国内外地震滑坡研究：现状、问题与展望

地震滑坡一直是地学界关注的研究热点之一,特别是2005年10月8日克什米尔M_s7.8地震、2008年5月12日汶川M_s8.0地震、2010年玉树M_s7.1地震、2014年云南鲁甸M_s6.5地震、2015年4月25日尼泊尔M_s8.1地震以及2017年8月8日九寨沟M_s7.0地震等一系列强震活动,都不同程度地触发了大量地震滑坡,并伴生了许多次生灾害,从而促进地震滑坡研究进入了新的阶段。本文通过总结国内外地震滑坡研究现状,归纳了地震滑坡的特征和分布规律、地震动参数与地震滑坡关系、边坡地质条件与地震滑坡关系、地震滑坡的动力响应特征、地震滑坡预测以及地震滑坡危险性与风险区划等6方面的研究现状,在此基础上进一步提出了未来地震滑坡应关注的主要研究方向和重点。

     

国内外地震滑坡研究综述

地震滑坡是大陆内部山区大地震活动中最为常见的地震地质灾害类型,不仅数量多、规模大,而且危害性极大,常会对人类活动造成特别严重的损害,分析研究地震滑坡对地震灾害危险性评价和防震减灾工作极为重要。通过系统总结和梳理国内外地震滑坡的研究现状,对地震滑坡的发育规律、动力机理以及"3S"技术在地震滑坡研究中的应用等方面进行了较为全面的论述。     

同震滑坡发生概率研究——新一代地震滑坡危险性模型

地震滑坡发生真实概率研究基本空白。本研究创新性的利用贝叶斯概率方法与机器模型开展了中国地震滑坡危险性真实概率研究,制作了第一代中国地震滑坡危险性概率图。基于9个地震案例开展研究,包括1999年台湾集集、2005年克什米尔、2008年汶川、2010年玉树、2013年芦山、2013岷县、2014鲁甸、2015尼泊尔、2017九寨沟地震,这9次地震中7次发生在中国,2005年克什米尔与2015尼泊尔地震均发生在中国邻区,可以更好的控制模型预测精度。这些地震事件均有详细完整的,利用面要素标识的地震滑坡数据,包括306 435处真实的地震滑坡记录。考虑到真实的地震滑坡发生区域,滑坡面积规模的差别,滑坡与不滑样本的比例等因素,共选取了5 117 000个模型训练样本。选择绝对高程、相对高差、坡度、坡向、斜坡曲率、坡位、地形湿度指数、土地覆盖类型、植被覆盖度、与断层距离、地层、年均降水量、地震动峰值加速度共13个地震滑坡影响因子。采用贝叶斯概率方法与机器学习模型相结合,建立地震滑坡发生的多因素影响模型,得到各个连续因子的权重与分类因子的各个分类的权重。再将模型应用到整个中国研究区,地震动峰值加速度因子为触发因子。分别考虑研究区在经历不同地震动峰值加速度（0.1~1 g,每0.1 g一个结果,共10个结果）下的地震滑坡发生真实概率。此外,还结合中国地震动峰值加速度分布图,得到了中国地震动峰值加速度背景下的地震滑坡发生真实概率分布。     

汶川地震特大型滑坡分布特征研究

2008年"5.12"汶川特大地震引发了数以万计的滑坡、崩塌、危岩等次生地质灾害,对灾区人民生命财产造成了惨痛损失.尤其是破坏面积大、危害范围广的特大型滑坡,给人们生命财产造成了巨大灾难,而且潜在危险性仍然存在.笔者通过实地调查、资料查阅等方式搜集统计了汶川地震区的特大型滑坡并对其分布特征作了较为全面的归纳总结和分析研...     

西南地区地震滑坡坡度分布特征研究

西南是我国地震滑坡多发区。根据汶川地震、庐霍地震、松潘一平武地震和昭通地震诱发的典型地震滑坡的调查和资料分析,结果表明不同地震诱发的滑坡坡度频率分布存在一定的差异,而地震滑坡与降雨滑坡坡度频率分布的差异较大,其分布规律遵循Logistic分布。通过Logistic分布函数分别建立了典型地震滑坡和区域地震滑坡坡度分布的定量评价方法,可为滑坡影响因子的定量计算、评价提供参考。     

