大型地震滑坡高速滑动堵江机制的离散元数值模拟

汶川大地震触发了大量的大型滑坡,这些滑坡体在峡谷河流地带堵塞河道形成了堰塞湖.本文以唐家山滑坡形成的堰塞湖为例,通过离散元数值方法对地震作用下唐家山滑坡的滑动堵江机制进行了模拟,结论如下:唐家山滑坡确实为一高速滑坡,滑坡从启动到停止,其速度变化曲线具有显著的非线性特征,滑坡的最大滑速达27 m/s;直观地再现了唐家山滑坡的滑动以及形成堰塞体的全过程运动特征和滑坡堵江机制,并把其划分为5个阶段,即滑动启动阶段、加速滑动阶段、减速滑动阶段、遇阻堆积阶段和自稳成坝阶段.     

"5·12"汶川地震诱发滑坡的滑动距离预测

滑坡体积和地形地貌是影响滑坡滑动距离的两个重要因素.在对"5·12"汶川地震诱发的滑坡进行详细调查的基础上,对46个典型地震滑坡的滑动距离与滑坡体积以及原始斜坡坡角的相关关系进行了统计分析.结果表明,汶川地震滑坡的水平滑动距离、垂直滑动距离均与滑坡体积的对数值具有良好的指数函数增长关系,相关系数R2分别为0.8244和0.7859;等效摩擦系数与原斜坡坡角正切值之间具有良好的线性增长趋势,相关系数R2为0.7973.基于此,通过二元线性回归,获得了滑坡水平滑动距离与滑坡体积、滑坡前后缘高差以及原始斜坡坡角的相关关系.     

“5.12”汶川地震诱发滑坡的滑距预测

滑坡体积和地形地貌是影响滑坡滑动距离的两个重要因素。在对“5.12”汶川地震诱发的滑坡进行详细调查的基础上,对46个典型地震滑坡的滑动距离与滑坡体积以及原始斜坡坡角的相关关系进行了统计分析。结果表明,汶川地震滑坡的水平滑动距离、垂直滑动距离均与滑坡体积的对数值具有良好的指数函数增长关系,相关系数R2分别为0.8244和0.7859;等效摩擦系数与原斜坡坡角正切值之间具有良好的线性增长趋势,相关系数R2为0.7973。基于此,通过二元线性回归,获得了滑坡水平滑动距离与滑坡体积、滑坡前后缘高差以及原始斜坡坡角的相关关系式logLr=-0.0785logV+1.2347log(H/tanθ)。     

平敞型高速远程滑坡碎屑流运动与堆积演化规律研究

尼续村滑坡发育于藏南亚东-谷露裂谷带中段开阔的半地堑盆地边缘,堆积区为平坦河谷地貌,属于典型的“平敞型”岩质高速远程滑坡,堆积演化序列完整且保留至今,研究该滑坡有助于揭示这一类高速碎屑流运动与堆积演化机制。本课题对尼续村滑坡各组成部分开展了详细地面调查,结合地球物理方法揭示了源区斜坡破坏基本特征与破坏机理,通过遥感解译与堆积物颗分试验揭示了滑体演化各阶段碎屑物质的空间展布规律。通过研究提出,尼续村滑坡的高速碎屑流转化过程可划分为三个阶段,即在源区斜坡段的滑坡结构碎裂化阶段、中部滑动区的物质结构碎屑化阶段、前缘区域的碎屑流流态化运动与堆积阶段,相对应的滑体结构具有碎裂化-碎屑化-流态化的阶跃式转化过程。中部与前缘区域的碎屑流以内部或底部的层状剪切破碎为主,使得碎屑流在“摊薄效应”下继续运动与纵向扩展,而碎屑流运动由“干”的高速流态化转为固态静止的过程极为迅速,从而保留有连续脊丘与线槽等特殊流体性质下的堆积地貌形态。研究认为,地震发生后受源区斜坡结构所控制产生明显的解体与破坏,按照由前至后的序列下滑运移,受滑体自身势能条件控制,自源区而下的滑体在堆积过程中产生了由左至右、由近及远的叠加堆积过程,这是尼续村滑坡堆积范围向下游明显偏转的主要原因。     

“5·12”汶川地震滑坡特征及失稳破坏模式分析

“5·12”汶川特大地震不仅大幅度降低了地震区斜坡的稳定性,而且还诱发了大量滑坡等地质灾害。通过对灾区地震滑坡灾害进行野外深入调查,对“5·12”大型典型地震滑坡的基本特征等进行归纳、总结,并以青川县东河口滑坡为例,对该大型滑坡的基本特征及失稳破坏模式进行分析。分析得出,东河口滑坡是一个强震作用下的高速远程型坡体运动,其运动阶段大致可分为启程滑动、近程飞越、碰撞和远程流动3个阶段。该滑坡的失稳破坏模式可简单概括为拉裂→裂纹扩展、趋于贯通→斜坡失稳、凌空滑出→滑坡解体、流动→堆积。     

