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。     

降雨型浅层滑坡危险性预测模型

通过分析SHALSTAB和TRIGRS等浅层滑坡物理确定性模型存在的问题,提出了基于降雨入渗动态守恒的瞬态降雨入渗模型,该模型考虑了初期降雨过程、降雨历程以及饱和非饱和入渗过程,证明了SHALSTAB模型是该模型的特殊形式,并克服了TRIGRS模型参数繁多及一维入渗路径的问题.将无限边坡模型、瞬态降雨入渗模型和GIS进行耦合,研发了可用于大范围降雨型浅层滑坡危险性预测的集成系统,根据边坡的地质条件、地形参数和降雨特征即可对降雨条件下浅层滑坡的危险性进行评估.     

降雨条件下浅层滑坡稳定性探讨

降雨条件下浅层滑坡是一种常见、多发的地质灾害现象,为了解边坡稳定性随降雨入渗过程的变化情况,以Green-Ampt入渗模型为基础,并考虑了动水压力的作用,建立了降雨入渗条件下浅层滑坡的概念模型,分别推导了降雨前有、无地下水位条件下的边坡安全系数与降雨时间的关系表达式。从分析结果中可以看出,对于这两种情况下边坡稳定性发生突变的主要原因归结于：前者为在湿润锋与地下水位面接触的短时间内,滑带处的孔隙水压力迅速增高;后者为滑带在浸水饱和情况下,岩土体的强度迅速降低。在此基础上,根据降雨过程中边坡是否达到饱和,提出边坡饱和临界时间的概念,考虑了初始降雨强度小于土壤入渗能力的情况。这个时间可以作为一个参数指标用于浅层滑坡的预警。     

浅层滑坡诱发沟谷泥石流的地形和降雨条件

2011年贵州省望谟县打易镇的大范围浅层滑坡诱发的沟谷泥石流提供了研究这类泥石流地形和降雨条件的机会。在地质条件一致和小区域内的降雨条件基本一致的情况下,地形条件就是这些泥石流暴发与否的唯一决定因素。对比一些重要的地形因素与泥石流暴发的关系,得出了由流域面积、沟床纵比降和25°~45°山坡坡度面积比组成的泥石流综合地形因子T。在地形因子T的基础上,研究获得了由前期降雨量、1 h降雨强度、年平均降雨量等组成的降雨因子R。由地形因子T和降雨因子R获得的临界条件P可以判断该区域的泥石流暴发。由于研究工作部分基于泥石流的形成机理,研究成果还可用于其他区域的泥石流形成预测,为泥石流的预测预报提供了一个较好的方法。     

降雨条件下低缓浅层土质滑坡稳定性影响因素及耦合研究

四川南江红层地区在降雨期间往往发生大规模的群发性低缓浅层土质滑坡,滑坡上覆土层普遍在1~5m之间,以3m居多。针对该地区的浅层土质滑坡,根据相关资料及现场调查,概化得到了该类斜坡的地质剖面及岩土层性质,利用Geo-studio分析了土厚1~5m斜坡基覆界面处孔隙水压力的变化及土层中湿润线的动态变化,计算了斜坡的瞬态稳定性;试验取得不同含水率下的土体c、φ值,研究软化作用对斜坡稳定性的影响。结果表明:土层越厚,基覆界面处累积的孔隙水压力越大,斜坡稳定性系数越小,斜坡稳定性变化与基覆界面处孔隙水压力的发展变化关系密切;土层越薄,雨水入渗途径越短,基覆界面接受雨水软化的时间越长,土体抗剪强度衰减越多;c、φ值越低,斜坡稳定性系数越低。抗剪强度c、φ是影响该类斜坡稳定性的重要因素之一。     

