Analysis of time-varying rainfall infiltration induced landslide

A case study of rainstorm-induced landslide is modeled following the hourly rainfall time series from the stage of infiltration caused by induced slope movement and soil saturated to excess pore pressures—Transient Rainfall Infiltration and Grid-based Regional Slope-Stability Analysis (TRIGRS). The grid-based landslide stability analysis was conducted to model the increased pore pressures and runoff in the study area under the specified rainfall conditions. The generated time variances of pore pressures help determine landslide characteristics and mechanisms under rainfall conditions. Inputs of soil properties and permeability parameters for landslide stability analysis in the study area were prepared by TRIGRS adopted for transient infiltration analysis. Results of the analyses show that under heavy rainfall conditions, the infiltrated slope is unstable and the time of debris masses movement initiated is correlated to the recorded time. In the initiated landslide, characteristics and effects are considered and reflected in the numerical modeling under combinations of topography, land use, climatic and geological conditions. Results reveal that there is a plane failure surface and a potential circular failure surface at the study site besides the rock topple failures in the crest. A grid-based slope-stability analysis incorporated with the GIS spatial functions is more advantageous than the traditional two-dimensional analysis for specified slope profiles to determine the whole behavior of a slope.     

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。     

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）。     

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。     

金沙江中游巴塘县地质灾害发育特征及成灾规律分析

金沙江流域地处青藏高原东南缘,地跨我国地势一、二阶梯过渡带,地质环境条件脆弱,属地质灾害高易发区。巴塘县位于金沙江中游,目前调查发现各类地质灾害隐患点486处,以泥石流和不稳定斜坡为主。其中泥石流151处,不稳定斜坡133处,崩塌109处,滑坡93处。通过对巴塘县地质灾害详细调查与测绘,对地质灾害的发育特征、分布规律及其影响因素进行了深入研究,结果表明：（1）巴塘县地质灾害发育类型多,点多面广、密度大,分布不均衡,成条带、群片状分布;（2）地质灾害的分布与地形地貌有密切的关系。主要沿金沙江高山峡谷区及其支沟流域的深切河谷区、丘状高原与峡谷区的地形转折带集中分布。大多数的不稳定斜坡、崩塌、滑坡发育在高程2500～3500m。（3）地质灾害受地质构造控制,时空分布差异明显。地质灾害隐患点集中沿巴塘－莫西活动构造带、金沙江构造带分布。（4）不同的岩性决定了地质灾害的类型。滑坡、不稳定斜坡主要发生在第四系松散土体中,崩塌主要发育于岩浆岩、玄武岩、火山岩、细砂岩等硬岩、较硬岩岩体;软的石英片岩、绢云片岩、绿片岩为主的岩组,岩石破碎,为泥石流提供丰富的物源。     

杭州市滑坡地质灾害危险性区划与评价

基于证据权法构建滑坡地质灾害评价模型,进行杭州市滑坡地质灾害危险性区划研究。主要数据源包括1930－2009年杭州市域采集到的1 905个地质灾害个例以及杭州市地质图、土地利用数据及数字高程模型（DEM）等。利用Arcgis空间分析及信息提取功能,筛选强降水、地层岩性、坡度、坡向、坡高、河网与道路缓冲等证据因子,并运用证据权法客观确定各因子权重, 最后通过Arc-WofE扩展模块对多种优选因子的叠加,计算任意格网单元的滑坡发生概率,实现对潜在滑坡点位的空间预测。经分离样本法验证,区划准确率为88.3%,分析结果与现有滑坡的分布情况比较吻合。据此表明证据权法在多指标评价及其权重确定等方面具有普适性,值得在滑坡地质灾害危险性区划等方面推广应用。     

重庆市万州区荆竹屋基滑坡特征及成因分析

论文通过对重庆市万州区孙家镇荆竹屋基滑坡的野外调查、应急抢险工作,对滑坡发生前后变形特点、滑坡形成机制以及突发性地质灾害应急处理方法等进行了总结和分析。荆竹屋基滑坡属大型基岩顺层、先牵引后推移混合型滑坡,滑坡具有变形快、裂缝、声响、掉块局部垮塌等前兆现象特征明显的特点。调查和分析发现,滑坡前缘不合理采石活动是荆竹屋基滑坡形成的主要因素。作者认为增强全社民地质灾害防灾意识、科学判断快速反应、应急预案中的实用性与操作性和岩质顺向坡的危害性等是未来万州区地质灾害防治工作的重点。     

