灾难性地震和降雨滑坡的体积与运动距离研究

为预测和评价灾难性滑坡的致灾机制,基于国内近年来地震和降雨诱发的灾难性滑坡资料,对地震和降雨滑坡的等价摩擦系数H/L、最大水平运动距离L、最大垂直运动距离H与滑坡体积V的关系进行分析。研究灾难性地震和降雨滑坡的远程运动特征以及不同规模滑坡最大水平运动和垂直运动的优势距离。研究结果表明,滑坡的H/L、L、H与V具有幂律关系,其中H/L与V具有负幂律关系,L、H与V具有正幂律关系。同一规模等级的地震和降雨诱发灾难性滑坡的水平和垂直运动距离不同。以H/L＝0.42作为滑坡远程运动的标准,地震诱发的灾难性滑坡与滑坡远程运动的关系较小,而降雨诱发灾难性滑坡与滑坡的远程运动的关系较大。根据滑坡运动距离的累积分布表,以80%滑坡的运动距离所分布的范围,建立了滑坡不同规模等级的优势运动距离区间,同规模等级的地震滑坡和降雨滑坡在水平和垂直运动的优势距离区间上存在差异。灾难性滑坡的运程不仅受滑坡体积的控制还与其诱发机制相关,其研究成果可为由地震和降雨诱发的灾难性滑坡的致灾区域和致灾强度的预测和评价提供参考依据。     

坡脚型与偏转型地震滑坡运动距离及地形因素作用

运动距离作为滑坡防灾减灾的主要评价指标之一,不仅受到滑坡体积和落差的控制,还与滑坡的下垫面场地的地形作用相关。通过分析坡脚型和偏转型两类典型的地震滑坡运动特征,研究了滑坡体积V、落差 、坡度差 和偏转角度 对最大垂直运动距离H、水平运动距离L以及坡脚以下或偏转后的水平运动距离 的作用。由于偏转型滑坡受偏转前、后坡度和偏转角度对运动距离的共同影响,导致 指标小于坡脚型滑坡,而两类滑坡的 的均值较为一致,表明地形因素对不同类型滑坡的水平运动参数的作用具有一致性特征。分别建立了体积、落差与地形参数的坡脚型和偏转型滑坡运动距离拟合方程。拟合方程的参数指标表明：体积对H的作用指数较小,体现了高位滑坡的运动特征; 对 的影响指数较小;坡脚型滑坡的坡度 对运动距离的影响指数都较为显著,偏转角度 对偏转型滑坡的 的影响较为显著。研究结果为滑坡运动距离的预测和地形因素控制提供了参考,并且对于坡脚型和偏转型滑坡运动距离的模拟和机制研究而言,不应忽略坡脚坡度差和偏转角度的作用。     

沟道型滑坡-碎屑流运动距离经验预测模型研究

沟道型滑坡-碎屑流具有隐蔽性强、危险性高、力学机理复杂的特点,研究其运动距离预测模型具有重要的理论意义和实践意义。本文基于遥感GIS技术,结合野外调查,获取了汶川地震触发的38个沟道型滑坡-碎屑流的基础数据。通过相关性分析确定沟道型滑坡-碎屑流最大水平运动距离L的影响因素从大到小依次是滑坡体积V、最大垂直运动距离H、滑源区高差Hs、沟道段坡度β。采用逐步回归方法建立了滑坡-碎屑流最大水平运动距离L的最优多元回归模型,检验结果表明模型具有较高精度。将最优多元回归模型与国际上应用较多的滑坡运动距离和泥石流运动距离预测模型进行对比,表明考虑滑坡体积、地形落差和沟道段坡度的运动距离预测指标体系,具有最高的拟合优度和较好的物理含义,可为沟谷山区滑坡-碎屑流危险性评价提供参考依据。     

