灾难性地震和降雨滑坡的体积与运动距离研究

为预测和评价灾难性滑坡的致灾机制,基于国内近年来地震和降雨诱发的灾难性滑坡资料,对地震和降雨滑坡的等价摩擦系数H/L、最大水平运动距离L、最大垂直运动距离H与滑坡体积V的关系进行分析。研究灾难性地震和降雨滑坡的远程运动特征以及不同规模滑坡最大水平运动和垂直运动的优势距离。研究结果表明,滑坡的H/L、L、H与V具有幂律关系,其中H/L与V具有负幂律关系,L、H与V具有正幂律关系。同一规模等级的地震和降雨诱发灾难性滑坡的水平和垂直运动距离不同。以H/L＝0.42作为滑坡远程运动的标准,地震诱发的灾难性滑坡与滑坡远程运动的关系较小,而降雨诱发灾难性滑坡与滑坡的远程运动的关系较大。根据滑坡运动距离的累积分布表,以80%滑坡的运动距离所分布的范围,建立了滑坡不同规模等级的优势运动距离区间,同规模等级的地震滑坡和降雨滑坡在水平和垂直运动的优势距离区间上存在差异。灾难性滑坡的运程不仅受滑坡体积的控制还与其诱发机制相关,其研究成果可为由地震和降雨诱发的灾难性滑坡的致灾区域和致灾强度的预测和评价提供参考依据。     

沟道型滑坡-碎屑流运动距离经验预测模型研究

沟道型滑坡-碎屑流具有隐蔽性强、危险性高、力学机理复杂的特点,研究其运动距离预测模型具有重要的理论意义和实践意义。本文基于遥感GIS技术,结合野外调查,获取了汶川地震触发的38个沟道型滑坡-碎屑流的基础数据。通过相关性分析确定沟道型滑坡-碎屑流最大水平运动距离L的影响因素从大到小依次是滑坡体积V、最大垂直运动距离H、滑源区高差Hs、沟道段坡度β。采用逐步回归方法建立了滑坡-碎屑流最大水平运动距离L的最优多元回归模型,检验结果表明模型具有较高精度。将最优多元回归模型与国际上应用较多的滑坡运动距离和泥石流运动距离预测模型进行对比,表明考虑滑坡体积、地形落差和沟道段坡度的运动距离预测指标体系,具有最高的拟合优度和较好的物理含义,可为沟谷山区滑坡-碎屑流危险性评价提供参考依据。     

沟谷地形参数对滑坡运动距离的影响研究

滑坡运动场地上的沟谷地形,对滑坡运动产生约束、偏转、导流、阻止等作用,导致了滑坡运动距离的差异。根据滑坡滑源区、运移区的运动方向与沟谷堆积区延伸方向的夹角,将沟谷型滑坡划分为沟谷顺直型和沟谷偏转型两种类型。通过建立滑坡体积、沟谷地形参数与运动参数的非线性回归模型,分析体积及地形参数变化率对沟谷型滑坡运动距离变化的影响特征。研究表明:随体积增加,沟谷顺直型和沟谷偏转型滑坡的运动距离差异逐渐增大。体积作为滑坡运动距离的显著性因素,其原因在于滑坡体积在数量级上的差异,而在同一数量级内,体积变化仅对沟谷型滑坡最大水平运动距离变化的影响最大;滑源区和沟谷堆积区坡度的变化对垂直运动距离和堆积区水平运动距离影响大于滑坡体积。偏转角度对沟谷偏转型滑坡运动距离的影响较小,其原因在于沟谷区地形坡度显著影响了偏转角度对滑坡运动距离的作用。研究结果为沟谷型滑坡的致灾程度评估提供了参考依据。      

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。     

地震与非地震诱发滑坡的运动特征对比研究

针对不同诱发机制的滑坡运动特征差异,以滑坡的总斜率和阻止系数为评价指标,分析滑坡的总斜率、阻止系数与滑坡规模、总能量的关系,对比研究了地震和非地震滑坡的总斜率、地形阻止系数的特征。研究结果表明：地震与非地震滑坡的规模越大在运动过程中受到的阻止作用越小;地震滑坡和非地震滑坡的总斜率都随滑坡规模和总能量增加而减小,但地震滑坡减小的速率大于非地震滑坡;地震滑坡的平均阻止系数约为0.4～0.5,而非地震滑坡的平均阻止系数约为同规模地震滑坡的40%～50%。因此,滑坡的运动特征不仅受滑坡规模及总能量控制,还显著地受滑坡的诱发机制和地形阻止等因素的影响。     

