坡脚型与偏转型地震滑坡运动距离及地形因素作用

运动距离作为滑坡防灾减灾的主要评价指标之一,不仅受到滑坡体积和落差的控制,还与滑坡的下垫面场地的地形作用相关。通过分析坡脚型和偏转型两类典型的地震滑坡运动特征,研究了滑坡体积V、落差 、坡度差 和偏转角度 对最大垂直运动距离H、水平运动距离L以及坡脚以下或偏转后的水平运动距离 的作用。由于偏转型滑坡受偏转前、后坡度和偏转角度对运动距离的共同影响,导致 指标小于坡脚型滑坡,而两类滑坡的 的均值较为一致,表明地形因素对不同类型滑坡的水平运动参数的作用具有一致性特征。分别建立了体积、落差与地形参数的坡脚型和偏转型滑坡运动距离拟合方程。拟合方程的参数指标表明：体积对H的作用指数较小,体现了高位滑坡的运动特征; 对 的影响指数较小;坡脚型滑坡的坡度 对运动距离的影响指数都较为显著,偏转角度 对偏转型滑坡的 的影响较为显著。研究结果为滑坡运动距离的预测和地形因素控制提供了参考,并且对于坡脚型和偏转型滑坡运动距离的模拟和机制研究而言,不应忽略坡脚坡度差和偏转角度的作用。     

马边滑坡运动特征及冲击强度的数值研究

滑坡运动堆积特征及其冲击强度研究对滑坡风险定量评估具有重要意义。通过对四川乐山市马边滑坡基本特征调查,利用支持向量机模型(SVM)和颗粒流方法(PFC),对滑坡岩土体细观强度参数进行反演和标定,结合UAV数据生成滑坡区高精度DEM,在此基础上,重构马边滑坡三维颗粒流数值模型,模拟并研究滑坡的运动堆积和冲击过程。结果表明:马边滑坡运动时长32 s,主滑时间16 s,运动开始5 s后速度达到峰值,为10.2 m/s;滑坡中后部岩土体运动迹线为直线型,中前部运动迹线成扩散状态,最终呈扇形堆积;滑坡在坡脚处的冲击力可达1.5×109 N,并随着坡脚距的增大,冲击力呈现出指数衰减特征。研究结果与滑坡运动过程实际视频解译结果及堆积现状基本一致,相关研究方法为滑坡定量风险评估提供借鉴。      

结构复杂滑坡活动对库水位变化的响应特征——以三峡库区柴湾滑坡为例

柴湾滑坡是三峡库区结构复杂的大型老滑坡之一,三峡水库蓄水后,该滑坡出现明显复活迹象。本文基于滑坡结构和2007-2015年监测数据,分析了该滑坡活动对库水位变化的响应特征;采用数值模拟手段分析了库水位变化时滑体内渗流场及孔隙水压力变化特征。研究发现,该滑坡在平、剖面上分别呈现牵引式分块与浅、中层分层的缓慢活动特征;当库水位降速>0 8 m/d时,滑坡活动呈现滞后的台阶式加剧趋势;越接近地表,滑坡活动对库水位变化愈敏感。柴湾滑坡活动特征受其复杂结构控制,滑坡中前部地下水与库水密切的水力联系以及中层、深层滑体良好的渗透性决定了滑坡的分块和分层活动特征。库水位上升时透水性较强滑体内的扬压力和库水位下降时透水性较弱滑体内的动水压力是造成滑坡分块分层活动的内在动力。     

四川省汉源县中海村滑坡动力学特征数值分析

通过对中海村滑坡灾害现场的调查研究,阐明了滑坡的致灾因素和失稳机制,基于连续介质力学理论数值模型对滑坡进行了动力参数反演分析。研究结果表明: 连续降雨和第四系昔格达半成岩的特殊岩性特征是中海村滑坡发生的关键因素,滑坡运动持续时间约70 s,滑坡孔隙水压力系数为0.8,最大堆积厚度为8 m,最大运动速度为16.2 m/s; 在整个滑坡运动形态和速度演化过程中,主要堆积区域为1级平台和3级平台,运动速度出现3峰特征,阶梯型地形是出现阶段性速度峰值的主要原因。     

基于MatDEM的烟家沟滑坡演化过程数值模拟分析

在对陕西省山阳县烟家沟滑坡基本地质特征调查的基础上,利用无人机获取滑坡高程数据,基于高性能矩阵离散元软件MatDEM建立起烟家沟滑坡运动及堆积特征的三维离散元模型,还原了滑坡启动发生的全过程,最终得到了运动速度、滑移距离以及堆积体厚度3个方面特征,取得以下认识：烟家沟滑坡属于高速滑坡;滑坡运动堆积过程分为加速碰撞堆积阶段、整体滑动堆积阶段和减速堆积阶段;其堆积层厚度分布沿运动方向呈现出先增加后减小的总体变化趋势,且堆积厚度在堆积体后部达到最大;MatDEM矩阵离散元法用来模拟滑坡演化过程具有可行性.     