基于证据权法的九寨沟地震滑坡危险性评价

2017年8月8日四川省北部九寨沟县暴发了Ms7.0级地震,是继2013年"4·20"芦山Ms7.0级地震后再次发生在巴颜喀拉块体边界的强烈地震,地震诱发了近1 880处滑坡,通过地理信息系统与遥感技术,选取与高程、坡度、坡向、与水系距离、峰值加速度(PGA)、与震中距离、岩性、与断裂距离等8个因素作为九寨沟地震滑坡危险性评价因子,采用加法和减法2种证据权方法,对九寨沟地震滑坡危险性进行评价。结果表明:基于加法证据权的评价模型的准确率为88.29%,基于减法证据权的评价模型的准确率为87.31%。利用自然断点法,将研究区按滑坡危险性程度分为极高危险区、高危险区、中危险区、低危险区与极低危险区。其中,基于加法证据权所计算的极高和高危险区面积之和约300.17 km²,占研究区总面积的33.84%,发育的滑坡面积占滑坡总面积的91.10%;基于减法证据权所计算的极高和高危险区面积之和约214.35 km²,占研究区总面积的24.17%,发育的滑坡面积占滑坡总面积的85.04%。评价结果可为震后地质灾害防治、基础设施重建,特别是九寨沟自然风景区的灾...     

基于BP神经网络的九寨沟地区地震滑坡危险性预测研究

BP神经网络因具有良好的精度和拟合能力,被广泛地运用在区域性滑坡危险性预测中。本文建立了基于BP神经网络的地震滑坡危险性评价模型并应用于四川九寨沟地区,以2017年8月8日的九寨沟M_S7.0地震引发的4834个历史滑坡为例,将其随机划分为70%的训练样本集用于九寨沟地区地震滑坡危险性预测,以及30%的验证样本集对预测结果的精度进行评估。选取高程、坡度、坡向、平行发震断层距离、垂直发震断层距离、震中距离、距道路距离、地面峰值加速度(PGA)以及岩性共9个影响因子,分析发震断层对地震滑坡的控制作用,并总结九寨沟地区地震滑坡空间分布规律特征,其中发震断层、岩性和坡度对九寨沟地区地震滑坡分布产生重要影响。利用模型得到九寨沟地震滑坡危险性预测图,结果显示73.19%的滑坡位于极高和高危险区域,与实际地震滑坡分布基本相符。通过30%的验证样本集来绘制预测成功率曲线,结果表明模型预测成功率(AUC值)为0.90,证实了BP神经网络在九寨沟地区地震滑坡危险性预测中具有良好的精度和拟合能力,评价结果为后续地震滑坡灾害预测和防震减灾工作提供了科学的参考。     

逻辑回归模型在玉树地震滑坡危险性评价中的应用与检验

2010年4月14日07时49分(北京时间),青海省玉树县发生了Ms7.1级大地震。作者基于高分辨率遥感影像解译与现场调查验证的方法,圈定了2036处本次地震诱发滑坡。这些滑坡受地震地表破裂控制强烈,规模相对较小,常常密集成片分布。滑坡类型多样,以崩塌型滑坡为主,还包括滑动型、流滑型、碎屑流型、复合型等类型的滑坡。本文基于地理信息系统(GIS)与遥感(RS)技术,应用逻辑回归模型开展玉树地震滑坡危险性评价,并对结果合理性进行检验。应用GIS技术建立玉树地震滑坡灾害及相关滑坡影响因子空间数据库,选择高程、斜坡坡度、斜坡坡向、斜坡曲率、与水系距离、坡位、断裂、地层岩性、归一化植被指数(NDVI)、公路、同震地表破裂、地震动峰值加速度(PGA)共12个因子作为玉树地震滑坡影响因子,在GIS平台下将这些因子专题图层栅格化。应用逻辑回归模型得到每个因子分级的回归系数,然后建立滑坡危险性指数分布图。利用玉树地震滑坡空间分布图对滑坡危险性指数图进行检验,正确率达到83.21%。滑坡危险性分级结果表明,在占研究区总面积4.97%的\     

地震滑坡危险性评价及编图——以映秀震中区为例

虽然宣称地球已进入地震多发期目前学术界还存在不少争议,但不得不承认近期的破坏性强震发生的频率较以往高.强震诱发的滑坡灾害也越来越成为了地质学家们研究的热点.在对一个地区发出中长期地震预报之后,如果也能相应地对该地区的斜坡稳定性进行评价,从而预测地震时滑坡最可能发生的地段,这对于减轻震区人民的伤亡和财产损失将具有重要的意义.本文对目前常用的地震滑坡危险性评价方法进行了简要介绍,并以“5.12”汶川地震映秀震中区为例,运用Newmark方法对该区进行了地震滑坡危险性评价和编图示范,探讨了目前常用地震滑坡危险性评价方法的优缺点及今后区域性地震滑坡危险性评价的发展方向.     

