大埔县崩滑地质灾害发育特征与分布规律初探

大埔县是地质灾害多发区，灾害类型以滑坡、崩塌为主，具有数量多、密度大、规模以中小型为主发育特征滑坡平面形态典型、剪出口高：崩塌规模小、危言大、变形模式多样；灾害诱发因素清楚、宏观前兆明显、可预防性强，地质灾害在空间分布上主要集中在4个高易发区，在时间上集中在雨季。[编者按]     

汶川地震次生灾害受活动构造控制

2008年“5·12”汶川特大地震造成大量的次生斜坡灾害。我国地灾专家通过对航片、卫片和雷达图像的解译,摸清汶川极重灾区的次生斜坡灾害空间发育规律：展布明显受活动构造控制,岩性对灾害种类的展布有决定性控制作用,地形地貌对地震次生斜坡灾害的发育有重要影响。     

汶川8.0级地震触发崩滑灾害机制及其地质力学模式

 汶川8.0级地震由于地震震级高、持续时间长、震区地形地质环境复杂,因而所触发的崩塌、滑坡不仅数量巨大,而且成因机制也极为复杂,具有与通常重力环境下斜坡失稳机制迥异的特征,许多现象非常特殊并超越了人们过去的认识。通过现场调查,发现强震触发崩滑灾害具有以下特殊的动力过程,即独特的震动溃裂现象,特殊的溃滑失稳机制,超强的动力特性和大规模的高速抛射与远程运动,大量山体震裂松动等。为此,定义了若干新的词语,如震裂、溃滑、溃崩、抛射等来描述这些独特的动力过程,并在此基础上,结合具体斜坡结构,提出了对汶川地震触发崩塌、滑坡成因机制的分类体系,这一体系包括五大类、14种类型。重点分析了一些典型类型斜坡失稳的发生过程,地质力学机制及相应的“概念模型”,尤其是与大型滑坡发生最为密切的溃滑型滑坡的发生过程及动力机制,初步较为系统的揭示了汶川8.0级地震触发地质灾害的成因机制、地质模式和动力特征。     

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。     

预测岩土边坡地震崩滑的综合指标法研究

在已有成果的基础上 ,对综合指标法中影响因子的选取和单因子赋值问题进行了进一步的研究 ,制定了 4个可行的综合指标法计算方案 ;通过对综合指标值的计算分析以及将计算结果与我国历史地震中天然边坡的震害表现进行对比 ,提出了两个改进的预测岩土边坡地震崩滑的综合指标法计算式。     

“5.12”汶川大地震触发地质灾害的 发育分布规律研究

 “5.12”汶川大地震具有震级高、震源浅、破坏性强、次生地质灾害严重的特点。通过灾后对地震地质灾害的现场调查和遥感解译,共获得地质灾害点11 308处,对地震地质灾害发育分布有了总体认识。在此基础上,利用GIS技术对地震地质灾害的分布与距发震断裂距离坡度、高程、岩性等因素的关系进行统计分析。研究得出：(1) 地震地质灾害在区域上具有沿发震断裂带呈带状分布和沿河流水系成线状分布的特点;(2) 地震地质灾害分布具有明显的上盘效应,发震断裂上盘地质灾害发育密度明显大于下盘,且上盘强发育带宽度约为10 km;(3) 地形坡度是地震地质灾害发育的控制性因素之一,绝大部分的灾害集中在坡度20°～50°的范围内;(4) 地震地质灾害与高程和微地貌具有很好的对应关系,大部分灾害发生在高程1 500～2 000 m以下的河谷峡谷段,尤其是峡谷段的上部(即宽谷向峡谷的转折部位),单薄的山脊以及孤立或多面临空的山体对地震波最为敏感,具有显著的放大效应,这些部位崩塌滑坡最为发育;(5) 不同的岩性与地质灾害的发育虽然没有显著的对应关系,但却决定了地质灾害的类型,通常情况下,滑坡多发生在软岩中,而硬岩中多发生的是崩塌。     

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。     

汶川地震动衰减特性及其大跨高墩连续刚构桥的地震响应规律

为分析不同断层距下,汶川地震动对大跨高墩连续刚构桥的作用效应演变规律,收集了全国129个汶川主震地震台站记录。从工程地震学角度,分析了汶川地震动记录强度指标的衰减特性,总结了PGA、PGV和反应谱的衰减规律。以庙子坪大桥主桥为工程背景,构建了两类不同墩高形式的大跨连续刚构桥梁样本组,对两类桥梁自振周期的代表值进行了对比讨论和分析|基于反应谱分析,拟合得到两类桥梁响应谱随断层距变化的峰值响应曲面,讨论了不同断层距,大跨高墩连续刚构桥的响应特点。研究表明,不同断层距的大跨高墩连续刚构桥梁的地震响应具有明显差异,近断层地震响应明显强烈。研究成果可为大跨高墩连续刚构桥的桥墩布置形式和桥址选择提供借鉴和参考。     

