福建省台风暴雨条件下滑坡规律性研究

通过对福建省台风暴雨特征的详细分析,结合沿台风“莫拉克”路径对省内新发生滑坡进行的追踪调研,总结出台风暴雨条件下滑坡发生的背景环境,分析了台风暴雨各个特征要素与滑坡之间的关系：滑坡与台风中心登陆区域及登陆后的运行轨迹具有很强的一致性,台风登陆当天降雨对滑坡起决定性作用,当台风登陆当日降雨量达到100 mm或60 mm的3 h极值降雨量时,易触发“即雨即滑”群发式小型浅层土质滑坡。     

台风暴雨型浅层滑坡失稳机理研究

针对台风暴雨耦合作用下浅层滑坡的失稳机理进行研究。在总结福建台风暴雨型滑坡灾害特征的基础上,提出风荷载对斜坡变形失稳的影响机理是通过植被造成坡体开裂,从而影响坡体的入渗规律。应用GeoStudio软件计算台风暴雨入渗条件下裂隙坡体中暂态非饱和渗流场的变化,以及对斜坡稳定性的影响。计算结果表明:裂隙坡体由于在裂隙处形成集中入渗点,雨水的入渗速度大于无裂隙的坡体,坡体达到饱和状态所需要的时间大为缩短。裂隙深度、间距对滑坡稳定系数的影响较大,裂隙深度越大、间距越小,在相同的降雨条件下滑坡的稳定系数越小,滑坡失稳需要的降雨时长越短。裂隙宽度对滑坡稳定性的影响相对较小。      

台风暴雨条件下滑坡地下水渗流特征及成因机制

台风暴雨常引发大量的滑坡灾害,造成生命财产损失,因而研究台风暴雨条件下滑坡地下水渗流特征及成因机制对滑坡的防治、预警预报具有重要意义.以浙江省中林村滑坡为例,采用有限元数值方法,模拟了台风暴雨的两种常见工况（工况1:等强度降雨;工况2:渐变强度降雨）下滑坡地下水的暂态渗流场及稳定性.结果表明:两种工况条件下,滑坡地下水渗流特征基本相同,地下水位响应迅速,地下水位位于强风化和中风化接触面附近,且在坡脚形成溢流;但是工况1较工况2地下水水位上升速度快、幅度大;滑坡稳定系数与地下水水位及降雨强度等密切相关,在高强度降雨条件下,随地下水水位上升稳定系数快速下降,水位稳定以后,稳定系数下降速度减缓;中林村滑坡为典型的滑塌-拉裂-蠕滑缓动型变形破坏模式,台风暴雨引起斜坡岩土体地下水水位上升,基质吸力降低和孔隙水压力增加是其发生变形破坏的主要原因.本文所得结论能够为东南沿海地区台风暴雨诱发滑坡的预测预报与防治提供理论支持.      

台风暴雨型滑坡降雨阈值曲线研究以福建地区为例

台风暴雨型滑坡具有群发性、规模小、爆发性强的特点,容易造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失。本文应用极值理论分析,以极端降雨重现期的极大值作为标准并计算有效的降雨区间,通过统计分析,确定触发暴雨型滑坡的降雨阈值曲线。应用模型对福建地区台风暴雨型滑坡进行了分析,福建省3个灾害高发区为:南平三明地区、泉州地区和宁德地区。南平三明地区降雨阈值较高,但发生的滑坡数量较多,主要以3d的降雨为主;泉州地区小于3d的连续降雨和大于8d的连续降雨是触发该地滑坡的主要降雨区间;宁德地区对短期降雨较为敏感,滑坡主要由1d的降雨引起。比较分析研究表明,台风地区触发滑坡的降雨阈值要高于非台风地区。降雨型滑坡阈值主要受气候,地质和土壤厚度影响,气候因素为主控因素。     