湘西陈溪峪滑坡变形机理及稳定性评价

浅层滑坡在我国广泛分布,但在区域范围内分布规律性较差,且具有突发性、隐蔽性和破坏性强等特点。湘西武陵山区地质条件复杂、降雨丰沛、人类工程活动强烈,突发性地质灾害频发,尤以降雨诱发的浅层滑坡为主。文章以湘西地区慈利县陈溪峪滑坡为例,开展了降雨量、基质吸力、地下水位和地表变形等的监测;结合滑坡的现场调查及监测成果,分析滑坡的形成条件和变形机理;在此基础上,考虑基质吸力对边坡稳定性的贡献,将强度折减有限元法推广到非饱和土边坡,计算得到了不同降雨工况下滑坡稳定性。结果表明:当强降雨降落到滑坡体上时,坡内基质吸力值均迅速减小,直至一定值后（9.5 kPa左右）不再变化;坡内地下水位受季节性降雨影响显著,短时强降雨引起地下水变化幅度不如长时间降雨对地下水位造成的影响大;陈溪峪滑坡的地质力学成因为蠕滑推移式土质滑坡,运动形式为沿基覆界面的浅层滑坡;短时强降雨是诱发滑坡变形的最关键因素。陈溪峪滑坡在持续降雨条件下的降雨量预警值约为280 mm,在短时强降雨条件下的降雨强度预警值约为240 mm/d。     

基于失效概率的边坡降雨阈值曲面探讨

降雨是诱发边坡变形失稳的主要因素,而针对降雨型边坡的预警预报也一直是工程领域的核心问题。本文将蒙特卡罗方法引入降雨型滑坡的预警预报,首先基于正态分布的岩土体物理力学参数,建立了边坡的有限元数值计算模型,并分析了9种不同型式降雨下边坡稳定性系数的变化情况。结果显示递增型降雨对边坡的稳定性尤为不利,均匀型降雨次之,递减型降雨影响最小。其次,将降雨过程划分为前期降雨+当期降雨,并确定了前期降雨对于当期降雨的有效时间为6 d。最后,论文结合可靠度理论,选取失效概率P_f=10%作为预警指标,通过把前期降雨引入降雨强度-降雨历时关系曲线并作为第三坐标轴,最终将该曲线扩展成为前期降雨(A)-当期降雨(I)-降雨历时(D)曲面(A-I-D阈值曲面),研究结果对于降雨型边坡的预警预报具有一定的指导意义。     

湖北省巴东县桐木园山坡型泥石流的形成机理及预警指标——以2003—03—31强降雨过程为例

2003年3月31日，巴东县在连续强降雨作用下出现多处山体斜坡地质灾害，造成大量房屋破坏和人员伤亡。通过现场综合调查，笔者认为灾害比较严重的桐木园斜坡灾害体发球典型的山坡型泥石流，着重剖析了该山坡型泥石流的变形特征及其成灾机理，并探讨了斜坡浅表层松散岩土体快速变形的临界降雨阀值和预指标。     

甘肃舟曲南峪江顶崖古滑坡发育特征与复活机理

江顶崖古滑坡位于甘肃舟曲白龙江左岸,区内地形地貌和地质构造复杂,多高山峡谷且河流纵坡降大,晚第四纪以来强烈活动的坪定—化马断裂带从区内通过,造成地层岩性极为破碎,古滑坡发育,且复活特征明显。在遥感解译和现场调查的基础上,对江顶崖古滑坡的发育特征和复活机理进行分析,认为江顶崖古滑坡堆积体方量为41×106～49×106m3,为在地质历史上形成的巨型古滑坡,位于坪定—化马断裂带及其次级断裂形成的断裂带内。根据滑坡不同位置和坡体结构特征,将江顶崖古滑坡共划分为古滑坡崩塌区、滑坡岩体变形区、古滑坡堆积区等3个大区,以及4个古滑坡复活区等7个区域,坡体内断错陡坎和拉裂缝极为发育。江顶崖古滑坡的中部复活区是主要变形和破坏区,1991年和2018年的复活区均位于该区域内,2018年复活滑坡体体积为480×104～550×104m3,为缓慢滑动的牵引式滑坡。江顶崖古滑坡复活机理复杂,在断裂活动和地震作用下形成的破碎岩土体和斜坡结构特征为滑坡复活提供了内因,强降雨作用增加了坡体自重并弱化了岩土体的力学强度,在暴雨期形成的强烈河流侵蚀作用进一步切割坡脚,从而诱发滑坡的复活;因此,江顶崖古滑坡是在内外动力耦合作用下形成的典型古滑坡复活案例。目前江顶崖古滑坡区域内的4个滑坡复活区仍处于蠕滑状态,在强降雨和河流侵蚀等作用下极可能再次发生复活,并造成堵江和毁坏国道等灾害事件。     