碎裂岩体滑坡运动特征及近场涌浪变化规律

收集三峡库区48组典型岩体滑坡参数及裂隙发育情况,在遵循相似准则的基础上,结合万州河段地形资料建立浅水区碎裂岩体滑坡涌浪三维物理模型. 通过多组模型试验,测定不同形状及方量的岩体滑坡水上运动特征以及滑坡淹没率对近场涌浪最大波幅的影响. 结果表明：破碎后的岩体滑坡沿厚度方向产生速度梯度,使得滑坡体分层滑向水面,且滑坡最大厚度随着滑动距离的增加呈指数衰减;当滑坡淹没率小于极限淹没率时,近场涌浪最大波幅随着水深的减小而急剧降低. 通过对无量纲参数的多元回归分析,建立碎裂岩体滑坡最大厚度衰减公式、浅水区滑坡淹没率经验公式以及三维涌浪近场最大波幅的预测方程. 红岩子滑坡和龚家坊滑坡现场观测资料分析结果验证了方程在浅水中的有效性.     

青藏高原典型液化型高速远程滑坡形成机制分析

高速远程滑坡作为一种特殊的地质灾害,具有运动速度快、滑动距离远,致灾范围广等特征,一旦发生往往给人类的生命财产带来巨大的损失,因此,针对其超强运动机制的研究一直受到国内外滑坡领域的高度关注。液化减阻作为高速远程滑坡发生超强运动的一个重要机制,强调滑坡运动过程中出现超孔隙水压力累积、有效应力降低等液化行为,导致滑坡基底摩擦系数减小,发生高速远程运动。本文根据前人研究结果对液化的影响因素和高速远程滑坡的液化机制进行总结,将不排水加载作用下滑坡的液化机制归纳为结构液化和滑动带液化两种;并基于详细的现场调查对青藏高原地区两类典型的液化型高速远程滑坡（玉树滑坡和乱石包滑坡）的形成机制进行了初步分析。结果表明：玉树滑坡和乱石包滑坡在启动条件、运动和堆积地貌单元及液化机制等方面均有差异。玉树滑坡为发生于山间沟谷中、由强降雨诱发的崩坡积层滑坡,滑坡体积小但运动距离远,滑带土为堆积于沟谷中的饱和松散砂质黏土（细粒土）,可忽略颗粒的剪切破碎性;不排水加载作用破坏了松散的土体结构,从而诱发滑坡液化;乱石包滑坡发生于山前盆地由古地震触发并斜抛启动,滑带土为风化的花岗岩粗砂,具有剪切易破碎性,土颗粒破碎引起滑动带液化是滑坡发生高速远程运动的主要原因。     

青岛崂山头海域海底滑坡的声波探测

利用多波束测深、浅地层剖面和侧扫声纳探测资料对青岛崂山头海域侵蚀沟及海底滑坡的形态、成因进行分析讨论。全覆盖的多波束测深反映了侵蚀沟的形态特征,为分析侵蚀沟及滑坡的成因提供了依据。崂山头海底滑坡是由潮流冲蚀等外动力引起的平移滑坡。侧扫声纳清晰地反映了滑坡边界和滑塌挤压波纹,表明滑坡刚发生不久,还未被冲蚀。浅地层剖面呈现较完整的滑坡形态和结构特征,可识别出滑动体、滑动剪切面和拖曳层理等滑坡要素。结果表明高分辨率的多波束测深仪、浅地层剖面仪和侧扫声纳仪等声学设备对探测海底滑坡、分析其成因具有较好的效果,可为海洋防灾减灾,海洋工程建设提供参考依据。     

“10·10”西藏白格滑坡运动特征反演分析

为获取“10·10”白格滑坡运动规律与特征，基于“10·10”白格滑坡发育的3大区（启动区、堆积区、冲击区）和6个运动阶段（主体失稳破坏、牵引区启动、高速临空滑跃、冲击对岸、折返相撞及水砂射流、堆积坝次级滑移）,对滑坡碎屑体堆积状态及其在四川岸的冲击形态进行分析。采用谢徳格尔法及能量转化计算方法，选取滑坡体冲击高度的5个特征点，计算滑坡碎屑体在各运动阶段的运动速度。结果表明：主滑区阻滑区滑体以2.2 m/s的初速度启动，从启动区至剪出口，速度不断增大，5个特征点达到最大速度，分别为H₁ 67.0 m/s、H₂ 73.0 m/s、H₃ 73.7 m/s、H₄ 73.2 m/s、H₅ 68.3 m/s;牵引区滑体到达剪出口时，速度为70.2 m/s;主滑区阻滑区滑体的滑动速度具有从中间向两端递减的态势，其中滑坡主滑方向的中间位置速度最高，达73.7 m/s;滑体整体剧动时所释放的能量E至少为10^10.8J,引起震动相当于4.0～4.7级的表层基岩地震。通过滑坡...     

