基于NSGA-Ⅱ遗传算法的黄土滑坡参数反分析与稳定性预测

甘肃省永靖县黑方台台塬周边区域由于黄河移民大规模农业灌溉诱发了众多黄土滑坡灾害,其稳定性分析与滑面预测可为防灾减灾提供重要支撑,显得尤为重要.黑方台黄土滑坡具有渐进后退式的失稳特征,已发生滑坡灾害与潜在滑坡灾害具有高度相似性,其反分析结果可为未来滑坡稳定性分析提供重要数据基础.选用有限差分强度折减法,通过设定3个目标优化函数（土体抗剪强度参数均值误差函数、滑面位置误差函数和稳定性系数误差函数）,基于NSGA-Ⅱ遗传算法开展稳定性反分析获取黄土的粘聚力和内摩擦角.以黑方台党川2#滑坡为例,通过第一次滑动时观测到的滑面信息,并假设其稳定性系数等于1,利用NSGA-Ⅱ算法反分析得出当滑坡发生时,天然黄土层粘聚力为28.20 kPa,内摩擦角为25.16°,饱和黄土层有效粘聚力为16.59 kPa,有效内摩擦角为16.11°.基于该反分析结果,对党川2#滑坡后续3次失稳的稳定性系数和临界滑面进行了预测,并与实际观察结果对比验证.研究结果表明,通过多目标约束优化算法开展滑坡稳定性反分析可获得更加合理的黄土强度参数估计,为黑方台地区滑坡稳定性分析和风险定量评估提供了新的解决思路.     

甘肃永靖黑方台4·29罗家坡黄土滑坡的特征

2015年4月29日上午,甘肃省永靖县盐锅峡镇黑方台滑坡高频发区的党川村罗家坡同一斜坡处连续发生了2次大规模黄土滑坡,总体积约65×10~4m~3,最大滑距630 m,摧毁14户居民房屋和3家工厂.通过现场详细调查、取样试验、1∶500地形测量、滑坡影像、视频等资料分析,对灌溉引发的罗家坡黄土滑坡的特征、滑动过程、形成机理进行了探讨.结果表明:第1次滑坡经过近2 a变形过程,整体突然失稳,高速远程滑动;第2次滑坡变形时间仅3 h,分块逐步滑动,滑动历时长而过程复杂,总体为低速远程滑动.高陡的地形和强度低、水敏感性强的土体是滑坡发生的基础,黄土台塬区长期农业灌溉是引发因素,大量水体入渗形成了20余米厚的饱和软弱基座,使抗剪强度降低,导致斜坡失稳滑动.黄土滑坡高速远程滑动的主要原因是滑坡剪出口位置高,滑动势能大,释放条件好,剪出口下部陡坡段为主要加速段;前方有开阔的滑动空间且有一定坡度、平缓的滑道;滑体底部饱和软弱黏性土在滑道上持续产生超孔隙水压力、液化等低摩阻效应,是远程滑动的润滑剂.同时,两次滑体间还存在冲击加速和能量传递作用.     

泾阳南塬典型黄土滑坡成因、堆积及运动特征分析

持续的引水灌溉导致陕西泾阳南塬黄土滑坡频繁发生,2015年5月26日庙店村附近发生一起黄土滑坡,冲毁农田数亩。本文以"5·26"滑坡作为典型的案例,通过详细的野外调查、测量、勘探等工作,分析了其诱发因素、运动过程、堆积特征。结果表明:（1）滑坡滑动距离278 m,后壁宽222 m,滑后后壁高差40 m,主滑方向45°;（2）滑坡呈现滑动多级次特点,前后滑动4次,滑体堆积面积约为6.2×104 m2,堆积体总体积约50×104 m3,堆积体平均堆积厚度约10 m;（3）滑坡的主要激发因子为持续灌溉,但是地表显式裂缝和土体深部裂隙在地表径流优势入渗中发挥了重要作用,导致地下水位持续抬升。而且滑坡区的节理控制了滑坡的后壁宽度和滑动方向。最后基于泾阳南塬滑坡发生的频率和降雨有着一定关联性,探讨了降雨对本次滑坡事件的影响和滑坡再次发生的可能性。     

