通渭黄土滑坡变形特征及致灾机理分析∗

2019 年 9 月 14 日,甘肃省定西市通渭县发生大型黄土滑坡。通过对该黄土滑坡的现场调查和无人机航测,查明了孕育滑坡的地形地貌、水文地质等条件,对滑坡体的形态特征、结构特征和运动模式进行深入研究,揭示了常家河滑坡的致灾机理。运用高密度电法对滑坡体进行探测,探明滑坡区域的地层结构、滑体厚度、地下水分布及空间展布情况。结合有限元法和严格的极限平衡法计算坡体的稳定性,得到降雨条件下滑坡坡体的最大剪应变区域分布及斜坡稳定性随着降雨持时的变化规律。研究结果表明：(1)通渭滑坡整体形态呈圈椅状,分为 3 个典型破坏区域,形成大量垂直陡坎,黄土滑动厚度约为 8~50 m;(2)通渭滑坡属“牵引?推移”式顺层滑坡,运动方式为“坡脚失稳牵引?中部受阻滑移?后部失稳推移”;(3)地下水多为裂隙岩溶水,地层结构不明显,早期地震等地质构造活动对地层形状影响较大;(4)黄土斜坡稳定性受降雨持时影响持续降低,斜坡最大剪应变区域多分布于斜坡中上部, 且从泥岩接触面向坡面发展;(5)降雨是触发通渭滑坡的最直接因素,冲沟发育、河流侵蚀与农业生产活动是重要的孕灾条件。     

多滑动面滑坡变形破坏机理的振动台试验研究

以玉树机场路0#滑坡群第七块堆积滑坡为试验原型,采用4·14玉树地震时收集的地震波为试验的基本动荷载,通过大型振动台试验,研究不同方向分别先后加载时,多滑动面滑坡的渐进性破坏特征。结果表明:多滑动面坡体对地震波峰值加速度的放大效应基本上沿高程的增大,放大效应越明显;地震作用下,多滑动面滑坡的变形破坏发育于坡体浅层滑面,逐渐向坡体深层滑面发展,最终破坏变形是沿坡面浅层部位的滑动破坏;与单滑动面滑坡在地震破坏效应不同的是:多滑动面滑坡在坡体局部出现滑移变形时,不一定引起整体滑移,坡体的变形主要体现出了以浅层滑动面为依附面的坡面变形,并向坡体深层滑面不断牵引的破坏特征。该试验成果较好地揭示了多滑动面堆积滑坡的变形破坏机理,可为多滑动面堆积滑坡的治理提供设计参考。     

混凝土重力坝的地震响应分析

进行了某混凝土重力坝在多遇和罕遇地震荷载作用下的二维地震响应分析,比较了水位条件对大坝动力响应的影响。研究表明,在多遇地震荷载作用下,大坝应力应变关系基本处于弹性状态,在罕遇地震荷载作用下,最大地震动位移出现在大坝上侧,随着水位的上升,大坝上侧的位移和坝踵处动应力逐渐减小,而下游坝面折坡处的动应力基本不变。     

地震滑坡地形剖面线多重分形特征及其在稳定性判别中的应用

"5.12"汶川地震诱发了大量的滑坡和不稳定斜坡体,这些滑坡和不稳定斜坡体的稳定性影响到灾区社会经济发展和灾后重建。地震滑坡的不同稳定性状态孕育了滑坡地形剖面线的演化特征,并且地震滑坡地形剖面线直接地反映了在地震力作用下坡体的演变过程和演化机制。根据实测的汶川地震诱发的滑坡地形剖面线特征,研究了相对稳定滑坡、蠕滑阶段滑坡和不稳定斜坡的地形剖面线的分布特征,以及地震滑坡不同稳定状态下的地形剖面线的多重分形维数演化特征。研究结果表明相对稳定滑坡的多重分形维数演化特征的具有明显的有序性,处于蠕滑状态的滑坡和不稳定斜坡的多重分形维数演化出现明显的特征性拐点。     

