基于粗糙集–神经网络的IBURI地震滑坡易发性研究

强震引发的滑坡范围广、数量多,呈现明显的区域性特征,并受强震动外的降雨等环境因素以及区域性水文地质等多种复杂因素的影响。在地震滑坡易发性评价中制定合理的指标选择策略能够从根本上提升评价精度和评价效率。以2018年9月6日北海道IBURI地区的Mj 6.7级地震引发的3 307处滑坡为研究对象,详细研究地震滑坡评价指标体系的构建。首先,结合地震灾害现场调查及资料分析,在充分考虑地震特性的基础上选择17项原始评价指标,然后,引入粗糙集理论作为指标选择策略,利用粗糙集对不确定数据的约简能力删除9项对评价结果影响较小的因子。最后,用优化后的指标构建BP神经网络的输入层,采用粗糙集–BP神经网络模型对IBURI地震滑坡易发性进行评价。结果显示,模型的预测精度从63.8%提升至94.4%,说明以粗糙集理论作为指标选择策略的粗糙集–BP神经网络模型能够有效提高地震滑坡易发性评价的准确性。     

地震诱发滑坡的概率分析

地震是1个典型的随机过程,地震强度、震中位置及地震频度等都具有不确定性。目前,地震滑坡初判准则中,对地震滑坡只做了确定性分析,而没有考虑地震的随机性,针对此问题提出了地震诱发滑坡初步预测的概率分析方法,并详细推导了评价地震滑坡危险性的概率函数。     

基于集对分析的巴东新城区滑坡灾害空间预测

集对分析方法的研究和应用对区域性滑坡预测具有较强的理论和实用意义。滑坡空间预测系统是一个受不确定因素影响较多的系统,而集对分析法能够很好地解决确定–不确定问题。将集对分析法引用到滑坡空间预测领域,以MAPGIS为操作平台,在对巴东县新城区滑坡灾害发育的地质背景、分布规律和发育特征进行统计分析的基础上,根据统计结果确定预测危险性等级评价标准,然后根据各预测单元的属性信息判别各预测单元指标等级,最后利用集对分析理论对各预测单元进行危险性等级预测。将所得空间预测图与已知滑坡分布图进行比较,认为结果可靠、方法可行,并得出联系度和集对势理论结合能够提高预测精度的结论。     

基于Udec的滑坡滑距预测——以汶川地震某滑坡为例

地震滑坡的滑距预测问题是滑坡研究领域的一个重要问题,对于防灾减灾具有重要意义。发生于2008年的汶川地震在西南地区诱发了多处滑坡灾害,文章以汶川地震诱发的一例切层迹象明显的岩质滑坡为例,利用离散元软件Udec模拟了斜坡在地震中的滑移过程,模拟所得到的滑距与野外调查所得滑距相对误差较小,说明滑距预测取得了良好的结果,这为地震滑坡的滑距预测提供了新方法。     

大规模开采矿山地震视应力和变形与区域性危险地震预测

 大规模开采的矿山存在复杂的诱导地震活动,在高应力硬岩条件下具有产生区域性危险地震和岩爆灾害的可能性,震源的地震视应力和变形参数是地震机制和地震活动性预测研究的重要参数,对此开展研究具有重要意义。针对冬瓜山铜矿深井开采诱导地震活动,对地震视应力和位移在矿区开采过程中的时空特征开展研究,发现地震活动具有区域性分布特征,其时空分布与开采活动及矿区矿柱分布具有较强的对应关系。以此为依据,结合矿区地质构造和地应力状态,研究该矿区区域性地震机制,指出可以利用天然地震复杂震源的凹凸体理论来解释该矿区区域性地震成核机制,从而提出该矿区区域性危险性地震成核概念模型,并针对该矿地震活动的特征讨论识别成核区的方法。针对该矿区域性岩体破坏实例,分析地震视应力和变形参数时间序列特征,讨论潜在区域性地震成核区的地震活动危险性和岩体破坏性态的评价与预测。研究结果在工程实践中得到实际应用。     

