地震纵横波时差耦合作用的斜坡崩滑效应研究

多次典型地震的灾后实地调查都表明震中附近的竖向地震力作用十分明显,而传统的斜坡动力响应分析仅考虑了水平地震力的作用。文中运用离散元数值模拟技术,对震中附近的斜坡体在具地域性和空间非均质性的地震纵横波时差耦合作用下产生崩滑破坏的动力全过程进行了研究,确定了地震动力作用触发的震中附近斜坡体崩滑破坏的形成机制及主控因素。研究表明:对于地震作用下震中附近的斜坡体崩滑破坏,由于纵横波作用的时间差较短,其崩滑形成机制多为受地震纵横波的耦合作用,即竖向周期拉压与水平周期剪切的耦合作用,在此基础上又以纵波的竖向拉伸作用占优,即表现为拉剪破坏形式;此外,在地震构造组合机制、岩体结构与构造、斜坡岩体风化程度及物理力学参数等因素既定的情况下,地震力作用（即地震纵波的周期拉压和地震横波的周期剪切耦合作用）是诱发斜坡体产生初期崩滑破坏的主控因素,而斜坡所处地形（如高程差、沟谷延伸方向）则是促使破坏后的斜坡体形成后续碰撞解体及碎屑流等运动过程的控制诱发因素。     

地震动力作用触发的斜坡崩滑高差效应研究

运用岩石动三轴剪切试验及有限差分数值试验技术,对地震动力作用触发的斜坡崩滑破坏时的坡体力学特征值空间变化规律进行了研究。研究表明:(1)地震动力作用触发的斜坡体崩滑破坏具有显著的"高差"效应,即斜坡体先期崩滑破坏大多起始于坡肩部位;(2)斜坡体临界破坏应变有随坡体微元埋深减小而减小的趋势,临界破坏应变小和坡肩地震峰值加速度的优势放大双重因素导致坡肩部位优先发生先期破坏;(3)斜坡体动态抗剪强度有随坡体微元埋深减小而减小的趋势,临界动态抗剪强度低和坡肩地震峰值加速度的优势放大双重因素导致坡肩部位优先发生先期破坏。     

岩溶山区崩滑灾害变形破坏地质模式分类

岩溶山区特殊的地质结构导致崩塌、滑坡等地质灾害时常发生,带来了严重的人员伤亡和经济社会损失。研究岩溶山区崩滑灾害特征,建立相应的变形破坏地质模式,对于岩溶山区崩滑灾害风险防控与治理工程具有重要理论意义与指导价值。文章以典型地质灾害形成演化过程为例,在系统地分析研究区典型崩滑灾害地质背景、影响因素、动力学与运动学特征的基础上,提出了岩溶山区崩滑灾害变形破坏地质模式,得出以下主要结论:（1）影响崩滑成灾基本因素（崩滑灾害体势能、岩溶结构面、岩组结构、斜坡地貌和斜坡结构）、影响因素（水文地质条件、工程活动、地震、降雨）和变形运动特征（运动形式和变形机制）三个方面,据此建立了岩溶山区崩滑灾害地质分类指标体系。（2）结合研究区特征对模型体系里面的每个要素进行系统分析,崩滑灾害的发生是各个要素相互组合、相互作用的结果。（3）总结了研究区内5种典型崩滑地质模式:高势能反倾降雨型高速远程滑坡—碎屑流模型、高势能斜倾视向采矿型高速远程崩滑灾害模型、超高势能横向陡倾地震型高速远程滑坡、高势能采矿型高速崩塌—碎屑流模型、低势能差异风化崩塌模型。为后续开展物理模拟、数值模拟、稳定性计算和变形破坏预测等工作奠定基础。下一步将更加深入全面地建立研究区的崩滑灾害模式,并进行崩滑灾害的危险性分级工作。      

