喜德采书组“8·31”滑坡工程地质特征及运动过程

受青藏高原新生代快速隆升和河流的快速下切影响,在我国西南山区高山峡谷、高地应力场、频繁的地震活动、暴雨及人类活动等内外动力作用下,河谷地段常形成暴雨诱发滑坡→堵江→堰塞湖灾害链。2012-08-31,四川喜德县遭遇200 a一遇的特大暴雨,日最大降雨量达149.2 mm。热柯依达乡上游1.5 km处发生大型碎屑岩滑坡,体积为520×104m3,堵河形成堰塞坝。堰塞湖水位上升28.6 m,库容量达120×104m3,威胁下游9个乡镇与县城约1.29万人的生命财产安全。基于对滑坡及堰塞坝的工程地质测绘,分析了滑坡的平面、空间形态,滑坡体、堰塞坝的物质结构、变形破坏特征。研究了滑坡运动过程的地质力学模式,推导出本构方程。主要认识有:1.滑坡体物质主要分为散体、层状碎裂、层状块裂结构。2.滑坡失稳运动地质模式为:强降雨诱发滑体产生后退式拉裂蠕滑启动;在岩体裂隙中静水压力和动水压力作用下,和前缘良好临空条件结合,产生高速滑动,凌空飞行;受河谷、对岸山体阻挡,急速停止,解体、破碎,堆积于河谷,堵断河流形成堰塞体。3.滑坡启动失稳力学模式主要为潜水和承压含水层混合模式。天然工况下稳定性系数为1.18,处于基本稳定状态;暴雨工况下为0.92,失稳破坏。推导出滑坡短程飞行、碎屑流运动本构方程。4.堰塞坝整体稳定性好,发生管涌或流土溃决的可能性小,主要以"漫顶"模式逐级冲刷破坏。     

强震区都江堰市龙池镇泥石流物源的遥感动态演变

"5·12"汶川大地震导致大量碎屑物质在陡峭的斜坡积累,当遇到强降雨时极易成为泥石流的物源地。2010-08-13一场暴雨导致都江堰市48条沟同时暴发泥石流。选择汶川地震高烈度区的龙池镇境内12条泥石流沟为研究区,采用基于遥感的手段研究"5·12"震前、震后、"8·13"暴雨后泥石流流域内物源的变化特征。强震后研究区泥石流流域物源重要变化是大量的崩滑体被诱发。暴雨后研究区泥石流流域物源变化是震后产生的滑坡产生了不同程度的滑移扩张。通过开展遥感解译,结合野外调查,详细论述了研究区泥石流物源的变化情况。将"5·12"汶川地震前(2007-09-18)经波段融合后15 m的TM影像与地震后(2009-02-10)的2.5 m全色SPOT5影像相比较,发现泥石流流域内的滑坡体积由震前的0.86×106m3增加到地震后的42.30×106m3,即汶川高烈度区经过地震后新增滑坡体积达4 835.94%。而经过暴雨后(2011年7月)的0.5 m全色波段WorldView-2影像,泥石流流域内的滑坡体积又增加到68.85×106m3,即研究区经过暴雨后新增滑坡体积达62.76%。研究结果表明,汶川震区在地震及暴雨下物源量猛增,导致泥石流暴发的概率很高。     

汶川地震区暴雨滑坡泥石流活动趋势预测

汶川大地震发生后,暴雨又激发了新的滑坡和泥石流发生.为探讨汶川地震区暴雨滑坡泥石流活动趋势,对比分析了日本关东大地震和台湾集集大地震后诱发滑坡和泥石流活动趋势,在此基础上,对汶川地震区未来滑坡、泥石流活动趋势作了预测分析.同时,还讨论了估算不同强度降雨条件下滑坡面积和泥石流冲出量的方法.初步研究表明,汶川强震区至少在近10 a内,滑坡和泥石流活动趋势是强烈的,之后地质条件将逐渐趋于稳定.本研究选择了面积为5.9 km2的北川县城西侧斜坡为研究区,计算结果是如果一旦遭遇100 a一遇降雨,新增滑坡面积可达166.97 ×104 m2,约占整个研究区流域面积的28.3%.本研究还预测了魏家沟、苏家沟流域的不同频率降雨条件下的泥石流土砂产量,在100 a一遇降雨条件下,泥石流土砂产量分别达71.0×104 m3和49.2×104 m3.研究成果为进一步认识汶川地震区后续降雨作用诱发的滑坡泥石流活动趋势提供参考.     