利用强震记录分析汶川地震诱发滑坡

 根据Newmark方法提出一种在已知强震记录和滑坡数据的情况下,推导斜坡临界加速度的方法。采用这种方法,利用汶川地震中理县的3组强震记录数据和地震滑坡数据,得到沙坝台,桃坪台,木卡台附近区域的临界加速度估计值分别为40,50和70 gal。计算结果与灾区实际比较脆弱的地质情况一致。斜坡临界加速度可以作为利用地震动参数判定斜坡在地震作用下是否破坏变形的定量依据,为地震滑坡的定量研究提供一种思路。利用所提出的方法和汶川地震得到的大量强震记录,对龙门山地区的临界加速度进行评估,为震后恢复重建中的工程应用和地震滑坡灾害预测、区划工作提供定量参考信息。研究方法和结果有助于推动我国地震滑坡的定量化研究。     

基于BP神经网络的滑坡地质灾害预测方法

为了解决滑坡地质灾害传统预测方法中出现的综合性、实用性不强等问题,本文研究用基于优化参数设置的BP神经网络模型来预测滑坡地质灾害。该方法基于BP神经网络,顾及与滑坡地质灾害产生紧密相关的地质条件和环境因素,对BP神经网络的输入层、隐含层、输出层的参数进行优化;再由历史的经验数据通过训练、泛化建立基于BP神经网络的地质灾害预测模型;最后,按照0和1的组合结果对滑坡地质灾害进行预测。本文利用该模型对汶川地震诱发的滑坡地质灾害进行分析预测,结果表明:该模型的预测结果与实际结果吻合度达到86%~90%,预测精度较高,验证了基于改进的BP神经网络预测滑坡地质灾害的方法是实际可行的。     

强震山区地震滑坡发生概率研究——以九寨沟国家地质公园为例

地震滑坡危险性评价是强震山区风险评价和防灾减灾的重要组成部分。以2017年M_w6.5九寨沟地震诱发的国家地质公园内1022处滑坡为样本数据和r.slopeunits软件划分的1234个斜坡单元为评价单元,选取地震动峰值加速度(PGA)为触发因子及12项地形地貌、地质和水文因子为滑坡影响因素,采用贝叶斯概率方法与广义加性统计模型,获取了8次关键历史地震(1933～2017年)情景下的滑坡响应发生概率均值和不确定性(95%可信区间)。10次交叉验证结果表明以2017年地震滑坡建立的初始模型空间预测精度AUC_(ROC)平均值高达0.93,使得其余7次地震动下的滑坡响应模拟结果具有可靠性;PGA为研究区地震滑坡的显著影响因子,滑坡发生概率与PGA之间存在明显的正相关性,此外高概率区主要沿沟谷呈带状分布。为地震滑坡危险性综合评价提供了新思路和新方法,研究结果对该地区潜在地震滑坡概率的预测和震后快速评估具有一定的参考价值。     

滑坡预测预报研究现状述评

滑坡是主要的地质灾害类型之一 ,其危害和影响程度仅居地震、火山之后。如何对滑坡发生的时间和空间进行预测预报是当今的一个研究热点。本文主要介绍了目前国内外使用较多且较成功的预测预报方法 ,分析了当前预测预报中存在的问题 ,并提出了相应的建议。     

滑坡预测预报研究现状述评

滑坡是主要的地质灾害类型之一，其危害和影响程度仅居地震、火山之后。如何对滑坡发生的时间和空间进行预测预报是当今的一个研究热点。本文主要介绍了目前国内外使用较多又较成功的预测预报方法，分析了当前预测预报中存在的问题，并提出了相应的建议。     