基于带状震源破裂机制的斜坡动力响应

对紧邻发震断裂带的崩滑体进行动力响应分析时,考虑断裂带宏观破裂机制,即带状震源形成的地震动力作用对斜坡的影响更符合实际。依据汶川地震震源破裂机制与其空间位置差异,将该带状震源从发震断裂起破点至终破点依次分段为逆冲震源、逆冲兼少量走滑震源、逆冲兼走滑震源与走滑兼少量逆冲震源,基于此对汶川地震触发的四川安县大光包崩滑体在龙门山发震断裂带即带状震源作用下的动力响应特征进行了离散元数值模拟,揭示了其动力形成机制、触发主控因素和损伤、崩滑及堆积动态特征。研究表明：（1）依据该崩滑体离散元数值模型临界崩滑状态形成时间与此时发震断裂带破裂前锋所处位置关系,可判断其临界破坏是受到逆冲兼少量走滑震源引起的地震动力作用所致,而临界崩滑之前的坡体损伤主要由纯逆冲震源所致,其后的抛射碰撞破碎与堆积则主要受临界破坏时的地震惯性力和自身重力耦合作用所致,但由逆冲兼走滑与走滑兼少量逆冲震源形成的地震力仅对上述两个破坏过程起到了一定影响;（2）该崩滑体在带状震源作用下的动力响应过程为：在损伤至崩滑临界破坏阶段,坡体整体向其临空面发生了较大程度的水平位移后,潜在滑床又向坡体临空面反方向发生了一定程度的水平位移,致使潜在滑体完全破碎并处于与滑床彻底分离的临界状态;在坡体崩滑抛射阶段,坡体滑床发生了相当规模的反方向水平位移,其后滑床又开始做向坡体临空面方面的水平位移并直至其总体位移为0,而在此过程中竖向位移相对较小。对滑体而言,其在损伤、临界崩滑和抛射阶段则主要做向其临空面的水平位移,直至堆积自稳阶段其位移趋于稳定;（3）该坡体的损伤和临界崩滑破坏主要受纯逆冲震源及其少量走滑震源形产生的水平地震力作用所致,而在坡体抛射碰撞破碎与堆积阶段,滑体的动力响应主要是基于地形因素控制上的地震惯性力与自身重力作用所致,而后两种类型震源机制形成的水平和竖向地震力仅起到一定影响。     

汶川地震崩滑灾害影响因素分析

为研究汶川地震崩滑灾害主要影响因素,在掌握汶川地震灾区公路沿线地震崩滑灾害资料基础上,选取典型段进行灾害统计分析,研究表明动力条件下斜坡失稳主要受斜坡岩体结构特征、地震动峰值加速度和斜坡动力响应特征三方面因素影响。地震动峰值加速度越高,地震崩滑灾害越发育。斜坡动力响应特征主要取决于地形地貌和地层岩性,陡坡硬岩段为地震崩滑灾害高发区。斜坡岩体结构是控制斜坡变形破坏的主要因素,从研究斜坡动力失稳角度,提出了斜坡岩体结构类型的划分,分为土层及强风化层——基岩二元结构、块状结构、层状及似层状结构、碎裂结构、土层等5个大类12个亚类。     

茂县新磨特大滑坡-碎屑流的发育特征与运移机理

2017年6月24日茂县叠溪镇新磨村发生体积近800×104 m3的灾难性特大型滑坡-碎屑流灾害。通过现场调查、遥感解译和资料分析,本文对灾害发育的地质环境条件,崩滑危岩体及运移堆积特征,降雨及地震对崩滑的触发作用等进行了研究,探讨了影响碎屑流运动性的主要效应及其致灾机理,并评价了类似灾害的监测预警新方法。研究认为:（1）新磨村位于1933年叠溪M_S7.5地震前已经存在的大型老滑坡堆积体上,多次历史强震和历年降雨循环使滑源区砂板岩坡体表层卸荷带失稳剥离,内部岩体完整性和强度进一步损伤劣化,滑源区在2003年之前已经发育了多条宽大裂缝,并存在显著滑前变形前兆,新磨滑坡本质上是一次后地震机制的灾难性高速岩质滑坡-碎屑流。（2）新磨基岩顺层滑坡体积约150×104 m3,但有约600×104 m3沟道老崩坡积体被刮铲、裹携。滑坡体高位撞击使老堆积体内“土拱效应”快速丧失并获得加速,“刮铲-裹携效应”促进了滑坡-碎屑流的流动性和扩散性,但大规模的裹携也限制了碎屑流运移得更远。这种冲击加载-刮铲裹携的破坏机制与1986年新滩滑坡、2000年易贡滑坡和2004年贵州纳雍左营滑坡等类似。（3）滑坡-碎屑流产生的地震信号分析可再现整个滑坡、冲击、运移、停积等全过程,震前InSAR形变资料分析则揭示了显著的变形前兆,两者结合应是未来这类超视距崩滑-碎屑流灾害早期识别、评价和预警的新方法。（4）鉴于滑后新磨流域仍然存在大量新老裂缝及其切割而成的危险块体,建议立即开展详细的灾害调查、风险评价和监测预警工作,避免类似灾害重复发生。     

