俯冲带地震循环的数值模拟——以日本Tohoku MW9.0地震为例

基于滑移弱化摩擦准则,以日本2011年Tohoku MW9.0地震为例,建立一个以物理规律控制地震循环过程的二维有限元数值模型。结果显示,参考模型在1 000 a间的6次大地震表现出特征地震的规律,地震重复周期约161 a,单位破裂长度地震矩为1.13×1020 Nm/km,在两次大地震中间会发生一次5.62×1018 Nm/km的小地震。参考模型的数值结果与地表同震GPS位移、震间GPS速度分布具有较好的一致性。模型弹性参数的不确定性对同震以及震间形变的影响有限,模型粘性参数主要影响震间形变场。数值计算也显示,假设震间形变仅由断层运动规律所决定,那么在一个地震周期内,模型空间重力异常基本上随时间均匀变化,在大陆一侧距海沟100 km处可达-370 μGal;速度场的变化主要发生在震后约5 a的时间内,此后基本保持稳定增加。     

兴仁“6·10”彭家洞高速滑坡运动特征与形成机理

2021年6月10日20时30分左右,贵州省兴仁彭家洞发生高速滑坡,滑坡体高速运动沿途铲刮坡面崩塌堆积体,造成3人遇难,18栋房屋损毁。通过对滑坡发生前后影像资料遥感解译、灾害发生现场详细的地质调查及室内综合分析等技术手段,对彭家洞滑坡的特征进行了详细描述,阐明了滑坡发生的运动特征与形成机理。研究表明：斜坡地形“上陡-中缓-下陡”与岩土结构“上硬下软”是滑坡形成的内在因素,人类工程活动、强降雨的饱水加载和下渗软化作用是滑坡形成的外在因素;滑坡平面形态呈折线形,根据运动特征和堆积结构将滑坡分为滑源区(Ⅰ)、铲刮-流通区(Ⅱ)、铲刮堆积区(Ⅲ)3个区;滑坡是由危岩带形成、滑坡孕育及斜坡失稳3个阶段孕育形成的挤压-推移式高速滑坡。研究结果对贵州类似的斜坡地带及岩土结构区域开展防灾减灾工作具有较强的指导作用。     

降雨对滑坡的影响与基于ANSYS的滑坡数值模拟研究

分析了四川理县一处山体滑坡2014-08～2015-08的监测数据。结果表明,滑坡处于缓慢发生中,滑移的主要方向指向山体旁的学校;1 a中3个监测点在该方向上的累积位移量分别为180 mm、262 mm和448 mm。分析降雨量资料发现,降雨对山体滑坡有延迟的影响。利用ANSYS软件对滑坡发生的过程进行数值模拟,并计算监测点的位移,结果与实际观测情况吻合较好,得到降雨量与弹性模量、密度、粘聚力、内摩擦角之间的关系。该数值模拟实验提供了一种预测滑坡的新方法。     

关于临震异常特征的识别分析与研究——以汶川地震为例

运用频谱分析法处理四川境内多台地震仪观测资料,分析2008 年汶川大地震震前频谱特征。结果表明,在震前3~4 d出现较为明显的异常扰动现象,异常信号优势频率范围为0.18~0.25 Hz和0.10~0.18 Hz,其中前者主要受西太平洋台风影响,异常始于05-09,并于05-11强度达到最大,之后开始衰减;而后者异常从05-10开始逐步增强,震前10 h急剧增大,直至地震发生。四川境内所有台站分析结果都体现出0.10~0.18 Hz频段信号的震前急剧增加,可能与地震孕育有关。     

基于RS与GPS的汶川地震路基路面震害损毁调查——以都汶公路为例

文章以都汶公路为例,利用遥感解译技术快速获取地震诱发山地灾害类型及其对公路造成的严重损害类型,利用GPS对公路损毁灾害点准确定位,获得路基路面直接震害类型信息,同时对山地灾害遥感判识结果进行检验。通过分析认为公路沿线岩体岩性以及风化破碎程度的不同,对公路产生的损毁程度不相同;路基破坏程度与距离震中和断裂带的远近有密切关系;路基下方护坡的破坏与所处边坡的坡度有关;崩塌滑坡产生大量松散固体物质,雨季到来之后,极易暴发大规模泥石流,需要注意并防范泥石流对行车安全和道路交通的影响。     