大光包滑坡运动特征及其过程分析

大光包滑坡是512汶川地震触发的规模最大的滑坡。滑坡的形成机制和运动学特征引起国内外学者的广泛关注。本文基于滑坡体运动-堆积特征的现场调查与分析,对滑坡的运动学特征进行了系统的阐述。为了再现滑坡的破坏和运动过程,应用物理模拟试验方法进行了对比研究。(1)通过对滑坡擦痕、标志性地物、滑坡堆积体植被、坡表块石倾向、滑坡裂缝、以及其他滑坡典型运动特征调查与分析研究,确定了滑坡的滑动方向、滑动距离、运动速度、运动特征值等滑坡运动特征参数,并系统地论述了滑坡扬尘、滑坡气浪、滑坡舌前缘岩性混杂堆积带以及滑坡碎屑流等典型运动-堆积现象的形成机理; (2)滑坡运动过程物理模拟试验表明,大光包滑坡破坏运动过程中存在前缘锁固段岩体剪断迸射、滑坡气浪、滑坡扬尘和急刹车效应等地质现象,且滑坡运动过程具有显著的阶段性; (3)大光包滑坡的运动过程可以概括为以下4个主要阶段,即:快速启动高速滑动急刹车制动拆离滑动。     

Comprehensive analyses of the initiation and entrainment processes of the 2000 Yigong catastrophic landslide in Tibet,China

The 2000 Yigong landslide was one of the most catastrophic landslides worldwide, resulting in huge casualties and property losses. The dynamic process of the Yigong landslide was very complicated, especially for the initiation and entrainment mechanism during the landslide movement process. The topography, geological condition, traces left by the landslide, and distribution characteristics of the landslide deposits were determined by field investigations, combined with several years of monitoring the temperature and rainfall data in this region. The initiation mechanism of the Yigong landslide is presented. The main reasons for the landslide initiation are as follows: the strength reduction of rock masses (especially for the weak structural surface), the impact from years of freeze-thaw cycles, the superposition of glacier melting and heavy rainfall on the slope, and a slope that was almost at the limit state before the landslide. Laboratory tests and physical modeling experiments were carried out to study the entrainment process of this landslide. Combined with the topographic survey data and theoretical analyses, the entrainment mechanism during the movement process of the Yigong landslide is presented. The old landslide deposits on the lower slope collided with and were scraped by the high-speed debris avalanche, which resulted in the volume amplification of the landslide. The existence of water plays a key role during the landslide initiation and movement processes.     

基于统计分析和数值模拟方法的滑坡视摩擦系数影响因素及特征研究

滑坡视摩擦系数即最大垂直运动距离H和最大水平运动距离L的比值(H/L)能很好地衡量滑坡的运动能力。作者采用数理统计方法分析了藏东南区滑坡及地震型滑坡中影响因素(滑坡体积V、斜坡角度θ、滑坡最大垂直运动距离H)及试验因素(H/L值)的水平特征,进一步分析了3个影响因素对该试验因素的影响特征,并采用基于连续介质力学法的数值模拟方法,模拟了滑坡运动的时空演化过程。得到以下结论:θ是H/L值的显著影响因素且主要集中在20°~40°。随着θ的减小、V的增大和H的减小,H/L具有减小的趋势。藏东南滑坡H/L值普遍大于地震型滑坡H/L值,地震型滑坡的远程特征显著,地震作用会弱化θ、V、H与H/L值的相关程度。在坡脚附近滑坡的运动速度往往达到峰值,同时坡脚对滑坡的运动具有显著的阻止效应。研究结果对于滑坡运动特征研究及防灾减灾具有一定参考意义。     