水力作用下岩质斜坡破坏机制和稳定性分析研究现状

基于国内外研究现状和岩质滑坡案例,总结出岩质滑坡的水力致灾机制,归纳考虑水力作用下的岩质斜坡主要失稳破坏模式,评述了岩质斜坡稳定性分析方法。岩质滑坡的水力致灾机制主要由于水对滑体产生的静水压力（岩体侧面的推力、滑面的扬压力和岩体的浮力）和动水压力（向坡外的渗透力）作用。从渗流—应力耦合的角度可较全面评价水渗流对坡体稳定性的影响。斜坡的岩体结构决定了水力作用方式和坡体的失稳破坏形式,考虑水力作用下的岩质斜坡失稳破坏形式主要有:顺层滑动、平推式滑动、楔形体滑移和危岩的崩塌。对于水力作用下岩质斜坡的稳定性分析方法主要有极限平衡法、有限元强度折减法、基于断裂力学的危岩稳定性分析法和渗流—应力耦合模型分析法,其中前两种方法应用较为广泛。      

秦岭山区南秦河流域崩滑地质灾害发育特征及主控因素

秦岭山区地质构造复杂、岩体结构破碎、斜坡类型特殊,是中国地质灾害高发区之一。为了查明秦岭山区崩滑地质灾害发育的主控因子,以南秦河小流域为例,通过野外实地调查和室内综合研究,查明区内滑坡、崩塌地质灾害的发育特征,分析灾害发育的孕灾环境。最后得出,长期构造变形作用下的地层奠定了灾害发育的物质基础,多种结构面对崩滑灾害的形成起着控制作用,斜坡结构类型控制着崩滑灾害的成灾模式,构造断裂控制着崩滑灾害的空间分布,人类工程活动加剧了崩塌和滑坡的发育程度,而极端降雨是崩滑地质灾害发生的主要诱因。     

重庆小南海滑坡形成机制离散元模拟分析

重庆小南海滑坡是烈度相对较低地区发生的地震高位滑坡,其成因一直令人费解。基于重庆黔江小南海相关研究资料,通过对复原的小南海坡体进行失稳分析,计算得出使岩体产生崩滑破坏的地震力临界条件,即只有当地震波地形放大后滑坡才能启动。为了进一步验证计算所得的结论,运用UDEC软件建立小南海典型二维场地模型,施加相应的地震力对坡体失稳崩滑的全过程进行模拟,以研究地震作用下地形放大效应触发具平行坡面陡倾控制性结构面的高位岩质斜坡地震机理。研究结果表明,在地震波传播过程中,具平行坡面陡倾控制性结构面的高陡突出地形对地震波有明显的放大作用。该坡体运动模式为：峰值加速度放大-增加的振幅迫使岩体顺平行坡面陡倾控制性结构面迅速拉裂-沿缓倾层面滑移-高速脱离滑源区-巨大的势能和动能驱动坡体做长距离运动,其间伴随解体、颗粒间相互碰撞、铲刮作用,具有二相甚至三相流体性质。分析揭示地震力作用下斜坡体中质点加速度具有地形放大效应。对比结构面监测点和基岩监测点加速度放大系数,表明,滑坡启动时具有较大的加速度,当遇到平行坡面的不连续结构面时,斜坡动力响应强烈,最终导致坡体失稳。     