水动力型滑坡形成运动机理与防控减灾技术

水动力型滑坡是指在冰川融雪、降雨、水位变动、地表径流及地下水活动等水动力因素驱动下而发生的斜坡岩土体失稳灾害。西南地区是水动力型滑坡尤其是库区滑坡的高发区,其失稳破坏直接威胁到人类的生命财产和基础设施的安全,且有可能造成深远的次生灾害,提升水动力型滑坡灾害的监测预警、综合防控与应急处置水平极为迫切。水动力型滑坡易发于松散堆积层、破碎岩体、软岩以及含有软弱夹层的斜坡等地层,地质环境、水文活动以及人类活动干扰等因素的长期作用在水动力型滑坡的孕育过程中起着关键作用。斜坡在各种不利因素的持续交替作用下,逐渐产生变形破坏,稳定性不断降低并趋于极限失稳状态,最终在短期水文条件的改变下而导致整体失稳破坏。斜坡失稳后的滑坡动力过程非常复杂,尤其是特大型高位滑坡,在运动过程中可能会产生强烈的冲击破碎和沿程侵蚀铲刮现象,导致滑坡运动性态的改变和堆积方量的增大,水的存在会加剧滑坡沿程侵蚀铲刮作用以及导致运动性态向流态化转变而造成更远的运动距离和更广的致灾范围。水动力型滑坡是一个复杂的系统性问题,不同地质结构和水动力条件的滑坡变形破坏过程存在很大差异,远距离非接触式滑坡早期识别与监测技术以及基于人工智能和大数据且具备自主学习的滑坡预报预警方法是未来重要发展方向。水动力型滑坡防治涉及到工程建设、经济民生、社会等多方面因素,需要综合运用工程措施和非工程措施。在未来水利水电工程建设过程中,应重视库区滑坡的危害性,复建设施的修建应尽可能远离库区滑坡影响区。     

贵州兴义滑坡特征及过程预警研究

由于滑坡岩土体结构的复杂性和破坏机制的多样性,滑坡预警一直以来都是全球性难题,极具挑战性。本文论述了贵州省兴义滑坡特征及其成功预警,并分析了滑坡成功预警的关键因素。在对滑坡现场进行地质调查的基础上,综合应用卫星遥感、无人机航拍、LiDAR、地表位移监测等技术手段,初步分析结果认为,兴义滑坡属于典型的含软弱夹层的顺层岩质滑坡,滑源区坡体为2014年首次滑动后形成的不稳定斜坡,在不利的坡体结构加之与软弱夹层组合的地质条件下,受到长期重力及地下水作用,最终演变成滑坡地质灾害。兴义滑坡至2014年第一次滑动后,后缘山体对前缘公路和居民就产生了威胁,2019年2月17日凌晨5时53分,贵州省兴义市马岭镇龙井村兴-马大道旁约96×104 m3的山体再次发生顺层滑动。在滑坡发生前,研究人员就在滑坡体上安装了全球导航卫星系统(GNSS)和自适应性裂缝计两种位移监测传感器,对滑坡变形进行持续监控。现场监测数据实时传输到研究人员自主研发的“地质灾害监测预警系统”中,系统通过多种阈值综合预警模型自动计算监测数据并发布预警结果,在滑坡进入临滑阶段后,系统提前53 min发出了红色预警,完全避免了人员和经济损失。该滑坡的成功预警体现了自主研发的地质灾害监测预警系统、预警模型、监测仪器三者的适用性,可为今后类似滑坡的监测预警研究及应用提供借鉴。     

乐清市岭底乡南充村山体滑坡分析与防治措施

南充村山体受强降雨影响发生滑坡已造成重大的人员和财产损失,通过工程勘察对区域内地质构造、岩土体特性、斜坡特征、滑坡发育特征和成因条件等进行了深入分析。在定性分析的基础上运用边坡稳定分析软件分析评价了斜坡的稳定性,指出斜坡仍处于不稳定状态,降雨、地表水和地下水对坡体稳定性影响较大,尤其是动水压力,是滑坡发生发展和致灾的重要因素。结合区内地质灾害发育特点和坡体结构特征,提出了采用抗滑桩、预应力锚杆格构、挡墙和排水相结合的综合防治方案。     

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。     

降雨入渗下非饱和坡残积土湿润锋运移试验研究

我国东南沿海地区丘陵山地发育，降雨入渗到土体中的水分是导致滑坡灾害频发的关键因素。以福建省泉州市德化县地质灾害点为主要研究对象，考察典型地质灾害点具有代表性的坡积土与花岗岩残积土的渗透特性。利用自行研制的土体入渗装置，分别在降雨强度为15、30、60 mm/h条件下，考虑降雨历时一致（180 min）与过程降雨量一致（90 mm）两种工况开展一维土柱入渗试验，得到相应的各个土柱含水率、湿润锋、入渗率随时间变化的响应规律。试验结果表明：（1）土体渗透系数越大、雨强越大，土体湿润蔓延距离越深、速度越快。（2）降雨入渗过程中，土体含水率由浅及深逐次对降雨进行响应。不同雨强对含水率的影响主要体现在第一次响应时间以及饱和速度上，雨强越大，响应时间越快，饱和速度也越快。（3）提出可表征在不同雨强作用下，德化县马坪滑坡与崩土岭滑坡的湿润锋入渗公式。该研究成果对台风暴雨型滑坡的孕灾机制分析以及精细化监测预警具有重要的理论及实际意义。     

