数量化理论在工程地质领域中的应用综述

工程地质问题的影响因素多而复杂,兼有定性和定量指标,要精确地进行量化极其困难。数量化理论提供了将定性数据和定量数据进行量化进而建立预测评价模型的方法,为工程地质问题分析提供了便利。本文论述了数量化理论原理及其发展概况,综述了数量化理论在工程地质领域的应用现状,数量化理论在该领域的应用主要集中在影响因素的识别和提取、建立工程地质预测评价模型、地质因素的判别分析、相关性分析等方面。文章根据实际应用中遇到的问题分析了数量化理论的局限性:区域间的迁移性、评价的后验性以及指标选取的科学性,并针对性的提出两种处理方法:(1)对大量样本进行部分细致的工程评价,建立与评价对象符合的模型,利用模型进行快速评价; (2)根据大量不同类别样本建立的不同模型,实际应用时根据实际样本情况,选取针对性的计算模型对地质模型进行评价。最后,本文结合工程地质发展趋势,以及各种方法手段的引入介绍,论述了数量化理论在工程地质领域的应用前景。     

西南山区典型地质灾害链成灾模式研究

西南山区是中国地质灾害链最发育、成灾最严重的地区。为深入认识区域地质灾害链成灾模式, 文章在系统收集西南山区历史上19次典型重大灾害事件基础上, 分析了地质灾害链的主控因素及成灾特征, 总结了滑坡型、崩塌型、泥石流型3类灾害链分类模式及5种链式成灾过程, 并选择每一类中的典型地质灾害链成灾过程进行了剖析, 在此基础上对地质灾害链成灾机理研究、数据库构建、技术标准体系建设及跨界流域链式灾害风险防控机制构建等进行了展望, 提出了地质灾害链防范建议, 旨在为区域地质灾害防灾减灾规划、重大工程与城镇建设安全提供参考。      

基于HEC-HMS模型的不同雨型泥石流流量变化特征

为了探究不同雨型条件下泥石流流量变化特征,通过搜集汶川震区典型泥石流降雨数据,将其概化为三次峰值早到型、三次峰值型、三次峰值晚到型三种雨型。以HEC-HMS水文模型构建高家沟流域模型,在获得流域清水流量结果基础上采用雨洪修正法计算不同雨型下泥石流流量。结果表明三次峰值早到型、三次峰值型、三次峰值晚到型峰值清水流量分别为33.5,41.5,45.8 m3/s,泥石流峰值流量分别为166.83,206.67,228.08 m3/s,误差为-25.6%、-7.8%、1.7%;三种雨型下流量从上游至沟口以线性方式演变,且随降雨峰值推迟其演变速率不断增大,而增长幅度逐渐减小;泥石流暴发出现在峰值降雨前后,属于降雨激发型泥石流;三种雨型随降雨峰值推迟,流量增长阶段所需时间越长,分别为5.5,6,9 h,而衰退阶段所需时间越短,分别为14.5,8,2.5 h。研究表明该模型能为缺少降雨监测数据地区泥石流研究提供技术支持。     

西南地区地质灾害风险“点面双控”体系构建与思考

西南地区是我国地质灾害发育数量最多、发生频率最高的地区之一,地质灾害隐患点总数约占全国总数的30%,为提升西南地区地质灾害风险管控水平,在总结西南地区地质灾害风险评价及管控现状基础上,分析了目前风险管控中技术层面和管理层面存在的问题与不足,提出了基于地质灾害风险防控专业化、全民化和体系化等模式的地质灾害风险“点面双控”体系构建思路,并对未来西南地区地质灾害风险管控制度化、保险化及智能化趋势进行了展望,成果可为西南地区地质灾害风险系统化防控提供科学参考。     

急陡沟道物源起动模式及水土耦合破坏机制分析

急陡沟道泥石流物源主要来源是崩塌、滑坡堆积体,堆积体的起动是急陡沟道泥石流冲出量巨大的主要原因。堆积体的物质组成、赋存特征及渗透、径流状态是造成其起动模式不同的本质原因,而较大的纵坡降为其起动提供了良好的地形条件。根据汇水条件及渗透特性设计了2组模型箱试验,模拟坡体内不产生稳定渗透及有稳定渗透条件下的破坏模式。实验表明急陡沟道泥石流起动有"消防管效应"和"坡体流态化"2种基本的模式,前者出现在不饱和或高渗透系数坡体,后者出现在具有一定细颗粒物质的土体中。其中消防管效应仅沿径流路径形成深而窄的侵蚀沟道,且搬运距离与水动力的持续性有关,固体物质搬运作用弱;坡体流态化主要特征为初期的缓慢渗透破坏及后期瞬时流动剪切破坏,侵蚀形成较宽的沟道,且侵蚀量相对较大。     

基于数值模拟的城镇地质灾害危险性评价方法

定量计算城镇尺度地质灾害不同降雨强度下的危险性是地质灾害风险评价中的难点。以红层地区群发性浅层滑坡链式灾害为研究对象,探索一种新的城镇尺度下的地质灾害危险性量化评价方法,为城镇地质灾害风险评价奠定基础。通过查询喜德县米市河区域不同降雨频率下降雨参数,统计分析国家雨量站数据及近50 a的18场群发性地质灾害降雨历时、雨型分布特征。以土层厚度、植被覆盖度及地形数据处理为基础,基于STEM TRAMM数值计算方法及降雨分布曲线计算城镇地质灾害危险性,绘制研究区地质灾害危险性评价图。通过遥感解译数据、地面调查数据及灾害数据库数据与数值计算结果对比,表明应用降雨特征统计及STEM TRAMM数值计算方法精细化评价红层地区城镇地质灾害危险性具有良好的适应性、便捷性及科学性,可为其他不同孕灾背景下的城镇地质灾害危险性评价提供思路。     