东南沿海台风暴雨型单体斜坡灾害风险评价——以泰顺仕阳北坡为例

在东南沿海地区每年汛期由台风暴雨诱发的坡积层滑坡灾害事故众多,给当地人民生命财产安全造成巨大威胁。斜坡单体风险评价是地质灾害治理与防控的重点、难点。在野外调查、工程地质钻探及岩土体力学测试的基础上,以仕阳镇仕阳北坡为例,结合气象资料分析了不同降雨条件下斜坡的稳定性;采用蒙特卡洛方法计算了斜坡安全系数的统计特性;基于斜坡破坏概率研究了承灾体的易损性,并定量计算了不同降雨条件下建筑物及人员的风险值。结果表明：随着降雨强度的增加,滑坡发生概率随之增加,其风险值也逐渐增加,特大暴雨工况风险最大,其人员风险为94人/年,经济风险为1.41亿元/年。研究结果对东南沿海地区该类滑坡的防治工程有重要的参考意义,可为该类滑坡的防灾减灾决策提供建议。     

台风暴雨条件下滑坡稳定性影响因素分析

以实验数据为依据,通过数值模拟对台风暴雨条件下滑坡体稳定性的主要影响因素进行模拟研究。台风暴雨条件下滑坡体的主要影响因素为特殊降雨雨型：(1) 在相同雨强程度下,台风暴雨的单峰型降雨水文响应速度、稳定性破坏速度及程度均大于普通均匀型降雨,单峰型降雨导致边坡短时间内达到失稳状态,呈“即雨即滑”情况;(2) 强台风多峰型降雨下,经过第一个峰值强降雨后浅层土质边坡已处于不稳定状态,当第二个强峰值降雨来临时,坡体的稳定性较单峰型降低更为迅速。这些为福建省台风暴雨这一特殊降雨类型条件下滑坡的发生机理探索及预警预报提供了新的思路和科学依据。     

地质灾害与降雨雨型的关系研究

地质灾害的发生与降雨历时、降雨量及降雨雨型有密切的关系,不同雨型的降雨诱发地质灾害的诱发机制具有明显的差异性。本文通过收集的降雨实况与地质灾害反馈资料,将诱发地质灾害的降雨雨型分为3种类型:台风降雨、持续强降雨和局地暴雨。研究表明,台风降雨型降雨诱发地质灾害具有即雨即滑的特点,即地质灾害的发生与降雨在时间上具有较好的对应关系;地质灾害发生空间位置与台风运移轨迹也基本一致。多为群发型地质灾害,灾害规模较小,一般为表层或浅层滑坡、崩塌。持续强降雨型降雨诱发地质灾害,在强降雨过程中地质灾害具有同步发生的特点;在降雨强度不大但连续降雨过程中,地质灾害具有一定的滞后效应;在地质灾害大规模发生后,诱发新的地质灾害雨量阈值提高。局地暴雨型降雨诱发的地质灾害往往集中发生在出现局地暴雨的当日当地。     

基于台风路径追踪的滑坡概率分析

台风暴雨是我国东南丘陵山地滑坡的主要诱发因素,揭示台风路径与滑坡发生的相关关系对东南丘陵山地台风暴雨型土质滑坡监测预警具有重要的理论及实际意义。本文基于2015—2019年直接过境福建省或间接对福建省造成影响的台风数据以及与这些台风事件发生期间的降雨量数据和台风暴雨滑坡数据,运用ArcGIS软件中的克里金插值法将台风路径、降雨量数据及台风暴雨滑坡数据进行耦合。再运用Logistic回归方法,通过SPSS软件得到泉州市基于台风路径追踪的滑坡发生概率模型。并运用克里金插值法和Logistic回归方法,以台风杜鹃期间的滑坡为实例对所得模型进行验证,其对实际雨量站测得降雨数据引发滑坡与否的判对概率为77%,对实际发生滑坡的判对概率为100%,依据实际降雨量计算数据,其误报率为21%,但实际滑坡发生的误报率为0,符合安全性。预报效果较为满意,因此模型可作为在台风经过泉州市时的台风暴雨型滑坡发生概率的预测。     