汶川地震前后都江堰山区滑坡滑动距离影响因素变化分析

滑坡滑动距离作为滑坡防灾减灾的主要评价指标之一,不仅受滑坡体积和落差的影响,还与滑坡运动的地质环境作用相关。本文在对都江堰地区51个地震滑坡、16个降雨滑坡详细调查编目的基础上,采用数理统计方法分析了斜坡原始坡度、滑坡前后缘高差、滑坡平面形态、体积、滑体平均厚度及坡面摩擦系数等6个因素与滑坡水平滑动距离的相关性,借此厘清了汶川Ms8.0级大地震前后不同因素对不同类型滑坡运动的贡献大小,进而构建了不同成因类型滑坡的滑动距离预测关系式,可为龙门山区的滑坡防灾减灾工作提供参考。研究表明:影响都江堰地区地震滑坡运动距离的主要因素有滑坡体积(lg V)、斜坡原始坡度(α)、滑坡平面形态(R)和滑坡前后缘高差(ΔH);而控制降雨滑坡运动距离的主要因素为滑坡前后缘高差(ΔH)、滑坡体积(lg V)、斜坡坡度(α)和斜坡表面摩擦系数(μ);汶川地震后,影响该地区降雨滑坡滑动能力的因素发生了变异,各因素与滑坡滑动距离的相关性较弱,显示出其贡献率在急剧减弱,仅滑坡体积(lg V)与滑动距离的相关性较强。     

岩质滑坡−碎屑流的运动距离计算公式研究

滑坡?碎屑流的远程运动距离是碎屑流体所能够达到的最大堆积距离,是灾害预警和评估的重要指标。通过总结已有碎屑流运动距离研究成果,从岩体势能入手开展研究,并结合量纲分析,首先建立了运动距离与势能之间的基本方程。其后,采用4种颗粒材料开展岩质碎屑流滑槽试验,研究碎屑体体积V、滑移区坡度?、碎屑粒径d以及最大垂直运动距离H等对碎屑流运动距离L的影响,通过逐步拟合回归,建立了基于势能的岩质滑坡?碎屑流最大水平运动距离的计算公式。最后,采用汶川地震触发的38个岩质碎屑流以及17个其他典型岩质滑坡碎屑流数据对计算公式进行了验证,结果表明,考虑该运动距离计算公式具有较好的可靠性,能够为山区滑坡?碎屑流灾害预警工作提供理论指导。     

汶川地震强震区地震诱发滑坡与后期降雨诱发滑坡控制因子耦合分析

本文以汶川地震强震区北川县典型研究区为例,利用高分辨率航片、SPOT5卫星图像对北川县典型研究区进行了512地震之后和924降雨之后诱发的滑坡解译,解译结果显示:512地震诱发滑坡1999个,924强降雨诱发滑坡828个,924强降雨导致原有地震滑坡面积扩大的滑坡150个。研究表明:地震和强降雨都是诱发滑坡的动力成因,924强降雨诱发的滑坡面积是512地震诱发滑坡面积的1/4倍,强降雨诱发滑坡的数量增加了41.4%; 强降雨不仅诱发新的滑坡,而且促使原来地震滑坡复活,并扩大其面积,强降雨导致地震诱发的滑坡面积扩大了原面积的68.7%。同时,在遥感解译数据基础之上,开展地震诱发滑坡与降雨诱发滑坡规模对比和控制因子耦合分析及地震与降雨耦合灾害链模式研究,为进一步分析研究地震灾区滑坡的产生、发展趋势、危险性和风险评价等预测预报提供科学依据,也为汶川震区恢复重建中的减灾防灾提供决策参考。     