基于GIS的汶川地震滑坡灾害影响因子确定性系数分析

 2008年5月12日14时28分,四川省汶川发生了8.0级大地震,地震诱发了数以万计的滑坡灾害。在大约48 678 km2的区域内,采用震后航空像片与多源卫星影像解译并结合野外调查验证的方法,共圈定出48 007个地震滑坡灾害。在此基础上,选取地层、岩性、断裂、地震烈度、宏观震中、地表破裂调查点、地形坡度、坡向、顺坡向曲率、高程、水系与公路共12个影响因子作为汶川地震诱发滑坡影响因子,利用GIS强大的空间分析能力与确定性系数方法,对这12个影响因子进行敏感性研究。研究结果表明：(1) 寒武与震旦系是地震滑坡易发地层,侵入岩组、灰岩为主的岩组是地震滑坡发育的高敏感性岩组;(2) 地震滑坡受中央断裂影响最大,同时还受控于前山断裂,受后山断裂的影响较小;(3) 地震滑坡易发性分别随着地震烈度、与震中的距离、与地表破裂点距离的增加而减少;(4) 坡度大于40°是地震滑坡的易发坡度,E,ES方向为地震滑坡的易发坡向,高程范围为1 000～2 000 m,尤其是高程1 000～1 500 m范围为地震滑坡易发区;(5) 400 m水系缓冲区和2 000 m公路缓冲区范围内滑坡易发性较高。确定研究区内各地震滑坡影响因子最利于滑坡发生的数值区间,为进一步地震滑坡区域评价及预测奠定基础。     

不同采样策略下地震滑坡敏感性分析研究EI北大核心CSCD

针对地震滑坡规律复杂,预测难度大,而传统地震滑坡敏感性分析采样策略研究不足的问题,分析不同采样策略对地震滑坡敏感性分析的影响。以多边形缓冲区作为采样区,并将滑坡的发生区域及前两者总和2个采样策略用于对比实验。选取4·20芦山地震中受灾严重的宝盛乡作为研究对象,根据采样策略对滑坡各个评价因子进行采样,并构建支持向量机模型定量计算敏感性指数,再利用自然断点法生成敏感性区划图。通过多种方法对结果进行分析。其中,以多边形缓冲区为采样策略得到的滑坡正确率94.44%,受试者工作特征曲线下面积99.1%,种子单元面积指数综合评价效果最佳,3项结果均占优势。结果证明该采样策略是有效可行的,可为后续防灾减灾工作提供依据。     

不同采样策略下地震滑坡敏感性分析研究

针对地震滑坡规律复杂,预测难度大,而传统地震滑坡敏感性分析采样策略研究不足的问题,分析不同采样策略对地震滑坡敏感性分析的影响。以多边形缓冲区作为采样区,并将滑坡的发生区域及前两者总和2个采样策略用于对比实验。选取4·20芦山地震中受灾严重的宝盛乡作为研究对象,根据采样策略对滑坡各个评价因子进行采样,并构建支持向量机模型定量计算敏感性指数,再利用自然断点法生成敏感性区划图。通过多种方法对结果进行分析。其中,以多边形缓冲区为采样策略得到的滑坡正确率94.44%,受试者工作特征曲线下面积99.1%,种子单元面积指数综合评价效果最佳,3项结果均占优势。结果证明该采样策略是有效可行的,可为后续防灾减灾工作提供依据。     

福建某滑坡的岩土工程勘察和治理

一项科学的滑坡岩土工程勘察及治理计划流程如下:利用现场勘察、监测、土样室内重复剪试验、资料分析等方法,细致深入的了解滑坡区自然地理条件、工程地质条件、地震及地震效应、地层及工程地质层、水文地质情况,评价滑坡稳定性,并测算滑动面土层综合抗剪强度参数,分析滑坡的原因,并进行科学的预测,据此制定治理策略。下文以福建某滑坡为例,简要概述岩土工程勘察与治理计划流程。     