南京市浦口区某山前缓坡滑坡复活机制再分析

南京猪头山滑坡属于典型的覆盖层滑坡,2003年5月边坡发生缓慢变形失稳,没有对周围造成很大的危害,故未引起足够重视,2016年6~7月间受强降雨的影响再次发生大规模的滑动。研究发现,该滑体的地层具有特殊地质结构,在强降雨条件下会产生暂时性承压水,在其承压水的渗透力及浮托力作用下,其稳定性将会大大下降,因此该滑坡的再滑动与降雨密切相关。本文运用数值模拟方法分析了滑坡变形过程与降雨时长及降雨强度之间的关系,结果表明猪头山山前缓坡的稳定性随降雨时长和降雨强度增大逐渐降低,且具有一定的突变性,其滑坡面的位置位于坡体填土层的下部,较好地揭示了猪头山降雨型滑坡形成的机理以及滑坡再滑动机制。这一研究为所在地区的降雨性滑坡预报和治理提供了科学依据。     

青岛崂山地区地质灾害变形监测研究

青岛崂山地区一直都存在着地质灾害及隐患,在旅游业快速发展的带动下,更是加剧了改造环境的人类工程地质活动,这些活动不仅增加了崂山地区滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害及隐患的存在,而且增强了地质灾害的危险程度。近年来随着经济活动的增加,区内地质灾害隐患更是时刻威胁着人类的生命财产安全,并且有些已经造成了生命财产损失,因此有必要对区内开展地质灾害研究,为灾害防治提供科学依据。本文以青岛崂山区为实证,针对旅游背景条件下地质灾害隐患存在区域已经建立的灾害监测系统,对监测数据变化规律进行分析。通过对监测数据和气候因素的变化分析,结果表明气候因素对地质灾害的影响具有差异性,强降雨仍然是灾害引发的重要因素之一。同时旅游业的发展所带来的人类工程活动对地质灾害与隐患的存在有着不可忽视的影响作用。本文为崂山区地质灾害监测预警提供了地质灾害变形方面的参考资料,并为旅游地区的人类活动影响下的地质灾害研究拓宽了新的思路。     

2012年6·29贵州岑巩龙家坡滑坡灾害的基本特征与成因机理:一个由侧向剪切扰动诱发大型滑坡的典型案例

侧向剪切扰动诱发滑坡是一种新型滑坡类型,深入研究其成因机理,有助于开展滑坡预警工作。2012年6月29日6时20分左右,贵州省岑巩县思旸镇龙家坡山体发生大规模滑坡,300～400万 m³岩土体失稳后堵塞坡下的马坡河,形成20余 m高的堰塞坝及库容达7万余 m³的堰塞湖。笔者在对灾害现场进行详细地质调查的基础上,结合现场调绘、航拍、颗分试验等手段,对龙家坡滑坡的基本特征进行了分析研究,对滑坡发生及成灾原因进行了初步分析。结果表明:滑坡区风化破碎的厚层堆积体、有利的岩层倾向以及前缘临空是滑坡发生的基本条件;滑坡区南侧地下水径排区被堆填大量粉黏土弃渣,不仅为该区斜坡人为增加了巨大推力,还使该区斜坡地下水局部富集。在强降雨条件下,南侧堆积区首先发生滑动,其对主滑体的侧向剪切扰动作用带动主滑区大规模失稳破坏。由此,对这类侧向剪切扰动诱发的滑坡,在进行地质灾害调查和预警时,除了应调查其岩土体特征外,还必须查明其边界条件。     

河北省顺平县李思庄滑坡稳定性分析

李思庄滑坡为河北省顺平县境内潜在危险性最大的一残坡积堆积层滑坡,近年由于削坡建房,滑坡稳定性降低,极端降雨条件下存在复活可能。在野外调查确定滑坡结构特征的基础上,采用改进Mein-Larson降雨入渗模型分析不同降雨强度及持时对李思庄滑坡安全系数影响,运用有限差分软件FLAC3D计算分析该滑坡在天然和极端降雨工况下的稳定状态。研究结果表明:天然状态下,边坡潜在滑移面为基岩与残坡积层分界面,边坡安全系数为1.18,未发生失稳破坏;随降雨历时增加,潜在滑移面由基岩与残坡积层分界面转移到湿润峰面,当湿润峰达到基岩与残坡积层分界面,边坡安全系数为0.83,属不稳定状态。并对李思庄滑坡初步提出设置挡土墙和截排水沟的治理建议。