强震区泥石流坡面物源发育规律与侵蚀坡度效应研究

汶川地震触发的滑坡崩塌地质灾害具有危害性大、规模大、数量多的特点,使震区参与泥石流活动的潜在松散物源大量增加,导致泥石流暴发频率和暴发规模较地震前明显增大。为探讨地震对强震区泥石流的影响,调查强震区泥石流物源的分布特征,并分析坡面物源的侵蚀坡度效应,通过对都汶路沿线泥石流物源调查,利用GIS技术对研究区泥石流物源空间分布进行统计分析,并基于静力学方法对物源侵蚀的坡度效应进行探讨。研究表明:(1)利用研究区遥感影像提出灾害点并计算投影面积,利用野外调查得到灾害点样本体积,基于多元回归分析得到研究区物源体积估算模型;(2)统计研究区不同岩性区灾害点个数与面积,得出花岗岩区灾害点发育程度最高,并分析花岗岩微观结构和构造特征;(3)地震物源点主要在坡度40°~50°,坡向120°~150°,高程1 400~2 800 m区间发育,且随着烈度增加与发震断裂距离增加而快速增加,具有上下盘效应、背坡面效应;(4)研究了泥石流物源侵蚀规律。地表径流深度与斜坡坡度呈负相关、坡面流速在坡度等于60°时取得最大值,物源侵蚀能力临界坡度为42.4°~48.1°。     

汶川强震区公路沿线地震崩滑灾害发育规律研究

 汶川强震区地处龙门山区,在深切河谷地貌条件下,地震诱发大量崩塌及滑坡地质灾害,给沿河谷布线的公路造成严重损毁。在调查掌握约6 056 km灾区公路沿线地震崩滑灾害详细资料基础上,根据地质构造、地震烈度进行段落划分,研究分析各段灾害特征及其与地质构造部位、地震烈度、岩性等之间的关系,统计分析各段落灾害点密度及平均规模。提出汶川地震崩滑灾害分区,将受灾区划分为极强烈发育区、强烈发育区、较强烈发育区、中等发育区和弱发育区等5个区域。得出汶川地震崩滑灾害如下发育规律：(1) 3条断裂带对崩滑灾害发育的控制作用：前山断裂都江堰-竹园坝段为山前弱发育区和上盘中等～强烈发育区的明显界线,竹园坝NE方向则控制作用减弱;中央主断裂自映秀至东河口段上下盘灾害有显著差异,2个极强烈发育区均位于上盘,且被后山断裂及重要岩性界线所严格限制,东河口NE方向控制作用减弱;后山断裂之茂汶断裂为极强烈发育区和较强烈发育区的明显界线;后山断裂之青川-平武断裂在青川-沙洲段呈现出明显的断层上盘效应。(2) 岩性控制作用：不同岩性类别地震崩滑灾害发育程度有显著差异,侵入岩体和灰岩、白云岩类地震地质灾害发育密度最高、平均规模最大,千枚岩类灾害发育密度最低、规模最小,碎屑岩类和砂板岩类介于其间。(3) 地貌控制作用：河谷岸坡相对高差越大、地面横坡越陡峻,地震崩滑灾害越发育。陡坡硬岩段为地震崩滑灾害高发区,失稳主要发生在斜坡中上部、陡缓变坡点附近。(4) 399条实测地质剖面的统计分析表明,地震诱发崩塌失稳部位坡度一般在40°以上。(5) 动力条件下,坡体结构是边坡岩土体变形破坏的控制性因素,土层及强风化层–基岩斜坡、发育外倾结构面斜坡更易失稳。     