坡脚型滑坡运动特征分析及运动距离预测

为了分析地形因子对坡脚型滑坡运动参数（最大水平运动距离L_max、坡脚运动距离L、等效摩擦系数f）的影响,建立不同滑坡规模的运动参数非线性统计模型进行反演分析,分析结果表明:（1）不同滑坡规模下,最大运动距离L_max、坡脚运动距离L、等效摩擦系数f均主要受滑坡高差（H）和斜坡坡度（α）的影响。（2）随滑坡规模的增大,L_max、L受β的影响逐渐减弱,表现为坡脚阻止效应的减弱;f受β的影响逐渐增大,表现为滑坡运动能力改变。（3）随滑坡规模的增大,L_max、f受γ的影响逐渐增大,表现为堆积场地的微地貌效应显著增强。最后,基于主要地形参数（H、α、β、γ）和滑坡规模（V）建立的最大水平运动距离预测统计模型,具有较好的预测精度和一定的适用性。     

岩质滑坡−碎屑流的运动距离计算公式研究

滑坡?碎屑流的远程运动距离是碎屑流体所能够达到的最大堆积距离,是灾害预警和评估的重要指标。通过总结已有碎屑流运动距离研究成果,从岩体势能入手开展研究,并结合量纲分析,首先建立了运动距离与势能之间的基本方程。其后,采用4种颗粒材料开展岩质碎屑流滑槽试验,研究碎屑体体积V、滑移区坡度?、碎屑粒径d以及最大垂直运动距离H等对碎屑流运动距离L的影响,通过逐步拟合回归,建立了基于势能的岩质滑坡?碎屑流最大水平运动距离的计算公式。最后,采用汶川地震触发的38个岩质碎屑流以及17个其他典型岩质滑坡碎屑流数据对计算公式进行了验证,结果表明,考虑该运动距离计算公式具有较好的可靠性,能够为山区滑坡?碎屑流灾害预警工作提供理论指导。     

汶川地震前后都江堰山区滑坡滑动距离影响因素变化分析

滑坡滑动距离作为滑坡防灾减灾的主要评价指标之一,不仅受滑坡体积和落差的影响,还与滑坡运动的地质环境作用相关。本文在对都江堰地区51个地震滑坡、16个降雨滑坡详细调查编目的基础上,采用数理统计方法分析了斜坡原始坡度、滑坡前后缘高差、滑坡平面形态、体积、滑体平均厚度及坡面摩擦系数等6个因素与滑坡水平滑动距离的相关性,借此厘清了汶川Ms8.0级大地震前后不同因素对不同类型滑坡运动的贡献大小,进而构建了不同成因类型滑坡的滑动距离预测关系式,可为龙门山区的滑坡防灾减灾工作提供参考。研究表明:影响都江堰地区地震滑坡运动距离的主要因素有滑坡体积(lg V)、斜坡原始坡度(α)、滑坡平面形态(R)和滑坡前后缘高差(ΔH);而控制降雨滑坡运动距离的主要因素为滑坡前后缘高差(ΔH)、滑坡体积(lg V)、斜坡坡度(α)和斜坡表面摩擦系数(μ);汶川地震后,影响该地区降雨滑坡滑动能力的因素发生了变异,各因素与滑坡滑动距离的相关性较弱,显示出其贡献率在急剧减弱,仅滑坡体积(lg V)与滑动距离的相关性较强。     

沟谷地形参数对滑坡运动距离的影响研究

滑坡运动场地上的沟谷地形,对滑坡运动产生约束、偏转、导流、阻止等作用,导致了滑坡运动距离的差异。根据滑坡滑源区、运移区的运动方向与沟谷堆积区延伸方向的夹角,将沟谷型滑坡划分为沟谷顺直型和沟谷偏转型两种类型。通过建立滑坡体积、沟谷地形参数与运动参数的非线性回归模型,分析体积及地形参数变化率对沟谷型滑坡运动距离变化的影响特征。研究表明:随体积增加,沟谷顺直型和沟谷偏转型滑坡的运动距离差异逐渐增大。体积作为滑坡运动距离的显著性因素,其原因在于滑坡体积在数量级上的差异,而在同一数量级内,体积变化仅对沟谷型滑坡最大水平运动距离变化的影响最大;滑源区和沟谷堆积区坡度的变化对垂直运动距离和堆积区水平运动距离影响大于滑坡体积。偏转角度对沟谷偏转型滑坡运动距离的影响较小,其原因在于沟谷区地形坡度显著影响了偏转角度对滑坡运动距离的作用。研究结果为沟谷型滑坡的致灾程度评估提供了参考依据。      