“4·20”芦山7.0级地震次生山地灾害活动特征与趋势

2013-04-20芦山县发生7.0级地震,震源深度13 km.截至4月29日地震共造成196人遇难,21人失踪,13484人受伤,200余万人受灾.地震发生后,我们立即开展了地震次生山地灾害的遥感解译、实地调查及危险性评估工作.作者定义了地震次生山地灾害,分析了次生山地灾害的活动特征、形成机制与模式以及发展趋势,并与汶川地震次生山地灾害进行了对比.初步查明芦山地震诱发了1460余处崩塌和滑坡,大量落石和4处堰塞湖.次生山地灾害具有规模小、群发性和高位破坏的特征.崩塌和落石成群发育于坚硬岩石形成的陡坡上,主要发育区段有:芦山县的宝盛乡金鸡峡、双石镇大岩峡以及省道S210线K317路段和灵关镇以北小关子段,对沿河公路及救援生命通道影响严重.滑坡数量较少,以中小规模为主,主要发生于砂岩、页岩和松散堆积层中,仅发现一处大型滑坡并转化为碎屑流.堰塞湖主要由崩塌、滑坡形成,均为低危险性小型堰塞湖.芦山地震次生灾害的主控因素为构造、岩性、结构面和地形,崩塌破坏主要表现为顺层滑动破坏型、切层倾倒破坏型和结构面控制破坏型3种模式.芦山地震诱发崩塌、滑坡的数量、分布范围和规模比汶川地震小得多,其数量仅为汶川地震的5.53％,造成的地表破坏面积(3.06 km2)仅为0.57％.芦山地震区两次地震扰动的叠加效应,大大降低坡体的稳定性,震后崩塌、滑坡和泥石流的活动性增加,增幅有限,活跃期也相对较短,但震区山地灾害的隐伏性和隐蔽性强,给隐患排查带来困难.     

云南鲁甸地震甘家寨滑坡基本特征及失稳机制

甘家寨滑坡是云南鲁甸6.5级地震诱发的特大型滑坡,规模达到1×10~7m~3。滑坡堵塞沙坝河,形成堰塞湖,中断交通,造成32户民房掩埋、55人死亡与失踪,是鲁甸地震区规模最大、灾损最严重的滑坡之一。该滑坡是地震诱发陡峻山体上的石灰岩强风化堆积体滑动而形成的特大型岩土质滑坡,表层为10~20 m固结良好的白云质灰岩结构体,中下层为50~60 m具空隙结构的深厚灰岩风化堆积物。滑坡主要的触发因素有:断层滑动方向性效应、地形放大效应、近断层地震动作用、背坡面效应。滑动过程分为坡体震裂松动、后缘拉裂、整体下滑、减速堆积4个阶段,受滑坡体原有地形影响及滑坡动力过程控制,滑坡堆积体形成4级台坎,其中第二级台坎形成高差约2 m的反向堆积。结合野外实际调查数据与滑坡运动力学模型,估算滑体水平滑动至350 m左右处,速度达到最大4.4 m/s,滑动至砂坝河时滑坡前缘速度减至3.6 m/min,堆积于河道,形成堰塞湖。甘家寨滑坡堆积体地形陡峻、堆积物裂缝密集分布,强降雨条件下,容易再次滑动并成灾,建议进行滑坡体的综合治理,控制后缘地表径流、减轻坡体下渗、强化滑坡前缘工程治理,保障交通顺畅,减轻灾害损失。     

