滑坡降雨阈值模型的应用

在数字高程模型（DEM）的基础上,运用滑坡降雨阈值模型,以楚雄丁家坟一斜坡作为试验研究工点,结合现场勘察、监测数据以及斜坡岩土体主要特性、地形地貌、降雨强度与降雨持续时间、地下水位等因素,模拟斜坡单元产生潜在滑动时的临界降雨量,研究降雨对滑坡发生、分布的影响。研究结果表明：各斜坡单元产生潜在滑动时的临界降雨量各不相同,在不同的降雨量及地下水位条件下滑坡降雨阈值模型模拟的潜在滑坡位置主要位于楚勐公路下边坡处,与实际发生滑坡的位置吻合率达80%以上,滑坡降雨阈值模型可实现对斜坡稳定性进行可视化分析与预测,为降雨型滑坡提供一种有效的预测与分析方法。     

岷江双线特大桥高边坡稳定性研究

成兰铁路岷江双线特大桥高边坡位于岷江地震带,该区域属于高烈度地震强震频发区,降雨量大且集中,不良地质分布广,在复杂环境因素的影响下,极其容易引起边坡滑坡。在研究现场工程地质情况的基础上,利用FLAC3D有限差分软件,建立三维边坡模型,进行天然、降雨、地震及降雨-地震耦合工况下的稳定性分析。研究结果表明,天然工况下安全系数为1.318,边坡处于稳定状态;降雨工况下,随降雨量的增加,雨水入渗和加载作用增强,位移高值区逐步扩大并逐渐向坡脚延伸,25 mm/d、35 mm/d及45 mm/d降雨条件下的安全系数分别为1.001、0.932、0.912;地震工况下边坡不稳定,坡腰中上部位移与加速度最大,为易滑坡区域;降雨-地震耦合工况下,坡腰中上部极其不稳定,且随降雨量增加,滑体位移及加速度均增大。     

考虑初始含水率分布的覆盖层边坡非饱和入渗过程与稳定性计算方法

根据覆盖层边坡特性设计室内降雨试验模型,提出初始含水率分布沿高程呈反比例分布。根据边坡表面未饱和时降雨入渗受总降雨量控制的基本假设,建立了不排水状态下覆盖层边坡降雨入渗的解析计算方法。基于上述降雨入渗理论,考虑非饱和土抗剪强度变化规律,建立适用于非饱和覆盖层边坡的边坡稳定性计算方法。分析了覆盖层厚度、初始含水率分布参数以及覆盖层边坡角度对边坡稳定性的影响规律。具体结论如下:(1)覆盖层边坡内部初始含水率分布可采用反比例分布近似表示,基于总降雨量控制假设,得到可考虑初始含水率分布的覆盖层边坡降雨入渗解析计算方法。(2)基于半无限空间体边坡假设,给出覆盖层边坡在降雨入渗条件下不同位置滑动面的稳定系数计算方法。(3)在相同降雨量条件下,边坡初始稳定性随覆盖层土体厚度的增加而下降。降雨入渗对覆盖层边坡稳定性的影响随着上覆土层厚度的增加而减小。(4)当降雨量相同时边坡稳定性随着覆盖层土体初始含水率分布参数的增加而下降,降雨时间越长,初始含水率分布对边坡稳定的影响越明显。(5)不同角度的覆盖层边坡稳定性均随降雨量增加而逐渐减小。在初始状态下边坡角度增加所引起的最小稳定系数下降幅度最大,随着降雨量的增加,边坡稳定性受角度影响逐渐减小。     

基于TRIGRS模型的浅层滑坡稳定性分析

采用基于网格的瞬态降雨入渗(TRIGRS)模型,以滑坡灾害频发的陕南安康市东部巴山东段白河县为研究区,探讨模型适用性及不同降雨条件下边坡稳定性空间分布规律。根据中国土壤分布图并结合已有研究,选取模拟所需的水土力学参数。将模拟所得研究区稳定性分布图与实际滑坡目录对比分析进行TRIGRS模型精度评估,分别模拟连阴雨和短时间强降雨两种降雨情景,探讨研究区边坡稳定性空间分布规律,结果表明:1)TRIGRS模型在模拟预测降雨诱发型浅层滑坡时,结合受试者特征ROC曲线进行精度评估,曲线下面积为0.752,说明此模型在白河县进行滑坡模拟时具有一定的合理性与准确性,能反应该地区滑坡灾害的空间分布特征;2)连阴雨情景模拟下,极不稳定区域主要集中在北部低山地貌区,以冷水镇和麻虎镇为主,随降雨历时增加向东部和南部增多,西部仓上镇、西营镇和双丰镇的极不稳定区域面积较少,能承受长时间连续性降雨。短时间强降雨对边坡稳定性的影响更为直接,极不稳定区域随降雨强度增大而增加,以冷水镇和麻虎镇为主要防范区域。结合地形分析,极陡峭区域边坡稳定性最差,无法承受持续性降雨和高强度降雨,较陡峭区域更易受到降雨历时和降雨强度的影响,而平缓区域则能承受长时间及高强度的降雨;3)TRIGRS模型根据不同降雨条件预测易发生滑坡灾害的区域,为滑坡实时预报警系统提供了新的可能方法。     

