基于地震信号反演滑坡动力学机制

以2003年千将坪滑坡事件为例，基于地震信号分析大型高速滑坡启动之后的滑体运动特性。通过国家地震台网采集因滑坡激发产生的地震信号，反演得到滑坡区域的受力-时间函数，再经由时频分析划分滑坡期间的子事件，进而推导滑体的运动参数并还原滑坡过程。结果显示，由地震信号反演所求得的滑床坡度、滑坡方向以及滑体位移等数值与现场勘踏所得数据相符；同时，通过对滑坡子事件的分析，可分辨出因对岸河堤阻挡而产生的部分滑体反倾过程，从而还原较完整的滑坡过程。     

强震作用下斜坡表面放大效应的三维离散元模拟

为研究强震作用下斜坡表面的动力放大效应, 以陕西勉县某岩质斜坡为例, 建立了三维模型。运用离散元软件3DEC, 模拟了动力条件下斜坡的变形失稳过程, 分析了斜坡表面的动力响应特征, 研究了不同地震波输入工况条件下坡体表面动力响应差异。研究结果表明: 考虑地震纵波的影响时, 竖向加速度得到显著增强, 坡面的PGA放大系数增强了约1.62倍; 坡面形态强烈影响着斜坡表面的动力响应特征, 强震作用下, 斜坡坡肩及坡形转折处的放大效应均十分强烈, 凸出部位次之, 坡表两侧的放大效应最弱; 不同输入工况下, 斜坡坡形转折处的水平向PGA放大系数均维持较高值, 特别是在仅输入水平向加速度的条件下, 该部位在地震滑坡灾害预防中应特别注意; 强震作用下滑坡的运动过程可概括为滑坡孕育启动阶段—挤压碰撞高速运动阶段—堆积阶段。研究成果可为该地区防灾减灾工作提供一定理论支持。      

地震动触发滑坡体滑动的机理

论证并探讨了地震动触发滑坡体滑动的机理,认为地震时的坡体波动振荡在斜坡岩土体变形破坏过程中产生三种效应：累进破坏效应、启动效应和启程加速效应,并得出了一些既有理论研究意义,又有一定实际应用价值的论断。     

论基岩滑坡的临床聚能与启程弹冲

剧动式高速滑坡是一种大量存在于自然界中的地质灾害。本文以广家崖斜坡危岩体为例,对基岩滑坡的“临床聚能”和“启程弹冲加速效应”进行了理论分析和探讨。文中详细论证了斜坡岩体滑落破坏时所具有的“启程弹冲加速效应”,并提出了二维应力状态下的启程冲速度计算公式。 启程弹冲机理,主要是锁固段岩体内聚力作用和岩体聚集赋存弹性应变能释放的反应,弹冲速度与内聚力的大小有直接关系。岩体一旦剪断破坏,弹性应变能骤然释放,岩体表现出剧烈的弹性回冲,弹性应变能便瞬间转化为岩体滑动的弹冲动能。这便从理论上对高速滑坡提出了具有实际意义的新机理。     

降雨型滑坡高速运动与堆积特征模拟研究:以宁乡县王家湾滑坡为例

降雨型滑坡在强降雨条件下常突然发生，启动后运动速度大，破坏力强，对其运动与堆积过程的预测是滑坡危险性分析中的难题。以湖南省宁乡县２０１７年７月１日突发的王家湾滑坡为例，在现场调查的基础上，系统研究了滑坡诱发因素和高速运动机理，发现强降雨和孔隙水压力上升是王家湾滑坡的主要诱发因素，高速滑动主要由于滑坡处斜坡坡度陡、滑带抗剪强度快速损失所致。利用 Ｓｕｒｆｅｒ和 ＡｒｃＧＩＳ软件处理基础数据，建 立了 滑 坡 三维模型，并基于有限体积法采用 ＤＡＮ３Ｄ 软件模拟分析了王家湾滑坡整个运动过程，研究了滑坡启动后运动速度、滑移范围和堆积厚度，模拟结果与现场调查数据基本一致。      

