黑方台地区崩塌灾害发育类型和发育机制分析

以甘肃省永靖县黑方台地区实地调查为基础,通过野外勘察黄土崩塌变形破坏特征及总结地质现象,并结合数据统计分析进行研究,得出黑方台地区崩塌地质灾害的分布特点,并且发现凸型和阶梯型坡面更容易发生崩塌灾害。崩塌发育因素可分为2方面,一方面是自然因素,包括地形地貌,地层构造和水文地质条件;另一方面是人为因素,主要是人类工程活动。天然条件下,斜坡在自重或其他因素作用下,后缘黄土垂直节理或裂隙受拉张作用力开始破裂,并向深部扩展,随着水流下渗,逐渐形成贯通面,潜在崩塌体中心外移,最终形成崩塌。黑方台地区崩塌灾害按崩塌物质成分分为黄土崩塌和基岩崩塌2类,按崩塌发生的主控因素分为自然型崩塌、人为型崩塌和人为—自然复合型崩塌3类,而大量的节理裂隙发育是发生崩塌灾害的内在因素。通过野外调查,根据动力形成机制分析,在自然因素和人为因素影响下,将黑方台地区崩塌形成方式分为4种,并阐述其发育机制。     

IKONOS影像在黑方台黄土滑坡调查中的应用

以黑方台为典型的黄土台塬, 过量农业灌溉造成了区内地下水位上升, 诱发了大量黄土滑坡, 该文选用IKONOS影像对其进行了遥感解译。通过对比PCA变换、Brovey变换、IHS变换和Multiplative变换融合影像效果, 选用PCA变换融合影像作为分析的基础。重点分析了IKONOS影像在黑方台黄土滑坡调查中的应用。在综合分析研究区地质资料和滑坡影像特征的基础上, IKONOS影像在滑坡类型划分、滑坡周界及期次关系确定、空间分布规律和滑坡特征参数统计方面具有很好的应用前景。     

黑方台黄土泥流滑坡及发生机制研究

黑方台因农业灌溉触发了大量泥流滑坡。为了充分反映黑方台黄土泥流滑坡发育特征,首先基于IKONOS影像对黑方台泥流滑坡进行了遥感解译,随后又开展了详细野外调查工作。结果表明,黄土泥流滑坡呈流态化运移特征,滑距可达300 m以上,是黑方台危害最为严重的一类滑坡。钻探和塬边露头测量显示,研究区黄土底部黏土高程西高东低。地下水数值模拟结果显示,研究区地下水总体上由台塬西部流向地势较低的东部台缘,使得该处地下水抬升幅度要高于西部,从而造成泥流滑坡集中分布于东部台缘。为充分反映该条件下黄土泥流滑坡的破坏机制,开展了室内饱和原状黄土应力路径试验,分析研究了黄土泥流滑坡液化机制     

甘肃黑方台滑坡类型与活动特征研究

由于农业灌溉水的长期入渗软化作用,1984-2019年甘肃黑方台已频繁发生滑坡灾害约150次,沿黄土塬边形成长约10公里的滑坡密集发育带。滑坡类型以中、小型黄土层内滑坡为主,占90%以上;大、中型黄土-泥岩顺层滑坡次之。黄土层内滑坡速度快、滑程远,突发性、频发性、继发性强;黄土-泥岩顺层滑坡速度慢、滑程近、复活性强。高陡的台缘地形和强度低、水敏感性强的岩土体和岩层倾向坡外的地质结构是滑坡发生的基础,台塬区长期大量的农业灌溉是主要引发因素,大量水体入渗软化斜坡岩土体,使抗剪强度降低,并形成了约20多米厚的饱和软弱基座,导致斜坡失稳滑动,侧压力、季节性冻结滞水和溶滤作用等也有一定影响。黄土层内滑坡高速远程滑动的主要原因是：滑坡剪出口位置高,滑动势能大,释放条件好,剪出口下部有陡坡加速段和开阔、平缓的滑动空间,滑体底部饱和软弱黏性土持续产生超孔隙水压力、液化等低摩阻效应,是远程滑动的润滑剂。黄土-泥岩顺层滑坡的主滑面沿外倾15°左右的泥岩层面发育,且剪出口位于斜坡下部坡脚部位,能量释放条件差,决定了黄土-泥岩顺层滑坡的滑动速度较低、滑动距离较短,滑体易再次复活滑动。     

