地震滑坡研究现状与展望

在高山峡谷地区,强烈地震诱发的滑坡灾害数量多、规模大,部分地区造成的危害比地震大,故分析研究地震滑坡对防震减灾工作极重要。本文系统总结了地震滑坡发育分布特征和地震参数与斜坡环境参数关系;地震滑坡动力响应特征与稳定性分析方法;地震滑坡危险性评价等方面研究现状。同时对比了目前滑坡危险性评价中较常用的机器学习算法优劣。     

历史强震对渭河中游群发大型滑坡的诱发效应反演

以渭河中游地区为例,探索提出了开展历史地震对区域群发滑坡诱发效应反演研究的思路和方法。首先,基于汶川地震在渭河中游地区形成的高烈度异常和震害启示,通过区域活动构造和斜坡带断裂控滑分析,指出历史强震对区内群发大型滑坡的诱发效应不容忽视。然后,利用强震诱发滑坡的最远致灾震中距分析法,筛选出研究区周边300 km范围内需要重点考察其诱发效应的4次关键历史强震:公元前780年岐山MS7.0级地震、1654年天水南MS8.0级地震、1556年华县MS8.25级地震及1920年海原MS8.5级地震。随后,以岐山地震为例,具体阐述了基于Newmark位移模型的地震诱发滑坡位移及危险性反演评估方法;同时反演了其他3次历史强震诱发区内滑坡位移及危险性。最后,定量比较了反演历史强震诱发滑坡的位移与实际大型滑坡分布的空间匹配程度,结果显示天水南MS8.0级地震对渭河中游现存群发大型滑坡的诱发效应最强。     

地震滑坡危险性概念和基于力学模型的评估方法探讨

在我国大陆地区运用基于力学模型的Newmark位移分析方法开展地震滑坡危险性定量评估,尚处在起步阶段.为了进一步明确地震滑坡危险性概念和改进推广基于力学模型的评估方法,首先阐明了狭义的地震滑坡危险性预测评估与震后反演评估的关系; 同时为了应对地震应急、震后重建及潜在地震条件下的不同评估需求,初步提出了广义的地震滑坡危险性评估框架.随后申述了基于Newmark位移分析的地震滑坡危险性评估方法的理论基础、方法分类及最新进展,并以汶川地震滑坡危险性快速评估为例,剖析了目前影响评估有效性的不确定性及空间数据质量等问题,指出了基于力学模型的地震滑坡危险性评估方法的改进方向.建议开展潜在地震及其诱发滑坡危险性的耦合评估,建立适用于我国大陆地区地震滑坡位移分析的经验模型,以便为国家层面的地震滑坡危险性区划服务.     

基于动力响应时程特征的堆积层滑坡失稳概率分析

地震是触发滑坡发生的重要因素,汶川地震导致龙门山地区产生多处滑坡灾害。受强震的影响,众多天然状况下处于稳定状态的堆积层坡体发生了失稳破坏。通过对该地区某堆积层滑坡进行地质调查的基础上,阐明了地震作用下此类滑坡的变形破坏机理。采用有限元对其在地震作用下的稳定性状态进行了数值模拟,研究了这类堆积层滑坡在地震作用下的动力响应时程特征。分析了地震作用下堆积层滑坡的失稳概率,综合得知该滑坡在地震作用下处于欠稳定状态,从而合理的评价了滑坡的稳定性。     

秦岭北麓古滑坡分布特征与地震活动关系研究

地震滑坡是严重的次生地质灾害,也是改变地球表层地貌形态的重要力量,对地震诱发滑坡的规模、数量、类型等研究是地震危险性评价的重要手段,也是认识地震地质灾害的主要方法和途径。位于西安市以南的秦岭山脉北麓中段发育有一条长约50 km的古滑坡群,且基本与山前秦岭北缘断裂带平行展布,普遍认为该古滑坡群可能是由于秦岭北缘断裂的强震活动所诱发,但对于诱发地震的震级大小和影响范围尚没有细致研究。本文通过利用资源3号卫星立体影像制作的高分辨率数值高程模型(DEM)和高分辨率多光谱遥感影像对秦岭北麓古滑坡区域进行了详细的解译工作,并结合对部分古滑坡体进行了野外调查,制作了详细秦岭北麓古滑坡分布图。结果表明:解译出了43处古滑坡,主要集中分布在70 km×10 km的范围内,总滑坡面积是16.57 km2。通过利用地震震级与滑坡面积频度分布的关系分析了诱发秦岭北麓古滑坡群的地震规模,得到了诱发秦岭北麓古滑坡群的地震震级应在7.6~8.1之间。并结合区域地震构造环境以及与现代地震诱发滑坡事件的对比,认为秦岭北麓具有发生7.5级以上地震的潜在能力。该研究对认识现今秦岭北麓古滑坡的成因提供了定量化的数据支持,也对理解秦岭北缘断裂的地震危险性具有重要的现实意义。     