二十世纪以来西南地区地质灾害研究历程与展望

西南地区发育有我国近30%的地质灾害隐患点,是我国地质灾害成因最复杂、数量最多、灾情最严重的地区之一,为更好地了解西南地区地质灾害研究历史和防灾减灾工作,本文在系统梳理西南地区地质灾害发育分布规律及危害特征现状基础上,简要回顾了二十世纪以来西南地区地质灾害研究的主要历程,并分三个主要阶段对所取得的进展和成效进行了总结。在此基础上,对未来西南地区地质灾害的主要研究趋势进行了展望,提出了西南地区地质灾害研究应重点关注高山极高山区高位远程地质灾害识别技术、特大地质灾害链形成机理与风险防控、基于地质灾害孕灾背景大数据智能挖掘的风险动态评价等,可供西南地区地质灾害研究与防治参考。     

九寨沟震区“6·21”泥石流成因与致灾机制研究

2019年6月20日晚九寨沟普降大到暴雨,导致九寨沟景区内卓追沟、下季节海子沟、则查洼沟等多处发生泥石流。3条泥石流沟分别冲出固体物质2.79×104m3、3.7×104m3,2.67×104m3,造成多处停淤挡墙及拦砂坝损坏,并淤埋了景区内的部分道路,造成了交通的短时间中断。根据灾后地面调查和遥感解译,初步查明了本次泥石流灾害的成因和致灾过程机制。灾害成因:地震引发的崩塌滑坡产生大量的新增松散固体物源与原有的沟坡堆积物(包括老泥石流堆积物)在强降水的作用下形成泥石流,因此本次泥石流是地震和降雨共同作用的结果。通过泥石流发生前后各流域沟道纵剖面和典型横断面调查分析,发现泥石流致灾过程机制主要包括:(1)泥石流冲刷沟道使老泥石流堆积物参与泥石流运动、同时诱发沟岸失稳崩塌,因而增强泥石流规模和冲击力等动力学参数;(2)沟道卡口和崩滑体滑入沟道后导致泥石流堵塞,在后续泥石流的作用下发生级联溃决,进而增大泥石流峰值流量和冲击力等动力学参数。在两种机制的共同作用下,泥石流规模和冲击力等参数可能超出防治工程规划设计指标,进而导致防治工程损毁并淤埋道路。因此,建议充分考虑地震与强降雨复合作用下九寨沟景区泥石流风险评估、防治工程规划设计的合理性和可靠性等关键问题,以保障景区安全。     

四川省泸定县Ms6.8级地震地质灾害发育规律与减灾对策

2022年9月5日四川省泸定县发生Ms6.8级地震,诱发大量次生地质灾害。为深入认识此次地震地质灾害发育分布规律及特征,分析地质灾害发展趋势及潜在风险,文章基于现场调查获取的一手资料,结合震区首轮地质灾害排查成果、遥感解译和区域地质背景综合研究,对地震地质灾害的特征、控灾条件及防灾减灾对策进行了研究。结果表明:截至2022年9月14日22时,地震重灾区泸定县和石棉县境内,地震共诱发有威胁对象的地质灾害隐患点565处（包括崩塌331处、滑坡234处）,导致81处已有地质灾害隐患点加剧变形;地震诱发的地质灾害类型主要以中、小型群发性高位崩塌和滑坡为主,主要集中分布在震中附近地震烈度Ⅸ度区域,包括泸定县磨西镇、得妥乡、得妥乡—德威镇段大渡河两岸及石棉县草科乡、王岗坪乡;根据汶川地震经验,认为位于地震烈度Ⅸ度区内的湾东河等流域,在未来5 a内泥石流将处于活跃期,泥石流防治工程设计需考虑其高频率、黏性泥石流等特征;得妥乡—德威镇段大渡河两岸残留在坡面的崩滑体在降雨作用下易转化成坡面泥石流,建议在防治工程设计时要充分考虑2种灾害类型的转化形式。研究可为震区地震地质灾害防范及灾后重建规划提供科学参考。     

急陡沟道泥石流起动特征模型试验研究——以汶川县福堂沟为例

急陡沟道泥石流是汶川震区发现的一类特殊泥石流，调查发现其具有物源量大、侵蚀强烈，冲出规模大等特点，是震区地质灾害治理的难点。本文以汶川县典型急陡沟道泥石流福堂沟为原型，分析了其发育条件和特征，并通过模型试验等手段，还原并分析了急陡沟道泥石流起动及形成的过程，以及相应的土体内部参数变化特征。试验显示在20°、25°、30°的坡度和480mL/s、410mL/s、360mL/s的径流量的试验条件下，泥石流分别以不同的方式起动(沟床侵蚀型、滑坡流态化起动型、消防管起动型)，同时结合实验过程中土体内部孔隙水压力及体积含水率变化特征的研究，详细还原了相应的泥石流起动全过程。试验数据的分析结果显示，在不同的起动方式下，土体内部的数据变化表现出不同的特征:其中，不同试验条件下的泥石流起动孔隙水压力呈现出规律性差异，即水槽坡度、径流量越大，泥石流所需的起动力越小；此外，坡度越大，土体所需的饱水时间越长，而在相同坡度下，流速越大，预饱水时间越短；研究还发现，泥石流的爆发时间与沟床坡度呈反比，并且径流量越大，泥石流持续时间也越长。基于实验结果，通过相似理论计算得到的泥石流起动流速，与实际情况一致，表明本的研究结论可为汶川震区急陡沟道泥石流的研究提供参考。