台风-非台风降雨型滑坡的多时段临界雨量值预测模型

统计确定临界降雨量是滑坡早期预警常用的方法.东南沿海地区台风暴雨不同于一般降雨,常引发滑坡灾害,从而威胁沿海地区人民生命财产安全.为了建立台风和非台风降雨型滑坡临界降雨量预测模型,以浙江丽水市为例,基于2010-2020年台风暴雨、非台风降雨诱发滑坡与降雨量的统计,构建了丽水市滑坡发生概率和有效降雨量的关系,提出了多时...     

乔灌木对台风暴雨型滑坡稳定性影响

在降雨工况下,乔灌木通过其根系对边坡体的加筋锚固和茎叶减少坡体被雨水冲刷,对边坡稳定性产生了积极作用。然而台风暴雨季节,台风又通过植被的摇曳使地表开裂,强化了降雨入渗效果,进一步使土体的基质吸力、黏聚力下降,使边坡的稳定性降低。为了探索台风暴雨季节乔灌木对边坡起到正向作用还是反向作用,文章通过室内模型试验和数值模拟进行量化分析,比较有无台风作用和不同强度台风作用对边坡稳定性的影响。结果表明：随着台风从无到有、由弱变强的过程中,边坡体内孔隙水压力和含水率发生突变的时间不断提前;同时施加台风暴雨耦合作用的滑坡相对于单纯降雨作用的滑坡,其滑坡破坏的面积与体积更大,且台风等级越强,坡体的破坏的面积体积区域越大。通过Geostudio数值模拟软件进行验证,比较模拟边坡的稳定性发现：在无台风作用下初始稳定性系数最大且下降速度最慢,台风作用次之,强台风作用下最差。     

浙江省登陆台风暴雨落区研究

分析了1949～2007年在浙江登陆的38次台风的年内分布和迁移规律,台风强度与暴雨中心雨量关系,最大暴雨落区.结果表明:浙江沿海登陆台风以7～8月份为最多;前后两次台风登陆点以区间迁移为主;最大暴雨中心雨量与登陆时台风中心风力、气压关系不密切;最大暴雨落区与台风登陆点位置、登陆后的运动路径和离登陆点的距离关系不大.也研究了登陆台风致涝暴雨分布区域,在防台风实践中,应依此客观事实调整台风暴雨山洪的防御战略.     

台风暴雨型土质滑坡演化过程研究

台风暴雨型滑坡是我国东南丘陵山地主要的滑坡类型,揭示其失稳演化规律对东南丘陵山地台风暴雨型土质滑坡监测预警具有重要的理论及实际意义。本文以福建泉州德化石山滑坡为研究对象,结合现场地质勘察资料,建立滑坡物理与数值模型对其变形演化过程进行模拟,探究边坡失稳涉及的渗流和变形位移等规律。研究结果表明:(1)初期雨水以垂直入渗坡体为主,且入渗速率较大;后期入渗速率随坡体饱和度增加而减小。有前期小降雨的情况下,坡脚位置更易出现积水饱和现象;(2)雨水入渗是导致坡体稳定性下降的主要原因:在暴雨工况中E3(模拟全程降雨为暴雨雨强100 mm·d-1)中,稳定系数保持下降,从1.197降至1.125;在双峰暴雨工况E4(前期30 mm·d-1小雨强降雨,后期100 mm·d-1暴雨雨强降雨)中,小雨强降雨过程中稳定系数基本保持不变,从1.197降至1.188,当暴雨一开始,稳定系数骤降至1.060;(3)台风暴雨型滑坡位移演化过程具有阶段性特征:压缩沉降微变形阶段,该阶段位移曲线变化平缓,基本不发生位移;匀速变形阶段,该阶段位移匀速增长,位移速率不变;加速变形阶段,加速变形直至失稳阶段,破坏迅速,具有突发性,曲线呈非线性;(4)当前期发生小雨强降雨(降雨强度≤30 mm·d-1),后期突发大暴雨雨强降雨(降雨强度≥100 mm·d-1)情况下滑坡的发生具有突变性,在试验中暴雨初期位移骤增20 mm,而后快速发展到90 mm左右。     

