地震滑坡危险性概念和基于力学模型的评估方法探讨

在我国大陆地区运用基于力学模型的Newmark位移分析方法开展地震滑坡危险性定量评估,尚处在起步阶段.为了进一步明确地震滑坡危险性概念和改进推广基于力学模型的评估方法,首先阐明了狭义的地震滑坡危险性预测评估与震后反演评估的关系; 同时为了应对地震应急、震后重建及潜在地震条件下的不同评估需求,初步提出了广义的地震滑坡危险性评估框架.随后申述了基于Newmark位移分析的地震滑坡危险性评估方法的理论基础、方法分类及最新进展,并以汶川地震滑坡危险性快速评估为例,剖析了目前影响评估有效性的不确定性及空间数据质量等问题,指出了基于力学模型的地震滑坡危险性评估方法的改进方向.建议开展潜在地震及其诱发滑坡危险性的耦合评估,建立适用于我国大陆地区地震滑坡位移分析的经验模型,以便为国家层面的地震滑坡危险性区划服务.     

基于不同位移预测模型的地震滑坡危险性评估研究-以天水地区为例

近年来,Newmark累积位移分析方法经过不断的改进和应用成为国际主流的地震滑坡危险性评估方法之一,众多学者基于位移预测模型开展区域地震滑坡危险性评估,然而鲜有针对不同位移模型对评估结果影响的定量研究。以天水地区为例,基于不同的位移预测模型开展地震滑坡危险性评估,对比位移模型对地震滑坡危险性评估的影响,探讨建立适用于我国的Newmark位移预测模型。结果表明:基于不同位移预测模型评估所得的地震滑坡危险性结果整体趋势一致,均能区分区域地震滑坡危险性等级的相对差异,但在同样的危险性分级标准下,所得中、高危险区的分布范围有较大差异。这与位移模型的函数形式及其区域相关性有关,在引入Newmark累积位移分析方法开展地震滑坡危险性评估的同时,应尽快建立考虑地震动衰减特征和工程地质背景的Newmark位移预测模型,为中国潜在地震滑坡危险性预测评估、震后滑坡快速评估等提供技术支撑。      

实际滑坡是滑坡危险性评价结果合理性检验最好的标准

王涛等基于简化Newmark位移模型的区域地震滑坡危险性快速评估以汶川MS8.0级地震为例一文的地震滑坡危险性快速评价结果与2008年汶川地震触发实际滑坡空间分布的相关性较低。本文试图通过对该文中基础数据、分析处理过程、研究结果的分析与讨论,找出这种相关性较低的原因。结果表明值得针对王涛等文章中的Arias烈度分布数据的准确性、工程地质岩组的划分情况、汶川地震滑坡危险性评价结果的客观性共三个方面开展更深入的分析与研究。本文对探索与发掘更客观的地震滑坡危险性评价模型起到了积极的作用。     

利用GIS技术开展滑坡制图的技术方法与流程

为在目前地质灾害调查、评估的生产和实践中推广GIS技术的应用,结合"十一五"规划科技支撑计划课题<地质灾害风险评估技术研究>的工作和汶川地震重灾区灾后重建规划资源与环境承载力评价中利用ArcGIS实现快速应急制图的实践,在阐述滑坡风险制图的基本类型:滑坡编录图、滑坡易发程度分区图、滑坡危险性分区图、滑坡风险区划图的基础上,重点阐述利用ArcGIS软件及其空间数据建模方法,实现滑坡风险制图过程中的基础数据信息获取、处理和利用空间数据模拟工具(SDM)开展滑坡快速制图的流程与技术方法.     