降雨类型对浅层滑坡稳定性的影响

在降雨与浅层滑坡稳定性关系的研究中, 目前的研究往往忽略了降雨类型的影响.因此, 选取4种具有代表性的降雨类型: 均匀型、递增型、递减型以及峰值型为对象, 基于Rosso提出的降雨强度与地下水关系模型, 构建考虑降雨类型的浅层滑坡地下水位高度随降雨时间的变化关系, 研究不同降雨类型对浅层滑坡地下水位变化的影响.进而, 结合无限边坡理论, 建立浅层滑坡的稳定性计算模型, 研究不同降雨类型对浅层滑坡稳定性的影响.研究结果表明: 降雨类型对浅层滑坡稳定性的影响是明显的, 递增型降雨作用下的浅层滑坡安全系数最小, 其次是均匀型降雨, 再次是峰值型降雨, 最大的是递减型降雨; 同时在确定浅层滑坡临界降雨量和进行区域浅层滑坡易发性研究时降雨类型的影响不容忽视.      

降雨条件下考虑饱和渗透系数变异性的边坡可靠度分析

土体饱和渗透系数表现为天然的变异性,为此基于Green-Ampt模型建立了考虑饱和渗透系数变异性的降雨入渗物理模型,并藉此模型确定了坡体湿润锋深度和含水率分布。然后结合无限长非饱和土边坡稳定模型得到解析形式的反映边坡稳定性的极限状态函数。采用Monte Carlo法对饱和渗透系数进行随机抽样并最终建立降雨条件下考虑饱和渗透系数变异性的边坡概率分析框架。针对一假想边坡,探讨了饱和渗透系数的变异系数、降雨持时和降雨强度对边坡破坏概率以及破坏发生时间概率分布的影响,结果表明：在降雨初期,边坡的破坏概率随饱和渗透系数变异性的增强而逐渐增加,但随着降雨的持续,破坏概率开始随变异性的增强而显著降低;滑坡最可能发生时间的大小并不受饱和渗透系数变异性的影响,而是直接取决于降雨强度;滑坡最可能发生时间所对应的概率却随变异性的增强而逐渐减小。     

土坡失稳的有效降雨量研究

降雨易引起花岗岩残积土边坡失稳。在分析降雨对边坡土体含水率影响的基础上,通过饱和度和含水率的关系推求出土体从非饱和过渡到饱和的有效降雨量。结果表明：对土质边坡,并非所有的降雨都会引起边坡的失稳,降雨入渗使边坡土体从非饱和向饱和状态发展,当边坡土体饱和度达到一定程度的时候易产生边坡失稳;土坡存在饱和区和非饱和区的临界深度,降雨对边坡的影响即为使得该深度以上的土体从非饱和过渡到饱和的过程,须采取不同的抗剪强度来计算处于临界深度上下两部分土体的稳定状态。研究结果对确定土坡失稳的降雨量阀值、进一步认识滑坡失稳机制,对滑坡的预测预报具有理论及实际意义。     

浙江省滑坡灾害预警预报的降雨阀值研究

根据浙江省降雨的特点,将降雨分为台风降雨和非台风降雨,采用统计方法研究了区域性滑坡灾害与台风区和非台风区降雨量及降雨强度的相关性,通过相关性分析确定了有效降雨量模型;得到了浙江省区域性滑坡发生的临界降雨量和降雨强度阀值,为实时时间预警提供了定量依据;将滑坡灾害的空间易发性与降雨量和降雨强度相结合确定了滑坡灾害的空间预警区划指标和等级;最后初步研究了滑坡发生的滞后时间。     

基于WEB的浙江省降雨型滑坡预警预报系统

滑坡发生的最主要诱发因素是降雨.基于浙江省淳安、磐安、庆元和永嘉4个县的历史滑坡资料, 在研究降雨量、降雨强度和降雨过程与滑坡灾害的空间分布、时间上的对应关系, 建立起滑坡灾害时空分布与降雨过程的统计关系, 确定区域性滑坡的临界降雨量和降雨强度阀值的基础上, 开发出了降雨型滑坡预警预报系统, 其中采用临界降雨量模型和有效降雨量模型来进行预警预报.系统留给浙江省气象台一个传送数据的接口, 气象台将每天按时上传降雨数据, 数据保存在后台数据库MicrosoftSQLServer中.建成的系统能够自动获取数据库中的数据生成时间与降雨量实时曲线, 当降雨量达到降雨强度阀值时, 触发MAPGIS图件, 在Internet上发布区域预警预报信息, 并提供预警措施.      