基于有效降雨强度和逻辑回归的降雨型 滑坡预测模型

以湖南省张家界市桑植县为研究区,在全面分析近30年降雨及滑坡数据的基础上,对滑坡及滑坡数量与降雨因子的关系开展了统计分析研究。首先确定了区域最佳有效降雨衰减系数,同时分别按滑坡规模、坡度、厚度大小统计了降雨与历史滑坡信息,得出有效降雨强度（I）与持续时间（D）散点图,由此确定各不同概率下诱发滑坡的区域有效降雨强度阈值,并进行了滑坡灾害危险性等级划分。进而,利用部分样本数据进行逻辑回归分析,得到了该研究区的滑坡发生概率预测方程,并给出了降雨强度临界值定量表达式,最后选用实际降雨诱发滑坡事件与未诱发滑坡事件进行对比验证。结果表明,文章所建立的滑坡预测模型准确性较高,预测情况与实际情况比较吻合。     

坡脚型滑坡运动特征分析及运动距离预测

为了分析地形因子对坡脚型滑坡运动参数（最大水平运动距离L_max、坡脚运动距离L、等效摩擦系数f）的影响,建立不同滑坡规模的运动参数非线性统计模型进行反演分析,分析结果表明:（1）不同滑坡规模下,最大运动距离L_max、坡脚运动距离L、等效摩擦系数f均主要受滑坡高差（H）和斜坡坡度（α）的影响。（2）随滑坡规模的增大,L_max、L受β的影响逐渐减弱,表现为坡脚阻止效应的减弱;f受β的影响逐渐增大,表现为滑坡运动能力改变。（3）随滑坡规模的增大,L_max、f受γ的影响逐渐增大,表现为堆积场地的微地貌效应显著增强。最后,基于主要地形参数（H、α、β、γ）和滑坡规模（V）建立的最大水平运动距离预测统计模型,具有较好的预测精度和一定的适用性。     

基于有效降雨强度的滑坡灾害危险性预警

选取湖北省恩施地区1 000 km2区域作为典型研究区, 在全面分析该区域历史滑坡资料的基础上, 根据该区滑坡生成与地层岩性之间的关系, 将研究区地层划分为高、中、低3类易发性岩组.分岩组统计降雨监测数据与历史滑坡信息, 得出有效降雨强度与关键降雨持续时间的散点图, 由此确定不同滑坡发生概率的有效降雨强度阈值, 提出该区的滑坡灾害危险性预警判别模型.基于样本区统计数据建立滑坡预测指标体系, 运用GIS得出研究区域的滑坡空间易发性区划结果, 并根据不同易发岩组-有效降雨强度模型, 叠加滑坡灾害易发性分区结果与降雨危险性预警等级分级结果, 对研究区的滑坡灾害危险性进行了预测预警.结果表明: 不同易发岩组-有效降雨强度模型所得预警结果与实际情况吻合, 预警模型具有考虑全面和预警精度高的特点, 在实际预警中切实可用.      

2008汶川大地震极端滑坡事件初步研究

为了分析汶川地震诱发滑坡灾害事件强度和影响,本文以汶川地震诱发滑坡极端事件为线索,在统计分析前10个规模最大、位移最远、危害最重及最大滑坡堰塞湖分布特征的基础上,重点研究前三甲极端滑坡事件的简要特征,初步揭示:(1)汶川地震诱发的极端滑坡事件主要沿龙门山中央断裂(映秀—北川断裂带)和Ⅹ-Ⅺ高烈度地段分布,强震的振动力、地震主传播方向和发震断裂NE向扩展作用是启动极端滑坡事件的主要原因;(2)规模最大的前10个滑坡和距离最大的前10个高速远程滑坡具有很好的重合特征,两者都反映汶川地震诱发的高能量滑坡事件;其中,规模最大的绵竹市安县大光包滑坡,初步估算体积约7.42×108m3,最大运动距离达到3.5km,距离排名第二;距离最大的绵竹文家沟高速远程滑坡,初步估算最大位移为4.2km,其体积约1.5×108m3,规模排名第二,这两个滑坡都属于世界上罕见的大型高能量高速远程滑坡;(3)前10个最大的灾难性滑坡事件,累计导致3751人死亡,单个滑坡引起的人员死亡超过100人,最多的达到1600人,属于世界上罕见的灾难性滑坡事件;(4)潜在危险性最大的10个滑坡堰塞湖,曾经威胁几十万人的生活安全,其中,最大的北川唐家山滑坡堰塞湖,曾经威胁下游绵阳市30万人的生活安全,这些滑坡堰塞湖都及时采取人工开挖措施排除了潜在危险。     