大型超大型滑坡发生时的特异预警信息与机理分析——以青海同仁县尕沙日滑坡为例

大型超大型滑坡的形成和发生,伴随有各种明显的甚至是特异的失稳信息出现,并有其内在的科学机理。这些重要的临灾信息,却经常由于认知程度所限,被忽视甚至被视为"迷信"而否定,直至灾难发生。本文以尕沙日滑坡为例阐述了大型超大型滑坡发生时的特异信息并分析了其内在原因。     

地形对台风影响的数值模拟研究——以台风“泰利”为例

为研究台湾岛地形对台风移动路径及结构的影响,利用高分辨率中尺度MM5V3模式,设计3组敏感性试验,对“0513”号台风“泰利”在2005年8月31日00：06到9月1日18：00（世界时）影响台湾岛的过程进行数值模拟研究。主要就台湾岛地形对台风移动路径、气压场、散度场、涡度场和降水场进行分析。试验结果表明：台湾岛地形对台风“泰利”的移动路径和中心气压的影响不显著;地形的强迫作用对台风涡度场的中心强度和非对称结构有明显的影响;台湾岛地形是形成迎风坡诱生低压和背风坡诱生高压的主要因子;地形是台风外围降水加强的主要原因。     

降雨型滑坡高速运动与堆积特征模拟研究:以宁乡县王家湾滑坡为例

降雨型滑坡在强降雨条件下常突然发生,启动后运动速度大,破坏力强,对其运动与堆积过程的预测是滑坡危险性分析中的难题。以湖南省宁乡县２０１７年７月１日突发的王家湾滑坡为例,在现场调查的基础上,系统研究了滑坡诱发因素和高速运动机理,发现强降雨和孔隙水压力上升是王家湾滑坡的主要诱发因素,高速滑动主要由于滑坡处斜坡坡度陡、滑带抗剪强度快速损失所致。利用 Ｓｕｒｆｅｒ和 ＡｒｃＧＩＳ软件处理基础数据,建 立了 滑 坡 三维模型,并基于有限体积法采用 ＤＡＮ３Ｄ 软件模拟分析了王家湾滑坡整个运动过程,研究了滑坡启动后运动速度、滑移范围和堆积厚度,模拟结果与现场调查数据基本一致。      

降雨对滑坡稳定性影响的分析及模拟——以融水苗族自治县良寨乡安全村为例

文章介绍如何采用GeoStudio软件,利用SEEP/W与SLOPE/W耦合,对融水苗族自治县良寨乡安全村滑坡体进行边坡稳定性分析,计算出边坡完全系数,并分析该滑坡随降雨量的变化趋势,随后建立降雨量与滑坡安全系数的关系曲线,为后续滑坡监测及预警提供依据。     

基于数值模拟的地铁工程降水效果分析——以乌鲁木齐市轨道交通2号线工程为例

随着城市的建设及交通的高速发展,出现了大量的基坑工程,存在着基坑降水问题亟需解决。文章分析了乌鲁木齐轨道交通2号线其中一路段的水文地质和工程地质条件,根据计算提出了降水方案,并采用数值法对降水方案进行预测,认为该方案具有可行性,可作为地铁2号线设计与施工的水文地质方面依据。     

InSAR滑坡探测技术研究——以金沙江乌东德水电站段为例

采用3类InSAR产品和DEM数据开展金沙江流域乌东德水电站段的潜在滑坡探测,成功识别出多处已知和未知的滑坡点,并探测出滑坡体的形态及稳定性,提供了一种高效的大范围滑坡探测技术。同时采用小基线集InSAR技术对金坪子滑坡进行监测,不仅获得该滑坡的空间分区特征,也获取重点滑坡区的时间序列结果,并且与地面监测结果比较,精度达1.8 cm。展示了不同InSAR技术在不同尺度滑坡调查与监测中的应用特点。     

基于GIS的滑坡灾害危险性区划研究——以重庆市万州区为例

为了弥补滑坡灾害危险性区划研究中影响因子和等级划分的不确定性,结合前人研究成果,依据斜坡几何形态、岩性、地质构造、河流侵蚀、土地利用类型、人类工程活动、降水条件等影响因子与研究区实际已发生的滑坡灾害数之间的关系,编制重庆市万州区滑坡灾害危险性评价标准,并基于GIS技术和信息量模型法,计算滑坡评价因子的信息量,就万州区滑坡危险性进行区划,最后基于乡镇行政区对该区滑坡危险性区划进行细化。结果表明:建设用地、坡高为90～200 m的地形、1 024～1 060 mm的年降雨量以及侏罗系中统上沙溪庙组岩层等因素对万州区滑坡发生影响较大;根据滑坡灾害危险性评价标准,万州区滑坡灾害被划分为高、中、低、极低等4个危险区;应用信息量模型法得到的万州区滑坡危险性区划与实际情况比较吻合;高危险区和中危险区面积分别为564.4 km2和848.6 km2,分别占万州区总面积的16.3%和24.5%,主要分布于长江干流及支流两岸的居民相对集中区以及公路干线地段;高危险和中危险乡镇主要分布在万州区经济较为发达的长江干流两岸,尤其是左岸的黄柏乡、太龙镇、天城镇、李河镇等以及万州主城区。     