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。     

2008年汶川地震导致的斜坡物质响应率及其空间分布规律分析

提出地震斜坡物质响应率(Response Rate of Seismic Slope Mass Movements,RRSSMM)的概念,然后基于汶川地震滑坡详细编录图,结合汶川地震导致的斜坡物质运动形式(滑坡)的“面积-体积”经验公式,对汶川地震导致的斜坡物质响应率及其空间分布规律开展研究,基于1 km2的正方形网格构建整个震区的地震斜坡物质响应率分布栅格图与等值线图,统计斜坡物质响应率大小与分布面积的关系,揭示地震斜坡物质响应率与分布面积之间的幂律关系。大光包滑坡(汶川地震触发的规模最大的滑坡)处的RRSSMM最大,达到47.9235 m。RRSSMM超过1m的区域主要分布在映秀-北川地表破裂南西段(映秀镇与北川县之间)对应的上盘区域,这一区域恰对应着逆冲分量为主的断裂上盘,这表明逆冲断裂对上盘区域发生滑坡的极强烈的控制作用。基于GIS技术与统计学理论,开展不同地震滑坡影响因子控制下的斜坡物质响应率空间分布规律分析,这些因子包括地形因子、地质因子与地震因子,分别为高程、坡度、坡向、斜坡曲率、斜坡坡位、与水系距离、岩性、与震中距离、与北川-映秀断裂距离、沿着北川-映秀断裂距离、地震动峰值加速度(PGA)与地震烈度。分析结果表明,RRSSMM 随着坡度、地震烈度、PGA的增加而增加;随着与震中距离、与北川-映秀断裂距离、与水系距离的增加而减少;最大的RRSSMM值高程范围为1600～1800 m;最大 RRSSMM值对应坡向为E方向;曲率越接近0,RRSSMM越小;坡位为中坡、下坡与谷底的 RRSSMM 值最高;砂岩、粉砂岩(Z),砂岩、粉砂岩、硅质岩、板岩(∈)这两类岩组是 RRSSMM 的高值岩性组合;沿着北川-映秀断裂的RRSSMM统计结果表明,逆冲运动习性的断裂比走滑习性的断裂对斜坡物质响应率具有更强烈的控制作用。该研究成果可为汶川地震区的河流与地貌演化、滑坡与泥石流研究等提供基础数据,也可指导其它地震触发的区域群体性滑坡事件的同类研究。     

基于ArcGIS的府谷县地质灾害与影响因素耦合分析

受地形地貌、地质构造、地层岩性和人类工程活动等的影响,府谷县地质灾害频发。本文以府谷县地质灾害为研究对象,通过对府谷县各乡镇(街道)的地质灾害进行统计分析,深入探讨地质灾害分布规律及其与各影响因素的耦合关系。结果表明：(1)地质灾害主要集中在765～1250 m的海拔内;(2)滑坡及崩塌多集中于坡度小于25°的范围内,地面塌陷及泥石流多集中于坡度小于15°的范围内;(3)地质灾害集中分布在年降雨量400～460 mm的区域内,且沿河流及道路呈集中带状分布;(4)易发生地质灾害的岩土体类型以层状坚硬—半坚硬砂泥岩互层碎屑岩组为主,植被覆盖度越低的地区越容易发生地质灾害;(5)人类工程活动对地质灾害影响深远,在人口密度大于100人/km²的范围内崩塌、滑坡和泥石流占比均大于65%。研究结果可为府谷县地质灾害防治提供参考。     

都汶公路沿线崩塌滑坡灾害分布规律分析

2014年是汶川地震后的第6年,开展都汶公路沿线地质灾害调查,可以为地质灾害防治和合理建设规划提供参考数据。本研究利用外业调查,结合2014年地面分辨率0.5m的Pleiades卫星遥感影像解译,调查都汶公路沿线的崩塌滑坡地质灾害和承灾体数量及其空间分布,研究都汶公路沿线崩塌滑坡灾害的空间分布规律。结果表明,都汶公路沿线依然有大量崩塌滑坡发育,尤其是5·12汶川地震震中的牛圈沟附近、红椿沟上游物源区、华溪沟沟口等地区,地质灾害密集。从空间分布上看都汶公路沿线的崩塌滑坡灾害与地貌、5·12地震裂度、岩性、距离断裂带的距离、距离水系的距离、年降雨量都有一定的相关关系。     

云南省耿马县地质灾害分布规律研究

通过对耿马县内威胁人民生命财产的隐患点和灾害点进行野外实地调查,获取第一手资料,对耿马县内地质灾害的分布规律进行了研究。耿马县内发育各类地质灾害144处(条),灾害类型齐全。其中滑坡118处,崩塌18处,泥石流沟2处、地裂缝和地面塌陷各3处,以滑坡为主,其次为崩塌。零星发育泥石流、地裂缝和地面塌陷。区内地质灾害在空间上具有点状产出、线状延伸、局部集中发育的特点;总体上不同地质灾害发育明显受地形地貌影响。夏季强降雨是区内地质灾害的主要诱因;地层岩性控制地质灾害类型;耿马盆地内的滑坡直接受新近系灰、浅灰色粘土岩、砂质粘土岩的膨胀性控制,降雨和人类经济工程活动是滑坡发生的直接诱因。     