风振影响下乔木坡地暴雨型浅层滑坡演化机制

强对流或台风等极端天气下乔木坡地发生浅层滑坡灾害往往是暴雨和强风共同作用的结果.以皖南山区-处暴雨型浅层滑坡——畈章组滑坡为例,通过现场调查和气象资料的分析表明,除暴雨外风荷载也有可能促进滑坡的启动.为揭示该滑坡启动与破坏后这一完整运动过程的演化机制,首先基于无限斜坡模型分析了实际降雨条件下的滑坡稳定性,然后对取自于滑...     

植被对台风暴雨型滑坡发育的促进作用

植被在世界各地被广泛用于防止滑坡,但在我国东南沿海的台风季节,植被覆盖较好的地区受台风暴雨诱发常有大量滑坡发生。为了研究台风暴雨条件下植被对滑坡发育的促进作用,通过风洞物理模拟实验研究了风荷载和植被摇曳对滑坡稳定性的影响。结果表明: 台风通过植被对边坡施加的荷载不容忽视,在超强台风条件下(风速≥17 m/s),风荷载可使潜在滑坡体的下滑力增加10%以上; 由于台风的风荷载,植被会通过根部对土壤施加强大的扭矩,导致土壤出现裂缝,这些裂缝为雨水渗透提供了快速通道,土壤的渗透系数会增加10倍以上。因此在东南沿海地区的台风季节,应注意植被、特别是高大乔木对滑坡稳定性的不利影响。     

我国登陆台风影响区地质灾害易发性分析

地质环境脆弱的地区,台风的特大暴雨可以诱发山体滑坡和泥石流等地质灾害,造成严重人员伤亡。本文分析了我国登陆台风影响区域内的地质灾害时空分布特点,利用信息量方法,通过灾害的易发性区划来分析登陆台风影响区地质灾害特征,进而比较台风和非台风影响条件下地质灾害产生的地理条件和信息量差异。分析结果表明,在台风强降雨条件下,地质灾害的触发地质环境条件较非台风降雨触发地质灾害明显降低,地质灾害脆弱性明显增加。     

台风滑坡变形破坏机制模型试验研究

对温州市台风地质灾害分析,发现乔木类滑坡最为典型。以物理模型试验再现其演化过程,归纳总结变形破坏特征,分析台风引发裸坡和乔木类斜坡变形破坏现象的联系,再综合分析,初步得到台风滑坡的变形破坏机制。研究表明,坡体在强降雨作用软化后更易在台风与植被耦合下破坏。与一般类型斜坡变形破坏在诱发机制方面显著不同,台风对斜坡的作用主要包括暴雨的冲蚀、软化作用和大风的动力作用等。台风来袭时,当乔木根系在滑带之上则不利于斜坡的稳定,可能导致前缘小部分土体失稳。风振液化是以脉动风的反复循环荷载形式通过植被作用于根部土体,使土体液化,加剧植被的风倒和斜坡的变形破坏。将台风滑坡的变形破坏机制归纳为:暴雨冲蚀土体软化风的作用植被摇曳土体松动裂缝发展前缘土体失稳滑坡形成。     