强震区断裂活动与大型滑坡关系研究

 活动断裂带与大型滑坡之间的关系一直是人们关注的热点问题。通过汶川Ms8.0级地震活动断裂和大型滑坡调查,阐述龙门山活动断裂带大型滑坡形成的地质背景,总结活动断裂带大型地震滑坡的分布特征、形态特征、启动特征和分段特征及其相关影响因素。基于野外调查资料,以龙门山中央断裂带谢家店子滑坡为例,采用离散元方法模拟分析滑坡的启动和快速运移过程,提出高速远程滑坡的致灾后果决定于启动方式、飞行路径和堆积特征3个方面。本项研究对于认识断裂活动与大型滑坡之间的关系以及滑坡成灾后果预测具有重要的指导作用。     

汶川地震滑坡分布规律与危险性评价

汶川地震诱发了数以万计的滑坡灾害,造成了巨大的财产损失与人员伤亡。本文基于地理信息系统、遥感、地质工程、统计学等理论,以汶川地震滑坡为研究对象,开展人机交互解译、信息自动提取、失稳机制分析、分布规律分析、危险性评价等方面的研究工作,取得了以下主要研究成果:(1)采用震后多源遥感影像人机交互解译,结合野外调查验证方法,圈定出48 000多处地震滑坡,总面积约为711.8km2。应用GIS技术,建立了汶川地震滑坡及相关地形、地质等空间数据库。(2)基于不同遥感影像,采用监督分类、非监督分类、决策树等多种方法,对北川县湔江流域部分地区进行地震滑坡信息的提取与对比分析。结果表明,采用SPOT5影像,基于最大似然法分类方法与坡度的决策树方法所得结果最理想。(3)对一些源区被地表破裂穿过的滑坡进行野外调查,在分析其与地表破裂空间关系的基础上,初步提出这些滑坡的触发原因不单是地震动作用,而是断裂错动与地震动2种外力的综合作用,且断裂错动的影响甚至高于地震动。(4)分析汶川地震滑坡强度–频率关系,分析结果表明:大光包滑坡与文家沟滑坡是汶川地震事件诱发的2个超大规模滑坡事件,除这2个滑坡及与其面积差小于0.1 km2的滑坡,汶川地震诱发的滑坡强频方程为y=-1.834 17x+12.369 1,其中,x为单体滑坡面积(m2)的常用对数值,y为滑坡面积大于该面积值的滑坡数量的常用对数值。统计滑坡空间分布与地震烈度、地震动加速度峰值PGA、岩性、地形等参数的关系,得出汶川地震滑坡易发因子内部级别。(5)分别采用确定性系数方法与证据权重方法,对汶川地震滑坡区域进行危险性评价,结果表明,证据权重方法略优于确定性系数方法。考虑了不同因子组合情况下的滑坡危险性,结果表明:地震烈度对地震滑坡的影响最大,而地形、地质、人类活动因素对地震滑坡危险性评价的影响较小。滑坡极高危险区与高危险区主要集中在一个沿发震断裂分布的带状区域内,表明地震滑坡受活动构造的控制作用强烈。(6)基于Logistic回归模型,分别对2组模型训练样本和不同百分比(100.0%,90.0%,80.0%,70.0%,60.0%,50.0%,40.0%,30.0%,20.0%,10.0%,5.0%,2.0%,1.0%,0.5%,0.2%,0.1%)训练样本开展地震滑坡的危险性评价。结果表明:2组模型训练样本的滑坡危险性评价结果较接近;对于不同百分比训练样本,当训练样本百分比大于等于10%,尤其是大于30%时,评价结果稳定;当训练样本百分比小于10%时,评价结果出现较大异常。(7)以北川县湔江流域部分地区作为研究区,采用人工神经网络模型,基于3组不同的滑坡训练样本、两类与单类评价样本、Logistic函数与Hyperbolic函数等12种方法进行地震滑坡危险性评价。结果表明,人工神经网络方法应用于汶川地震滑坡危险性评价的结果不理想。(8)基于3组不同的滑坡训练样本,采用两类支持向量机与单类支持向量机评价模型以及线性函数、多项式函数、径向基函数、S型函数4类计算函数等方法(共24种),对北川县湔江流域部分地区进行地震滑坡危险性评价。结果表明:基于500个最大滑坡的点数据训练样本的两类支持向量机模型与径向基函数结果的正确率最高;在地震滑坡危险性评价中,两类支持向量机比单类支持向量机更科学;在核函数的选择上,径向基函数最优。     