基于Newmark模型的概率地震滑坡危险性模型参数优化与应用:以鲁甸地震区为例

应用概率地震危险性评价模型进行地震滑坡危险性区划,是解决潜在地震诱发滑坡危险性评价中震源不确定性与诱发滑坡时空不确定性的有效方法 .通过理论分析,结合鲁甸地震区的实际情况,对基于力学原理的Newmark滑块位移模型与概率地震滑坡危险性分析方法中的参数的不确定性问题进行了分析,将斜坡岩土体地震作用下的强度衰减效应、地震加速度地形放大效应、断层破碎带效应融合到了斜坡累积位移计算模型中,进行了模型计算参数的优化.改进后的分析模型,更好地反映了高陡斜坡地形与断层破碎带对地震滑坡灾害发育的控制作用,在鲁甸地震区域滑坡应用中,优化模型中的滑坡失稳极高风险区与实际地震滑坡分布表现出了较好的一致性,在超越概率2%的滑坡失稳概率分布中,鲁甸地区包谷垴-小河断裂、鲁甸-昭通断裂带及牛栏江河谷地带地震滑坡高-极高风险区分布面积增幅十分显著.因此,在Newmark滑块位移模型中考虑地震动参数与岩土参数动态响应规律与变量间的定量关系,对于提高区域斜坡稳定性分析的可靠性具有重要意义.     

汶川地震中擂鼓镇地区的滑坡崩塌规律及预测

地震滑坡影响因素与滑坡崩塌分布关系的研究,有助于认识地震滑坡崩塌的发育规律,进而对潜在的地震滑坡危险区段进行划分,为土地的合理使用提供支持.5.12汶川地震引发了大量的滑坡、崩塌、碎屑流等次生灾害,造成了严重的人员伤亡和经济财产损失.以受滑坡、崩塌灾害影响严重的北川县擂鼓镇约180 km2的地区作为研究对象,选取坡度、高程、坡向等影响因素进行确定性及面积发育率分析,探讨它们与滑坡、崩塌等灾害空间分布之间的关系.研究结果表明:在高程低于1 km的地段,滑坡崩塌的发生频率达13.5%,高于其它地段;坡向为东向、北东向、南东向的坡体的滑坡崩塌发生率较其它方向大;随着坡度的增大,滑坡、崩塌的分布也在增大,坡度大于30°的区域滑坡发生频率较高.采用2种方法对研究区进行地震滑坡危险性区划,获得大体一致的划分结果:①基于综合确定性系数与面积发育率方法分析的地震滑坡危险性区划结果中,约有66%的滑坡崩塌落入较高危险和高危险区域;②采用判别分析法获得的地震滑坡危险性区划结果中,约有73%的滑坡崩塌判定为不稳定区域.其中,判别分析法选用的地震动、坡度、曲率等因素在不同地区都对滑坡分布具普遍的影响作用.     

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。     

基于Newmark模型的尼泊尔M_s8.1级地震滑坡危险性快速评估

在研究分析地震灾区地形地貌、地层岩性、地质构造、气象水文和典型地区滑坡的基础上,采用Newmark斜坡累积位移模型对2015年4月25日尼泊尔M_s8.1级地震诱发的滑坡危险性的空间分布状况进行了快速评估,通过典型地区的滑坡遥感解译结果验证表明评估结果具有较好的可信度,初步反映了尼泊尔地震诱发滑坡危险性分布的基本特征。然后考虑降雨作用对震后滑坡危险性的影响,对地震叠加降雨诱发滑坡危险性分布进行了快速预测。研究结果对地震应急救灾中的地质灾害防灾减灾具有重要的参考意义。     

青藏高原东部鲜水河断裂带地震滑坡危险性评价

鲜水河断裂带是青藏高原东南缘一条大型左旋走滑断裂带,断裂带沿线地形地貌和地质条件复杂,历史地震频发,并诱发大量地震滑坡灾害,对重大工程建设和人民生命财产造成巨大的影响。基于鲜水河断裂带区域地震滑坡防控需要,在研究分析区域地质灾害成灾背景和发育分布特征的基础上,选取鲜水河断裂带两侧约20 km的区域,采用Newmark模型完成了鲜水河断裂带地震滑坡危险性预测评价。结果显示,地震滑坡极高危险性区、高危险区、中等危险区及低危险区分别占研究区总面积的6.28%、11.77%、33.33%和48.62%,危险性较高的地区主要分布在康定-磨西段及大渡河附近,有63.66%的地震滑坡分布在地震滑坡极高和高危险区。成功率(ROC)曲线检验结果表明,此次滑坡危险性性评价的准确率为74.3%,评价结果精确度较高。规划建设中的川藏铁路经泸定县、康定市地震滑坡危险性较高的地区,因此工程规划建设时需加强铁路隧道口附近潜在地震滑坡危害评判及防控,研究结果将为该区地质灾害防治工作和川藏铁路建设提供参考。     

Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia

Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.     