黄土滑坡发育特征参数的幂律相依性研究

以天水市麦积区幅为例,利用最小二乘法的拟合方法,对黄土滑坡发育特征参数的幂律相依性进行了研究。结果表明:(1)滑坡-累积频率的幂律相依性不仅存在于滑坡面积-累积频率、体积-累积频率间,还存在于滑坡后缘距离分水岭高程与其发生的累积频率之间;(2)滑坡规模参数幂指数分布特征为面积与长度＞面积与宽度＞体积与面积;运动特征参数幂指数的分布特征为体积与最大垂直滑动距离＞体积与最大水平滑动距离＞面积与最大垂直滑动距离＞面积与最大水平滑动距离;(3)滑坡的等效摩擦系数与滑坡面积、体积的幂函数相关性差,故而该经验关系式仅能代表趋势特征,不能作为定量分析的依据。     

论崩塌滑坡—碎屑流高速远程问题

高速远程崩塌滑坡—碎屑流具有规模大、速度快、滑程远、多态化、常转向、冲程多、冲击性和摧毁性等特征。崩塌或滑坡高速远程实质上是其解体后的碎屑流运动形式。碎屑流高速远程与崩塌滑坡规模、物质成分结构、地形高差、沟道形态和引发因素及运动路经的环境等因素密切相关。崩塌滑坡变形破坏形式一般显示为蠕动—拉裂—剪断—滑移—冲出—解体—碎屑流化的过程。崩塌滑坡形成机理主要基于残余强度、蠕变作用和孔隙水压力等理论认识进行解释。碎屑流运动机理主要立足于势能动能转化传递、气体浮托和颗粒流运动理论予以解释。动势能转化、气体浮托作用和颗粒流运动三种解释是层次不同、相互补充的关系,不是彼此独立的。基于成年人在复杂地形下能够奔跑逃生,崩塌滑坡—碎屑流前锋的运动速度5m/s作为高速运动的下限值是比较合理的。崩塌滑坡—碎屑流区域的前后缘高差(H)与前后缘水平距离(L)的比值小于0.4或L/H值大于2.5可作为其远程运动的判据。崩塌滑坡—碎屑流成灾模式包括直接压覆、解体推挤、碰撞冲击、气浪吹袭、激流涌浪、堰塞湖淹没与滑坡坝溃决—洪水泥石流等多种形式。     

基于InSAR形变监测的四川甲居古滑坡变形特征

位于四川省丹巴县聂呷乡甲居村的甲居古滑坡主要由甲居滑坡(H01)、聂呷坪滑坡(H02)、小巴旺村滑坡(H03)、聂拉村滑坡(H04)和山顶滑坡(H05)等5个次级滑体组成.受区域构造、强降雨、河流侵蚀、地层岩性等因素影响,甲居古滑坡次级滑体持续发生蠕滑变形,对位于滑体上的村庄、道路和前缘大金河等具有较大危害,2020年遭受50年一遇的强降雨后,古滑坡变形速率有进一步增大的趋势.采用SBAS-InSAR技术,结合遥感解译和现场调查,获取了甲居古滑坡2018年6月至2021年8月的地表变形特征,通过二维形变速率转换获取了甲居古滑坡沿斜坡向(slope)和垂直向(vertical)的形变速率.研究认为,甲居古滑坡沿雷达视线方向(V_LOS)形变速率最大达-179 mm/a,沿斜坡方向的形变速率(V_s)最大为-211 mm/a,沿垂直方向的变形速率(V_v)最大为-67 mm/a.甲居滑坡的北侧区域、聂拉村滑坡的南侧区域和山顶滑坡后缘变形较大,总体上位于强变形-极强变形区.甲居古滑坡的变形机制具有一定差异,其中甲居滑坡以牵引式变形为主,聂拉村滑坡以推挤式变形为主.由于古滑坡地质构造复杂、新构造活动强烈,在强降雨和河流侵蚀作用下极易导致滑坡蠕滑速率加快并进一步失稳,形成堵江溃坝等灾害.建议加强次级滑体的地表变形监测,为流域性地质安全风险防灾减灾提供技术支撑和科学依据.      