滑坡碰撞作用及其岸坡环境效应

研究发现,高速滑坡运动到谷底时,多数会与对岩岩坡发生碰撞,使滑体前部及对岸受撞岩体表部碎裂,形成滑坡碰撞构造。由于强烈的碰撞作用,滑体内部块体之间嵌合紧密。河流下切后,破碎但嵌合紧密的碰撞体卸荷松动,岸坡稳定性随之降低。由此提出滑坡碰撞模式、碰撞构造成分,并对其岸坡环境效应进行了探讨。     

某公路滑坡成因机制及稳定性

对某公路滑坡的变形特征、成因机制及稳定性进行了详细研究,并提出了相应的防治措施.研究表明:此滑坡为推移式滑坡,坡体的地形及物质组成是滑坡发生的地质基础,大量的降雨是滑坡发生的主要诱发因素;滑坡在自然状态下是稳定的,而在暴雨和地震工况下不稳定;此滑坡防治应以加强排水措施为主,并在前缘修筑挡墙,同时加强监测.查明滑坡的变形特征及成因机制是滑坡灾害评价和防治的基础,研究思路及其成果可供类似滑坡稳定性分析及灾害防治参考.     

芦山地震汤家沟滑坡-碎屑流过程模拟

2013年4月20日四川省芦山县发生Ms7.0级强烈地震,诱发芦山县、天全县、宝兴县等多个县区2500多处崩塌、落石、滑坡、泥石流等次生灾害,但规模较小。天全县老杨乡汤家沟滑坡-碎屑流是此次地震诱发的最大一处滑坡,在地震作用下约有53万m~3的岩体自滑源区高速滑出。因剪出口下方山脊的阻挡作用滑体沿左右两侧发生分叉,此后分别沿春尖窝沟和干沟头沟高速运动,滑行约340 m和440 m后与各自沟谷侧壁发生撞击、爬坡解体为碎屑流,碰撞转向后继续向下滑行,总滑行距离约1.6 km,高程差约480 m。尽管关于芦山地震滑坡的研究很多,但对滑坡全过程动态模拟的研究较少。本文通过滑坡现场调查,解析了汤家沟滑坡的基本运动特征和滑体运动过程中发生的碰撞、铲刮、堆积等现象,并基于DAN3D动力分析软件,采用Friction-Voellmy复合模型反演了汤家沟滑坡运动全过程,得到了滑体的堆积、速度分布以及铲刮等特征。     

“5.12”汶川地震诱发典型滑坡的类型和特征

在对汶川地震诱发的典型滑坡进行详细野外调查的基础上,根据滑坡的运动特点和运动方式的不同,将滑坡分为4种基本类型:滑动型滑坡、滑动-流动型滑坡、坠落-滑动型滑坡及坠落-弹射-滑动型滑坡,其中滑动型滑坡又按照滑动特点、物质组成特性以及滑体宏观破碎程度的不同,分为整体滑动型滑坡、碎裂滑动型滑坡和碎屑滑动型滑坡,并通过不同类型的典型滑坡实例对每一类滑坡的基本特征,特别是运动特征及运动过程进行了深入细致的分析.这不仅有助于更全面深入地认识地震滑坡的类型和特征,而且也为今后减轻和预防地震滑坡灾害提供了基础.     

汶川地震触发的绵远河流域崩塌滑坡的特征

利用地震后ALOS影像自动提取了汶川地震重灾区绵远河流域内的崩塌滑坡,结合野外调查共确定地震触发崩塌滑坡1 073处,面积48.5 km2.其中分布最广、数量最多的是浅层崩滑体;同时由于地震力作用强烈,触发了许多深层、高速、远程滑坡,并形成了大量的滑坡堰塞湖.汶川地震诱发的第二大滑坡文家沟滑坡就位于流域内,该滑坡是本次地震中滑动距离最远的滑坡.地震导致大量的碎屑物质堆积在沟道内或悬挂在斜坡上,为泥石流的发生提供了有利条件.基于GIS的统计分析表明,地震滑坡的空间分布主要受发震断层的控制,流域内的崩塌滑坡受到了映秀-北川断裂和江油-都江堰断裂的双重影响,主要分布于两断裂上盘的一定范围内;地层岩性影响着地震滑坡的类型,岩浆岩、白云岩等硬岩主要发育浅层崩滑体,而上硬下软的地层多发生大型滑坡;大部分崩塌滑坡都发生在海拔1 000～2 000 m的高程内;坡度是崩塌滑坡发生的主要控制因素之一,大部分崩塌滑坡发生在25°～55°的范围内;坡向对滑坡的分布也有一定的影响,背靠震源(发震断层)方向的斜坡比面向震源(发震断层)方向更容易发生滑坡.     