黄土路基沉降曲线特征分析

在分析郑西客运专线试验段路基沉降实测资料的基础上,提出沉降变形常规预测方法受观测时间及单次观测结果的影响比较大,不利于用来预测最终沉降。通过分析现场沉降变形与时间关系曲线,提出路基沉降的发展主要受固结的影响,其发展是一个从沉降增加到趋缓的过程,可以明显分为固结变形及流变变形,并用非饱和土等效固结理论加以解释,提出了一种利用s- 曲线特征预测最终沉降量的方法,经检验对比发现其预测结果受观测时间及单次观测结果的影响比较小,优于其它常规预测方法     

沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响的数值仿真分析

结合爆破数值模拟中爆破荷载的特点,分析了各种荷载施加方法的特点及爆破震动场模拟的要求,基于圣维南荷载等效原理,提出了爆破荷载的等效施加方法,即将作用在炮孔壁上的爆破荷载等效后,施加在同排炮孔中心线或者面上来模拟爆破荷载的作用。结果表明,等效施加方法在近区存在一定差异,但在中远区吻合得较好。利用该等效荷载施加方法,采用三维实体模型计算分析了某沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响,计算了周围不同位置、不同深度位置处的振动响应,并在此基础上,分析研究了减小爆破振动对既有结构物影响的减振措施,可为类似工程提供借鉴。     

Structure of sediments of kaolinite

In an assembly of clay particles placed in a fluid, each particle is typically subjected to: (1) double-layer repulsive forces; (2) van der Waals attractive forces; and (3) contact mechanical forces. The study presented here concerns an approximate, quantitative analysis of clay suspensions, with considerations to the first two - the physico-chemical forces. Using recent theories to calculate the physico-chemical forces between two clay particles in an approximate model of an assembly, the equilibrium void ratio of a clay suspension is computed. The mechanical forces are ignored in the analysis. The results serve to verify the validity of physico-chemical theories employed and help interpret experimental data more fundamentally in terms of the system variables.     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

Strains of scattering of near-field of a point source

Three dimensional scattering of near-field is studied for dilatation and rotation in the time domain. The perturbation method is applied to solve the equation of motion for the first order scattering from a weak inhomogeneity in an otherwise homogeneous medium. The inhomogeneity is assumed close enough to the point source so that the near-field intermediate wave is dominating over the far-field sphericalP andS pulses. The integral expressions are derived to relate dilatation and rotation of scattering to the radial fluctuations of velocities and density in the inhomogeneity. These integrals are solved to calculate the strains of scattering from (a part of) an inhomogeneous spherical shell of arbitrary curvature. Variable curvature may allow the shape of inhomogeneity volume element to change uniformly from spherical to rectangular. Rotation of scattering from a spherical shell is independent ofP wave velocity inhomogeneity. Dilatation of scattering does not involveS wave velocity inhomogeneity but its gradient. The back scattering results are obtained as a special case. Strains are computed numerically, for hypothetical models to study the effects of various parameters viz., velocity inhomogeneity, distance of source from inhomogeneity and from receiver, and thickness of inhomogeneity. The curvature of the spherical shell is varied to study the effects of the shape of inhomogeneous volume element on scattering.     

不同形式诱导缝的等效强度承载性能的数值分析

将考虑尺寸效应规律的混凝土等效断裂模型应用到不同形式诱导缝等效强度公式中,得到了修正后的不同形式诱导缝的等效强度公式。同时,得到了诱导缝等效强度的变化曲线,并比较了单双向间隔诱导缝的优劣,得到双向间隔诱导缝优于单向间隔诱导缝的结论,为高拱坝中诱导缝的设计提出了建议。     

土石坝心墙水力劈裂分析

简要分析了水力劈裂的发生条件、力学机理。基于水压楔劈机理,利用有限元方法建立了一种水力劈裂的发生判定方法。该方法假定心墙预先存在局部渗透弱面（裂缝）,通过将裂缝位置的单元材料改为裂缝软材料,考虑库水进入裂缝后对裂缝周围土体的作用,建立水力劈裂分析的平面有限元模型,确定裂缝端部垂直于裂缝面的正应力,进而依据该正应力判断水力劈裂发生的可能性,该方法同时可模拟水力劈裂的发展过程。     

土的可恢复剪胀的一种解释

从土的各向异怀角度对土的可恢复剪胀现象进行了解释。基于各向异性情况下的土体弹性本构关系理论分析，认为土的可恢复剪胀现象可部分归因于土的各向异性引起的弹性剪胀。借助有关土体弹性参数实验结果，研究了应力诱导各迥异性对土体弹性剪胀的影响，结果表明：随土体应力诱导各向异性的增大，土体的弹性剪胀也增大。从土体弹性剪胀角度研究了土的卸荷体缩条件，认为土体卸荷体缩取决于加载应力路径的应力增量比，给出了土体出现卸荷体缩的区域。