四川省汶川地震灾区干线公路典型震害特征分析

 基于地震灾区的大量调查、检测、评估与抢通保通的成果,概括介绍了汶川大地震后四川省公路总体损毁情况;归纳总结了四川省国省干线公路工程路基、路面、桥梁、隧道等结构物典型震害特征,并从地质和工程角度简要的分析了震害产生原因。桥梁毁坏程度与发震断裂的距离有很大的关系,隧道破坏程度不仅与发震断裂距离有关,而且与组成围岩的岩性有关,断裂带附近软硬相间的沉积岩隧道震害较为严重,花岗岩隧道震害轻微。边坡震害与断层带距离和组成边坡的岩性、坡度等有关,断裂带附近花岗岩、石灰岩及砂岩等组成的高陡边坡崩塌、滑坡等次生地质灾害非常严重。     

云南省永仁县地质灾害发育特征及形成条件探讨

本文以地处云南省滇中北部的永仁县为研究对象,通过资料收集、遥感调查、地面调查以及综合研究的方法,重点研究了区内地质灾害的发育特征和形成条件。研究结果表明：区内主要有滑坡、崩塌、泥石流3种地质灾害类型,滑坡居多,泥石流次之,崩塌最少。全区共有地质灾害点111个,以中小型为主。该区地质灾害是在地形地貌、地质构造、地层岩性、岩土体结构类型、降雨、地震、人类活动等诸多因素的影响下形成的,其中地形地貌、地质构造、地层岩性、岩土体结构类型为地质灾害形成的主要因素,降雨、地震、人类活动则是地质灾害形成的诱发因素。最终,本文认为地质条件因素对灾害形成影响程度最大,其次为降雨因素,最后为人类活动因素。建议根据地质灾害类型、发育特征、分布规律等,因地制宜,加强监测预测,做好地质灾害防治工作。     

地理信息系统/遥感技术支持下三峡库区青干河流域滑坡危险性评价

以统计模型为基础、地理信息系统作为工具的滑坡灾害评价模式已经得到普遍认可和使用,数字高程模型(DEM)、遥感影像、区域地质调查资料已经成为区域滑坡评价研究的因子数据源。选择三峡库区青干河流域顺向坡滑坡多发地段为研究区,在滑坡编目数据库基础上,通过:(1)数字高程模型获取高程、坡度、地形聚水能力因子;(2)遥感影像获取植被指数;(3)区域地质调查资料、数字高程模型计算斜坡类型定量因子TOBIA指数及获取岩石地层单元因子。采用二分类变量逻辑回归评价方法对上述6种因子建立滑坡危险性评价模型,开展地理信息系统/遥感技术支持下顺向坡滑坡危险性评价研究。研究结果表明,根据模型概率值分布和已知滑坡发育关系,可以将研究区划分为高危险区、中等危险区、低危险区3个等级,高危险区包含70%已知滑坡,中等危险区包含14%已知滑坡,评价结果和实际滑坡发育情况吻合,合理地反映区内滑坡灾害发育的总体特征。     

Analysis of the geo-hazards triggered by the 12 May 2008 Wenchuan Earthquake,China

The Wenchuan Earthquake on 12 May 2008 triggered a large number of geo-hazards including landslides, slope collapses and debris flows. Field investigations and remote-sensing interpretation identified 11,308 geo-hazards in 16 seriously damaged counties in Sichuan Province, south west China. The paper reports an analysis of the distribution of these geo-hazards, particularly the earthquake-triggered landslides. Not surprisingly, the most significant geo-hazards were related to the main fault and on the hanging-wall side, although some occurred in deeply incised river gorges further away from the main rupture zone. Due to the high seismic intensity of the earthquake, most of the large landslides moved at high speed and for considerable distances.     

Factor analysis for the statistical modeling of earthquake-induced landslides

Earthquake-induced landslides are difficult to assess and predict owing to the inherent unpredictability of earthquakes. In most existing studies, the landslide potential is statistically assessed by collecting and analyzing the data of historical landslide events and earthquake observation records. Unlike rainfall-induced landslides, earthquake-induced landslides cannot be predicted in advance using real-time monitoring systems, and the development of the models for these landslides should instead depend on early earthquake warnings and estimations. Hence, in this study, factor analysis was performed and the frequency distribution method was employed to investigate the potential risk of the landslides caused by earthquakes. Factors such as the slope gradient, lithology (geology), aspect, and elevation were selected and classified as influential factors to facilitate the construction of a landslide database for the area of study.     