四川九寨沟Ms7.0级地震滑坡应急快速评估

基于地震滑坡危险性评估的Newmark累积位移模型,利用震前获取的震区地形数据、区域地质资料,结合地震动近实时获取技术,开展了四川九寨沟M_s7.0级地震诱发滑坡的应急快速评估。地震滑坡位移分析结果表明,同震滑坡活动的中—高强度区分布在断层两侧宽约4 km的带状区域内,整体沿北西方向延伸。其中,极震区的丰雪塘、日则和干海子等城镇驻地及附近道路的滑坡强度相对较高;震前、震后影像对比表明九寨沟地震诱发的滑坡类型以浅表型碎屑流及小规模崩塌为主,且同震碎屑流多是在震前已有碎屑流的基础上进一步活动扩展而来,震后汛期泥石流隐患也不容忽视;通过典型地区滑坡位移分析结果与震前、震后影像对比,表明滑坡位移分析结果能够较好的反映同震滑坡的宏观分布特征,但在场地尺度上吻合程度欠佳,后续将通过提升岩性和地形等数据质量进行改进。研究结果可为灾情研判提供宝贵信息,对提高灾害应急救援效率具有重要意义。     

基于Newmark模型的尼泊尔M_s8.1级地震滑坡危险性快速评估

在研究分析地震灾区地形地貌、地层岩性、地质构造、气象水文和典型地区滑坡的基础上,采用Newmark斜坡累积位移模型对2015年4月25日尼泊尔M_s8.1级地震诱发的滑坡危险性的空间分布状况进行了快速评估,通过典型地区的滑坡遥感解译结果验证表明评估结果具有较好的可信度,初步反映了尼泊尔地震诱发滑坡危险性分布的基本特征。然后考虑降雨作用对震后滑坡危险性的影响,对地震叠加降雨诱发滑坡危险性分布进行了快速预测。研究结果对地震应急救灾中的地质灾害防灾减灾具有重要的参考意义。     

四川汶川地震诱发滑坡与峰值速度的关系

利用汶川地震诱发的滑坡资料和得到的地震动数据,对地震诱发滑坡与峰值速度的关系进行了分析,得到一些基本认识：①地震诱发滑坡与地震动峰值速度(PGV)存在明显的正相关性,可以利用PGV作为判别地震滑坡的判据;②汶川地震龙门山震区可以触发地震滑坡的PGV下限约为0.5m/s;③龙门山震区可以触发地震滑坡的PGV上限约为1.5m/s;④建立了汶川地震龙门山震区PGV衰减关系,可用以估计地震滑坡致灾的范围。利用地震动参数研究地震诱发滑坡具有很好的一致性,可以克服应用烈度时存在的不足。上述研究结果可以应用于震后灾害快速评估工作中,为应急救援方案的制定提供参考信息。     

利用模糊数学方法建立汶川地震滑坡灾害评判标准

利用汶川地震主震在龙门山震区的强震资料,建立了利用地震动参数估计斜坡位移的Newmark累积位移模型。借助于模糊数学中的隶属函数方法,实现了对模型估计累积位移的隶属度定量计算,进而用以判定滑坡危险性分级。为使计算结果定量化,进一步利用模糊转换方法,将定性的滑坡危险性判定结果转换为定量的概率表达,使滑坡判定结果可以继续应用于其他环节的计算分析。以汶川地震在龙门山震区的滑坡分布为例,对模型的计算结果及其定量转换结果与实际情况进行了分析,表明模型结果与实际情况非常吻合。分析认为,以概率方式可以使滑坡灾害的空间分布描述更为准确,文中的方法使之得以实现。     

汶川震区成兰铁路关键段多尺度滑坡危险性评估

以穿越汶川震区的成兰铁路龙门山关键段为例, 探索提出了强震扰动背景下重大工程场区多尺度滑坡危险性评估方法。利用信息量模型反演评估了汶川地震诱发的同震滑坡空间分布特征, 以此为前提开展了区域和局地两种空间尺度的滑坡危险性预测评估。在区域廊带尺度上, 分别利用可能最大降雨量预测方法和信息量模型, 进行了日超越概率10%的最大降雨量时空分布预测及其诱发滑坡的危险性评估; 同时, 结合地震危险性区划成果, 开展了50年超越概率10%的基本地震动诱发滑坡的危险性评估。在局地场站尺度上, 利用基于崩塌运动过程模拟的Rockfall Analyst软件, 开展了柿子园大桥周边崩塌运动学特征(Runout)模拟和危险性评估。滑坡和崩塌危险性评估的结果分别为铁路规划选线和场站防护设计提供了不同尺度的地质安全依据。      