铜川市缓动式低速滑坡的滑移动力学机理

铜川市区发育有为数甚多的缓动式低速滑坡。本文探讨了此类滑坡的滑移动力学机理。研究认为,由于滑面的峰—残微差效应、滑面动静摩擦阻力相近效应和滑带塑性蠕变耗能效应的综合作用,滑坡启动呈现缓动性;滑体低能效应、滑体低推力效应、滑带(面)强度自行恢复效应和滑体自行消能效应的叠加作用,导致滑坡以低速运移。     

基于滑体渗透性与库水变动的滑坡变形滞后规律研究

三峡水库运行过程中库岸滑坡的变形演化往往滞后于库水位的变化, 表现出时间滞后效应, 而且随渗透系数和库水位波动速率的不同, 滞后效应亦不同。以三峡库区白家包滑坡为例, 通过现场调查、监测数据分析以及数值模拟的方法, 研究了滑坡在不同渗透系数k和不同库水位下降速率v条件下的变形滞后时间变化规律。研究表明: 滑体渗透系数一定时, 库水位下降速率越大, 地下水滞后越明显; 库水位下降速率一定时, 滑体渗透系数越大, 地下水下降越快。当滑体渗透系数一定时, 库水位下降速率越大, 滑坡的变形滞后时间越短; 滑体渗透系数k=0.85 m/d时不同库水位下降速率作用下滑坡的变形滞后时间为3.74~9 d, 当0.47＜v/k＜1.18时, 0.24＜相对变形滞后时间＜1;当1.18＜v/k＜2.38时, 0＜相对变形滞后时间＜0.24。当库水位下降速率一定时, 滑体渗透系数越大, 滑坡变形滞后时间越短, 不同库水位下降速率下滑坡变形滞后时间随渗透系数的变化规律大致相同; 库水位下降速率v=1.8 m/d时不同滑体渗透系数下滑坡的变形滞后时间为1.7~8 d, 当0.52＜v/k＜0.84时, 0＜相对变形滞后时间＜0.16;当0.84＜v/k＜2.12时, 0.16＜相对变形滞后时间＜0.43;当2.12＜v/k＜9时, 0.43＜相对变形滞后时间＜1。研究成果对水库滑坡预测预警具有较强的应用价值。      

“6.1”芦山地震作用下宝兴新华村滑坡动力响应与失稳过程离散元模拟

斜坡浅表层是各类地震地质灾害发育的潜在破坏位置,坡面形态和坡体结构往往造成斜坡动力响应及破坏的复杂化。为探究不稳定斜坡浅表潜在滑动层动力响应特征与失稳过程,以芦山M_s6.1级地震触发的新华村滑坡为例,基于现场调查采用离散元方法建立了二维计算模型,分析了该斜坡潜在滑动层及坡面形态的动力响应特征并对其失稳过程进行了模拟。结果表明：(1)斜坡浅表潜在滑动层具有强烈动力放大效应;(2)微地貌对于潜在不稳定斜坡坡面的放大效应具有明显的影响,浅表潜在滑动层水平向及竖直向加速度在凸出部位的放大效应显著,凹陷部位相较于凸出部位放大效应较低;(3)研究揭示新华村滑坡在微地貌的作用下凸起地形呈现先于凹陷地形遭受破坏,其失稳过程分为震动放大局部震裂-凸出地形破坏-凹陷地形破坏-完全破坏整体下滑-重力堆积5个阶段。该研究结果有助于提升防灾人员对地震诱发潜在不稳定斜坡失稳的认识,为防灾减灾提供理论和数据支撑。     

多功能高速远程滑坡运动堆积过程物理模型试验装置设计与应用

高速远程滑坡运动堆积过程影响因素众多,在物理模型试验装置研发过程中应满足多因素变化需求,从而实现多功能目的.该试验装置初始状态下(垂直角度=20°,水平角度=0°)长3.40m,宽0.56m,高1.35m.设计有滑体体积调节、上滑槽坡度调节和下滑槽水平角度调节三大模块.材料上采用了3mm厚不锈钢钢板与8mm厚钢化玻璃2种材料,使用耐久性较好,并且采用分部件组装形式,安装有万向轮,便于实验仪器的搬运.基于砂子与卵石颗粒材料,应用所研发装置,初步开展了高速远程滑坡运动堆积过程物理模型试验,简要分析了滑体坡度、水平角度、滑体高度及基底材质等参数对滑动距离的影响规律.     