基于DEM模拟的破碎对黄土滑坡动力学特征影响研究

为研究滑体破碎对黄土滑坡动力学过程的影响,基于PFC^2D建立了一种考虑到黄土特殊结构的可破碎离散元滑坡模型,通过改变细观强度参数生成不同强度滑体,模拟不同破碎率下的滑坡发生过程,分析了破碎对滑坡速度、流动性和堆积特征等方面的影响,再现了党川8^#滑坡从启动到停止全过程。结果表明：(1)滑体峰值速度与破碎率呈负相关,具体表现为：滑体最大运动速度随破碎率的增大呈幂函数减小。(2)破碎对滑坡流动性的促进作用可能存在某阈值点,使得当破碎率小于该值时,有效摩擦系数随破碎率的增大不显著降低,反之则迅速减小。(3)随着破碎程度的增加,滑坡堆积厚度减小,水平分布范围越广,分选降低,孔隙的分布趋于均一化,且最大堆积厚度的位置多位于地形低洼处。(4)党川8^#滑坡从失稳到停止运动总历时28 s,局部最大速度约17 m·s^-1,最远滑动距离约195 m,破碎率达到19%。揭示了破碎对黄土滑坡动力学过程的影响,对黄土滑坡动力学研究具有一定参考价值。     

甘肃黑方台“10·5”黄土滑坡启动及运动特征分析

数十年的塬上大面积灌溉导致甘肃黑方台地下水位不断提升,迄今为止已有约200余起黄土滑坡发生,造成了大量伤亡,给当地居民生活和财产安全带来了巨大的影响。针对黑方台黄土滑坡启动迅速、运动速度快、影响范围广的特征,文中以2019年10月5日发生在黑方台党川村附近的一起黄土滑坡为研究对象,通过野外调研和无人机手段,获取该滑坡的发育特征和地形数据。基于Massflow软件再现了该滑坡运动全过程,最终得到堆积厚度及运动速度2个方面特征,得出以下结论:（1）“10·5”黄土滑坡体积约2.7×104 m3,最大滑距355 m,属于小型黄土滑坡;（2）模拟结果显示,滑坡运动持续时间约45 s,最大运动速度为26 m/s,反演结果与实际情况较吻合。运动过程可分为启动加速阶段、稳定加速阶段、减速堆积阶段三个阶段;（3）对滑坡堆积厚度进行分析发现,该滑坡在主滑方向上平均厚度约0.59 m,最大堆积厚度为1.35 m,沿滑坡运动方向,堆积厚度呈现先增大后减小的趋势,堆积区最大堆积厚度为0.82 m。该研究成果可为黑方台黄土滑坡风险防控提供一定的技术支持。     

917灞桥灾难性黄土滑坡形成因素与运动模拟

持续性强降雨是诱发黄土滑坡的主要因素。 2011年9月份的持续强降雨达到50a来最大值, 在陕西省关中地区诱发了多处滑坡, 造成交通中断, 带来了严重灾难。尤其9月17日发生于白鹿塬的灞桥滑坡(917灞桥滑坡), 共造成32人伤亡的灾难性滑坡事件。为了揭示滑坡成因和运动过程, 通过对917灞桥滑坡灾害的调查和分析, 揭示了灾害的特点和诱发因素, 通过滑坡运动模拟还原了其运动过程和成灾范围。(1)9.17灞桥滑坡体相对高度大约90m, 宽170m, 滑动厚度约10m; 滑动方向为60, 滑动距离约150m, 总方量约15104m3; 滑坡共发生3次滑动, 滑动方量分别为9.5104m3、3.5104m3和2104m3, 平均堆积厚度12m左右; (2)917灞桥滑坡诱发因素主要是长历时的强降雨、开挖后的高陡边坡和特殊的黄土结构性。充足的前期降雨和当日的强降雨是滑坡发生的主要激发因素; 开挖后形成的高陡边坡发育一系列裂隙, 促使滑坡的发生; 裂隙的产生为降雨的优势渗流提供了通道, 加速了滑坡的发生。(3)利用LS_RAPID对917灞桥滑坡进行模拟, 根据模拟结果, 滑坡可以分为3个阶段, 起动加速滑动阶段(0～7.5s), 沿x方向速度从0迅速增加到4.9ms-1, 沿y方向速度从0迅速增加到8.4ms-1; 滑坡体在这一阶段共滑动了65m; 减速滑动极端, 速度开始降低(7.5～14s), x、y方向的平均速度分别降到1.5ms-1和2.5ms-1, 滑坡在这一阶段向前运动了50m; 堆积停止阶段(15～28.6s), 滑坡运动速度持续降低, 堆积厚度逐渐变薄, 滑坡体共向前滑动了175m, 滑坡最大堆积厚度为14m, 与野外调查结果基本一致。结果对认识和研究此类滑坡成因机理具有重要的借鉴意义, 也可为今后该地区防灾和减灾提供参考。     