岷江上游汶川-较场段滑坡稳定性的神经网络评判及其堵江可能性浅析

在滑坡的变形迹象研究的基础上,采用Ｂ－Ｐ神经网络模型对岷江上游汶川－较场河段内２８个典型滑支的稳定性进行评判,评判结果表明：目前岷江上游汶川－较场河段内共有１０个滑坡处于不稳定状态,在降雨、地震和人类工程活动等诱发因素作用下容易发生滑坡堵江。     

Landslide Representation Strategies in Susceptibility Studies using Weights-of-Evidence Modeling Technique

This paper is focused primarily on how to represent landslide scarp areas, how to analyze results achieved by the application of specific strategies of representation and how to compare the outcomes derived by different tests, within a general framework related to landslide susceptibility assessment. These topics are analyzed taking into account the scale of data survey (1:10,000) and the role of a landslide susceptibility map into projects targeted toward the definition of prediction, prevention, and mitigation measures, in a wider context of civil protection planning. These aims are achieved by using ArcSDM (Arc Spatial Data Modeler), a software extension to ArcView GIS useful for developing spatial prediction models using regional datasets. This extension requires a representation by points of the investigated problems (landslide susceptibility, aquifer vulnerability, detection of mineral deposits, identification of natural habitats of animals, and plants, etc.). Maps of spatial evidence from regional geological and geomorphological datasets were used to generate maps showing susceptibility to slope failures in two different study areas, located in the northern Apennines and in the central Alps (Italy), respectively. The final susceptibility maps for both study areas were derived by the application of the weights-of-evidence (WofE) modeling technique. By this method a series of subjective decisions were required, strongly dependent on an understanding of the natural processes under study, supported by statistical analysis of the spatial associations between known landslides and evidential themes. Except for maps of attitude, permeability, and structure, that were not available for both study areas, the other data were the same and comprised geological, land use, slope, and internal relief maps. The paper illustrates how different representations of scarp areas by points (in terms of different number of points) did not greatly influence the final response map, considering the scale of this work. On the contrary, some differences were observed in the capability of the model to describe the relations between predictor variables and landslides. In effect, a representation of the scarp areas using one point every 50 m led to a more efficient model able to better define relationships of this type. It avoided both problems of redundancy of information, deriving by the use of too many points, and problems related to a random positioning of the centroid. Moreover, it permitted to minimize the uncertainty related with identification and mapping of landslides.     

Rainfall thresholds for landsliding in the Himalayas of Nepal

Landsliding of the hillslope regolith is an important source of sediment to the fluvial network in the unglaciated portions of the Himalayas of Nepal. These landslides can produce abrupt increases of up to three orders of magnitude in the fluvial sediment load in less than a day. An analysis of 3 years of daily sediment load and daily rainfall data defines a relationship between monsoonal rainfall and the triggering of landslides in the Annapurna region of Nepal. Two distinct rainfall thresholds, a seasonal accumulation and a daily total, must be overcome before landslides are initiated. To explore the geomorphological controls on these thresholds, we develop a slope stability model, driven by daily rainfall data, which accounts for changes in regolith moisture. The pattern of rainfall thresholds predicted by the model is similar to the field data, including the decrease in the daily rainfall threshold as the seasonal rainfall accumulation increases. Results from the model suggest that, for a given hillslope, regolith thickness determines the seasonal rainfall necessary for failure, whereas slope angle controls the daily rainfall required for failure.     