黄土滑坡研究现状与设想

黄土滑坡因其危害大、分布广成为近年工程地质研究热点问题。首先对黄土滑坡类型划分进行了讨论,基于滑坡物质组成及主滑面发育位置的黄土滑坡分类方案反映了我国黄土滑坡的主控因素,各类滑坡活动特征明确,建议将其作为黄土滑坡分类的首选方案。对黄土滑坡的发生、滑动机制以及滑坡液化机制进行了评述,并就两类典型液化型黄土滑坡滑动模式、进一步研究思路进行了讨论。对地震诱发黄土滑坡进行了专门的述评。最后,对今后黄土滑坡研究提出了几点设想。     

青藏高原巴塘断裂带地震滑坡危险性预测研究

全新世以来青藏高原东部巴塘断裂带活动强烈,地形地貌和地质构造复杂,历史地震频发,并诱发大量滑坡灾害。基于巴塘断裂带地震滑坡长期防控的需要,在分析区域地质灾害成灾背景和发育分布特征的基础上,采用Newmark模型完成了巴塘断裂带50年超越概率10%的潜在地震滑坡危险性预测评价,并完成地震滑坡危险性区划。结果表明：巴塘断裂带及其临近的金沙江断裂带区域、金沙江及其支流沿岸具有较高的潜在地震滑坡危险性,地震滑坡危险区具有沿断裂带和大江大河等峡谷区分布的总体趋势,受活动断裂和地形地貌影响显著;距离断层越近、坡度越大的斜坡,地震滑坡危险性越高;规划建设中的川藏铁路经巴塘县德达乡、白玉县沙马乡,向西北延伸,跨越金沙江,可以穿越较少的地震滑坡危险区,金沙江水电工程规划建设需加强潜在地震滑坡危害研判及防控。巴塘断裂带潜在地震滑坡危险性评价结果可为区域城镇开发和重大工程规划建设的地震滑坡长期防控提供科学参考。     

基于Newmark模型的天水市北山地震黄土滑坡危险性评价

本文通过天水市北山野外调查和室内分析相结合的方法,开展基于Newmark累积位移法的地震黄土滑坡危险性分析。分析了研究区的孕灾背景,结合现有滑坡和不稳定斜坡的调查数据,在充分考虑了震源方位角和斜坡坡向角的角度关系基础上,对优势坡向角和劣势坡向角下的斜坡易发性进行分析计算,然后用回归方程求出PGA为0.3 g时斜坡的累积位移,最后计算出斜坡在地震荷载下的失稳概率。在此基础上,对北山进行地震黄土滑坡的危险性评价。分析结果表明:在Newmark模型的地震黄土滑坡危险性评估中引入斜坡坡向角和震源方位角关系,有利于提高小区域(大比例尺)风险评估的准确性。     

四川雅安“4.20”芦山地震龙门乡崩塌滑坡发育分布特征及危险性评价

使用遥感技术、地理信息系统技术和ArcGIS平台,分析崩塌滑坡在坡度、高程、地层岩性、距离发震断层距离和距离水系距离方面的敏感性。用信息量法,以此五因子为评价因子,对研究区进行危险性评价。结果表明,中度和高度危险的区域分别占研究区24.79%和20.48%,91%的受损房屋处于基本无危险区和轻度危险区,但仍有部分房屋处于中高度危险区,应做好安全防范工作。     

都江堰庙坝地震高位滑坡特征与成因机理研究

5 12 汶川地震诱发了数以万计的滑坡,其中有一类地震高位滑坡呈现出不同于典型滑坡破坏运动模式,都江堰市虹口乡庙坝滑坡就是其中的典型代表。庙坝滑坡位于龙门山中央断裂带中段,滑坡方量约113104m3。作者通过对庙坝滑坡详细深入调查和综合分析,力求揭示该滑坡的特征及形成机制,并且对该滑坡进行了详细分区。根据该滑坡的分区及动力特征,作者认为其形成过程可概括为:孕育-启动加速-高速运动-停积堆积。在孕育阶段,作者把强震对斜坡岩体产生的加速度耦合坡体结构解释了其高速剪出的原因,其成因模式类似于拉裂-散体滑移拉裂-顺层滑移的空间组合; 在启动高度运动阶段,作者耦合该滑坡地形地貌,对抛射体进行了运动程式分析,该滑坡平均运动速度为20.1m s-1,整个形成过程仅用了32s; 在停积堆积阶段,作者耦合坡体植被及微地貌解释了上部堆积区(Ⅲ1)形成的特殊性。基于以上滑坡形成机制的分析,作者得出地球内外动力的耦合作用正是该地震高位滑坡形成的原因。     