多功能高速远程滑坡运动堆积过程物理模型试验装置设计与应用

高速远程滑坡运动堆积过程影响因素众多,在物理模型试验装置研发过程中应满足多因素变化需求,从而实现多功能目的。该试验装置初始状态下(垂直角度=20°,水平角度=0°)长3.40 m,宽0.56 m,高1.35 m。设计有滑体体积调节、上滑槽坡度调节和下滑槽水平角度调节三大模块。材料上采用了3 mm厚不锈钢钢板与8 mm厚钢化玻璃2种材料,使用耐久性较好,并且采用分部件组装形式,安装有万向轮,便于实验仪器的搬运。基于砂子与卵石颗粒材料,应用所研发装置,初步开展了高速远程滑坡运动堆积过程物理模型试验,简要分析了滑体坡度、水平角度、滑体高度及基底材质等参数对滑动距离的影响规律。     

汶川地震滑坡-碎屑流致灾距探讨

为了阐明地震滑坡的运动特性并对其进行致灾距的预测,基于遥感影像解译和野外调查数据,借助经验公式法,分析了汶川地震滑坡水平最大运移距离L与前后缘高差H之间的相关性,给出了经验公式;探讨了不同滑坡之间滑程的差异与异常。结果表明:若已知H,可用L=aH+b或L=aHb对总位移进行预测初探;将视摩擦系数H/L=0.45作为汶川地震高速远程型滑坡的上限较合适;滑坡体积、源区破裂面积与L呈正相关,与H/L呈负相关;地震滑坡易发生在山脊线平行于断裂带、垂直于地震波传播方向的山体两侧;崩塌型滑坡易发前后缘高差范围在10~100m之间,大型高速远程型滑坡易发前后缘高差大于200m;滑坡源区易发坡度分布在25°~51°之间,滑床坡降变化范围为0~58°,高速远程型滑坡的滑床坡降主要在8°~20°之间;分析认为滑程差异和异常是距离效应、能量传递与岩体挡板效应、滚动润滑与气垫效应、体积与破裂面积效应、地质因子、地形因子、颗粒级配与颗粒流效应等因素综合作用的结果,考虑上述因素有益于滑坡-碎屑流致灾距的预测分析。     

未受河流阻止的滑坡水平运动距离与滑坡堵江判别

滑坡堵江是滑坡诱发的次生灾害之一,常导致堰塞湖、洪水等次生的灾害链,其根本原因在于滑坡与河流的空间区域小于滑坡运动的距离。如果滑坡的运动未受河流的显著阻止,滑坡的水平运动距离主要受控于滑坡的诱发机制、滑坡体积和滑坡的垂直运动距离。因此,根据未受河流明显阻止的地震和降雨滑坡的水平运动距离与滑坡体积和垂直运动距离的相关性以及预测模型,可对滑坡堵江的危险性进行判别。由此,根据我国西南地区降雨和汶川地震诱发的无明显受阻的滑坡数据,在分析了滑坡等效摩擦系数与体积关系的基础上,分别建立地震和降雨滑坡水平运动距离的预测模型。研究结果表明在不同体积等级滑坡水平运动距离的预测分布图上,地震和降雨诱发的堵江滑坡都明显的偏离其对应的体积曲线,根据建立的经验关系可对滑坡堵江的危险性进行判别。     