滑坡预测预报的研究现状与发展

在指出滑坡预测预报对减灾防灾的重要意义后,简要而系统地讨论了滑坡预测预报。首先分析了滑坡预测预报的具体含义。其次,在对国内外滑坡预测预报研究成果深入分析的基础上,从滑坡的时间预测预报、空间预测预报两个方面总结了滑坡预测预报研究的主要方法。最后建设性地分析了滑坡预测预报研究的发展趋势和未来研究的突破口。     

汶川地震诱发滑坡与地震动峰值加速度对应关系研究

 利用汶川地震获得的地震动记录及峰值加速度数据和收集整理的近3 000个崩滑点数据,对汶川地震诱发滑坡与地震动峰值加速度之间的对应关系进行研究,得到如下认识：(1) 地震动峰值加速度与地震诱发崩滑之间存在非常明显的正相关性,随峰值加速度增加,地震滑坡灾害也逐渐严重。(2) 在龙门山震区存在0.2 g的峰值加速度分界线,大于此值时,地震滑坡灾害比较严重。(3) 整个区域峰值加速度的下限为0.05～0.07 g,小于此值时,诱发滑坡的可能性很小。(4) 不同地质区域对应斜坡临界加速度有所不同,一般在0.05～0.15 g之间变化,平均为0.1 g,说明震区斜坡承受地震的水平较差;峰值加速度超过局部场地斜坡临界加速度后,诱发滑坡的可能性增加。得到的峰值加速度研究结果与其他研究结果较为一致,表明利用地震动参数研究地震滑坡具有很好的一致性。依据峰值加速度与地震滑坡的对应关系,可以对震后滑坡灾害作快速评估,也可以将其应用到地震滑坡灾害预测/区划工作中,与地震动峰值加速度区划形成很好的衔接。     

岩土边坡地震崩滑及其初判准则

根据我国过去近８００ 年间地震诱发天然岩土边坡崩滑的事例, 研究了我国岩土边坡地震崩滑的特征, 以及边坡地震崩滑与地震动参数的关系。通过对１２５ 次历史地震造成的２８５ 例典型滑坡进行分析, 提出了预测天然岩土边坡地震崩滑的初判标准。     

滑坡堵江成坝的形成演进机制及危险性预测方法研究进展

近年来，频发的地震活动和极端天气诱发了大量滑坡堵江，严重威胁所在流域人民生命财产和基础设施安全，而目前对滑坡堵江成坝的形成演进机制认识仍不够全面，值得进一步深化研究。梳理21世纪以来典型的滑坡堵江案例，分析其中危险性较大的堰塞坝形成的一般过程和主要特征；针对大型的岩体滑坡堵江，分别从理论分析、物理模型试验和数值模拟方法 3个方面揭示其成坝的必要条件和堵江过程的流固耦合细观机制；提出滑坡堵江危险性预测的3阶段：即堵江状态预测、堰塞坝稳定性预测和溃坝危险性预测等。通过全面梳理堵江危险性预测3阶段研究成果发现，堵江状态预测参数和标准选取尚没有统一形式，堰塞坝稳定性评价尚未考虑坝体材料和结构等特征，溃坝危险性预测的数学模型物理机制仍有待进一步揭示。基于当前研究存在的局限性，凝炼滑坡堵江研究未来应重点关注的4个问题：(1)考虑碎裂化过程的崩滑体堵江堆积结构及成坝预测模型；(2)滑坡堵江成坝演进过程的物理和数值模拟方法；(3)基于滑坡物源状态的堵江危险性评价方法与风险评估；(4)堰塞坝临灾预警因子及监测预警关键技术。研究成果为高山峡谷地区滑坡堵江灾害链预测、堰塞坝应急抢险地质处置及区域防灾减灾规划...