泾阳南塬黄土滑坡类型与发育特征

1976年泾阳南塬大面积提水灌溉以来,沿泾河右岸发育27处,50余起黄土层内滑坡,造成严重的经济损失和人员伤亡,使得台塬面积不断缩小,水土流失加剧.通过对南塬黄土滑坡多次野外考察和滑坡测量,研究了泾阳南塬黄土滑坡类型与发育特征.依据滑坡发生力学机制对南塬黄土滑坡进行了分类,包括黄土流滑、黄土滑动和黄土崩塌.南塬黄土滑坡具有高陡的后壁,后缘裂缝普遍发育,具有演化性与群体性分布特征.其中裂缝发育及高陡的滑坡后壁是造成滑坡演化的重要因素.裂缝的发育还是滑坡群体性分布的内在动力机制.      

甘肃岷县永光1#流滑型黄土滑坡的远程滑动特征

流滑型黄土滑坡是黄土地区沿沟道或斜坡远程滑动和堆积的长条状特殊类型滑坡，常造成难以预料的严重灾害。2013年7月22日7时45分,甘肃岷县漳县Ms6.6级地震诱发的岷县永光1^#滑坡体积约23×10⁴ m³，造成12人遇难。滑坡前后缘高差175 m，总长度1 030 m，高长比值为0.17，属远程滑坡。通过现场调查和对滑动过程观察资料的综合分析，探讨了其滑动过程特征、不同部位的滑速及变化情况，分析了滑动机理。受地震作用促发和地形条件等影响，永光1^#滑坡经历了2次加速—减速的复杂滑动过程，滑坡首先在前部平台区整体滑动50～130 m，前缘约6×10⁴ m³滑体再沿前部沟道滑动740 m，最大滑距达870 m，滑动总历时约7 h，最大滑速约10.6 m/s，平均滑速0.034 m/s。永光1^#滑坡由地震和前期降水耦合作用形成，地震前大量降水的入渗和软化，滑动过程中高含水率滑带土产生高孔隙水压力，甚至导致液化发生，圈闭的沟道地形和滑带土的低渗...     

基于高精度低空摄影测量的黄土滑坡精细测绘

滑坡体积精确计算看似简单实则困难。黄土高原具有植被稀少、岩土暴露程度高、滑坡易发多发等特点。本文在充分认识上述特点的基础上,尝试采用高精度低空摄影测量技术来精确测算滑坡方量。与传统计算方法、遥感和三维激光扫描对比,低空摄影具有受各类因素影响较小、作业灵活、高效、产品精度高等优点。本文以甘肃黑方台党川2#黄土滑坡为例,在介绍近景摄影测量数据获取方法的基础上,采用滑坡前后的高精度的低空摄影测量数据源和结合现场调查,对该滑坡进行精细测绘,实现“数字化滑坡”。研究结果表明:（1) 滑坡长217m,宽176m,滑坡平均厚度约20m（滑源区),滑距782m,后缘到前缘的落差122m,影响面积为105216m2;（2) 根据斜坡各部分滑动和堆积特征,将其细分为崩滑区、主滑区、滑塌区、流通堆积区、铲卷堆积区、挤压堆积区、二次堆积区、粉尘堆积区;（3) 以高精度DEM求得,滑动和堆积方量体积分别为31.72×104m3和49.96×104m3;（4) 滑坡整体松散系数为1.411,局部的干密度差别较大,其大小与滑坡发育特征和运动过程有密切关系。     

甘肃黑方台陈家8~#静态液化型黄土滑坡变形特征及成因机理

甘肃黑方台为灌溉诱发的静态液化型黄土滑坡发育地区,这类滑坡变形破坏具有明显的突发性,2015年黑方台东北侧的陈家8~#滑坡发生了3次滑动,在前方沟谷内形成了4.4×10~4 m~3黄土堆积体。通过野外调查和位移监测,获得了陈家8~#静态液化型黄土滑坡的完整变形曲线,其滑坡变形过程可分为前期稳定、匀速变形和加速变形3个阶段,位移具有明显的突发性,滑前坡体底部饱水黄土的静态液化是诱发滑坡连续发生的原因,而滑坡弧形凹槽产生的汇水作用是使3次滑动呈渐进后退式的重要因素。有效的地表变形监测和宏观上地下水渗出规律的识别是预警这类滑坡的重要手段。     