大光包滑坡运动特征及其过程分析

大光包滑坡是512汶川地震触发的规模最大的滑坡。滑坡的形成机制和运动学特征引起国内外学者的广泛关注。本文基于滑坡体运动-堆积特征的现场调查与分析,对滑坡的运动学特征进行了系统的阐述。为了再现滑坡的破坏和运动过程,应用物理模拟试验方法进行了对比研究。(1)通过对滑坡擦痕、标志性地物、滑坡堆积体植被、坡表块石倾向、滑坡裂缝、以及其他滑坡典型运动特征调查与分析研究,确定了滑坡的滑动方向、滑动距离、运动速度、运动特征值等滑坡运动特征参数,并系统地论述了滑坡扬尘、滑坡气浪、滑坡舌前缘岩性混杂堆积带以及滑坡碎屑流等典型运动-堆积现象的形成机理; (2)滑坡运动过程物理模拟试验表明,大光包滑坡破坏运动过程中存在前缘锁固段岩体剪断迸射、滑坡气浪、滑坡扬尘和急刹车效应等地质现象,且滑坡运动过程具有显著的阶段性; (3)大光包滑坡的运动过程可以概括为以下4个主要阶段,即:快速启动高速滑动急刹车制动拆离滑动。     

基于可靠度理论的地震滑坡运动距离预测模型

滑坡运动距离是评价滑坡致灾范围的一个重要指标,因此其预测方法一直备受关注。实际滑坡运动距离往往具有很强的随机性,而目前的预测模型往往给出一个确定性的计算公式,未考虑其随机性。基于此,首先,通过对前人提出的基于能量守恒原理的滑坡运动距离理论模型进行分析,认为滑坡运动距离与滑坡体积V和滑坡前后缘高差H成正相关,由此提出滑坡运动距离的一般函数关系式;其次,基于“5·12”汶川地震诱发的46个滑坡案例,对影响滑坡运动距离的主要因素进行了相关性分析,认为滑坡体积V、滑坡前后缘高差H及其组合VH对滑坡运动距离影响显著,并由此建立了滑坡运动距离的多元回归统计模型;最后,根据工程重要性的不同,在上述研究的基础上提出了基于可靠度理论的滑坡运动距离统计模型。算例分析表明,置信度越高,滑坡运动距离预测范围就越大,相应的搬迁和防护费用就越高,因此应根据实际情况,选择合理的置信度。研究成果有助于进一步优化滑坡运动距离预测的统计模型,进而为滑坡灾害评估和防治提供可靠依据。     

基于DEM模拟的破碎对黄土滑坡动力学特征影响研究

为研究滑体破碎对黄土滑坡动力学过程的影响,基于PFC^2D建立了一种考虑到黄土特殊结构的可破碎离散元滑坡模型,通过改变细观强度参数生成不同强度滑体,模拟不同破碎率下的滑坡发生过程,分析了破碎对滑坡速度、流动性和堆积特征等方面的影响,再现了党川8^#滑坡从启动到停止全过程。结果表明：(1)滑体峰值速度与破碎率呈负相关,具体表现为：滑体最大运动速度随破碎率的增大呈幂函数减小。(2)破碎对滑坡流动性的促进作用可能存在某阈值点,使得当破碎率小于该值时,有效摩擦系数随破碎率的增大不显著降低,反之则迅速减小。(3)随着破碎程度的增加,滑坡堆积厚度减小,水平分布范围越广,分选降低,孔隙的分布趋于均一化,且最大堆积厚度的位置多位于地形低洼处。(4)党川8^#滑坡从失稳到停止运动总历时28 s,局部最大速度约17 m·s^-1,最远滑动距离约195 m,破碎率达到19%。揭示了破碎对黄土滑坡动力学过程的影响,对黄土滑坡动力学研究具有一定参考价值。     