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。     

基于模拟试验的强降雨条件下花岗岩残积土斜坡滑塌破坏机理分析

以东南沿海地区花岗岩残积土为代表性土样,以土体斜坡坡度、降雨强度为控制变量,设计了降雨滑坡模拟试验方案,在大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨等四种不同降雨等级条件下对四种不同坡度的斜坡模型进行了强降雨模拟试验,研究降雨强度和斜坡坡度对其滑塌破坏的影响特征。结果表明:降雨强度越大,发生深层破坏或浅层整体破坏的趋势越明显,其变形跨塌滑块尺寸越大,破坏范围越集中,破坏程度增强;同时土体裂纹出现的时间越早,斜坡滑塌破坏所需的降雨时长逐渐减少。随斜坡坡度的增大,破坏形式由滑落滑坡逐步转化散落崩塌破坏,其相应斜坡滑塌破坏所需的降雨时长减少。研究结论对揭示降雨引发残积土滑坡等地质灾害发生规律具有重要的理论和现实意义。     

基于诱发机理的降雨型滑坡预警研究——以花岗岩风化壳二元结构斜坡为例

降雨型滑坡是我国主要的滑坡灾害类型,具有区域群集发生的特点,滑坡预警研究是防灾减灾的重要途径。传统的区域降雨型滑坡预报模型多采用统计结果建立降雨参数模型,对降雨诱发机理和斜坡失稳的力学机制考虑不足,预报可靠性和精度有限。本文以花岗岩风化壳地区某典型二元结构斜坡为原型,以实际勘查数据为基础,提取该斜坡结构特征,基于饱和-非饱和渗流理论,分析研究降雨入渗过程和斜坡失稳机制,建立典型斜坡的预警判据。1花岗岩风化壳地区典型二元结构斜坡为类土质斜坡,覆盖土层较厚,剖面上可分为两层,上层为坡积黏性土,土质松散,透水性强,下层为残积黏性土,土质相对致密,透水性较差。2采用不同降雨工况模拟分析降雨入渗过程。以50mm·d-1雨强为例,降雨持时30h以内时,降雨入渗主要集中在上层的坡积黏性土,斜坡前缘优先饱和,滑带开始出现积水现象;降雨持时40～50h时,斜坡表面降水持续入渗,在坡体后缘拉裂缝处,雨水沿着裂缝快速入渗坡体形成静水压力,增加坡体重量,增大下滑力,坡脚渗透路径短,最先饱和破坏,造成斜坡失稳。3监测斜坡不同部位（坡脚、中部、后缘）的孔隙水压力情况,随降雨入渗,斜坡土体孔隙水压力持续增大,由负趋近于零到大于零,斜坡土体由非饱和状态向饱和状态过渡,坡脚最先饱和,中部持续入渗,后缘土体饱和后,裂缝扩大致使大量雨水进入,使本已大量积水的滑带变形错动,斜坡失稳。4模拟分析得到斜坡失稳的不同降雨条件:中雨雨强（10mm·d-1）,历时约13d;大雨雨强（25mm·d-1）,历时约5d;暴雨雨强（50mm·d-1）,历时约2.2d;特大暴雨雨强（100mm·d-1）,历时约1.1d。在暴雨雨强时,降雨对该类斜坡的滞后作用约为5h。最后,建立了该类斜坡的临界降雨判据（I-D曲线）。     

暴雨型滑坡降水入渗机理分析

暴雨能诱发大量的滑坡发生,在不同地区存在不同的临界降雨值,每当雨强大于该值时,滑坡就会大面积发生,这已经被多起滑坡事件证实。一般地,入渗理论认为,当雨强大于一定值时,入渗率是常量,过强的降水会转化为地表径流,这与雨强越大滑坡越易发生、群发性越强的观察结果不一致。在斜坡体上存在大量的裂隙,它们对降水入渗有着很大的贡献,应用有限单元法分别模拟了有裂隙和无裂隙时斜坡体内瞬态渗流场的变化,并用Bishop法对不同埋深滑动面的稳定性做了计算分析。模拟结果表明：考虑裂隙时的计算结果与宏观观察结果更一致,在评价降雨入渗对斜坡稳定性的影响时,一定要充分考虑裂隙的存在,只有雨强大于一个临界值时才会有充足的降水通过裂隙渗入到斜坡深部,裂隙的影响才显著地表现出来。