基于NPSI方法的西安市地裂缝灾害链地表形变监测与演化态势分析

受构造背景、地下水采掘、活断层等因素的综合作用,西安市地裂缝于近年间不断加剧,引发多处不均匀地表沉降,并演化为对地表及地下建筑物均有强烈破坏作用的城市地质灾害链。为探明西安市地裂缝灾害链区域近年间的地表沉降态势、辨析不均匀沉降与地裂缝发育的联系,引入在城市地表形变监测精度和可靠性方面具有显著优势的网络化永久散射体时序雷达干涉测量（NPSI）方法,以2017年3月至2018年3月间成像的15期Sentinel-1A卫星SAR影像为数据源针对西安地区开展了时序监测分析,结合水准测量数据验证发现NPSI监测结果的精度达到 ±4.75 mm。实验结果表明：西安市地裂缝正向西南郊发育,地下水采掘及地上地下工程的建设在地裂缝发育趋势下加剧了不均匀沉降灾害,在形成地裂缝灾害链的鱼化寨、电子城、曲江新区以及地铁3号线等危害严重区域需要实时监测地裂缝发育趋势,并合理规划地下水开采及工程建设活动。相关研究结果可为路政、城建等部门的业务工作及相关研究提供参考信息。     

倾斜可液化场地中矩形闭合型地下连续墙桥梁基础动力特性研究

矩形闭合型地下连续墙作为一种新型桥梁基础,在倾斜可液化场地中的动力响应特性还不清楚。基于离心机振动台试验结果,研究在倾斜可液化场地中的不同地震动工况下,矩形闭合型地下连续墙桥梁基础抵抗土体液化的性能及其位移(沉降、转角和水平位移)特征。通过对比在三种地震动(小震峰值为0.05g、中震峰值为0.13g、大震峰值为0.50g)作用下,远场土体与墙内土芯的动力响应特征,证实了矩形闭合型地下连续墙基础的抗液化性能。综合分析在3种地震动工况下,矩形闭合型地下连续墙基础的位移特征,讨论了其在倾斜可液化场地中作为桥梁基础的优劣性;分析发现在中震工况下,在可液化场地中矩形闭合型地下连续墙基础作为桥梁基础的性能最为显著。此外,通过对比有、无承台的两组矩形闭合型地下连续墙基础的位移特征,分析了矩形闭合型地下连续墙基础顶部承台的作用。     

乱石包高速远程滑坡流态化运动模式及摩擦热效应研究

高速远程滑坡动力学机制一直是国际滑坡领域研究的热点挑战性难题,聚焦这一科学问题,以乱石包高速远程滑坡为研究对象,借助MatDEM软件,开展了滑坡运动演化全过程有效模拟,从细观角度进一步论证滑坡的流态化运动模式与摩擦热效应。研究发现：(1)滑体运动速度呈现明显的垂向分带特征,底部为速度较低的强剪切带,中上部为速度较高的主滑体;(2)滑坡质心最大运动速度为33.3 m/s,最大水平和垂直位移分别为1 469.9和374.1 m,等效摩擦因数为0.255;(3)摩擦能占总能量损失的44.3%,主要集中于流通区的强剪切带,与之相应,流通区滑体与下伏层之间的铲刮裹挟作用明显高于堆积区;(4)滑体运动过程中所产生的摩擦能可使流通区剪切带颗粒平均升温约64℃,产生摩擦热效应;(5)滑体等效摩擦因数在流通区和堆积区中后部呈低值分布,流通区强烈动量传递作用、铲刮裹挟效应和摩擦热效应的出现,应为摩擦因数降低的主要原因。该数值模拟结果与现场调查所得滑坡特征有较好的一致性,有助于滑体流态化运动过程和摩擦热现象的定量揭示,对高速远程滑坡运动学和动力学机制研究具有重要科学价值。     

复杂三维地形条件下滑坡–碎屑流运动与堆积特征物理模拟实验研究EI北大核心CSCD

为定量化揭示真实复杂三维地形条件对滑坡–碎屑流运动与堆积特征的影响,基于谢家店子滑坡真实三维地形空间分布形态,设计并建立滑坡–碎屑流三维物理模型实验装置,开展相关物理模拟实验研究,获取复杂三维地形条件下,滑坡–碎屑流运动与堆积特征的图像和定量化数据,并依此观察和分析其流态化运动与堆积特征。主要得出以下结论:(1)滑坡运动路径上沟谷转折段等复杂地形的展布,可引起碎屑流动能的快速耗散,运动速度陡降,从而减小碎屑流的运动距离;(2)碎屑流运动过程中,颗粒之间的动量传递作用,可明显促进碎屑流的远程运动;(3)运动路径上沟谷两侧缓坡平台的展布,可导致碎屑流的"分流–汇流"运动,并最终在碎屑流表面形成纵向沟状槽;(4)当碎屑流流动至运动路径的开阔地段时,碎屑流进入一种以碰撞为主的无侧限扩离运动状态,在粒间碰撞–推挤力、重力和地形的共同作用下,形成"X"型共轭堆积脊。     