汶川地震中擂鼓镇地区的滑坡崩塌规律及预测

地震滑坡影响因素与滑坡崩塌分布关系的研究,有助于认识地震滑坡崩塌的发育规律,进而对潜在的地震滑坡危险区段进行划分,为土地的合理使用提供支持.5.12汶川地震引发了大量的滑坡、崩塌、碎屑流等次生灾害,造成了严重的人员伤亡和经济财产损失.以受滑坡、崩塌灾害影响严重的北川县擂鼓镇约180 km2的地区作为研究对象,选取坡度、高程、坡向等影响因素进行确定性及面积发育率分析,探讨它们与滑坡、崩塌等灾害空间分布之间的关系.研究结果表明:在高程低于1 km的地段,滑坡崩塌的发生频率达13.5%,高于其它地段;坡向为东向、北东向、南东向的坡体的滑坡崩塌发生率较其它方向大;随着坡度的增大,滑坡、崩塌的分布也在增大,坡度大于30°的区域滑坡发生频率较高.采用2种方法对研究区进行地震滑坡危险性区划,获得大体一致的划分结果:①基于综合确定性系数与面积发育率方法分析的地震滑坡危险性区划结果中,约有66%的滑坡崩塌落入较高危险和高危险区域;②采用判别分析法获得的地震滑坡危险性区划结果中,约有73%的滑坡崩塌判定为不稳定区域.其中,判别分析法选用的地震动、坡度、曲率等因素在不同地区都对滑坡分布具普遍的影响作用.     

单体库岸滑坡及其次生涌浪灾害风险分析

水库滑坡次生涌浪灾害是库水运营过程中重要的灾害类型,开展滑坡及其次生涌浪灾害风险分析,能够合理确定并评价滑坡及其次生涌浪灾害对生命及财产的影响程度,从而为采取经济有效的减灾应急措施提供理论依据和技术支持.以三峡库区万州区塘角1号滑坡为例,探讨不同库水位降雨组合工况下,考虑空间差异性的单体滑坡危险性分析方法;确定滑坡次生涌浪灾害影响范围;完善滑坡及其次生涌浪灾害承灾体易损性评价方法;绘制最危险工况下塘角1号滑坡及其次生涌浪灾害经济风险和人口风险分布图,得出:塘角1号滑坡最危险工况为库水位175~145 m+3日100 mm降雨.在该工况下,塘角1号滑坡及其次生灾害总经济风险为2 239万元;坡体上室内人口总风险为0.55人.研究成果以期为指导该类滑坡减灾防灾提供思路和依据.      

汶川八级地震滑坡特征分析

汶川地震诱发的15000多处滑坡明显受地震断裂控制,主要沿龙门山主中央断裂带和后山断裂带展布,沿龙门山主中央断裂带汶川映秀安县高川北川陈家坝平武南坝一线,滑坡面密度大于50%以上,最大可达70%。沿断裂带形成了大量的松动山体,在暴雨期间极易发生滑坡、泥石流灾害,对灾后重建构成严重威胁。据初步调查,汶川地震触发的体积最大的滑坡是位于主中央断裂带上的安县高川大光包滑坡,滑动距离长4500m,滑坡堆积体长2800m,宽1700~2200m,最大厚度达580m,若以平均厚度200m计,体积达11亿m3为我国已发生的单体滑坡之最。与常见滑坡明显不同的是,汶川地震极震区滑坡的滑床往往不具连续完整的滑面,剪出口滑坡特征不明显,呈现明显的尖点突起或边缘突出特征,反映出上部滑体被地震力振动解体,甚至抛掷后与下部滑床边缘发生撞击。以阶型滑坡、凸型滑坡、勺型崩滑、座落型（振胀型）滑坡和巨大滚石5种类型最为典型。根据强震地面运动纪录和大量实例调查表明,在汶川地震极震区,触发滑坡的地震竖向力作用是非常明显的,大量滑坡经历了初始斜坡（风化碎裂岩体）地震抛掷撞击崩裂高速滑流的作用过程。     

