不同分级方法对区域滑坡易发性区划的影响

易发性分区是开展区域地质灾害风险评价的基础步骤，选取合理的分级方法对有效绘制区域滑坡易发性图意义显著，但鲜有研究对比了各易发性分级方法的优缺点，尤其是未能将历史滑坡与预测出的易发性指数相联接。针对该问题，以陕西省延长县为例采用3种机器学习模型计算滑坡易发性指数，即分类和回归树、随机森林和径向基函数；设计了5种易发性分级方法，划分不同的滑坡易发性等级，包括4种常规的基于地理信息系统的分级方法（自然断点、等间隔、分位数和几何间隔），同时考虑了滑坡与易发性指数间的非线性关联性的频率比阈值法。结果表明：3种模型的受试者工作特征（ROC）曲线下面积均大于0.75，但划分的易发性分级图分布模式却存在较大差异，使用几何间隔和分位数法的易发性图能在极高易发区中识别出更多滑坡，但这两种方法划分的极高和高易发区的总面积过大；使用等间隔法和频率比阈值法在极高和高易发区中的滑坡比率更大，说明识别出的滑坡更为集中。本文提出的频率比阈值法用于滑坡易发性分级，能为易发性的准确分区提供思路，为边坡稳定性较差区域的工程选址以及土地利用规划提供科学参考，提高地质安全评估及应急管理能力。     

斜坡加速度动力响应特性的大型振动台试验研究

以"5·12"汶川地震灾区典型斜坡为原型,采用水平层状上硬下软和上软下硬2种岩性组合概念模型,设计并完成比例1:100的大型振动台试验。在满足相似律的条件下,通过输入不同地震波类型、频率、激振方向和振幅,系统地研究模型斜坡的地震动力响应特性。以输入加速度峰值0.3g为例,分析不同岩性组合模型斜坡在单向天然地震波作用下的同向加速度动力响应规律,研究结果表明,加速度沿竖直和水平方向的响应都呈现明显的非线性特征;总体上,高程对地震波具有明显的放大效应。在水平向地震波作用下,斜坡的动力响应主要出现在斜坡的中上段,而在同等强度的激振力作用下,竖直向加速度最大放大倍数仅相当于水平向加速度最大放大倍数的1/2左右,且动力响应较强部位主要出现在斜坡的中下段。不同岩性组合结构对加速度响应规律的影响也因激振方向不同而异,在水平向地震波作用下,上硬下软组合斜坡总体上要比上软下硬组合斜坡对加速度的放大程度大,在竖直向地震波作用下则相反。通过对比坡面不同高程处的加速度傅里叶谱表明,在地震波从下往上传播过程中,上硬下软斜坡对起放大作用的频段具有明显的选择性,竖直向激振条件下对2种岩性组合斜坡加速度起放大作用的卓越频率比水平向激振条件下的卓越频率大得多。     

滑坡易发性预测建模的不确定性：不同“非滑坡样本”选择方式的影响

滑坡易发性预测建模中如何选择非滑坡是影响建模结果的重要不确定因素。为研究不同非滑坡选择方式的影响规律，拟用5种方式，即全区随机、坡度低于5°区域、滑坡缓冲300 m外区域、信息量（IV）法、半监督法来选择出与滑坡等比例的非滑坡样本；进一步将各选择方式与随机森林（RF）耦合构建随机RF、低坡度RF、缓冲区RF、IV–RF及半监督RF等模型。以江西南康区为例，获取高程、岩性、公路密度等19种环境因子和233个滑坡编录，将滑坡编录划分为2 598个滑坡栅格单元构建上述耦合模型的输入–输出数据集。再采用预测精度和易发性指数分布等指标分析其建模不确定性。进一步针对耦合模型预测的滑坡易发性指数分布不合理等问题，在半监督RF建模时采用滑坡与非滑坡比例为1∶2的样本集开展建模并与1∶1等比例样本集工况作对比。结果表明：1）低坡度RF、缓冲区RF、IV–RF和半监督RF等模型的预测精度均大幅优于随机RF模型，可见准确选择非滑坡样本对易发性建模至关重要；2）半监督RF模型选择非滑坡样本的建模性能最优，且半监督RF在滑坡∶非滑坡=1∶2比其在1∶1时预测的易发性指数分布规律更准确可信。后续研究中有必要更深入探索滑坡与非滑坡样本的比例问题。     

四川茂县叠溪镇新磨村滑坡特征与成因机制初步研究

2017年6月24日6时许,四川省茂县叠溪镇新磨村新村组后山约450×104 m3的山体发生顺层高位滑动,导致10人死亡和73人失踪,引起国内外的广泛关注。在对灾害现场进行大量地质调查的基础上,综合运用卫星遥感、无人机航拍、地面合成孔径雷达监测等技术手段,初步揭示滑坡的运动过程和成因机制,并对滑坡周边直接受主滑坡动力作用而产生的欠稳定岩土体特征和危险性进行分析评价。初步结果认为,滑坡源区山体在1933年叠溪地震中被震裂产生拉张裂缝,之后在多次地震、长期重力以及降雨作用下,最终整体失稳破坏。滑坡从小规模垮塌到主滑体启动、失稳运动、到最终停积整个过程用时仅120 s,其中主滑坡仅60 s,运动距离约2.6 km,最大运动速度达74.6 m/s,属于典型高速远程滑坡–碎屑流。新磨村滑坡具有高位、高度隐蔽性等突出特点,仅靠传统的调查排查和群测群防手段,已很难对灾害隐患进行早期识别和提前发现,必须尽快推广应用现代高精度对地观测技术(如In SAR,Li DAR,高清无人机航拍等),对我国西南山区类似隐蔽性高位崩滑灾害隐患进行排查和主动防范。     