基于应力分析的黄土层内滑坡地震失稳机制

针对黄土高原地区黄土层内地震滑坡灾害易发多发和破坏性强的特点,选取三处典型滑坡进行考察,得出了此类滑坡的失稳破坏特征。进一步结合斜坡不同部位土体的受力特点和剪切破坏形式,将地震作用以应力形式引入,分析得到了该类滑坡发生时不同部位土体的剪切破坏形式及应力状态变化下剪应力的变化规律。从而基于应力分析给出了具有坡顶土体首先发生小主应力减小主导的拉张型剪切破坏,坡面土体随后发生大主应力增加主导的压剪型剪切破坏,黄土震陷降低滑面摩擦阻力加速滑体滑移特点的黄土层内滑坡地震失稳机制,进而针对此类滑坡地震失稳机制提出了相应的加固及防护措施。     

纵剖面形态的黄土斜坡地震危险性Logistic回归模型∗

强震诱发斜坡失稳破坏是黄土地区主要震害之一,快速准确判别黄土斜坡地震危险性对城市抗震规划和震后应急救援具有重要意义。利用野外实地调查的1920年海原地震诱发620组滑坡和380组未滑斜坡数据,验证纵剖面形态对黄土斜坡地震危险性的影响,对斜坡纵剖面形态进行单因素wald检验,单因素wald检验结果表明纵剖面形态对于滑坡地震危险性快速判别有积极意义。利用野外调查中简单易得的坡高、坡角、纵剖面形态和地震烈度几个因子,建立黄土高原区斜坡地震危险性判别的Logistic回归模型,给出黄土斜坡地震危险性的快速判别公式,使用该公式对1920年海原地震诱发滑坡回判和1718年通渭地震诱发黄土滑坡校验,同时对比了不考虑纵剖面形态的logistic回归模型的结果。计算表明:利用Logistic回归模型快速判别黄土斜坡地震危险性,合理确定影响因子并调整Logistic回归中各影响因子的参数,计算得到的斜坡失稳与实际滑坡发育情况较为吻合;斜坡纵剖面形态是影响斜坡地震危险性的重要影响因素,在Logistics回归模型中考虑该因素得到的预测公式,判别斜坡失稳准确度比不考虑该因素时高3%左右。     

宁夏海原8.5级地震诱发黄土滑坡的变形破坏特征及发育机理

海原地震是我国黄土地区影响深远的大震,其诱发的黄土滑坡不计其数.对海原地震中黄土滑坡密集发育的西吉、海原、固原地区开展调研工作,研究强震作用下黄土滑坡的基本特征、破坏类型,以及该地区黄土地震滑坡密集发育的成因机理.西-海-固地区黄土地震滑坡具有集中发育、扎堆群发的分布规律,且易发生在坡高较低、坡度较缓、山梁单薄、地貌破碎的斜坡地带,并具有方向性和运动液化的特点;考虑黄土特殊的结构特征及动力特性,黄土地震滑坡的破坏类型可分为振动软化——剪切破坏、振动液化——流动破坏、振动崩塌破坏及震后蠕变破坏四种;西吉县西南部黄土地震滑坡密集发育是因为该区处于海原地震地壳破裂带的几何投影中心,并受该区岩土分布特、地貌特征,以及所遭受地震波频谱特征控制.     

天水750 kV变电站黄土滑坡成因分析及地质选线

史家坪滑坡是在天水750 kV变电站建设前期发现的一处大型黄土古滑坡。变电站场地位于滑坡主滑方向上,因此该滑坡对变电站的建设及运营存在有较大的影响。在详细的野外地质调绘、钻探、岩土测试分析的基础上,对滑坡的基本特征及成因进行了分析。认为该滑坡具有多次滑动的性质,主滑动面分别位于第四系黄土层内及黄土与下覆泥岩接触带。利用Geoslope与FLAC 3D建立滑坡的二维、三维地质模型,并采用极限平衡法和有限差分法进行分析,评价了史家坪滑坡不同滑体的稳定性与滑坡整体变形特征。二维极限平衡分析结果表明:该滑坡在天然状态、暴雨状态和地震状态下处于稳定状态,在暴雨与地震作用下不稳定,且浅层滑面安全系数小于深部滑面,表明该滑坡浅部稳定性较差。三维有限差分计算结果表明:滑坡体变形主要集中在滑体表层的中后部,沿滑动方向局部最大位移可达35 m。综合分析认为:该滑坡目前处于稳定状态,但位于滑坡堆积体上的输电线路塔基开挖易引起滑坡局部复活,施工安全风险极大。在地质选线时采取了绕避滑坡的方案,本研究可供黄土地区滑坡勘察借鉴。     