降雨诱发浅层黄土滑坡变形破坏机制

由降雨引发的浅层黄土滑坡灾害具有致灾性强、范围广、影响面积大等特点,是黄土高原地区危害严重的地质灾害类型。经典算法采用安全系数描述坡体稳定性,难以对坡体变形破坏的起始位置和实际失效面加以识别,限制了滑坡变形过程的描述和滑坡有效预测。以非饱和土吸应力理论为指导,基于Hydrus中的Slope Cube模块,建立黄土斜坡水-力耦合模型,结合黄土地区易滑坡形态统计数据,针对凸型、凹型、直线型3种坡型与30°、40°、50°三种坡度组合,计算了不同降雨条件下的坡体稳定性响应。结果表明,不同坡型的黄土斜坡对降雨条件具有明显的响应。相同降雨量、相同坡度条件下直线型坡发生浅表层破坏的可能性最低,凹型坡次之、凸型坡的稳定性最差。与之相对应的,相同条件下凸型坡失稳时间最短、凹型坡次之、直线型坡最长。本研究可为浅层滑坡的早期识别和预报提供支撑。     

浅层堆积物滑坡特征及其与降雨的关系初探

在浅层堆积物滑坡特征及其与降雨亲合关系定性分析的基础上，将降雨量与滑坡位移量对应进行了相关量化分析。据此，运用二元回归法建立预测模型，对雨量在浅层堆积物没坡中的预测，预报作用了初步探讨。     

降雨诱发浅层滑坡渐进破坏分析研究

为分析降雨诱发浅层滑坡的演变过程。本文以湖南湘西古丈滑坡为例,基于Green-Ampt入渗模型,进行了降雨诱发浅层滑坡渐进破坏分析。研究结果表明:在强降雨作用下,滑坡的失稳破坏主要是由于前缘土体以及中前部土体的局部破坏,而逐渐发展为整体破坏。并且,受滑坡地形影响,地形平缓的区域虽然湿润锋下渗较快,土体抗剪强度较低,但由于土体饱和带的渗流作用较小,而重力提供垂直于滑面的分力较大,该部分稳定性较为良好,故湿润锋对于滑坡稳定性的影响还应该根据不同地形条件加以分析。渐进式滑坡破坏分析方法对滑坡的监测和防治具有重要的指导意义。     

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.      

降雨诱发浅层滑坡稳定性的计算模型研究

我国是一个滑坡灾害频发的国家,众多事实表明：降雨是影响边坡稳定性,导致边坡失稳的最主要和最普遍的环境因素,是浅层滑坡的触发因素。为了更好地对降雨诱发浅层滑坡进行研究,采用非饱和土VG模型与改进的Green-Ampt入渗模型对Mein-Larson降雨入渗模型进行改进,并结合无限边坡提出了一个降雨诱发浅层滑坡的简化计算模型。与以往提出的简化计算模型相比,该模型既考虑了坡面倾斜的影响,又考虑了非饱和土的特性,并可用于两种降雨形式下的边坡浅层稳定性估算,具有更广的应用范围。通过与有限元得到的结果进行比较可得：在不同降雨条件下,该计算模型得到的各项结果与数值解是接近的,安全系数计算结果是偏于安全的,因此,可将该计算模型用于降雨诱发浅层滑坡的近似估算;该计算模型公式简单,便于计算,计算效率较高。     

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.      

黄土高原区地形与植被分布规律对滑坡发生概率的影响

黄土高原区自然斜坡的地形与植被条件对滑坡的发生有一定的促进和抑制作用。通过将研究区划分为31 418个自然斜坡单元,利用ArcGIS区域统计功能提取斜坡单元的地形和植被参数,分析研究区斜坡的坡体形态和植被空间分布规律。依据区内292处滑坡调查点的资料,统计分析不同坡体形态下的滑坡发生概率。分析结果表明,研究区正向类的凸型和直线型斜坡发生滑坡的概率明显高于负向类的凹型和阶梯型边坡;随着斜坡坡度和坡高增大,发生滑坡的概率增大;阳坡发生滑坡的概率明显高于其他坡向的边坡;随着NDVI增大,滑坡发生概率显著降低。     