汶川MS 8.0级地震诱发崩滑特点及其与地震动参数对应关系初析

2008年5月12日汶川MS8.0级强震诱发了大规模的崩塌滑坡地质灾害,不仅造成了巨额的经济损失,而且造成了众多的人员伤亡。汶川地震诱发崩滑分布受发震断层影响明显,而且在断层两侧不对称分布。分析表明汶川地震诱发崩滑与地震烈度存在相关性,但没有明确的对应关系,与震级、地震动峰值加速度关系较为密切。利用汶川地震在龙门山断裂带及附近地区获得的近40个台站的强震记录,对地震诱发崩滑与地震动峰值加速度的关系进行了初步研究,得到如下结果:地震诱发崩滑与地震动峰值加速度存在正相关性;水平向地震动水平对斜坡稳定性影响更大;在龙门山断裂带及其附近地区存在0.2g的地震动峰值加速度分界线,大于此值时崩滑明显增多。研究结果表明利用地震动峰值加速度对地震诱发崩滑进行研究具有一定理论和实际意义。     

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。     

Analysis of landslide stability under seismic action and subsequent rainfall: a case study on the Ganjiazhai giant landslide along the Zhaotong-Qiaojia road during the 2014 Ludian earthquake,Yunnan, China

In a strong earthquake, not only a large number of coseismic landslides are triggered, but relaxation and cracks in the rocks and soils are induced, which make these rocks and soils vulnerable to instability during subsequent rainfall; thus, strong earthquakes always have long-term effects on landslides. The geo-hazards along the Zhaotong-Qiaojia road in the 2014 Ludian earthquake (Ms 6.5) of Yunnan Province, China, were investigated, and the Ganjiazhai giant landslide was chosen as a case study. First, using the limit equilibrium analysis and Newmark method, the critical seismic intensity of the landslide before the earthquake was evaluated. Secondly, the dynamic failure process of the landslide under the measured ground motion was simulated with the discontinuous deformation analysis method. Lastly, based on stress–seepage coupling analysis and precipitation data from Ludian meteorological station, the stability of the landslide during subsequent rainfall after the earthquake was predicted. The results show that the critical seismic intensity was within degrees VIII–IX, which is consistent with the results of the earthquake damage investigation. The dynamic failure process can be divided into four stages, and four scarps formed; the potential sliding zones during the subsequent rainfall were at the first scarp and the fourth scarp, and their critical rainfall amounts were 35–40 mm and 55–60 mm, respectively. In this paper, failure process simulation and stability prediction of the landslide before, during, and after the strong earthquake are presented, which provide analysis methods for the dynamic stability of landslides in the meizoseismal area.

     

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。     

地震作用下黄土滑坡加速度深度放大效应及震后变形模式研究

基于相似比理论,设计并完成了典型黄土滑坡物理模型试验,采用先进的离心机振动台技术,实现水平+垂直振动,研究黄土滑坡的地震动放大效应及变形模式,并配合有限差分数值模拟方法相互验证。结果表明：沿滑坡体浅表层加速度放大作用具有明显的趋表效应,水平向和垂向加速度放大效应呈非线性增加,且水平向大于垂向;在滑坡体的滑动面附近加速度放大作用呈现出岩性结构效应;随高程增加加速度响应逐渐增大,表现出高程效应,滑坡后壁放大作用明显。随入射地震波强度的增加,滑坡体内部关键部位加速度放大作用基本是先增大后减小的趋势。强震作用下黄土滑坡的破坏形式为：滑坡后壁形成拉裂隙并逐渐扩展,滑坡后壁发生崩塌,滑体略有下挫,形成拉槽,坡体中部鼓胀,坡脚有大量崩积物。研究结果为探讨地震作用下黄土滑坡的加速度放大效应和变形破坏情况,以期为天水地区黄土滑坡的地震稳定性评价和抗震设计提供参考。     

岷县漳县6.6级地震永光村滑坡致灾机制分析

2013年7月22日甘肃省定西市岷县漳县MS6.6级地震,诱发了大量黄土滑坡和崩塌灾害。基于对岷县梅川镇永光村西侧泥流状黄土滑坡的现场勘察、探井取样和高密度面波勘探,得到了该滑坡的地形条件和土层分布特点。通过对滑坡体土样进行室内动三轴液化试验,验证了该滑坡土体在地震作用下发生液化的可能。结合动力有限元法和强度折减法,分析了该滑坡在地震作用下的动力响应特征和动力稳定性的影响因素。结果表明:震前的持续强降雨,导致滑坡体表层黄土含水率升高,抗剪强度降低,在强地震荷载作用下,黄土层之间存在拉应力效应,表层土体发生液化,造成该斜坡失稳瞬间发生,发生长距离滑移。