭盆地地裂缝在拉张盆地区群发、沿活动断裂带集中、顺地貌变异带展布、在地面沉降区出露、在黄土湿陷区散布的发育分布规律；通过各种勘探和监测手段，发现了汾渭盆地地裂缝走向分段、平面分支、垂向分异、剖面分带的立体结构特征，揭示了其垂直位错为主、水平拉裂较小、水平扭动甚微的运动规律以及周期性开裂、分段活动性差异和人类营力增强的活动规律；通过模型试验、数值模拟和理论分析，揭示了地裂缝的区域群发机制、盆地同生机制、断裂共生机制和水动力再生机制，提出了构造控缝、应力导缝、抽水扩缝和浸水开缝的地裂缝成因理论；揭示了工程建(构)筑物在地裂缝活动下的致灾规律，提出了控制采水、合理避让、适应变形、局部加固的减灾技术；研究了高铁与地裂缝相交以及地铁与地裂缝小角度相交时的变形破坏特征及致灾机理，提出了高铁及地铁工程的地裂缝减灾技术体系。

土石混合体结构及力学特性

李晓等著. 北京：科学出版社，2017.07

ISBN 978-7-03-052926-8

本书主要研究土石混合体的非均质性、非连续性和多界面效应等，从宏观和微观两个层面总结分析其力学行为。首先分析土石混合体分布、地质成因及结构特点，建立其结构模型，研究其在典型受力状态下的力学行为，验证并阐述其大尺度代表性试样的宏观力学行为特点。然后，研究土石混合体的压缩、变形和破坏的渐进性过程以及强度特征等力学特性，研究并总结考虑其复杂结构特点的破坏准则，基于固-流-热模型实现其在多场耦合作用下的准确求解，对其变形破坏过程中的细观过程进行研究，围绕其结构变化导致的非线性力学行为进行深入研究。最后基于上述研究成果，结合工程实际对土石混合体边坡变形稳定性以及坝基的渗透稳定性进行计算分析。

（本文编辑：刘四旦）

地球为你而转！