降雨重现期及其用于滑坡概率分析的探讨

极端气候条件往往会诱发各种地质灾害,而降雨型滑坡的发生则与极值降雨关系密切。为了有效预防和控制汛期滑坡灾害的发生,定量评估滑坡灾害造成的人员与经济风险,讨论了汛期极值降雨条件下滑坡概率的分析方法。利用Gumbel极值分布理论,以三峡库区巴东县1990~2006年日降雨量为基础资料,采用统计分析方法,求取研究区在汛期(6月中旬至9月)最大一次连续降雨量、多日累积最大降雨量的极值及其分布曲线; 在此基础上,以研究区一个滑坡实例为对象,综合采用渗流模拟、稳定性分析和基于蒙特卡罗的滑坡概率分析方法,讨论了降雨极值及其重现期成果分别在降雨新生型滑坡和降雨复活型滑坡概率分析中的应用思路与方法。结果表明,随着重现期的增加,一次降雨过程的降雨量也增加; 随着降雨日数的增加,具有不同重现期降雨事件的累积降雨量均会增加,且重现期越长,累积降雨量值会越大; 降雨极值曲线分别应用于降雨新生型和降雨复活型滑坡概率分析的思路是可行并有效的。     

降雨型浅层黄土滑坡危险性评价与区划

黄土高原是我国地质灾害最为发育的地区之一,其中降雨诱发的浅层黄土滑坡又最为典型。以典型黄土地貌区-柳林县为例,应用SINMAP模型,探讨模型在黄土地区的适用性,分析了随着研究区内降雨量的增加,滑坡变形失稳区域的面积变化、分布位置和扩展趋势。研究表明,随着降雨量的增加,滑坡所处位置逐渐由稳定状态向失稳状态发展,位于失稳分区的滑坡数量逐渐增加,说明降雨对该研究区的斜坡稳定性影响较为明显。通过将模拟结果与实际发生的由降雨触发的滑坡灾害进行对比分析,可以得出SINMAP模型在黄土地区,对区域性降雨诱发浅层黄土滑坡稳定性的模拟预测有效,可以用于黄土地区浅层滑坡的稳定性评价研究。     

Rain induced shallow landslide hazard assessment for ungauged catchments

A physically based distributed slope stability model derived from the integration of hydrologic analysis and slope stability analysis is presented for GIS based modeling on a catchment scale. The catchment is represented by a mesh of squares with vertical columns. The hydrologic model calculates subsurface flow and resulting pore-water pressure during rainfall in each cell for every time step. The slope stability module then calculates the stability of each cell for the changing water pressure scenario. There are very few input data requirements, which makes the model applicable to ungauged catchments, also where the record of the past landslides and associated rainfall are not available. The model was tested in Garjuwa catchment, Nepal where all landslide scars were documented. The model reproduces the observed distribution of landslide locations in a consistent way. Several model runs were conducted, increasing the intensity of rainfall to see corresponding increase in instability. The results show that there is a critical rainfall intensity for the catchment, beyond which increase in rainfall intensity does not increase instability significantly.     

河北省顺平县李思庄滑坡稳定性分析

李思庄滑坡为河北省顺平县境内潜在危险性最大的一残坡积堆积层滑坡,近年由于削坡建房,滑坡稳定性降低,极端降雨条件下存在复活可能。在野外调查确定滑坡结构特征的基础上,采用改进Mein-Larson降雨入渗模型分析不同降雨强度及持时对李思庄滑坡安全系数影响,运用有限差分软件FLAC3D计算分析该滑坡在天然和极端降雨工况下的稳定状态。研究结果表明:天然状态下,边坡潜在滑移面为基岩与残坡积层分界面,边坡安全系数为1.18,未发生失稳破坏;随降雨历时增加,潜在滑移面由基岩与残坡积层分界面转移到湿润峰面,当湿润峰达到基岩与残坡积层分界面,边坡安全系数为0.83,属不稳定状态。并对李思庄滑坡初步提出设置挡土墙和截排水沟的治理建议。      

A time-space based approach for mapping rainfall-induced shallow landslide hazard

A rainfall-induced shallow landslide is a major hazard in mountainous terrain, but a time-space based approach is still an unsettled issue for mapping rainfall-induced shallow landslide hazards. Rain induces a rise of the groundwater level and an increase in pore water pressure that results in slope failures. In this study, an integrated infinite slope analysis model has been developed to evaluate the influence of infiltration on surficial stability of slopes by the limit equilibrium method. Based on this new integrated infinite slope analysis model, a time-space based approach has been implemented to map the distributed landslide hazard in a GIS (Geographic Information Systems) and to evaluate the shallow slope failure induced by a particular rainfall event that accounts for the rainfall intensity and duration. The case study results in a comprehensive time-space landslide hazard map that illustrates the change of the safety factor and the depth of the wetting front over time.     