历史强震对渭河中游群发大型滑坡的诱发效应反演

以渭河中游地区为例,探索提出了开展历史地震对区域群发滑坡诱发效应反演研究的思路和方法。首先,基于汶川地震在渭河中游地区形成的高烈度异常和震害启示,通过区域活动构造和斜坡带断裂控滑分析,指出历史强震对区内群发大型滑坡的诱发效应不容忽视。然后,利用强震诱发滑坡的最远致灾震中距分析法,筛选出研究区周边300 km范围内需要重点考察其诱发效应的4次关键历史强震:公元前780年岐山MS7.0级地震、1654年天水南MS8.0级地震、1556年华县MS8.25级地震及1920年海原MS8.5级地震。随后,以岐山地震为例,具体阐述了基于Newmark位移模型的地震诱发滑坡位移及危险性反演评估方法;同时反演了其他3次历史强震诱发区内滑坡位移及危险性。最后,定量比较了反演历史强震诱发滑坡的位移与实际大型滑坡分布的空间匹配程度,结果显示天水南MS8.0级地震对渭河中游现存群发大型滑坡的诱发效应最强。     

青藏高原巴塘断裂带地震滑坡危险性预测研究

全新世以来青藏高原东部巴塘断裂带活动强烈,地形地貌和地质构造复杂,历史地震频发,并诱发大量滑坡灾害。基于巴塘断裂带地震滑坡长期防控的需要,在分析区域地质灾害成灾背景和发育分布特征的基础上,采用Newmark模型完成了巴塘断裂带50年超越概率10%的潜在地震滑坡危险性预测评价,并完成地震滑坡危险性区划。结果表明:巴塘断裂带及其临近的金沙江断裂带区域、金沙江及其支流沿岸具有较高的潜在地震滑坡危险性,地震滑坡危险区具有沿断裂带和大江大河等峡谷区分布的总体趋势,受活动断裂和地形地貌影响显著;距离断层越近、坡度越大的斜坡,地震滑坡危险性越高;规划建设中的川藏铁路经巴塘县德达乡、白玉县沙马乡,向西北延伸,跨越金沙江,可以穿越较少的地震滑坡危险区,金沙江水电工程规划建设需加强潜在地震滑坡危害研判及防控。巴塘断裂带潜在地震滑坡危险性评价结果可为区域城镇开发和重大工程规划建设的地震滑坡长期防控提供科学参考。     

基于Newmark模型的天水市北山地震黄土滑坡危险性评价

本文通过天水市北山野外调查和室内分析相结合的方法,开展基于Newmark累积位移法的地震黄土滑坡危险性分析。分析了研究区的孕灾背景,结合现有滑坡和不稳定斜坡的调查数据,在充分考虑了震源方位角和斜坡坡向角的角度关系基础上,对优势坡向角和劣势坡向角下的斜坡易发性进行分析计算,然后用回归方程求出PGA为0.3 g时斜坡的累积位移,最后计算出斜坡在地震荷载下的失稳概率。在此基础上,对北山进行地震黄土滑坡的危险性评价。分析结果表明:在Newmark模型的地震黄土滑坡危险性评估中引入斜坡坡向角和震源方位角关系,有利于提高小区域(大比例尺)风险评估的准确性。     

A method for producing digital probabilistic seismic landslide hazard maps

The 1994 Northridge, California, earthquake is the first earthquake for which we have all of the data sets needed to conduct a rigorous regional analysis of seismic slope instability. These data sets include: (1) a comprehensive inventory of triggered landslides, (2) about 200 strong-motion records of the mainshock, (3) 1:24 000-scale geologic mapping of the region, (4) extensive data on engineering properties of geologic units, and (5) high-resolution digital elevation models of the topography. All of these data sets have been digitized and rasterized at 10 m grid spacing using ARC/INFO GIS software on a UNIX computer. Combining these data sets in a dynamic model based on Newmark's permanent-deformation (sliding-block) analysis yields estimates of coseismic landslide displacement in each grid cell from the Northridge earthquake. The modeled displacements are then compared with the digital inventory of landslides triggered by the Northridge earthquake to construct a probability curve relating predicted displacement to probability of failure. This probability function can be applied to predict and map the spatial variability in failure probability in any ground-shaking conditions of interest. We anticipate that this mapping procedure will be used to construct seismic landslide hazard maps that will assist in emergency preparedness planning and in making rational decisions regarding development and construction in areas susceptible to seismic slope failure.     