基于颗粒流方法的堆积层滑坡运动过程模拟

以颗粒流离散元为研究方法对勉县杨家湾十组堆积层滑坡破坏方式与运动过程进行数值模拟研究。通过PFC2D双轴模拟试验所标定的岩土体宏观模拟参数与室内试验所获取的宏观实测参数进行对比,确定堆积层滑坡所需的颗粒细观参数,然后将标定的细观参数代入堆积层滑坡模型,对滑坡破坏方式及运动过程进行模拟研究。结果表明:滑坡破坏在初始阶段蠕滑变形累积,滑坡体挤压坡脚,直至坡脚产生剪切破坏,并向上牵引发展,使得滑坡整体顺接触面破坏下滑并堆积于坡脚,表现为典型的牵引式渐进破坏,结果与实际情况基本吻合。研究认为,采用颗粒流方法对堆积层滑坡破坏与运动过程的模拟研究具有较高的适用性,对该类滑坡防治具有一定的参考意义。      

基于PFC2D的刘涧滑坡破坏运动过程模拟

以陕西省洛南县刘涧滑坡为研究对象,采用颗粒流离散元法对其破坏运动过程进行数值模拟。首先通过双轴数值试验对滑坡饱和土体进行细观参数标定,并与室内试验中饱和土体宏观力学参数进行对比,经验证该细观参数能应用到滑坡的破坏运动分析中,进而引入颗粒流（PFC2D）程序中平行黏结模型,采用ball-wall建模方法建立滑坡模型,对滑坡不同关键部位颗粒进行位移、速度监测,阐明其破坏运动特征。模拟结果表明,降雨为刘涧滑坡的直接诱发因素,斜坡变形破坏模式为由坡脚开挖引起的自前缘向后部牵引-孔隙水压力诱发的后部向前缘推移式滑塌。总体特征为上部推移,中部剪切,下部牵引;滑坡滑动最高时速13.4 m/s,最大滑移170 m,滑动阶段持续25 s。利用颗粒流法对滑坡的破坏运动过程模拟具有较好的适用性,可为工程决策提供依据。      

次摸地古滑坡运动特征反演分析

以雅砻江次摸地古滑坡体为研究对象,经过现场地质调查,从地形地貌,地震记录及物质结构等地质条件对古滑坡的稳定性进行了宏观地质评价。认为在自然状态下古滑坡处于稳定状态,稳定性主要受控于引起初始滑动的基覆界面和体内潜滑面,同时,经过古滑坡前后形态变化的推演分析,根据能量法,滑坡运动学和谢德格尔假说,确定了4个关键的滑坡运动参数:滑坡半径r,等效坡度,综合动摩擦角和最大滑速Vmax 对应的后缘落差Hm。其中后缘落差Hm的取值分两种方法:（1）认为滑坡出现最大滑速Vmax 时后缘点停止运动,最大滑速Vmax 对应的Hm为滑动前后滑坡后缘点的垂直落距,（2）认为最大滑速Vmax 出现时后缘点和坡体会开始减速运动到静止,因此最大滑速Vmax 对应的Hm小于滑动前后滑坡后缘点的垂直落距,需要通过假设圆弧滑动面和滑坡运动学公式求出。最终本文推算出滑坡属于高速滑坡,最大滑速Vmax 在13.50～21.20ms-1 之间,并对古滑坡高速失稳的地质条件特征进行了分析。这对次摸地古滑坡附近工程地质背景相近的斜坡稳定性评价有一定借鉴意义。     

The influence of intense rainfall on the activity of large-scale crystalline schist landslides in Shikoku Island, Japan

Many large landslides in the crystalline schist region of Shikoku Island, Japan, are susceptible to intense rainfall. Through the use of on-site monitoring systems, the activity of landslides and their meteorological triggers can be assessed. Continuous high-intensity rainfall was found to play a key role in provoking landslide movement. This paper investigates the influence of intense rainfall on the activity of crystalline schist landslides by examining rainfall and displacement of four typical landslides. By defining and calculating the effective rainfall and the relative landslide displacement, the relationship between intense rainfall and rainfall-induced landslide movement was analysed. Results indicate that the intense rainfall-induced landslide movement can be correlated with the effective rainfall. From these results, two rainfall thresholds were identified for the landslide risk management of Shikoku Island.     