三峡库区麻柳林滑坡变形特征及演化模拟

在库水位波动和降雨作用的共同影响下，库岸滑坡的变形规律往往更为复杂。以三峡库区麻柳林滑坡为例，基于野外调查、钻探编录、深部位移监测以及数值模拟等手段，分析了库水位波动和降雨作用下滑坡变形特征及演化规律。结果表明:麻柳林滑坡在粉质黏土层和块石层交界处发育一个次级滑带，目前该滑坡主要沿次级滑带运动，导致次级滑动的原因与坡体物质的差异性有关；S_i(S_f)指标分析法揭示滑坡的滑带还未完全破坏，滑坡仍处于蠕变状态；根据三峡水库水位调度规律，将一个完整水文年划分为6个阶段，数值模拟结果表明滑坡在库水位缓慢下降阶段变形速率较小、在快速下降阶段和低水位阶段变形速率持续增大、在快速上升阶段和缓慢上升阶段以及高水位阶段变形速率则保持平稳。其中，降雨的直接影响和降雨导致库水位波动进而对滑坡变形造成的间接影响，使得麻柳林滑坡在低水位阶段的变形显著增加、稳定性最差，应加强该时段内滑坡的监测和预警。      

兴仁“6·10”彭家洞高速滑坡运动特征与形成机理

2021年6月10日20时30分左右, 贵州省兴仁彭家洞发生高速滑坡, 滑坡体高速运动沿途铲刮坡面崩塌堆积体, 造成3人遇难, 18栋房屋损毁。通过对滑坡发生前后影像资料遥感解译、灾害发生现场详细的地质调查及室内综合分析等技术手段, 对彭家洞滑坡的特征进行了详细描述, 阐明了滑坡发生的运动特征与形成机理。研究表明: 斜坡地形"上陡-中缓-下陡"与岩土结构"上硬下软"是滑坡形成的内在因素, 人类工程活动、强降雨的饱水加载和下渗软化作用是滑坡形成的外在因素; 滑坡平面形态呈折线形, 根据运动特征和堆积结构将滑坡分为滑源区(Ⅰ)、铲刮-流通区(Ⅱ)、铲刮堆积区(Ⅲ)3个区; 滑坡是由危岩带形成、滑坡孕育及斜坡失稳3个阶段孕育形成的挤压-推移式高速滑坡。研究结果对贵州类似的斜坡地带及岩土结构区域开展防灾减灾工作具有较强的指导作用。      

基于滑面分区段力学模型的高速滑坡运动过程能量转化研究

高速滑坡具有运动速度快、波及范围广的灾害特征, 因此对滑坡启动、加速和静止整个运动过程进行研究很有必要。基于滑面力学特性将滑面分为弹性介质区和应变弱化区, 构建了高速滑坡二维力学模型, 提出了滑坡启动动能计算公式和滑坡运动过程的能量计算公式; 以千将坪滑坡为例, 采用启动动能计算公式得出滑坡的启动速度为2.35 m/s; 依据滑面形态将其运动轨迹划分为快速加速、平稳加速、平稳减速、急剧减速4个阶段, 进行运动过程分析, 得出滑坡最大速度为16.8 m/s, 以滑坡前缘高程所在平面为势能基准面, 分析不同能量与总能量占比的变化情况, 在滑坡的4个运动阶段中, 动能占比分别为9.1%, 25.6%, 15.1%, 0%;摩擦损耗能量占比分别为: 5.5%, 58.8%, 81.7%, 95.5%;势能占比分别为: 85.2%, 14.2%, 0%, 0%;其他阻力能耗占比分别为: 0.2%, 1.4%, 3.2%, 4.5%。研究结论对高速滑坡致灾机制和风险分析具有重要意义。      