2008汶川大地震极端滑坡事件初步研究

为了分析汶川地震诱发滑坡灾害事件强度和影响,本文以汶川地震诱发滑坡极端事件为线索,在统计分析前10个规模最大、位移最远、危害最重及最大滑坡堰塞湖分布特征的基础上,重点研究前三甲极端滑坡事件的简要特征,初步揭示:(1)汶川地震诱发的极端滑坡事件主要沿龙门山中央断裂(映秀—北川断裂带)和Ⅹ-Ⅺ高烈度地段分布,强震的振动力、地震主传播方向和发震断裂NE向扩展作用是启动极端滑坡事件的主要原因;(2)规模最大的前10个滑坡和距离最大的前10个高速远程滑坡具有很好的重合特征,两者都反映汶川地震诱发的高能量滑坡事件;其中,规模最大的绵竹市安县大光包滑坡,初步估算体积约7.42×108m3,最大运动距离达到3.5km,距离排名第二;距离最大的绵竹文家沟高速远程滑坡,初步估算最大位移为4.2km,其体积约1.5×108m3,规模排名第二,这两个滑坡都属于世界上罕见的大型高能量高速远程滑坡;(3)前10个最大的灾难性滑坡事件,累计导致3751人死亡,单个滑坡引起的人员死亡超过100人,最多的达到1600人,属于世界上罕见的灾难性滑坡事件;(4)潜在危险性最大的10个滑坡堰塞湖,曾经威胁几十万人的生活安全,其中,最大的北川唐家山滑坡堰塞湖,曾经威胁下游绵阳市30万人的生活安全,这些滑坡堰塞湖都及时采取人工开挖措施排除了潜在危险。     

甘肃黑方台“10·5”黄土滑坡启动及运动特征分析

数十年的塬上大面积灌溉导致甘肃黑方台地下水位不断提升,迄今为止已有约200余起黄土滑坡发生,造成了大量伤亡,给当地居民生活和财产安全带来了巨大的影响。针对黑方台黄土滑坡启动迅速、运动速度快、影响范围广的特征,文中以2019年10月5日发生在黑方台党川村附近的一起黄土滑坡为研究对象,通过野外调研和无人机手段,获取该滑坡的发育特征和地形数据。基于Massflow软件再现了该滑坡运动全过程,最终得到堆积厚度及运动速度2个方面特征,得出以下结论：(1)“10·5”黄土滑坡体积约2.7×10⁴ m³,最大滑距355 m,属于小型黄土滑坡;(2)模拟结果显示,滑坡运动持续时间约45 s,最大运动速度为26 m/s,反演结果与实际情况较吻合。运动过程可分为启动加速阶段、稳定加速阶段、减速堆积阶段三个阶段;(3)对滑坡堆积厚度进行分析发现,该滑坡在主滑方向上平均厚度约0.59 m,最大堆积厚度为1.35 m,沿滑坡运动方向,堆积厚度呈现先增大后减小的趋势,堆积区最大堆积厚度为0.82 m。该研究成果可为黑方台黄土滑坡风险防控提供一定的技术支持。     

昔格达滑坡破坏模式及稳定性评价

使用昔格达地层文献,分析滑坡的地形地貌、地质条件和变形特征。从运动的角度,分析出该滑坡的破坏模式为渐进后退式。运用正交试验设计方法,分析滑坡稳定性影响因素的敏感性,确定孔隙水压力对滑坡稳定性影响最大,并评价该滑坡稳定性现状,为未来工作提供参考。     

新疆伊犁河谷黄土滑坡冻融失稳机理研究

伊犁河谷地处中国天山山脉西段,属于典型的季节性冻土区,季节性冻融作用对斜坡稳定性影响强烈。本文以皮里青河"3.24"滑坡为例,通过现场详细调查、多期遥感影像动态比对、数值模拟等方法,研究了黄土滑坡冻融失稳机理与滑坡运动特征,得到以下几点认识:(1)滑坡失稳与水密切相关,一方面是地表水侵蚀作用,另一方面是地下水的冻融作用;(2)根据变形特征,将滑坡失稳过程分为坡脚侵蚀、冻结滞水和冻融循环破坏三个阶段,模拟结果表明,地下水水位上升导致孔隙水压力增大是滑坡冻融失稳的主要原因;(3)DAN-W数值模拟软件的Voellmy模型和Frictional模型可较好地模拟滑坡的运动堆积过程,模拟结果显示,滑坡历时12.8 s,最大运动速度17.7 m/s,平均堆积厚度4.9 m,运动距离139 m。本研究为伊犁河谷地区黄土冻融滑坡的早期识别与风险评估提供了重要的技术支撑。