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。     

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。     

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。     

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。     

5.12汶川大地震损毁城镇的震害效应与重建选址问题

 汶川大地震严重损毁城镇的震害效应主要有断层错动效应、场地及地基效应、地形震动放大效应及地质灾害效应等类型。损毁城镇重建选址问题涉及地震断裂、地质灾害及社会民生、经济发展等诸方面因素,是一个复杂的系统工程问题。考虑问题的基本原则应是：对于位于地震断裂带上且地质环境恶化、存在严重地质灾害隐患的城镇,必须异地迁建;对于虽然损毁较严重、但远离断裂带且不存在致命地质灾害隐患的城镇,应按照“科学规划,规范避让,合理调整抗震设防标准”的原则,原址重建。重建选址还应重视地质灾害的隐蔽性、诱发因素的多重性与长期持续性等问题,加强地质环境的适宜性评价及地质灾害的风险性评估。     

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。     

汶川地震中小学砖木结构教学楼震害特征分析

根据都江堰、彭州、崇州、绵竹四地中小学38幢砖木结构教学楼震害的调查资料,按教学楼所在地区峰值加速度分类,分析砖木结构教学楼的震害特征。震害统计表明,屋盖系统、独立砖柱是抗震薄弱部位。以此为基础,提出砖木结构教学楼抗震设防的建议。     

汶川地震中道路边坡工程震害分析

 发生在山区的地震对边坡工程所造成的危害,在致灾机制和破坏形式方面具有鲜明的特征。结合汶川地震灾区道路边坡工程震害实例,分析路堑、路堤以及与桥隧相连的各类边坡及相应支挡结构的震害机制和破坏形式。锚索(杆)地梁或预应力锚索抗滑桩加固的边坡具有较好的抗震性能,其原因是这些结构已与坡体联接在一起而形成一个整体,在地震波作用下结构与坡体的位移和变形能够很好地协调一致。铺设土工格栅或施加加筋材料的路堤边坡工程具有较好的抗震性能,一般填筑路堤特别是高路堤,其抗震性能较差。根据沙土液化和软弱黏性土层震陷造成的震害实例,提出含水沙质地层路堤边坡应注意坡脚沙土液化造成的震害,应采取措施防止软弱黏性土层地基震陷造成路面破坏以及坡脚震陷造成的边坡失稳。山区隧道洞口边、仰坡的抗震设计应重视支挡结构的耐震性。建于坡体上的桥台、桥基和桥路过渡段的安全性与坡体稳定性直接相关,应切实加强这些结构所在边坡的抗震设计。对于依山傍水而建的顺河桥,相关边坡的失稳危害桥梁时,应对其采取抗震措施。目前公路、铁路工程抗震规范涉及边坡工程及支挡结构的内容极少,研究成果可为规范的修改和补充提供有益的参考。     

汶川地震触发窝前滑坡特征及失稳机制探讨

 为弄清汶川地震触发窝前滑坡特征,探讨该滑坡的失稳机制,笔者先后多次赴滑坡区开展调研。调研结果表明：(1) 窝前滑坡为上陡下缓、上硬下软型地形地质结构,属于拉裂–走向滑移型的斜坡失稳破坏模式;(2) 由于石坎断层活动,在近断层上盘效应、强地震动集中性、地震波长持时累积效应、地形放大效应和地震动水平加速度效应作用下,直接触发的一起剧动式高速远程滑坡;(3) 表现出一系列与一般重力环境下滑坡迥异的运动和堆积特征,如高陡粗糙的滑坡壁、弯道超高和侧向抛撒、颗粒分异堆积等特征,运动中形成滑源区、陡坡加速区、碎屑流通区(流槽区和爬高区)、堆积区和抛撒区;(4) 主要经历山体震动拉裂、高速溃滑、碎屑流和堆积4个阶段。滑坡运动至800 m左右时,峰值速度达56.1 m/s,全程运动时间约57.1 s,平均速度35.6 m/s;高位势能和滑体碎屑化是窝前滑坡产生高速远程运动的主要原因。