奉节县曾家棚滑坡时空差异性变形特征与成因机制分析

研究库水位波动和降雨影响下滑坡的位移变形特征并分析其破坏机制，对了解三峡库区滑坡的演化过程具有重要意义。以奉节曾家棚滑坡为例，基于GPS地表监测位移分析了滑坡在不同特征库水位运行阶段的变化规律，结合灰色关联度模型确定了滑坡不同部位的变形在不同阶段的主要控制因素，借助GEO-Studio软件模拟了曾家棚滑坡在历史降雨和库水位波动耦合作用下的稳定性变化，并与定量分析结果进行了交叉检验。结果表明:曾家棚滑坡的运动状态随时间变化，从缓慢蠕变状态进入阶跃变形状态。平面上，中东部坡体与西部坡体相比，运动更加强烈；剖面上，前缘变形早且变形量大。曾家棚滑坡变形失稳过程为初期蓄水启动了曾家棚古滑坡，前缘首先发生变形；降雨作为中后期主控因素，和库水位波动联合作用共同诱发了滑坡多次阶跃变形，使滑坡前中后部形成贯通裂缝；最终由二十年一遇的暴雨诱发滑坡发生整体破坏。      

孔隙水压力的变化与滑坡速度的关系

为了研究滑坡运动产生的孔隙水压力与运动速度的关系,建立了滑体饱和状态下的无限斜坡模型,结合有效应力原理
以及剪切滑带处的土体运动定律,推导出滑坡运动速度v、滑带处的孔隙水压力uw 以及滑坡运动时间t 三者之间的解析表达式。
并以三峡库区三舟溪滑坡为例,运用MATLAB编程计算得到三舟溪滑坡的v(t)-uw(t)之间的关系曲线。分析曲线得出:若滑坡
保持某一速度v 匀速运动时,由于土体排水固结作用,运动变形产生的孔隙水压力增量及时得到消散;在滑坡加速运动的过程中,
孔隙水压力值随着加速度增大而增大,当孔隙水压力的增长速率超过土体的固结排水速率时,孔隙水压力大大削减了土体的抗剪
强度,加速了滑坡的破坏。      

地质滑坡的机理与防治研究

地质滑坡是一定自然条件下的斜坡,由于受河流冲刷、人工切坡、地下水活动或地震等因素的影响,使部分土体或岩体在重力作用下,沿着一定的软弱面或带,整体、间歇地以水平位移为主的变形现象.作为一种重要地质灾害,由于其常常中断交通、侵占河道、摧毁厂矿、掩埋村镇,造成重大灾害,而且分布面广、发生频繁、产生条件复杂、作用因素众多,发生和运动机理的多样性、多变性和复杂性使得预测困难、治理费用昂贵.因此,解决和治理滑坡问题成为当前安全生产工作中的重要突出问题.     

汶川地震滑坡-碎屑流致灾距探讨

为了阐明地震滑坡的运动特性并对其进行致灾距的预测,基于遥感影像解译和野外调查数据,借助经验公式法,分析了汶川地震滑坡水平最大运移距离L与前后缘高差H之间的相关性,给出了经验公式;探讨了不同滑坡之间滑程的差异与异常。结果表明:若已知H,可用L=aH+b或L=aHb对总位移进行预测初探;将视摩擦系数H/L=0.45作为汶川地震高速远程型滑坡的上限较合适;滑坡体积、源区破裂面积与L呈正相关,与H/L呈负相关;地震滑坡易发生在山脊线平行于断裂带、垂直于地震波传播方向的山体两侧;崩塌型滑坡易发前后缘高差范围在10~100m之间,大型高速远程型滑坡易发前后缘高差大于200m;滑坡源区易发坡度分布在25°51°之间,滑床坡降变化范围为0~58°,高速远程型滑坡的滑床坡降主要在8°20°之间;分析认为滑程差异和异常是距离效应、能量传递与岩体挡板效应、滚动润滑与气垫效应、体积与破裂面积效应、地质因子、地形因子、颗粒级配与颗粒流效应等因素综合作用的结果,考虑上述因素有益于滑坡-碎屑流致灾距的预测分析。      