渗透性与降雨强度对堆积层滑坡稳定性的影响

本文基于非饱和渗流理论及非饱和土的Fredlund双应力变量强度理论,对一沿岩土接触面滑动的堆积层滑坡模型,分别进行了8种条件下的降雨入渗数值模拟试验,研究了不同土体渗透性及降雨强度对滑坡稳定性的影响。结果表明:(1)堆积层滑坡的稳定性与土体的渗透性有密切关系,在降雨后的短期内,土体渗透性越好,滑面孔隙水压力升高越明显,滑坡的稳定性降低程度越大;(2)降雨期间,埋深较浅的滑面,入渗雨水能够较快到达,对滑坡稳定性的影响较大;(3)在相同的降雨时间内,降雨强度越大,滑坡稳定性降低速率越快;(4)降雨强度影响着滑坡发生的滞后性,在降雨总量一定的条件下,若降雨强度较大,雨停后,滑坡稳定性继续下降的程度较大;(5)降雨总量控制着滑坡的最终稳定性。     

南京市浦口区某山前缓坡滑坡复活机制再分析

南京猪头山滑坡属于典型的覆盖层滑坡,2003年5月边坡发生缓慢变形失稳,没有对周围造成很大的危害,故未引起足够重视,2016年6~7月间受强降雨的影响再次发生大规模的滑动。研究发现,该滑体的地层具有特殊地质结构,在强降雨条件下会产生暂时性承压水,在其承压水的渗透力及浮托力作用下,其稳定性将会大大下降,因此该滑坡的再滑动与降雨密切相关。本文运用数值模拟方法分析了滑坡变形过程与降雨时长及降雨强度之间的关系,结果表明猪头山山前缓坡的稳定性随降雨时长和降雨强度增大逐渐降低,且具有一定的突变性,其滑坡面的位置位于坡体填土层的下部,较好地揭示了猪头山降雨型滑坡形成的机理以及滑坡再滑动机制。这一研究为所在地区的降雨性滑坡预报和治理提供了科学依据。     

Analysis of time-varying rainfall infiltration induced landslide

A case study of rainstorm-induced landslide is modeled following the hourly rainfall time series from the stage of infiltration caused by induced slope movement and soil saturated to excess pore pressures—Transient Rainfall Infiltration and Grid-based Regional Slope-Stability Analysis (TRIGRS). The grid-based landslide stability analysis was conducted to model the increased pore pressures and runoff in the study area under the specified rainfall conditions. The generated time variances of pore pressures help determine landslide characteristics and mechanisms under rainfall conditions. Inputs of soil properties and permeability parameters for landslide stability analysis in the study area were prepared by TRIGRS adopted for transient infiltration analysis. Results of the analyses show that under heavy rainfall conditions, the infiltrated slope is unstable and the time of debris masses movement initiated is correlated to the recorded time. In the initiated landslide, characteristics and effects are considered and reflected in the numerical modeling under combinations of topography, land use, climatic and geological conditions. Results reveal that there is a plane failure surface and a potential circular failure surface at the study site besides the rock topple failures in the crest. A grid-based slope-stability analysis incorporated with the GIS spatial functions is more advantageous than the traditional two-dimensional analysis for specified slope profiles to determine the whole behavior of a slope.     

卡拉水电站上田滑坡体稳定性分析及评价研究

[摘 要] 为了分析卡拉水电站工程区某滑坡体的稳定性,通过对其滑坡成因、地形地貌、地质构造、 岩土力学参数敏感性等内在因素分析可知,滑坡体随着坡面隆起和坡内扩容加剧,在外界作用下易导致 边坡失稳破坏;其层面与节理裂隙的不良组合为边坡变形失稳提供了边界,陡倾坡内的裂隙,为地下水 的入渗创造了条件;滑坡稳定性随着岩土力学强度参数的提高而增强。通过对降雨、水位升降和地震等 外在因素的敏感性分析可知,库水位骤升骤降对滑坡的稳定性影响较大;短期降雨影响较小,但时间增 长滑坡失稳概率增加;地震峰值对滑坡稳定性影响较为明显。同时根据分析结果对滑坡体进行了工况 及荷载组合,并对各工况组合进行了稳定性计算及评价,得出水位下降时滑坡稳定性处于极限状态,在 蓄水地震工况下失稳概率较大。