2008年汶川地震滑坡详细编目及其空间分布规律分析

最新研究成果表明, 2008年5月12日汶川MS 8.0级地震触发了超过197000处滑坡。首先,基于GIS与遥感技术构建了汶川地震滑坡的3类编目图,分别为单体滑坡面分布数据、滑坡中心点位置和滑坡后壁点位置。构建方法为基于地震前后高分辨率遥感影像的目视解译方法,区分单体滑坡并圈定其边界,对滑坡后壁进行识别与定点,并开展了部分滑坡的野外验证工作。这些滑坡分布在一个面积大约为110000km2的区域内,滑坡总面积约为1160km2。选择一个面积约为44031km2的区域作为研究区,区内滑坡数量为196007个,滑坡面积为1150.622km2,这是最详细完整的汶川地震滑坡编录成果,也是单次地震事件触发滑坡最多的记录。其次,开展研究区内的地震滑坡空间分布规律的研究。基于滑坡面与滑坡中心点分别构建滑坡空间分布面积密度图与点密度图,结果表明:滑坡多沿着映秀北川断裂分布,多发生在断裂的上盘。滑坡的高密度区位于映秀北川同震地表破裂的南西段(映秀镇与北川县之间)的上盘区域,这一区域恰对应着逆冲分量为主的断裂上盘,表明逆冲断裂对上盘区域发生滑坡的极强烈的控制作用,而该区域正是形变最大的区域,因此说明是地震滑坡发生的强烈控制作用。基于滑坡面密度(LAP)、滑坡中心点密度(LCND)与滑坡后壁点密度(LTND)这3个衡量指标,使用统计分析方法,评价了汶川地震滑坡与地震参数、地质参数、地形参数的关系。结果表明:LAP、LCND与LTND这3个衡量指标与坡度、地震烈度与PGA存在明显的正相关关系; 与距离震中、距离映秀北川同震地表破裂存在负相关关系; 斜坡曲率越接近0,滑坡越不易发生; LAP、LCND与LTND的高值高程区间为1200～3000m; 滑坡发生的优势坡向为E、SE、S方向; 滑坡发育的易发岩性为砂岩与粉砂岩(Z)、花岗岩; 滑坡与坡位的相关关系不太明显。统计结果还表明LCND与LTND两个衡量指标的差异对地震与地质因子不敏感,而对地形因子较敏感。最后将本文的统计结果与以往的汶川地震滑坡空间分布规律统计成果进行了一些对比,对比结果表明,对于某些因子,如高程、岩性、距离震中、距离映秀北川断裂的统计分析结果,采用不完整的滑坡分布数据或点数据,与采用较完整的滑坡分布面数据会有一定的差异,这种差异并未出现在针对坡度与坡向等因子的统计对比结果中。总之,作者认为一个完备、详细的地震滑坡分布面要素编目图是地震滑坡空间分布规律定量分析、危险性定量分析与滑坡控制的地震区地貌演化研究的重要基础,否则,与实际情况相比,得到统计结果会有一定的偏差,本文的研究成果与以往成果的对比结果证明了这一点。     

汶川地震中唐家山滑坡稳定性研究

根据唐家山边坡滑坡前的基本地形地貌,建立相关模型,采用Mohr-Coulomb准则,利用折减强度法计算其安全系数,并分析在地震波作用下唐家山滑坡的稳定性状况。安全系数计算结果显示,边坡模型在自然状态(即只有重力作用)下的安全系数为1.46,表明边坡在自然状态下是相对稳定的。选取汶川地震最初30秒幅值较大的地震波,对边坡采用自由场边界条件进行分析计算,结果表明边坡在地震作用下将在坡面产生贯通的塑性区,这一塑性区与真实的滑坡坡体一致,由于地震加速度的作用边坡将产生较大的位移和速度,这些大的位移和速度在边坡滑坡后将产生巨大的能量,造成灾难和损失。