风振影响下乔木坡地暴雨型浅层滑坡演化机制

强对流或台风等极端天气下乔木坡地发生浅层滑坡灾害往往是暴雨和强风共同作用的结果。以皖南山区一处暴雨型浅层滑坡——畈章组滑坡为例, 通过现场调查和气象资料的分析表明, 除暴雨外风荷载也有可能促进滑坡的启动。为揭示该滑坡启动与破坏后这一完整运动过程的演化机制, 首先基于无限斜坡模型分析了实际降雨条件下的滑坡稳定性, 然后对取自于滑坡体内乔木根系周围和滑动面附近的两种土样利用DPRI型环剪仪, 分别开展了不排水循环剪切试验和自然排水残余剪切试验。结果表明: ①降雨入渗引起滑动面孔隙水压力的上升, 并导致稳定性的降低是畈章组滑坡启动的直接原因; ②乔木根系周围的饱和土在风振作用产生的动剪切荷载下易形成高的超孔隙水压力, 并导致浅表层的局部失稳滑动, 增加了畈章组滑坡整体破坏的可能性; ③滑动面土体的残余强度具有强烈的"正速率效应", 从而控制了畈章组滑坡启动后不会表现出高速远程的运动特征, 与现场调查结论一致。研究结果可以为暴雨协同风振作用下富乔木坡地浅层滑坡的预警预报研究提供参考。      

玉树结古镇结古寺滑坡综合分析研究

以受玉树"4·14"地震影响的结古镇结古寺滑坡为例,根据滑坡地质背景和基本特征,详细分析了控制滑坡变形的影响因素。并运用工程实践对桩板墙工程开挖的所揭露的滑体、滑带、滑床特征进行了对比分析,验证了前期勘查、物探解译成果,分析了动态信息法施工在本工程的应用,总结了在震后特殊环境条件下进行悬壁式桩板墙施工工艺经验。通过施工期、试运行期监测和工程质量检测,对治理效果进行了初步评价,桩板墙工程对该滑坡治理有效,目前滑坡处于稳定状态,保障了坡顶和坡脚建筑物安全,为今后该类滑坡治理工程提供了借鉴。     

滑坡图像自动识别浅议

识别滑坡须先了解什么是滑坡,广义滑坡包括崩塌、滑坡、碎屑流、泥石流等所有斜坡重力侵蚀现象;狭义滑坡指部分斜坡沿着斜坡内的一个或数个面在重力的作用下作剪切运动的现象。各类滑坡有自已特殊的地表形态特征,发育的基本地质环境条件和触发因素,据这些特征识别滑坡。利用数字滑坡技术进行滑坡识别大致分为2步:(1)通过RS和GIS技术将不同时间的调查区地物现场以不同分辨率展现在数字图像上,并与地理控制及地质环境信息配准、组合,建立解译基础;(2)在滑坡地学理论指导下,通过人机交互方式进行解译和时空分析,获取减灾防灾需要的信息。该方法尚未达到遥感自动识别滑坡的程度,但建立解译基础的过程已可由计算机通过多种程序软件完成,故认为滑坡模式识别的前2个步骤:数字化及预处理已由计算机实现。现需探索的是用计算机实现基于滑坡地学理论知识,以人机交互方式进行的滑坡识别及分析过程。就狭义滑坡而言,基于DEM的滑坡地形识别已可由计算机实现。如能确定地面滑坡壁及滑体与地下滑面、滑床的关系,了解它们的光谱特征并建立计算模型,便可构建遥感技术的滑坡模式识别。     

湖北省阳新县基岩滑坡变形因子及其破坏模式

斜坡变形受众多因子综合控制, 不同因子的敏感性与作用规律在变形过程中差异明显。以湖北省阳新县顺层基岩滑坡为研究对象, 通过正交试验结合离散元数值模拟的方法, 研究多个影响因子对应顺层滑坡变形的敏感性并确立主导因素, 随后基于响应面拟合主导因素与滑坡不同部位变形程度间的量化关系, 揭示主导因素交互作用对滑坡变形破坏模式的影响规律。结果表明, 在研究区内坡度与岩层倾角分别为影响顺层滑坡变形的主导与次主导因素, 滑坡的变形破坏模式受控于二者的交互作用。在中-陡倾顺层滑坡中, 当坡度小于岩层倾角时, 滑坡变形主要集中在坡顶, 且变形程度随岩层倾角的增加而增大, 表现出滑移-弯曲的变形破坏模式; 在缓倾顺层滑坡中, 当坡度大于岩层倾角时, 滑坡坡脚位移较坡顶显著, 其坡脚变形程度随坡度的增加而增大, 以滑移-拉裂变形为主。研究成果可为该类滑坡的防治工作提供参考。