板梁状滑坡形成条件、成因机制与防治措施

 以发生于四川省南江县兴马中学滑坡和大河中学滑坡这2个新老滑坡为典型案例,通过详细调查和分析解剖,提出一种新的平推式滑坡类型——板梁状滑坡。板梁状滑坡平面上呈扁长矩形,纵向长度远小于横向宽,剖面上呈薄板状。其主要发生于由近水平巨厚层砂岩和薄层泥岩构成的斜坡陡崖附近,坡内存在一组平行于坡面的长大陡倾结构面。在强降雨条件下,平行于坡面的张裂缝被快速充水至某一临界高度后,强大的静水压力将外侧岩体整体平推出去,形成平推式滑坡,而后随着裂缝内水头的骤降,滑体很快会自行止动。在较系统地研究并查明形成板梁状滑坡必须具备的岩性条件、坡体结构条件、裂缝储水条件以及强降雨触发条件的基础上,针对板梁状滑坡的后续变形破坏模式,提出加强截排水,消除在裂缝内形成高水头的条件;在板梁外侧根部采取短桩或抗滑键阻止板梁进一步向外滑动;顶部采用连梁或锚索约束其倾倒变形等有针对性的工程治理措施。     

初始含水率对饱水泥质粉砂岩性质的影响

近年来,川东红层地区多次出现“旱涝急转”的特殊天气,岩体迅速从干旱转为饱水状态,使得物理力学性质产生显著变化,从而导致地质灾害的发生。为了应对这种极端天气,探究初始含水率对岩体饱水浸泡物理力学性质的影响,选取具有代表性的四川中江红层泥质粉砂岩为研究对象,采用烘箱以控制岩样达到不同的初始含水率,在此基础上作饱水浸泡处理。通过控制不同的初始含水率及其烘干温度,研究其对川东红层泥质粉砂岩饱水浸泡的单轴抗压强度及弹性纵波波速的影响,分析并揭示其宏观力学性质和细微观结构的变化规律及原因。试验结果表明：① 随着初始含水率的下降,泥质粉砂岩饱水浸泡后单轴抗压强度先小幅增加后大幅降低;弹性纵波波速先缓慢下降后迅速下降。强度的最大值和波速的转折点对应相同的初始含水率。② 相同初始含水率下,随着烘干温度的升高,泥质粉砂岩饱水浸泡后强度和波速均呈下降趋势。同时,相比低烘干温度,高烘干温度条件下达到强度最大值与波速转折点所对应的初始含水率降低,强度最大值也降低。     

基于无地面控制测量校正影像的无人机航测应用

以四川省北川县陈家坝乡太洪村唐家湾滑坡为例,介绍了无人机航测在滑坡地质灾害应急调查中的优势与作业流程,并阐述了无人机航测获取灾区正射影像图(DOM),制作数字高程模型(DEM)等一系列数字产品和进行灾害解译分析的方法。由于灾情紧急,没有充足时间在调查区域内做地面控制测量,存在一定的精度误差。为了验证无人机航测成果是否能满足此次应急调查的需求,使用地面三维激光扫描仪采集滑坡重点区域数据制作数字高程模型,并且引用滑坡发生前已通过地面控制测量校正的前期影像,将这2次数据分别与此次无人机航测获取的数据进行叠加配准对比以验证精度,从而证明了无人机航测应用于滑坡地质灾害应急调查的可行性和可靠性。     

平推式滑坡成因机制研究

 以四川省宣汉县天台乡滑坡为地质原型,采用相似材料的机制模拟法,通过物理模拟再现滑坡的变形破坏过程,进一步验证平推式滑坡的启动机制和张倬元等提出的启动判据公式。研究结果表明,促使滑坡启动的临界水头高度和与滑面倾角之间的关系为：滑面倾角越大,启动临界水头高度越小;反之,滑面倾角越小,启动临界水头高度越大。     

高寒地区楔形体滑坡启动机制离心模型试验研究

全球气候变暖背景下，青藏高原冰岩地质灾害逐渐增多。楔形体滑坡是一种典型的高寒地区岩质斜坡失稳形式。针对此类滑坡，基于自主设计的适配土工离心机的温控装置，开展不同冻融循环作用及水力条件下的离心模型试验，对其启动机制与变形破坏过程进行研究。结果表明：(1)寒区楔形体滑坡的破坏过程可概化为4个阶段：裂隙产生阶段、蠕变变形阶段、裂隙加速扩展阶段和楔形体失稳阶段；(2)冰雪融水是寒区楔形体滑坡启动的关键诱因之一，其对滑坡失稳的影响既具有长期性也具有突发性，对岩体结构的劣化作用影响了滑坡的长期稳定性，造成的孔隙水压力激增使滑坡突然失稳；(3)冻融循环作用是寒区楔形体滑坡启动的重要外动力，其在冷冻过程中表现为冻胀作用对岩体结构的冻胀损伤，在融化过程中表现为融水导致岩体结构的劣化和孔隙水压力的升高。采用的冻融离心试验可较为真实地再现冰雪融水与冻融循环作用下的楔形体滑坡演化过程，初步揭示了高寒地区楔形体滑坡的启动机制，为进一步深入探究此类滑坡影响因素的作用规律奠定了基础。