九寨沟地震区公路沿线地质灾害发育规律及防治对策

九寨沟7.0级地震诱发公路沿线大量地质灾害,通过对公路沿线地震地质灾害的遥感解译和现场调查,表明地质灾害以中小型崩滑灾害为主,高陡斜坡路段岩土体失稳灾害突出,地震诱发岩土体失稳部位坡度一般在36°以上,树木对坡面滚石拦挡作用显著。地震诱发地质灾害主要分布在地震烈度为VIII度和IX度的区域,在川主寺至九寨沟公路的上四寨至九寨天堂段、九寨沟景区公路的五花海至箭竹海段形成2个地质灾害密集发育区。震后边坡上残留崩滑堆积物、拉裂变形岩土体、植被丧失,易于产生坡面滚石、泥石流、溯源侵蚀等次生灾害,对公路造成危害,应采取绕避、被动及主动防护、生态修复等措施。     

Characteristics and remediation of a landslide complex triggered by the 2008 Wenchuan, China earthquake-case from Yingxiu near the earthquake epicenter

During the 2008 Wenchuan earthquake, the river valley from Yingxiu to Wenchuan experienced numerous landslides and became a prominent area of landslide complexes. The present large landslide complex near the earthquake epicenter consisted of Laohuzui slide 1, Laohuzui slide 2 and Douyaping slide. The scale, geology, morphology, sliding process, and failure mechanism of the landslide complex are analyzed by means of field investigation, aerial photograph and stereographic projection technique. Characteristics of these three slides including seismic response of slope, landslide debris, damage and potential failure are discussed: the convex slope and the upslope of fractured granitic rock at high altitude are highly prone to landsliding under earthquake; the high source altitude and long travel path determine grain sizes and the deposit angle of the slide debris; the landslide complex completely buries the G213 roadway and dams up the Minjiang River in these sections; after the earthquake, rainfall, aftershocks and river erosion may retrigger new failures, such as retrogressive slide of weathered fractured rock, colluvial landslide, debris flow, embankment failure and rockfall. The following are presented as suggested remedial measures to protect the roadway and stabilize the slope: the removing and trenching, protective concrete/rock blocks against erosion, retaining structure, rockfall stopping wall, rockfall restraining net, rock bolt, and the planting of vegetation.     

冰雪型地质灾害链高位萌生、动力溃散及物相转化过程剖析北大核心CSCD

受全球气候变暖对高海拔山地区气温放大效应影响,冰雪型地质灾害趋于增多,且普遍呈现链式发育特征,具有灾害类型动态转化、影响范围大、破坏程度高等特点,严重威胁区域内重大工程建设安全。基于实地考察与文献调研方式,将高寒山地区常见冰雪型地质灾害凝练为:冰岩崩、雪岩崩、冰雪型碎屑流、冰碛物堆积滑坡、冰湖溃决、冰川型泥石流6类,并分别剖析各自典型的发育特征;而后,对冰雪型地质灾害3种典型链式组合关系予以剖析,发现:冰雪型地质灾害链普遍存在“高位萌生→动力溃散→物相转化”动态演化过程;据此,对冰雪型地质灾害高位萌生、动力溃散及物相转化三阶段特征及内在机制进行分析,明确了冰雪型地质灾害的“高位萌生→位能转化→侵蚀铲刮→滑移堆积”累积链生放大机理。最后,对冰雪型地质灾害链各演化阶段进行评价模型梳理,认为:新型破碎-扩散模型、Flores接触力模型可用于评价冰雪型地质灾害高位萌生向动力溃散过程;犁切模型可较好描述其侵蚀铲刮与体积放大过程;颗粒流模型、空气润滑模型、超孔隙水压力模型可用于揭示后续的高速滑移堆积特征;而Voellmy流变模型、Bingham流体渗流模型可较好解释其灾害链条的物相转化特征。研究对于科学评价冰雪型地质灾害链动态演化过程具有基础参考价值。     

尼泊尔某项目滚石灾害的工程地质调查与评价

滚石灾害是山区常见的地质灾害类型,研究滚石的运动特征对地质灾害调查及危险性评估有着重要意义。通过对尼泊尔某项目滚石灾害后现场进行工程地质调查,分析其灾害成因机制,查明事故原因。调查结果表明:9 ·15灾害非人类活动的影响,属自然地质灾害,造成事故的主要原因为超高位岩体崩塌,而滚石的范围又超过前期预测的危险区。通过现场痕迹分析,推测出滚石的运动路径。根据调查出的撞击点位置、物质组成及几何特征,作者提出运用运动学原理还原滚石运动轨迹,并利用rocfall软件对超高位危岩体崩落后的运动轨迹进行随机模拟分析,推算出超高位危岩体崩落后能量大小的变化,为防护措施方案提供可靠的依据。张口式帘式网韧性强,防护能级高,对高陡边坡滚石灾害能起到很好的效果。本文可为类似高陡边坡的危岩治理防护提供参考。     