斜坡单元支持下地震滑坡危险性区划——以芦山地震为例

以地震滑坡作为研究对象,选取"4·20"芦山地震中芦山县为研究区,结合多源数据,在相关分析后选取10个评价因子,分别是地面高程、坡度、坡向、斜坡形态、地层、斜坡结构、断层平均距离、水系平均距离、植被指数和地震峰值加速度,在数字高程模型基础上采用集水区重叠法划分斜坡单元,再对各评价因子重采样,进而利用基于遗传算法的神经网络算法构建地震滑坡危险性评价模型,完成地震滑坡危险性区划。将基于斜坡单元的危险性区划结果和基于格网单元的区划结果进行比较,结果显示滑坡正确率分别为96.6%和92.6%,斜坡单元的正确率较高;同时通过多组数据的受试者工作特征曲线分析本评价模型的不确定性,每组曲线位置及曲线下面积大小相当。     

汶川大型地震滑坡的类型及启程剧动机理研究

2008年汶川大地震诱发大型地震滑坡300余处,造成了巨大的生命财产损失,研究其发生机理有重要的理论意义和防灾减灾的实用价值.经收集分析已有地震滑坡的研究成果及多次深入现场调查,本文发现众多大型地震滑坡发生时都伴随有区别于汶川主震的地面震动,并将其称为滑坡地面震动,简称滑坡震动.本文在论述滑坡震动依据、成因及特征的基础上,根据滑坡震动力与主震力的组合情况及其对大型地震滑坡的影响不同,将汶川地震滑坡划分为3种类型:主震型地震滑坡,迟震型地震滑坡和同震型地震滑坡.认为主震型地震滑坡在主震结束前滑动,其主导失稳力学因素为主震力和重力,无滑坡震动或可忽略; 同震型地震滑坡亦在主震结束前滑动,但其主导失稳力学因素除主震力和重力外,滑坡震动力起重要作用; 迟震型地震滑坡在主震结束后滑动,主导失稳力学因素为滑坡震动力和重力.认为大型地震滑坡地面震动的发生与活断层导致地震类似,据此提出了滑坡震动加速度的估算方法,并以此为基础分析研究了各类型地震滑坡的启程剧动机理.     

滑坡动力学研究的回顾与展望

滑坡动力学研究的回顾与展望，首先追溯３百多年的滑坡研究史，因而提出滑坡动力学的形成现状，基此，阐述了滑坡动力学理论研究与方法上，将会有新的开拓与进展。     

GIS技术在区域地震滑坡危险性预测中的应用以龙陵地震滑坡为例

地震滑坡是一种有着严重危害的次生地震灾害形式,形成机制复杂,涉及因素众多。运用G IS丰富的空间分析功能,对地震滑坡的影响因素进行研究,并进行潜在地震滑坡区的预测,是地震滑坡研究领域的一种新的发展趋势。本文在对1976年龙陵地震引发的地震滑坡分布特征研究的基础上,结合前人有关中国西南地区地震滑坡特征的研究成果,应用G IS对该区潜在地震滑坡危险区进行了预测。     

基于小流域的地震扰动区降雨型滑坡泥石流危险性评价方法

地震扰动区存在大量震裂松散坡体,在持续或者密集的降雨条件下极易转化为滑坡灾害。同时,滑坡又会给泥石流提供大量松散固体物质,增加泥石流的危险性。因此,在震区,灾害通常以"链"的形式出现,比单一灾种危害性大。为了更有效地对地质灾害危险性进行评价,笔者将滑坡、泥石流作为灾害链,综合地加以分析和研究。选择5·12汶川大地震中受灾严重的都江堰市白沙河流域的17条泥石流沟作为研究区,建立滑坡-泥石流危险性评价耦合模型,研究24 h不同降雨量条件下小流域滑坡泥石流危险性的变化。耦合模型包括了坡体稳定性评价模型,水文模型及以泥石流规模、发生频率、流域面积、主沟长度、流域高差、切割密度、不稳定斜坡比为评价因子的泥石流危险性评价统计模型。研究结果表明:随着降雨量的增大,参与泥石流活动的松散物质方量持续增加,但当24 h降雨量超过200 mm后,泥石流沟的危险度等级不再发生变化;17条泥石流沟中4条为中危险度,12条为高危险度,1条为极高危险度。这说明研究区地质灾害问题相当严峻,在多雨季节存在泥石流群发的可能性,直接威胁到居住在泥石流沟附近的人民群众生命财产安全;因此,对于有直接危害对象的高危险度及其以上的泥石流沟,应该按照高等级设防标准进行工程治理及发布预警报。同时也说明,将滑坡、泥石流作为灾害链研究具必要性和可行性。