基于主控因子分析与GM-IAGA-WNN联合模型的平推式滑坡位移预测研究——以垮梁子滑坡为例

滑坡位移预测模型是滑坡预警系统建立的核心,而模型可靠性与精确性关键在于主控因子的选取与基础理论模型的构建。学者们通过大量滑坡实例研究,已取得了诸多成果,但是由于滑坡位移变化具有强烈的个性特征及趋势发展的不确定性问题,在多因子联合作用下的位移预测模型尚有不足之处。本文以西南地区普遍存在的平推式滑坡——垮梁子滑坡为研究对象,结合前人已有的研究成果,综合考虑坡体内外各项影响因子,利用灰色关联度与相关性分析对坡体变形主控因子进行优化筛选。以此为基础,提出一种基于GM（1,1）灰色模型与改进型自适应遗传算法（IAGA）进行优化的小波神经网络（WNN）联合预测模型构建方案。通过对垮梁子滑坡历时5年的监测数据挖掘分析,得知滑坡变形受累计降雨、渗压、地下水位及土体含水率影响显著,预测结果与实际监测比较吻合。相较于传统BP神经网络模型、小波神经网络模型和未优化遗传算法-小波神经网络联合模型,该联合模型具有更好的稳定性与精度优势,在滑坡预警预报研究中具有良好的应用前景。     

文家沟抛射型高速滑坡全程运动机理研究

5·12汶川大地震期间,绵竹市清平乡文家沟发生了大型高速滑坡。本文在系统分析文家沟滑坡区的地质条件和滑体运动特征的基础上,提出了文家沟滑坡是受地震力和滑坡地面震动力共同作用的失稳启动模式,并将滑坡全程运动划分为启程震动抛射、飞行铲刮、撞击转向堆积和停积4个阶段。分析和计算表明:文家沟滑坡体在失稳启程阶段所受的地震力和滑坡地面震动力的合力方向大致为285°,这与滑体启程抛射的运动方向基本一致;同时,计算得出滑坡体在4个阶段的运动速度分别为115.64 m·s-1、69.38 m·s-1、41.6 m·s-1和20.8 m·s-1,对应的运动时间为11.8 s、8.6 s、24.0 s、48.1 s。据此得出,文家沟滑坡全程运动的持续时间约为92.5 s,这与当地幸存者估计的1分多钟的运动时间比较接近。研究表明,文家沟滑坡的启程抛射和高速飞行的运动特征,可以将滑体的高位势能充分转化成动能,是促使滑体高速运动的关键。     

PFC滑坡模拟二、三维建模方法研究

滑坡运动过程模拟避免了试验尺度与监测手段的限制,可以详细观察破坏过程,是定量评估滑坡灾变风险的重要研究手段。开展滑坡运动过程模拟的首要工作是建立滑坡模型。颗粒流程序（PFC) 虽然是滑坡运动过程模拟应用最广泛的程序之一,但在建立滑坡模型的前处理方面较弱,使得其在滑坡运动过程模拟中的推广应用受到限制。对此,本文指出了Ball-Ball和Ball-Wall两种建模方法的适用性、优缺点及滑体滑床边界确定方法,并以2014年地震触发的红石岩滑坡为例,以Brick填充法为基础,从获取地形数据、确定滑体和滑床区域、建立滑体和滑床几何模型、生成颗粒模型4个步骤出发,提出了基于数字等高线地形图建立PFC二、三维复杂滑坡模型的前处理方法,弥补了PFC软件前处理的不足,从而为今后基于PFC的滑坡运动过程模拟提供有益的帮助。     

海底滑坡链式灾害研究进展

我国海洋能源开发已步入深远海域,面临的深海地质灾害问题也日益凸显,尤以海底滑坡最为典型,一旦发生将会形成链式灾害,严重危害水下基础设施的安全。本文聚焦“滑坡形成→运动演化→冲击设施”这一链式灾害过程,首先梳理了不同触发因素作用下海底滑坡的形成机制,进而论述了海底滑坡的运动过程及不同演化阶段的判识标准,分析了滑坡运动演化过程中环境水与土体的耦合作用机理,提出了适用于中小尺度运动演化过程的流固耦合分析方法,并探讨了当前海底滑坡运动演化过程试验模拟技术和原位监测手段的适用范畴与技术瓶颈;进一步地,针对滑坡冲击海底管缆等水下基础设施问题,评析了海底滑坡冲击效应的量化评估方法和研究手段。最后,指出当前海底滑坡链式灾害研究存在的不足和未来的发展方向,以期为海底滑坡地质灾害链的模拟、预测和预警等提供重要参考。     