无人机影像在高陡边坡危岩体调查中的应用

在高陡边坡危岩体的调查中,复杂的地形条件经常限制工作的正常开展,如何快速准确地获取地质灾害信息一直是地质灾害调查研究中的难点之一。以往的研究中对无人机遥感技术在黄土、高原等地区应用有所报道,但对西南地区高陡边坡危岩体灾害调查的研究尚无报道。文章以锦屏二级水电站出线场边坡落石灾害所在区域为例,将无人机摄影测量技术应用于高陡边坡危岩体调查中,通过无人机倾斜摄影获取高分辨率遥感影像,开展遥感影像三维建模,进行地质灾害遥感解译,总结了无人机遥感系统在高陡边坡危岩体调查的技术流程。通过三维实景模型,精确地分析了落石灾害的空间分布、失稳模式及演化过程,查明了区域内危岩隐患点的分布特征;基于三维点云模型,提取出地质灾害体的属性信息,测得落石方量为11.7 m3,采用最小二乘法进行平面拟合,得到落石两组主控结构面产状为275.4°∠31.2°、103.5°∠63.3°。实践表明,无人机遥感技术在高陡边坡地区落石灾害调查中具有明显的可行性和优越性,可以较好地应用于高陡边坡危岩体调查中。     

天水市麦积区税湾地震黄土滑坡特征及其形成机制

以天水市税湾地震黄土滑坡为例, 依据野外调查和室内测试结果, 总结天水地区历史地震黄土滑坡特点, 剖析地震黄土滑坡发生的力学机制, 初步提出历史地震黄土滑坡的识别标志。税湾滑坡及柳沟右岸滑坡群属典型的地震黄土滑坡, 具有规模大、滑动面切割深、滑坡坡度小、成群成带分布和高位下滑等特点, 可作为识别历史地震黄土滑坡的重要标志。税湾滑坡及柳沟右岸滑坡群坡体具有明显的黄土/泥岩二元斜坡结构, 极易沿黄土/泥岩接触面滑动。当坡体受到地震力作用时, 地震产生的循环动荷载一方面降低滑坡岩土体的抗剪强度, 另一方面改变滑坡体的力学状态, 坡体应力平衡遭到破坏, 地震力增加坡体下滑力、减小坡体抗滑力, 导致坡体失稳发生滑坡。目前, 税湾滑坡处于欠稳定状态, 遇地震或强降雨有可能再次失稳下滑, 因而有必要进一步开展地震黄土滑坡的成灾模式研究, 为潜在强震区防灾减灾提供科学依据。      

青海玉树断裂带地震落石的地震地质意义

2010年青海玉树Ms 7.1级大地震引发了一系列次生地质灾害,其中地震落石是除地震滑坡外沿断裂带及其邻侧最常见的现象。对玉树震区落石的调查发现,该区多处存在非常典型的多期地震落石分布现象,指示该区地震落石的发育与其他古地震现象类似,具有多期性和一定的原地复发性。实地调查表明,该区地震落石分布的主要特征为:多集中发育在活动断裂带附近的陡峭基岩斜坡下方,分布零散,且滚动较远,并常与古地震滑坡相伴生。初步获得的8个地震落石钙膜U系测年结果分布在距今6030±300a BP、4720±210a BP、3530±490~3560±280a BP、2010±160a BP、1090±70a BP、760±20a BP和230±20a BP年龄段,与该区古地震探槽和滑坡反映的地震事件比较吻合,进一步揭示玉树断裂带附近在全新世中晚期发生过多期可导致地表产生地震落石的事件。同时也说明,地震落石及其钙膜测年是特别值得进一步探索的潜在古地震研究方法或途径。     