中国喜马拉雅山地区滑坡堵江编目及空间特征分析

滑坡堵江数据获取与编目是其区域研究开展的基础。喜马拉雅山脉地处中国西南边陲,新构造运动强烈,滑坡堵江事件频发,在产生巨大经济损失的同时也造成了不良国际影响。鉴于该区区域滑坡堵江现场调查难以开展的问题,本文利用遥感技术、地理信息技术,结合野外验证获取了区内136处滑坡堵江事件的空间位置、基本属性和几何形态,建立了中国喜马拉雅山地区滑坡堵江编目。区内滑坡堵江集中分布在米林、札达、加查、错那、隆子、郎县等县,成因类型以滑坡、崩塌、泥石流为主。基于环境要素信息量计算得出该区滑坡堵江的易发程度随高程、坡度、地震加速度的增大先增大后减小,随地震点密度增大先减小后增大,随构造线密度增大逐渐增大,随与水系距离增大逐渐减小。不同坡向中,西向斜坡更容易诱发滑坡堵江,东南坡向最不容易诱发滑坡堵江。高位高山地貌类型、地层条件中的朗县构造混杂岩组和坚硬岩组,构造分区中的高喜马拉雅分区和雅鲁藏布江分区是滑坡堵江形成的有利条件。对比各环境要素不同类别的信息量取值认为影响该区滑坡堵江事件形成的主要背景因素是高程、地貌类型、地层岩组、构造分区和地震点密度。这些滑坡堵江事件几何参数的研究结果表明坝体长度-坝体面积与滑坡面积-坝体面积之间具有拟合程度较高的乘幂函数关系,而其他参数间的相关性并不突出。     

黄土滑坡诱发因素及其形成机理研究

近年来,黄土滑坡灾害发生频率呈现增加的趋势,研究黄土滑坡诱发因素及其形成机理是有效减缓黄土滑坡灾害风险的基础.据西北黄土高原地质灾害详细调查,黄土滑坡的诱发因素有自然和人为2类.自然因素包括地震、河流及沟谷侵蚀、降雨及冻融等;人为因素有堆载与开挖、农业灌溉、修建水库等.研究表明,降水和人类工程活动是最积极的诱发因素.地...     

汶川地震诱发文家沟巨型滑坡-碎屑流基本特征及成因机制初步分析

2008年5月12日,汶川M8.0地震在四川省绵竹市清平乡文家沟内诱发一巨型滑坡。通过现场调查得知,滑坡前后缘高差455m,厚度20~30m,滑面为基岩层面,初始方量2.750×107m3。滑体在运动中转化为碎屑流。滑坡-碎屑流总的水平运动距离为4022m,垂直运动距离为1443m,遗留的堆积物体积达5×107m3。滑坡距映秀—北川断裂仅3.6km,位于其下盘,地震烈度达X I度。滑坡导致文家沟中48人遇害,并形成一条完整的地震次生地质灾害链。初步分析表明滑坡启动速度快,滑坡向碎屑流转化过程明显、地点明确。碎屑流运动过程复杂,伴有强烈的"气垫效应"和"前缘气浪冲击效应"。作者认为,文家沟滑坡的高启动速度是长持时强烈地震动作用的结果,与山体的猛烈碰撞是导致滑体解体并转化为碎屑流的原因。     

鲁甸8.03地震区甘家寨特大型滑坡发育特征及演化过程研究

2014年8月3日鲁甸县M_S6.5级地震造成了617人死亡,并诱发了大量次生滑坡崩塌灾害。其中红石岩滑坡堆积体方量最大,甘家寨滑坡造成的人员伤亡最多。根据笔者对甘家寨特大型滑坡的实地调查和遥感影像解译,分析了该滑坡堆积体的发育特征及演化期次,从活断层破裂角度研究了滑坡的主控因素,认为甘家寨滑坡分为两个发育期次,最新一期滑坡体（本次地震诱发）长约700m,宽约250m,滑体面积约18×104m2,体积约140×104m3,是在20kaBP前发生的古崩塌堆积体在地震诱发下的复活型滑坡,受控于NW向的下水沟断层。最后建议进一步防范鲁甸8.03地震次生灾害的可能危险,加强该地区活动断层的复发周期研究,为灾害恢复重建中的地质环境安全提供基础依据。     

地震滑坡研究现状与展望

在高山峡谷地区,强烈地震诱发的滑坡灾害数量多、规模大,部分地区造成的危害比地震大,故分析研究地震滑坡对防震减灾工作极重要。本文系统总结了地震滑坡发育分布特征和地震参数与斜坡环境参数关系;地震滑坡动力响应特征与稳定性分析方法;地震滑坡危险性评价等方面研究现状。同时对比了目前滑坡危险性评价中较常用的机器学习算法优劣。