渭河中游宝鸡-扶风北岸斜坡结构及其对大型滑坡形成机理的指示意义

渭河中游宝鸡-扶风段北岸塬边集中发育大型黄土滑坡,体积超过1 000×10⁴ m³的滑坡达58处。在区域活动断裂调查、地球物理勘察、典型斜坡结构与构造调查基础上,研究了大型滑坡结构及其形成机理。研究表明：渭河北缘活动断裂以地堑式结构控制北坡塬边斜坡的地貌,主断裂面倾向南,倾角平均为68°,而次级断面结构组合控制斜坡结构,影响塬边大型黄土滑坡结构;塬边主断裂面与多个大型黄土滑坡后缘滑壁一致,断裂最大下挫距离7.1 m,影响大型滑坡的形态及发生过程;活动断裂呈地堑式结构,局部次级断面控制塬边多级滑动面的结构及其演化过程,如杨家村滑坡,局部滑坡剪出受断裂结构控制,剪出口角度可达72°,大部分剪出口未受到断裂面影响,角度平均为23°;三门组黏土岩黏粒体积分数超过35%,塑限平均值为23,是滑坡的层间剪切带;降雨诱发老滑坡复活是目前新滑坡发育的主要形式,大量的老滑坡形成于0.009 Ma BP二级阶地侵蚀期,而古滑坡形成于0.13 Ma BP三级阶地侵蚀期。     

黄土-泥岩接触面滑坡的特征与成因

黄土-泥岩接触面滑坡是黄土沿下伏泥岩等接触面滑动的黄土滑坡, 是黄土高原广泛分布的主要黄土滑坡类型之一. 黄土-泥岩接触面滑坡发育的黄土斜坡一般为坡度10°～20°的地势低洼部位. 上部黄土、下部泥质岩的“双层异质”斜坡结构, 倾向坡外的接触面构成的软弱结构面, 是黄土-泥岩接触面滑坡发育的地质基础. 地下水作用是黄土-泥岩接触面滑坡的重要引发因素. 斜坡上部黄土的渗透性较好, 且垂直节理和落水洞发育, 有利于降水入渗, 而下部泥质岩的渗透性差, 地下水易在接触面及其低洼部位汇集, 使黄土底部接触面一带岩土长期处于过湿软塑-饱和状态, 成为滑坡发育的软弱结构面. 黄土-泥岩接触面滑坡具有滑动速度低、滑动距离短, 滑体稳定性差、易复活滑动等活动特征. 受斜坡地质结构和水文地质条件的控制, 黄土-泥岩接触面滑坡变形破坏的地质力学模式为滑移-拉裂型或塑流-拉裂型.     

三峡库区奉节-云阳的低阶地与地壳运动、河谷深槽与古洪水的新解释

前人对三峡工程库区地壳运动与阶地类型的研究结果认为是间歇性抬升和基座阶地。文章从滑坡研究入手,对奉节白衣庵滑坡前沿深切古河湾中保存良好阶地的第四纪不同岩性沉积物的沉积关系、沉积年代、沉积气候等进行了重点研究;对云阳宝塔—鸡扒子滑坡及其附近的汤溪河口阶地与类型、阶（台）地沉积关系、沉积年代与成因、岩性等进行了对比分析;另外,对奉节白衣庵和云阳宝塔—鸡扒子两滑坡与河谷发育、深切河槽的发育关系、形成时代进行了讨论;同时还对旧县坪、故陵滑坡的发生年龄与其上阶地进行了分析。研究结果表明,峡区西云阳—奉节一带T₁和T₂阶地均为内叠（嵌入）阶地,地壳运动在最近50万年期间有4次上升,3次下降,在总体呈上升的背景下,近12万年期间升降幅度较前降低,频度则增加。此外,还讨论了与地壳运动、阶地形成有关的滑坡与河谷发育关系,发现深切河槽的形成时间是30万年前的MIS9早中期;白衣庵、宝塔、旧县坪等大滑坡均是河谷深槽形成后发生的;证实“40～30kaB·P.的高温大降水”时期是古洪水发生期外,还存在更早期的古洪水沉积。     