2004—2018年北京市突发地质灾害时空分布特点和监测预警状况

本文对北京市规划和自然资源委员会发布的《北京市环境公报》（2004—2018年）和北京市水务局发布的《北京市水资源公报》（2004—2018年）进行了全面梳理,详细分析了近15年来北京市突发地质灾害的类别构成和时空分布规律。北京市突发地质灾害有崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷4种类型,其中崩塌是北京市发生数量最多的地质灾害。北京市突发地质灾害规模较小,分布广泛。大部分灾害发生在汛期,表明北京市突发地质灾害与降雨密切相关。极端强降雨发生后,不同类型灾害集中暴发。近年来,北京市突发地质灾害专业监测预警工作积极开展,并取得一定的成绩,但是相关的科研、监测预警技术等地灾防治工作仍需提升。本文的相关结论来源于真实数据的统计分析,可为北京市突发地质灾害监测预警工作提供客观数据支撑。     

GIS支持下基于CF方法的2013年芦山地震滑坡因子敏感性分析

本文依据研究区现有地形因子(高程、坡度、坡向、斜坡曲率)、地质因子(岩性、距深大活动断裂距离)和地震因子(PGA、距震中距离)等相关影响因子资料并结合地震区基本情况,以GIS技术作为操作平台,采用确定性系数法,开展较为详细的芦山地震区地震滑坡影响因子敏感性分析工作。首先,以GIS技术作为操作平台将地震滑坡的8个影响因子据研究区特征进行分级,构建不同影响因子分级的栅格图层进行地震滑坡分布相关参数统计; 其次,采用确定性系数法计算8个地震滑坡影响因子分级区间对应的CF值,分别提取出地震滑坡最为敏感分级区间以进行地震滑坡影响因子敏感性分析,从而衡量不同影响因子分级区间对地震滑坡易发性敏感程度。地震滑坡影响因子敏感性分析结果表明,除斜坡曲率因子与距震中距离因子对地震滑坡易发性不敏感外,其他6个影响因子对地震滑坡易发性均很敏感,分别是影响滑坡发生的主要地形、地质和地震因子。针对斜坡曲率因子和距震中距离因子对滑坡的易发性不是很敏感是否受内部其他影响因子限制所进行的分析与讨论结果表明,SW向很可能限制了斜坡曲率对地震滑坡易发性的敏感程度,地层岩性对距震中距离因子限制作用更为明显,除奥陶系、志留系外的地层岩性对距震中距离因子敏感性程度都有限制。文章所得成果具有一定的方法理论意义,对于防震减灾工作也具有一定参考意义。     

强震触发黄土滑坡流滑机理的试验研究——以宁夏党家岔滑坡为例

针对地震触发低角度、长距离流态化黄土滑坡的问题,以1920年宁夏海原大地震触发的西吉县党家岔滑坡为典型案例,开展较为详细的现场勘查与工程地质测绘工作,并结合室内试验研究,揭示了党家岔滑坡特殊的形成机制及运动特征。结果表明:在强震过程中,马兰黄土的原始结构遭到摧毁性的破坏,上层非饱和黄土震裂损伤,后缘拉裂,底部潜在滑带的高饱和黄土层内超孔隙水压力骤增,并产生明显液化,强度骤减,塑性变形急剧累积,剪切面逐渐贯通;之后坡体在地震力水平抛射作用下,高速启动,几个滑块先后沿着295°、300°、80°方向滑向中间沟槽,然后碰撞变向顺沟而下;液化层呈泥流状向前运移,表现为典型的“剪切稀化”流体,达到极低的稳态强度和表观动力黏度,浮拖上部滑体产生低角度、长距离运移,冲出沟口后受到对面山体阻挡,转向沿着堡玉沟往下游侧扩离,整个滑程长达3 km。研究成果有助于深入认识强震条件下流态化滑坡的形成机制,对于防控黄土地区地质灾害具有一定的参考价值和指导意义。     

灾后恢复重建中如何做好地质灾害防治工作

5．12汶川地震给灾区造成了巨大的人员伤亡及财产损失,也诱发了大量的崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害隐患,严重危及灾区广大人民群众的生命财产安全。切实做好地质灾害防治工作是保障灾后恢复重建工作得以顺利进行的一个十分重要的前提条件,文章结合当前实际,从组织管理、队伍建设、防灾减灾等多个方面提出了有针对性及建设性的意见,对指导灾区开展防灾避险工作有一定的借鉴意义。