梧州地区花岗岩风化土滑坡发育特征及应急治理研究——以岑溪市三堡镇某花岗岩滑坡为例

文章通过收集相关资料,总结梧州地区花岗岩风化土的物质特征及抗剪强度特征,提出花岗岩风化土发生地质灾害时常用的应急治理措施,并以岑溪市三堡镇某花岗岩滑坡为例,对治理效果进行分析.     

基于TELEMAC-2D模型的城区水库溃坝洪水数值模拟——以广州市龙洞水库为例

针对城市水库下游地区地形复杂、建筑物密集的特点,以广州市天河区龙洞水库为例,采用基于不规则网格的TELEMAC-2D模型,构建二维溃坝洪水演进模型并开展数值模拟,将模拟结果与LISFLOOD-FP、WCA-2D模型的模拟结果进行综合对比。结果表明：当模拟历时大于15 min后,TELEMAC-2D模型模拟的下游淹没区内淹没总水量与溃口流量过程线所计算的累积洪水量基本相等,二者相对误差仅为0.26%,在3种模型中误差最小;3种模型模拟的洪水演进规律基本一致,且模拟的最大水深空间分布相关性均不小于0.92,表明模拟结果科学合理;TELEMAC-2D模型可对建筑物密集区域的地形进行局部网格加密处理,能更精细地表征城区的复杂地形情况,模拟效果较LISFLOOD-FP和WCA-2D模型更好。研究结果可为城区水库溃坝洪水数值模拟、溃坝洪水预警预报以及相关防洪减灾等工作提供科学的参考依据。     

走滑断裂活动导致地应力解耦的机理研究——以龙门山断裂带东北段为例

2008年汶川MS8.0地震后,沿龙门山断裂带系列水压致裂地应力测量结果表明,断裂带东北段(茂县-绵竹连线东北侧)北川、平武及广元等地浅表层最大主应力方向与区域应力场相比发生了25°~69°不等的偏转,亦称地应力解耦。初步分析认为,龙门山断裂带东北段的右旋走滑活动直接导致了区域内最大主应力方向的解耦,且最大主应力方位向偏转角度与断裂右旋走滑活动量正相关。为合理解释这一现象,探讨走滑断裂活动导致地应力解耦的机理,本文采用二维有限元数值模拟方法,选取汶川MS8.0地震断裂(龙门山中央断裂)上的同震右旋走滑位移作为边界条件,首先模拟了龙门山断裂带东北段右旋走滑活动产生的扰动应力特征,之后结合断裂带附近典型钻孔地应力测量结果,叠加该扰动应力作用,从力学机理上深入剖析断裂右旋走滑活动产生的扰动应力对区域应力场(或初始应力场)的影响,并对其附近不同构造部位最大主应力方向偏转现象进行定量解释。初步结果表明：1) 走滑断裂活动导致地应力解耦主要是通过断裂滑动产生的扰动应力对区域应力场的附加影响实现的;2) 在固定的断裂活动长度和摩擦强度情况下,走滑断裂活动导致区域最大主应力方向偏转角度基本与活动断裂走滑位移量呈正比;3) 受汶川MS8.0地震影响,龙门山断裂带大致以茂县-绵竹为界,西南侧的宝兴-映秀-汶川一带最大主应力方向偏转角度很小,基本与区域应力场一致,而东北侧的北川-平武-广元一带则发生角度不等的偏转,3个地区最大主应力方向平均偏转角度分别为65°、56°和29°,该角度与龙门山断裂带东北段同震右旋走滑位移量呈正相关。     