基于两相双质点MPM的滑坡堵江灾害链生全过程分析

滑坡-堵江-堰塞湖灾害链是高山峡谷地区的典型地质灾害,其中滑坡堵江环节作为该灾害链的衔接过程,往往决定了后续灾害在时间、空间上的延拓规模,合理再现这一复杂流-固耦合过程对于灾害链风险评估至关重要。基于物质点法（MPM）模拟岩土材料非线性的优势,采用Drucker-Prager模型表征失稳运动的岩土体,引入人工状态方程表征水体流动过程,发展了岩土体（固相）与水体（液相）相互作用的两相双质点物质点法（TPDP-MPM）;通过模型试验尺度下滑坡体-水体相互作用过程的仿真分析,验证了TPDP-MPM处理岩土体、水体两相耦合的有效性。以此为基础,针对2011年湖北十堰市二荒村滑坡堵江（平渡河）灾害链,再现了灾害演化全过程,通过演化过程中的速度场与动能分析,认为二荒村滑坡堵江全过程可分为失稳启动、高速滑动、入江制动和堆积成坝4个阶段,揭示了滑坡体在失稳启动和高速滑动阶段的运移模式以及入水制动阶段水体对于滑坡堆积过程的影响规律。研究成果为滑坡堵江灾害链的全过程推演与风险评估提供了理论与方法。     

基于滑坡成因的汶川地震堰塞湖分类及典型实例分析

汶川地震引发了大量的堰塞湖,其带来的长期危害成为灾区恢复重建过程中引人关注的问题之一.依据地震滑坡成因机制及特点,对地震堰塞湖进行了类型划分,从地震滑坡(崩塌等)灾害的形成机制将堰塞湖分为整体滑动型堰塞湖和崩滑型堰塞湖两个大类.在崩滑型堰塞湖中,根据滑坡的成因特点又分为坠落-滑动型堰塞湖和坠落-弹射-滑动型堰塞湖两个亚类.并列举各种类型地震堰塞湖的典型实例,分析总结了各种类型的成因方式、发育特点及应急处置措施.对提高地震堰塞湖的认识具有一定的学科意义,对地震恢复重建过程中堰塞湖的长期防治具有一定的科学指导意义.     

汶川地震诱发滑坡方向效应研究

针对在野外调查过程中发现汶川地震灾区的一些特殊区域,滑坡的滑动方向呈现出一些与地震动力直接相关的异常现象,作者对典型研究区进行了详细的遥感解译,统计了不同坡向上滑坡灾害的发育密度和大型滑坡滑向与发震断层的关系,得出汶川地震诱发滑坡具有"背坡面效应"和"断层错动方向效应"."背坡面效应"是指在与发震断裂带近于垂直的沟谷斜坡中,在地震波传播的背坡面一侧的滑坡发育密度明显大于迎坡面一侧."断层错动方向效应"是指滑坡的滑动方向与发震断裂的活动方式和错动方向密切相关.在分析强震诱发滑坡成因机理时,应加强对2种因素和效应的研究:1)地震时断裂的突然错动所产生的直接动力对斜坡失稳的初始驱动作用;2)地震过程中地震波在斜坡山体内传播的折射、反射以及由此引起的坡体内应力的变化.     

汶川地震灾区滑坡的成因及典型实例分析

滑坡是汶川地震灾区最主要的次生地质灾害类型,在灾区分布广泛,数量众多,破坏强度大,造成了大量的人员伤亡和安全隐患.首先,从地形地貌、坡体地质结构、地层岩性、地震动、坡体的稳定状态、风化作用和河流作用等方面对汶川地震灾区滑坡形成原因进行研究,断裂带附近强地震动和坡体地质结构是大量滑坡形成的主要原因;其次,对典型实例王家岩...     

汶川地震引发高速远程滑坡运动机理数值模拟研究——以谢家店子滑坡为例

针对汶川地震引发的谢家店子滑坡,在现场调查分析的基础上,建立了二维离散元数值模拟模型,采用2D-Block软件对其进行了全过程的数值模拟研究,并通过对跟踪块体的深入分析,研究了相应地质体在不同阶段下的运动特征。模拟结果表明,谢家店子滑坡经历了剧动启程抛掷阶段、快速撞击飞行阶段、铲刮减速碎屑流阶段及堆积掩埋阶段。为了揭示地震引发高速滑坡的发生规律,分别研究了地震震级、斜坡地形和斜坡上岩块的尺寸对高速滑坡启动和运动过程的影响规律。地震震级对边坡的启动、变形、破坏和运动有很大的影响,地震震级越大,滑体启动的加速度和速度也就越大,从而易形成高速远程滑坡。斜坡体本身的地形地貌对滑体运动也有较大影响。在震级和岩石力学参数一定的条件下,斜坡上岩块的大小对其启动、变形和运动过程有一定影响,随着岩块的增大,滑体运动的每个阶段历时都在减小,但当岩体十分破碎时,滑体虽然能够运动,但是很难发生抛掷。将地震滑坡的启动机理概括为积累变形效应、振荡启程效应和振荡加速效应。     