黄土滑坡研究现状与设想

黄土滑坡因其危害大、分布广成为近年工程地质研究热点问题。首先对黄土滑坡类型划分进行了讨论,基于滑坡物质组成及主滑面发育位置的黄土滑坡分类方案反映了我国黄土滑坡的主控因素,各类滑坡活动特征明确,建议将其作为黄土滑坡分类的首选方案。对黄土滑坡的发生、滑动机制以及滑坡液化机制进行了评述,并就两类典型液化型黄土滑坡滑动模式、进一步研究思路进行了讨论。对地震诱发黄土滑坡进行了专门的述评。最后,对今后黄土滑坡研究提出了几点设想。     

甘肃黑方台滑坡类型与活动特征研究

由于农业灌溉水的长期入渗软化作用,1984-2019年甘肃黑方台已频繁发生滑坡灾害约150次,沿黄土塬边形成长约10公里的滑坡密集发育带。滑坡类型以中、小型黄土层内滑坡为主,占90%以上;大、中型黄土-泥岩顺层滑坡次之。黄土层内滑坡速度快、滑程远,突发性、频发性、继发性强;黄土-泥岩顺层滑坡速度慢、滑程近、复活性强。高陡的台缘地形和强度低、水敏感性强的岩土体和岩层倾向坡外的地质结构是滑坡发生的基础,台塬区长期大量的农业灌溉是主要引发因素,大量水体入渗软化斜坡岩土体,使抗剪强度降低,并形成了约20多米厚的饱和软弱基座,导致斜坡失稳滑动,侧压力、季节性冻结滞水和溶滤作用等也有一定影响。黄土层内滑坡高速远程滑动的主要原因是：滑坡剪出口位置高,滑动势能大,释放条件好,剪出口下部有陡坡加速段和开阔、平缓的滑动空间,滑体底部饱和软弱黏性土持续产生超孔隙水压力、液化等低摩阻效应,是远程滑动的润滑剂。黄土-泥岩顺层滑坡的主滑面沿外倾15°左右的泥岩层面发育,且剪出口位于斜坡下部坡脚部位,能量释放条件差,决定了黄土-泥岩顺层滑坡的滑动速度较低、滑动距离较短,滑体易再次复活滑动。     

山西煤矿区滑坡特征及分类

滑坡分类研究一直是滑坡研究的基础和重点。通过对山西煤矿区滑坡灾害的工程实践和大量的调查统计分析,根据滑坡地层结构、岩性特征、诱发机制及运动特征等因素将山西煤矿区滑坡归结为5种类型:顺基岩面推移-滑动型黄土滑坡;蠕滑-挤出型黄土滑坡;水浸溜滑型黄土滑坡;煤层自燃倾覆-拉裂滑移型岩质滑坡;受节理控制的蠕滑-张裂型岩质滑坡。研究结果发现:黄土滑坡滑带土一般为松散土层,岩质滑坡的滑面为软弱结构面（多为泥岩薄层）或煤线;除溜滑型黄土滑坡滑动速度较快外,其他为低速滑坡,其典型特点是历时长,滑距短,致灾范围小,但滑坡推力大,破坏力强,往往造成更大损失。该研究进一步细化了滑坡分类的内容,其成果可对山西矿区及类似滑坡地质灾害的防治提供指导。      

多级旋转黄土滑坡形成机理及失稳模式

我国黄土高原面积广阔,地质灾害频繁发生。多级旋转黄土滑坡因其特征和成因复杂成为一种特殊的灾害类型。在野外详细调查、工程勘察的基础上,分析宝鸡渭北台塬边和永靖黑方台塬边多级旋转滑坡基本特征,认为渭北台塬大型黄土-红层多级旋转滑坡主要受新构造运动、河流的侧蚀、地层岩性等因素控制形成,黑方台的浅层旋转黄土层内滑坡和黄土-泥岩多级旋转滑坡则是长期黄土塬大面积漫灌的结果。同时首次建立了多级旋转黄土滑坡的3种形成演化模式：扩展式旋转滑坡、渐灭式旋转滑坡和复合式旋转滑坡,并进行滑坡实例分析,提出多级旋转滑坡局部蠕动挤压、滑坡加速剧滑失稳、滑坡调整稳定、后缘新滑坡孕育变形和滑后稳定调整5个变形阶段,为这类滑坡的稳定性评价奠定了基础。