基于三维非连续变形分析的巨石崩塌运动研究

巨石作为一种大体积、大质量的滚石,其崩塌失稳及高速、高能远程运动往往导致沿途建筑物和交通线路的毁灭性灾难。以西藏自治区G318国道K4580典型滑坡为工程背景,基于三维非连续变形分析（three-dimensional discontinuous deformation analysis,简称3D-DDA）方法研究巨石崩塌失稳及运动全过程的特征与现象。分别建立该边坡未滑坡、浅层滑坡后和深层滑坡后3种坡形的巨石崩塌3D-DDA数值模型。采用滚石运动横向偏移经验模型,验证3D-DDA巨石运动模拟的准确性。在此基础上,分析巨石崩塌失稳机制及破坏后沿3种不同坡形边坡的运动轨迹和动能演进等运动特征。结果表明,3D-DDA能够有效模拟巨石崩塌失稳、运动发展、剧烈冲击碰撞直至最终静止等整个动力学过程。巨石崩塌表现为滑动→倾倒?滑动→倾倒→翻转?下落的失稳模式转换;巨石运动表现为碰撞、弹跳、飞跃、滚动、滑动等多种运动形式以及横向偏移、侧向偏转等三维空间运动特征,经过道路并与高架桥发生碰撞,引发巨石灾害。不同坡面几何特征下的巨石运动偏移量、弹跳高度、运动至坡底碰撞时间、最终稳定时间等均随着未滑坡、浅层滑坡后、深层滑坡后3种坡形变化而减小。通过3D-DDA巨石崩塌运动分析,预测巨石运动全过程、影响范围、冲击能量、停积位置等,可为巨石防灾减灾对策或措施制定提供依据。     

Subterranean erosion in a crystalline schist landslide in Japan

By employing a complete observation system, the underground erosion in a typical large-scale crystalline schist landslide in Japan, the Zentoku landslide, was studied. It was found that the seasonal heavy rainfall is the main factor leading to the massive underground erosion. Two types of sediment discharge of the landslide were defined. Monitored data indicated that the movement of Zentoku landslide could be affected by the underground erosion following the concentrated heavy rainfall. The influence of the underground erosion on the movement of the landslide presents different features. For the sliding block of shallow and medium depth shear zones (5–20 m), the influence of the underground erosion is most outstanding, while it is negligible for the sliding block of thick soil and rock layers (>30 m). Finally, the rainfall thresholds for the Zentoku landslide, which concern the groundwater state, underground erosion and movement of sliding blocks, were provided to further establish the warning and evacuation system.     

日本结晶片岩滑坡的活动特点及与降雨的关系

日本四国地区分布有大量具有独特地质条件和活动特征的结晶片岩滑坡。长期的实地观测结果表明,季节性的集中降雨是影响此类滑坡活动的主要因素。文章基于对此类滑坡活动观测资料和降雨资料的综合分析,阐述了结晶片岩滑坡的活动特点以及集中降雨对其的影响作用。通过对有效雨量和滑坡位移等反映降雨影响和滑坡活动状况参数的分析,揭示了集中降雨与滑坡活动之间的关系,并且确定了对该地区滑坡活动产生影响的降雨特征,为此类滑坡灾害的防治与管理提供了依据和评价指标。     

三峡库区奉节-云阳的低阶地与地壳运动、河谷深槽与古洪水的新解释

前人对三峡工程库区地壳运动与阶地类型的研究结果认为是间歇性抬升和基座阶地。文章从滑坡研究入手,对奉节白衣庵滑坡前沿深切古河湾中保存良好阶地的第四纪不同岩性沉积物的沉积关系、沉积年代、沉积气候等进行了重点研究;对云阳宝塔—鸡扒子滑坡及其附近的汤溪河口阶地与类型、阶（台）地沉积关系、沉积年代与成因、岩性等进行了对比分析;另外,对奉节白衣庵和云阳宝塔—鸡扒子两滑坡与河谷发育、深切河槽的发育关系、形成时代进行了讨论;同时还对旧县坪、故陵滑坡的发生年龄与其上阶地进行了分析。研究结果表明,峡区西云阳—奉节一带T₁和T₂阶地均为内叠（嵌入）阶地,地壳运动在最近50万年期间有4次上升,3次下降,在总体呈上升的背景下,近12万年期间升降幅度较前降低,频度则增加。此外,还讨论了与地壳运动、阶地形成有关的滑坡与河谷发育关系,发现深切河槽的形成时间是30万年前的MIS9早中期;白衣庵、宝塔、旧县坪等大滑坡均是河谷深槽形成后发生的;证实“40～30kaB·P.的高温大降水”时期是古洪水发生期外,还存在更早期的古洪水沉积。