基于降雨强度-历时评价边坡稳定性——以安徽省3个边坡为例

为了探究降雨条件对边坡稳定性的影响,确定降雨阈值曲线,利用FLAC^2D 7.0数值模拟软件对安徽省3个小型边坡进行饱和-非饱和渗流及稳定性分析,获取了边坡安全系数随降雨强度和历时的变化趋势。边坡监测位置处孔隙水压力与饱和度的变化结果显示：降雨对边坡的影响是有限的,降雨历时越长,极限降雨强度越小并趋于稳定,边坡趋于饱和,此时安全系数达到最小值,后续降雨对边坡安全系数影响很小;为确保安全,假设临界安全系数为1.15,对应降雨强度为临界降雨强度,降雨历时越长,临界降雨强度越小并趋于稳定,3个边坡临界降雨强度趋于稳定时分别为13、12和16 mm·d^-1,对应的降雨历时分别为5、9和12 d,表明前期降雨对边坡稳定性影响很大。利用这3个边坡的临界降雨强度数据进行降雨阈值曲线拟合,并以435组安徽省2008～2022年历史灾害降雨数据验证该降雨阈值曲线。结果表明：95%以上的灾害数据点可以被该降雨阈值曲线预测。     

基于GeoKSCloud的地震影响场分析云服务研究——以福建省为例

地震发生后处于不同地震烈度区域的地物受灾程度不同。快速准确地获取地震影响或波及范围内地震烈度空间分布,是震后应急救援的重要依据和主要参数。依托云计算技术,以云服务方式构建地震烈度速报系统,提供可扩展、可配置、开放透明的地震影响场分析应用服务,将是我国烈度速报系统研究开发与应用中的一项新技术和发展趋势。本文依托研究小组自主研发的地理知识云服务系统GeoKSCloud,以福建省为研究区域,在提出适用于福建省地震烈度衰减关系与地震动峰值加速度场地校正方法的基础上,开展了地震影响场分析云服务系统的设计与实现工作,分析了地震影响场分析云服务的运行机制和服务组合工作流;实现了地震烈度衰减关系计算方法、场地放大因子校正方法、网格点场地类别属性获取、网格点沿地震衰减长短轴方向的坐标变换等相关原子服务的云服务封装,以及支撑数据云存储、网络地理信息系统的云服务门户的开发与集成;最后,以1604年发生在泉州近海7.5级大地震为震例,在云服务门户进行了全省范围内所有等间距网格点地震峰值加速度(基岩PGA和地表PGA)的计算、插值,并进行计算结果与实际调查数据的对比分析。结果表明,因充分考虑了具体场地的放大效应,构建的地震影响场分析云服务,不仅较传统单凭地震烈度衰减关系确定地震动峰值加速度方法更加精细化,而且提供的服务与传统的网络服务相比具有可扩展、可配置、开放透明等明显优势,可为我国烈度速报系统研究与应用提供一个共性技术与支撑服务平台,创新地震烈度速报的运营模式。     

暴雨内涝危险性情景模拟方法研究——以上海中心城区为例

本文采用地理信息系统技术（GIS）与水文/水动力学相结合的方法,使用修正的SCS模型进行产流模拟,利用局部等体积法和水动力模型进行汇流模拟,建立了基于情景的城市暴雨内涝危险性模拟工具,并对相同雨强情景下不同汇流模型的模拟结果与精度进行了对比分析。结果表明：（1）局部等体积法计算简单,对降雨的时程分配较为敏感,峰前历时和雨强对结果影响显著,较适合于雨型确定的城市暴雨内涝危险性快速模拟;水动力模型计算复杂,与整个降雨历时存在明显关系,模拟精度较高。（2）利用台风“麦莎”带来强降雨导致的积水实测数据,对模拟结果进行对比和验证,表明本文建立的水动力模型法模拟结果与实测降雨积水更为接近,更适合上海中心城区暴雨内涝危险性情景模拟。     

基于钻孔数据的水文地质层的三维地学模拟研究——以常州-武进地区为例

分析了三维地学模拟的研究现状,提出利用体视化技术进行水文地质层的三维地学模拟,并以常州—武进地区为研究实例,对水文地质层的三维建模、体数据生成及体视化进行了详细阐述。最后对体视化技术在地下水研究中的重要价值作了总结与展望。     

基于H-C方法的地震断层面快速识别方法研究——以2021-05-22青海玛多MS7.4地震为例

基于震后各机构给出的玛多M_S7.4地震震源机制解,利用震源-矩心(H-C)方法对地震发震断层进行快速判断,在不需要参考余震情况下,快速识别地震破裂方向。18组测定结果均显示,NWW走向的节面Ⅰ为发震断层面。综合利用震源区地质构造特征、震后余震序列分布、区域构造应力场、烈度等震线以及野外地质考察结果,验证断层测算结果的准确性,最终推断玛多M_S7.4地震断层面为NWW走向的节面Ⅰ、昆仑山口-江错断裂为发震断层,震源机制解显示是一次以左旋走滑为主的地震事件。