黑方台黄土区灌溉诱发滑坡数值模拟研究——以黄茨滑坡为例

本文利用phase2软件对黄茨滑坡进行数值模拟,分别模拟天然状态和饱水状态下滑坡的情况,通过分析计算模型的应力、位移变化,探究黑方台黄土区灌溉诱发滑坡的形成机理。最后的计算结果比较理想,天然状态和饱水状态下应力和位移在空间上具有相同的分布规律,但在饱水状态下应力和位移均出现较大增幅,说明边坡在饱水时更容易失稳。结合黑方台地区长期使用大水漫灌这一灌溉方式的实际,从而初步得出灌溉是黑方台地区频繁发生滑坡的诱因的结论。     

无人机航测系统在滑坡应急中的应用

2017年2月19日3：45左右,甘肃省永靖县黑方台罗家坡发生滑坡。针对滑坡灾害应急过程中对滑坡滑体厚度和体积精确计算的难题,本文采用无人机航测系统,获取滑坡前后的高精度DEM数据源,并结合现场调查,精确计算出滑坡堆积区厚度的分布情况。研究结果表明,罗家坡2^#滑坡长525m,总面积约5.65×10⁴m²,滑坡体总体积约14.7×10⁴m³,最大滑距为368m,滑坡剪出口位于第四系上更新统冲积粉质黏土顶部,堆积区最大埋深8.35m,位于滑坡滑舌的西南侧。根据DOM影像和现场调查,该滑坡危害对象以农田和水渠为主,无房屋受损和人员伤亡,本文通过引入无人机航测系统为滑坡应急抢险救灾提供了一种新的研究方向。     

诱发滑坡的地下水流系统响应历史与趋势——以甘肃黑方台灌区为例

灌溉的地下水系统响应是黑方台地区灌溉诱发地质灾害研究的基础.黑方台台塬自上而下由黄土、砂砾石和基岩3个含水岩组构成.以对斜坡稳定性影响最大的黄土含水系统为研究对象,分析了灌溉前后水均衡变化,采用数值模拟的方法恢复了引水灌溉引起的地下水流系统演化过程,对不同灌溉量下地下水流系统发展趋势进行了预测.结果表明,黑方台地区长期大量引水灌溉打破了地下水均衡,改变了地下水系统的天然状态,使地下水的分布及其水流系统发生了很大变化,中心部位地下水位44年间上升了至少20m,减少灌溉量至350× 104m3/a地下水位将呈下降趋势.研究成果可为黑方台滑坡地质灾害综合治理提供科学依据.     

灌溉引起的黄土工程地质性质变化

引水灌溉改变了黄土的原生环境,使黄土在增湿乃至饱和的过程中,微结构、物理、力学及水理性质都不同程度地发生了变化,成为诱发黄土灾害的重要条件.以甘肃省黑方台灌区为研究区,开展从原位试验到室内测试、从传统土力学到非饱和土力学、从微观到宏观的多角度系统研究,揭示灌溉引起的黄土工程地质性质变化.研究结果表明,灌溉造成黄土原生结构破坏,孔隙总量和孔隙度普遍减小,造成天然含水量、天然密度、干密度等物理性质指标增高,天然孔隙比降低,黄土压缩性和湿陷性趋低,抗剪强度降幅尤为明显;从非饱和土力学角度看,灌溉使得黄土含水量增加,基质吸力降低,非饱和黄土强度参数也随之呈递减趋势;从黄土时效变形分析看,灌溉使得黄土更易发生蠕变变形和破坏.