四川金川黄土地层

马厂剖面中黄土-古土壤序列共厚15．5m,根据岩性、磁性地层特征、磁化率、CaCO3含量和光释光测年结果,将金川黄土划分为冰后期S0古土壤,末次冰期1-1黄土,末次间冰期S1古土壤、倒数第二冰期L2黄土和倒数第二间冰期S2古土壤等5个地层单位;其中,S1复合型古土壤又可细分为S1LL1、S1LL2黄土和S1SS1、S1SS2和S1SS3古土壤等5个次级地层单位。金川黄土沉积始于中更新世晚期,其底界的年龄人致为200ka BP,其磁化率变化反映了最近200ka来的高原季风演化和气候环境变迁,5个磁化率高值段指示了5个夏季风环流增强的时段,4个磁化率低值段则代表了4次夏季风减弱的时期。     

关中泾阳塬全新世黄土剖面磁化率的古气候阶段划分

通过对陕西关中地区泾阳南塬寨头村和泾阳县新庄村典型剖面全新世黄土-古土壤地层的岩性描述、地层划分和对比,结合泾阳县新庄村AMS¹⁴C的年代测定和其他学者的测年数据,建立了该地区全新世以来黄土沉积年代序列。根据磁化率气候替代指标显示的曲线特征,这一替代指标在剖面上的变化规律以及该黄土剖面所反映的东亚冬、夏季风强弱变化特点,表明了关中地区的气候波动与中国西北地区及全球气候变化的总趋势具有一致性,全新世以来在全球变化背景下关中地区气候变化表现为气候演化的周期性、不稳定性和趋势性。进而对该剖面磁化率曲线特征与其他学者的孢粉谱建立的温度曲线对比,对关中地区全新世以来古气候的阶段性进行了详细分析和论证。将关中地区1 万a以来的气候演变划分为7个气候阶段：第1阶段为10.0～9.0 kaB.P.冷温转换的阶段;第2阶段为9.0～7.0 kaB.P.暖冷波动阶段;第3阶段为7.0～6.0 kaB.P.温暖阶段;第4阶段为6.0～5.0 kaB.P.较温暖阶段;第5阶段为5.0～3.4 kaB.P.暖冷波动阶段;第6阶段为3.4～2.0 kaB.P.气温先降后升阶段;第7阶段为2.0 kaB.P.至现在温暖半湿润、半干旱阶段。     

黄土高原黄土和太平洋沉积物 Nd，Sr 同位素变化的比较

东亚季风环流引起的风尘物质的搬运和堆积，形成了我国的黄土高原。最近几年发表了一些对太平洋沉积物 Nd和 Sr同位素的研究结果(Asahara,1999；Asahara 等，1995；Pettke 等，2000)。由于亚洲大陆是太平洋沉积物中风尘物质的主要来源之一，所以将黄土高原研究结果和太平洋沉积物的研究结果相比较，可以得出一些有益的结论。探讨黄土的源区，采用全岩样品进行 Sr 同位素研究不适合。对黄土样品进行了一系列酸淋洗实验（盛雪芬等，2000；Yang 等，200结果证明，选用弱醋酸淋洗，可以有效地去除黄土和古土壤中的方解石，而对白云石、粘土矿物和长石等结构的破坏程度可以忽略。本次研究的灵台剖面位于黄土土高原中部甘肃省平凉地区灵台县以南约13 km 的五星塬任家坡村，它是迄今为止在黄土高原发现的厚度最大的记录最完整的风尘堆积序列之一，其最早时代可达7.8 Ma B P。灵台剖面古土壤酸不溶物的87Sr/86Sr一般高于黄土的87Sr/86Sr。此次测试的黄土、古土壤和红粘土样品分粒级实验（杨杰东等，2005）显示，小于2μm的细颗粒部分具有最高的87Sr/86Sr，而其他颗粒部分的87Sr/86Sr均较低。因此，黄土高原剖面的87Sr/86Sr与小于2μm颗粒部分的比例，或与粘土矿物的含量有关，因为在小于m的细颗粒部分中主要是粘土矿物（图。     

黄土高原北部坍窑灾害的形成机理分析

对黄土高原北部黄土坍窑灾害的调查和室内试验分析表明,在该区不断发生的坍窑灾害实际上是黄土边坡滑塌的一种表现形式,其分布与黄土颗粒成分变化的地带性密切相关,坍窑灾害的形成主要受黄土本身的物质组成、结构及力学性质控制.本文在实例剖析的基础上,分析了黄土坍窑灾害的形成机理,并提出了针对性的防治对策.     

