堰塞坝稳定性评价方法及灾害链效应研究进展

堰塞坝及其溃坝问题是当前的研究热点,因坝体形成过程特殊、组成材料不均、内部结构复杂且外部形态迥异,导致其与人工土石坝存在较大差异,目前仍缺乏有效的全寿命过程分析和可靠的稳定性快速评估方法。在全面综述堰塞坝形成条件、稳定性分析、溃坝机制及灾害链效应等国内外研究进展的基础上,通过案例汇编,建立含全球1 328例堰塞坝的大型数据库,探究堰塞坝的成因、触发因素、方量分布、形态特征、寿命规律及多参数间的内在关联性。进一步地,基于逻辑回归原理,建立坝长、坝宽及堰塞湖库容三参数预测模型,提出堰塞坝稳定性快速评估方法。最后,从灾害链的视角,指出当前研究存在的主要问题和下一步重点研究方向。研究表明:堰塞坝的方量、寿命和稳定性,与其触发因素和成因密切相关;提出的三参数快速评估方法,能够较准确地预测坝体稳定性;堰塞坝灾变全寿命过程模拟与预警系统开发是未来重点发展方向。研究结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提供有益参考。     

基于GIS和数量化理论II的滑坡危险性预测

 使用传统的数量化理论可以把定量和定性的指标结合起来综合判断滑坡发生的危险性,而这些方法在实际应用时面临的问题是如何高效率和高精度地定量把握各种滑坡影响因素的空间分布(如地质、倾角、土地利用、地形起伏、汇水面积等)。提出基于GIS的空间数据输入方法,通过矢量数据和栅格数据变换来快速高效地解决数据的准备问题,同时制作接口将这些数据输出,提供给数量化理论进行计算,并把结果反馈给GIS进行区域滑坡灾害预测图的制作。通过上述方法可以大大提高效率以及灾害预测图的准确度。该方法实际应用于日本熊本县水俣市地区得出的结果,证实提出的方法只需要传统方法所需时间的1/10就可以高精度地完成区域滑坡灾害预测图的分析计算和制作工作。     

地震引起的边坡灾害风险分析实用技术

 提出和讨论在由地震引起的边坡灾害风险分析中的一些实用技术和方法,给出频度分析和影响分析中的具体步骤。为使蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟法更加容易和更加有效,首次提出“临界线”这一新的概念。在计算边坡破坏概率时,只要求计算模型的“临界线”,不用对每一个随机采样点进行安全分析。在评价边坡破坏后可能引起的经济损失影响分析中,关键在于如何正确估计从边坡流下的土石运动速度、到达范围及堆积形状等数据。提出用DDA模拟来解决这一问题,因为DDA模拟不仅可以计算复杂边坡模型的破坏概率,而且可以得到该边坡破坏后从边坡流下的土石运动特性。对一些已破坏边坡的DDA模拟结果表明,计算出的土石运动特性与实际结果基本吻合。因此,提出的方法可适用于地震引起的边坡灾害风险分析。     

利用改进的DDA进行边坡上落石运动的数值模拟

The reasonable design of protective structures to mitigate the hazards from rock fall depends on the knowledge of motion behaviors of falling stones,such as the falling paths,velocities,jump heights and distances.Numerical simulation is an effective way to gain such kind of knowledge,In this paper,the discontinuous deformation analysis (DDA) is applied to rock fall analysis.In order to obtain more reliable results,the following improvements and extensions are made on the original DDA.(1)Solve the problem of block expansions due to rigid body rotation error.(2) Add the function of modeling the drag resistance from air and plants so that the velocities of falling stones obtained by simulations are good enough in agreement with those by experiments in situ.(3)Add the capability to consider energy loss due to block collisions so that the jumping heights and distances obtained by simulations are good enough in agreement with thos by experiments even for the slope with very soft layer on its surface.One of application examples is presented to show that the extended DDA is very effective and useful in rock fall analysis.Therefore,the presented method is expected to be put into wide use in slop stability analysis.     

地震引起的边坡灾害风险评估

 2005年日本福冈县7级地震引起大量边坡破坏。震中附近的志贺岛的环岛公路由于其上方边坡崩塌导致交通中断达1.5 a之久。其原因是崩塌边坡上方出现了较大的沉降裂缝,有可能受将来的暴雨或地震的触发再次导致边坡崩塌。根据钻孔资料及实验室实验结果,对该边坡未来可能发生的崩塌规模产生3种意见：小规模表层崩塌(A)、中规模中层崩塌(B)及大规模深层崩塌(C)。而边坡修复费用则根据所想定的可能崩塌规模从几千万日元到几十亿日元不等。为了合理决定对策规模,对3种可能的崩塌规模分别进行风险评估。结果表明,大规模深层崩塌(C)由于发生概率较小使得其风险远远小于小规模表层崩塌(A)和中规模中层崩塌(B),因而在修复中可以不予考虑。另外,虽然小规模表层崩塌(A)和中规模中层崩塌(B)的风险相当,但考虑到对策效果(加固后的风险减少与投入的加固资金费用之比),认为以小规模表层崩塌为对象制定修复计划较为合理,但在部分区域可考虑有关针对中规模中层崩塌的对策。本提案被相关部门所采用。     

地震与降雨耦合作用下区域滑坡灾害评价方法

 基于莫尔–库仑破坏准则,通过引入地震动惯性力和地下水位系数,推导地震与降雨耦合作用下的滑坡安全系数计算公式。提出应用滑坡体物性、几何参数频度分析和蒙特卡罗模拟联合求算滑坡滑动概率的思路,建立综合坡度、土体类别、地震动强度和地下水位系数等因素的滑坡滑动概率理论判定矩阵。利用计算获得的特定研究区内不同强度地震动的重现概率,可将该矩阵转化为不同复发年限内实际地震发生条件下滑坡滑动概率的理论判定矩阵。依据2类理论判定矩阵,结合GIS技术、数字地质图和高精度DEM数据,即可实现地震与降雨耦合作用下区域滑坡灾害的概率性评价;以日本北九州市为例,给出应用该方法评价区域滑坡灾害的概率性预测结果。     

基于GIS和数量化理论Ⅱ的滑坡危险性预测

使用传统的数量化理论可以把定量和定性的指标结合起来综合判断滑坡发生的危险性,而这些方法在实际应用时面临的问题是如何高效率和高精度地定量把握各种滑坡影响因素的空间分布（如地质、倾角、土地利用、地形起伏、汇水面积等）。提出基于GIS的空间数据输入方法,通过矢量数据和栅格数据变换来快速高效地解决数据的准备问题,同时制作接口将这些数据输出,提供给数量化理论进行计算,并把结果反馈给GIS进行区域滑坡灾害预测图的制作。通过上述方法可以大大提高效率以及灾害预测图的准确度。该方法实际应用于日本熊本县水俣市地区得出的结果,证实提出的方法只需要传统方法所需时间的1／10就可以高精度地完成区域滑坡灾害预测图的分析计算和制作工作。