一种基于噪声水平估计的扩展线性光谱分解算法

针对传统的光谱分解算法忽略了影像在不同波段的不同噪声水平,导致分解精度提高受限。为克服这个问题,以高光谱影像为基础,提出了一种基于噪声水平估计的扩展线性光谱分解算法（NELMM）。首先,根据高光谱应用中的多元回归理论,估计相邻波段的噪声;其次,从估计噪声中获得噪声权重矩阵;最后,将噪声权重矩阵引入到线性混合像元的框架中,可以减轻不同波段噪声水平的影响。为验证算法精度,利用全约束最小二乘法（FCLS）和协同稀疏分解算法（CLSUnSAL）来进行对比分析,并通过此算法反演TM影像的植被覆盖度来验证其在多光谱影像上的实用性。结果表明：NELMM算法对高光谱影像分解的结果比FCLS和CLSUnSAL好,其噪声权重矩阵很好地平衡了波段间的噪声,使NELMM算法分解影像的精度显著提高;同时,此算法对多光谱影像分解呈现很好的适用性。     

高速远程滑坡动力学研究进展

高速远程滑坡动力学机理研究一直是国际地质灾害领域长期关注的热点与前沿性科学。通过对已有研究成果的系统性梳理,对高速远程滑坡动力学研究现状进行了概略性述评,厘定了本文所讨论的高速远程滑坡的定义,阐述了高速远程滑坡的典型沉积学特征,并对国内外学者提出的最有影响、最有地质证据支持的高速滑坡远程运动机理——摩擦生热减阻、滑带液化减阻、动力破碎减阻、底部裹挟减阻、剪切振动减阻、动量传递远程进行了论述。在此基础上,分析与讨论了高速远程滑坡动力学研究的发展趋势,提出今后研究所面临的深层次科学问题,并提出未来应进一步重点研究的关键科学问题在于速率相依摩阻弱化机理、破碎渐进相变耗能机理、过程相依波动减阻机理等。     

石灰改良膨胀土高铁路堤离心模型对比试验研究

为研究石灰对膨胀土高铁路堤的改良效果,以膨胀土和石灰改良膨胀土为原材料,设计两组路堤模型,对其开展3次干湿循环条件下坡体响应离心模型试验研究,重点分析二者作为高铁路堤填料的工程特性差异。结果表明:随深度增加,路堤受大气影响减弱,改良土路堤的大气影响深度为20 cm,较之未改良土路堤深度小,石灰改良膨胀土可以作为高铁路堤填料;膨胀土和未改良土路堤浅部饱和含水率均在40%左右,其深部含水率都小于40%,但未改良土路堤中含水率变化较改良土路堤更为敏感;干湿循环条件下,5%的石灰掺入量可以有效抑制膨胀土变形,较好地遏制其膨胀潜势、渗透性、导热性、透水性等特性参数。     

粒径对岩崩-碎屑流滑震特征的影响

岩崩-碎屑流是一种发生在高山峡谷地区,具有高位性、隐蔽性、事件突发性和灾害巨大危害性等特征的地质灾害,滑震信号监测可实现对地质灾害体运动信息的实时捕获,为灾害预警及灾后评估提供重要信息。以颗粒集合体崩落运动过程为研究对象,设计并开展了物理模型实验,分析了颗粒粒径对滑震信号特征的影响,探讨了岩崩-碎屑流撞击过程产生的滑震信号特征及其现实意义。结果表明:①颗粒集合体总质量一定时,滑震信号最大振幅值为17.33g～39.21g,且随着颗粒粒径的增大而增大; ②颗粒集合体总质量一定时,滑震信号包络线平均值、阿里亚斯强度随着颗粒粒径的增大而增大; ③粒径为2～4 mm的颗粒集合体产生的滑震信号平均频率为16.95～23.02 kHz,且在总质量一定时,滑震信号的平均频率随着颗粒粒径的增大而减小。本文研究成果以期进一步加深对滑震信号影响因素的认识,并为灾害潜在区域监测预警系统建立、重大地质灾害灾后快速评估、应急响应措施制定等提供理论依据。