基于数值模拟的三峡库区典型堆积层滑坡变形预测方法

目前对堆积层滑坡的变形预测大多基于数学模型或方法,忽略了引起滑坡位移显著变化的动力外因及滑坡自身的地质特征,因此,预报准确度和可信度较低。以三峡库区典型堆积层滑坡--鹤峰场镇滑坡为例,通过4组主要控制因素科学组合构建了滑坡的基本地质模型;以此为基础,重点考虑引起滑坡发生变形的库水作用动力因素,建立滑坡的数值-力学模型。通过实际监测点的变形监测结果与数值-力学模型中模型监测点的变形进行拟合分析,获取了实际时间与数值-力学模型中时步的等效关系;基于时间-时步等效关系及三峡水库设计水位调度曲线,得到了不同时步水位的波动特征;通过时步的外延,并在相应的时步段对数值-力学模型施加等效时间的库水作用,预测了滑坡在未来库水位变动条件下的变形。该预测方法既考虑了滑坡的工程地质模型又考虑了地下水作用效应,克服了纯数学方法预测的不足。     

洛川黄土记录的最近2500ka东亚冬夏季风变化周期

对厚约１４０ｍ的陕西洛川坡头村黄土剖面进行间距３～１０ｃｍ的系统采样,测量了全部样品的磁化率和粒度,选择〉３０μｍ颗粒百分含量和磁化率分别作东亚冬,夏季风强度变化的替代性指标,以新建立的时间标尺为基础,分析了最近２５００ｋａ以来东亚季风变化的周期特征。结果表明,第四纪东亚冬,夏季风变化时间序列包括含有１００ｋａ,４１ｋａ和２３ｋａ地球运动轨道要素变化的周期,同时包含有约８０ｋａ,５６ｋａ和３０ｋａ     

黄土高原沟壑区通量数据空间代表性研究

利用FSAM（Flux Source Area Model）模型,对中国科学院长武黄土高原农业生态试验站2004—2005年冬小麦生育期内的通量数据空间代表性进行了研究。结果发现,在90%贡献率水平下,整个冬小麦各生育期内通量源区范围动态变化明显,通量贡献最大点在距离观测点7.7～36.2 m范围内变化。在盛行风向上,通量源区离观测点最近点为3.3 m,最远点可达172.8 m;在侧风向上,通量源区在38.1～128.4 m范围内变化。不同观测高度的对比研究表明,观测高度从1.86 m增加到12.17 m,盛行风向上源区距观测点最远距离从172.8 m增加到1 555.2 m;在侧风向上则从123.2 m增加到665.8 m,通量源区范围随高度的增加而增大。大气稳定度对通量贡献源区影响很大,在大气稳定状态下,通量源区面积最大,距观测点最远距离达到135.3 m;中性条件下次之,为101.7 m;在不稳定条件下面积最小,为36.3 m。同一日内,夜晚源区面积较白天大。在日和季尺度上,大气稳定度是影响通量源区范围的一个重要因素。     

洛川黄土地层定年的一个模式及其初步应用

选择黄土中２～１６μｍ的颗粒作为沉积速率相对稳定的大气粉尘沉降组分，根据黄土粒度变化与沉积速率变化的相关性，设计了以下的年代学模型:Ｔｍ＝Ｔ１＋（Ｔ２－Ｔ１）（∑ｍ_ｉ＝１ＣｉＨｉ）/（∑ｎ_ｉ＝１ＣｉＨｉ）以黄土地层中根据热释光和古地磁极性倒转点获得的绝对年代作为时间控制点，利用上面的模式对洛川第四纪黄土地层的年代进行了计算，结果表明该模式可以用于黄土高原中部黄土地层的精细定年。