5．12汶川地震中山区公路桥梁震害及启示

通过对5.12汶川地震强震区桥梁震害调查,总结了此次地震中桥梁、特别是山区公路桥梁在地震中破坏形态和特点,初步揭示此次地震造成桥梁(特别是山区公路桥梁)的破坏原因和特点,为灾区地震损伤桥梁的抗震加固和重新建造桥梁提供一些参考,同时初步分析了震害原因和应从中吸起的一些教训,为今后桥梁抗震设计提供合理建议.     

城市给水系统地震风险分析及震后供水

汶川地震导致重灾区绵竹市给水系统严重受损,供水中断数日后逐渐恢复供水,结合数次地震对供水系统震损统计和经验,总结了城市给水系统各组成部分主要的震损形式.以西部大城市地表水给水系统为例,对水源水库、输水管渠、净水厂及给水管网进行了地震脆弱性分析;针对汶川地震后应急供水经验,提出了临时应急供水和系统恢复供水技术措施;震后居民临时安置房建设及用水具有明显的特殊性,确定了给水及消防设计方案.     

基于地球多传感器网络信息的潜在滑坡判识模型

潜在滑坡的判识是滑坡预测预报中的关键问题,潜在滑坡早期判识能够有效减少灾害的发生。基于滑坡灾害诱发的各种影响因素,利用地球多源时空信息和多传感器网络,遥感监测潜在滑坡体,利用监测设备获取滑坡岩性、坡体结构、地貌形态、活动迹象等关键控制信息,从中选取滑坡灾害诱发的主要控制要素作为判识指标,建立基于多源信息的潜在滑坡多因素判识模型;特别是根据滑坡的成灾规律,分析潜在滑坡孕育过程中地貌形态改变、成灾条件变化与滑坡发生的临滑诱发条件,建立基于不同信息源的滑坡控制因素判识模型。最后,通过汶川地震灾区垮梁子滑坡体实例分析,验证潜在滑坡综合判识模型并进行优化,从而为滑坡灾害的早期判识预测提供依据。     

底层框架砌体结构房屋震害特征及抗震对策

底层框架砌体结构房屋为上刚下柔结构体系,在"5·12"汶川地震中遭受了严重破坏.通过对汶川地震中此类房屋震害特点进行总结,分析了相关震害产生的原因.对某工程实例在底层设置不同数量抗震墙以实现第二层与底层侧移刚度比的定量计算,分析不同侧移刚度比对结构薄弱层出现位置的影响,并对此类房屋建筑设计提出了几点建议.     

汶川地震中上海高层建筑动力反应分析

对同济大学强震监测台在汶川地震中测得的地震记录进行频谱特性分析,以同济大学教学科研综合楼为研究对象,应用通用有限元软件建立计算模型,分析了该结构在这一实测地震记录作用下的响应特点,并将其与调幅后的El Centro波、Taft波和上海人工波作用下的计算结果进行了对比分析,同时探讨了远震对深覆盖场地上高层建筑的影响。结果表明：尽管汶川地震同济波的峰值加速度很小,但是2～3．5s的长周期分量卓越性却十分突出,共振效应造成长周期的高层建筑地震反应明显。     

汶川地震灾区帽壳子滑坡形成泥石流的过程和特征

实地调查了汶川地震灾区北川县帽壳子滑坡转化为坡面泥石流和沟道泥石流的基本特征和形成过程,并利用能量守恒原理和Takahashi泥石流运动模型对其运动特征进行了分析。结果表明：对于强震诱发的滑坡,其层间碎块石土体强度低,滑坡体内部裂隙发育,在强降雨作用下容易转化为泥石流;滑坡转化为坡面泥石流的过程为岩土体沿基岩面下滑→撞击→强碎屑化→流动→快速停积;滑坡转化为沟道泥石流的过程为滑坡体崩滑→弱碎屑化→水流掺混→掏蚀沟道→流动堆积;滑坡转化为坡面泥石流后,起始速度较快,但没有沟道限制和水力作用,因此运动阻力较大,冲出距离远小于沟道泥石流;利用Takahashi泥石流运动模型计算得到的沟道泥石流冲出距离与实际观察值比较吻合。