香港岛地区滑坡灾害的时空分布模式

香港岛是香港特别行政区开发程度最高的区域，人工滑坡及自然滑坡时常发生。滑坡灾害在时间和空间的分布受多种因素的影响并呈现出一定的规律性，本文利用GEO发布的近十多年的滑坡资料对香港岛地区滑坡灾害的时间、空间和时空分布模式进行了分析。     

Using earthquakes to assess lichen growth rates

Botanists make yearly measurements of lichen sizes that describe highly variable radial expansion of young, and old, Rhizocarpon subgenus Rhizocarpon that is a function of thallus size and age. Such non‐uniform growth would negate use of lichens to date geomorphic events, such as landslides and moraines, of the past 1000 years. Fortunately, many crustose lichens tend toward circular shapes, which can be achieved only when overall uniform radial growth prevails. Largest lichen measurements on rockfall blocks that accumulate incrementally as hillslope talus in earthquake‐prone California plot as distinct peaks in frequency distributions. Rockfall surface‐exposure times are known to the day for historical earthquakes and to the year where mass movements damage trees. Lichenometry consistently dates regionally synchronous rockfall events with an accuracy and precision of ±5 years. Only historical records and tree‐ring dating of earthquakes are better. The four crustose lichens used here have constant long‐term growth rates, ranging from 9.5 to 23.1 mm per century. Growth rates do not vary with altitude or climate in a 900 km long mountainous study region in California, USA. Linear growth regressions, when projected to the present, constrain estimates of colonization time and possible styles of initial lichen growth.     

降雨型滑坡预报中计算前期有效降雨量的一种新方法

在许多地区,前期降雨条件对滑坡的发生有重大影响,前期有效降雨量是滑坡预报的一个重要参数。基于累积滑坡频度-降雨量分形关系导出了一种新的计算前期有效降雨量的方法。在这个方法中,降雨衰减系数是由给定区域内引发滑坡的累积降雨阀值随观测时段天数变化的标度指数所决定,滑坡前每天降雨对总有效雨量的贡献并非是独立的,前i天降雨的衰减过程与前i-1天的降雨相关联。     

降雨型浅层滑坡的变形预测模型

滑坡是边坡被某些诱发因素激发失稳产生滑动的一种地质现象。它是地质灾害的主要类型,尤其以降雨滑坡数量最多,其中浅层滑坡分布最广。通过对降雨型浅层滑坡的变形进行分析,建立了基于功能原理的滑坡一维运动方程,并结合太沙基固结原理,研究滑坡运动过程中孔隙水压力的消散,揭示了滑坡从运动-停止的动力演化过程,构建了降雨型浅层滑坡的位移预测模型,并以都江堰塔子坪滑坡为例进行分析,通过mathmatic给出了滑坡运动的速率、位移与降雨量的量化关系式。     

地形对黄土高原滑坡的影响

高分辨率地形与影像数据的缺乏已成为研究地表现象、特征与过程的重要瓶颈。低成本无人机设备和摄影测量技术的发展,打开了地学领域获取高分辨率数据的大门,大大提高了地质灾害野外调查与灾害编目的精度与效率。本文通过无人机野外调查和遥感室内目视解译,构建了一个包含307个黄土滑坡属性的数据库。在此基础上,通过数字地形分析和数理统计等方法,总结归纳了黄土滑坡样本数据的分布规律,探讨了地形对黄土滑坡分布的影响,阐述了地形相对高差对最长滑动距离、滑坡周长、滑坡面积的影响,提出了基于传统经验公式拟合的滑坡规模快速预测公式。结果表明：① 滑坡规模—频率分布具有明显的规律性,不同最大长度、最大宽度和周长的黄土滑坡数量分布均呈现正偏态分布,而不同面积的滑坡数量分布则服从幂函数分布;② 地形对黄土滑坡发育控制作用明显,不同地形高差、平均坡度、坡形的斜坡单元滑坡发育数量差异较大;③ 地形相对高差与滑坡的最长滑距、周长和面积的拟合曲线很好地符合幂律分布规律,但不同地形区的拟合效果有所差异,黄土丘陵区拟合效果最好,黄土高原全区次之,黄土台塬区最差;④ 本文建立的黄土滑坡规模快速预测模型,为黄土滑坡灾害调查提供了经验公式支撑。