长江三峡库区滑坡变形统计特征研究

三峡库区受到蓄水影响的滑坡众多,其对库区人民生命财产构成严重威胁。该文通过统计得出,从2003年6月10日蓄水以来,2 619个涉水滑坡中有674个出现变形或失稳。经过分析得出:(1)三峡库区滑坡75.5%的变形发生在分阶段蓄水周期内,54.3%的变形发生在三个初次升降周期内;在分阶段蓄水期内64.1%滑坡变形发生在库水上升及稳定阶段;在正常运营周期内,75.7%滑坡变形发生在库水下降及稳定阶段。(2)滑坡变形与库水位变动过程具有明显的相关性,但在库水循环变动作用下滑坡变形数量及变形程度呈现逐年减少变缓的趋势。(3)滑坡变形动态因素为库水位升降与降雨,内在因素主要受斜坡结构、滑面形态、涉水程度、渗透特性的影响。     

延安市不稳定斜坡发育特征研究

通过对延安市地质灾害详细调查及统计分析,总结出区内不稳定斜坡发育类型及特征为:结构类型包括黄土不稳定斜坡、基岩不稳定斜坡和黄土-基岩不稳定斜坡,其中以黄土不稳定斜坡为主;变形破坏模式主要分为滑移(蠕滑)-拉裂模式、滑移-压致拉裂模式和弯曲-拉裂模式三类,其中以滑移(蠕滑)-拉裂模式最为普遍;斜坡发展失稳趋势为滑坡和崩塌,其中受斜坡岩土体结构类型、结构面、坡度、坡高及坡型等多因素控制,区内不稳定斜坡发展失稳趋势主要表现为崩塌。     

黄土边坡动力响应分析

运用有限差分软件FLAC3D,建立了某一黄土边坡三维模型,首先对其在地震作用下的动力响应规律进行了总结,然后探讨了地震动参数对黄土边坡动力响应的影响。结果表明:黄土边坡对地震波存在垂直放大和临空面放大作用;当输入地震波振幅或频率增加时,坡面监测点加速度放大系数随坡高增加呈"增加→衰减→增加"的三段形态;速度放大系数随坡高的增大而增大,并在坡顶达到最大值;位移放大系数随振幅和频率的增加而增加;地震持时对加速度、速度峰值的影响不大,但坡体位移随持时的增加而显著增加。强震作用下的最大剪应变增量区域的位置和形状表明,黄土边坡的破坏模式仍是沿着某一弧形潜在滑动面失稳破坏。研究结果有助于进一步揭示黄土边坡在地震作用下的失稳机制,为黄土地区边坡抗震设计与防灾减灾提供参考。     

断裂构造对斜坡应力场影响的数值模拟及成灾机理研究

断裂构造及活动强度对斜坡体的应力场分布具有重要的影响。采用基于强度折减法的有限元法,分别以正断层和逆断层与斜坡体的组合关系为例,剖析了断裂构造对斜坡体应力场的影响及成灾机理,揭示了含有断层的斜坡体塑性区的贯通过程。研究表明,包含断层的斜坡体在应力分布特征及斜坡变形破坏机理方面与无断层的斜坡体有较大差别:含断层的斜坡体在坡面和断层面附近的最大主应力迹线与坡面或断层面相平行,在天然状态下,塑性区同时出现在坡脚和断层面后方,随着折减系数的增大,塑性区分别从坡脚和断层面后方向坡体深部和上部发展,直至断层面前后两个塑性区相贯通,坡体发生破坏,并且对坡体变形破坏的影响程度以逆断层最强,其次为正断层,断层不活动时较弱。     

季节冻土区冻融期黄土滑坡基本特征与机理

在我国北方大部分地区滑坡灾害的发生有两个高峰期,即雨季和冻融期,而目前对冻融期滑坡的研究尚处在起步阶段,导致对冻融期滑坡的防治效果远不及雨季滑坡。本文以甘肃黄土滑坡为研究对象,探索季节冻土区冻融期黄土滑坡的基本特征和形成机制。结果表明,季节性冻融作用是季节冻融期黄土滑坡滑坡发生的主要因素,其不但在斜坡表层产生强烈作用,而且可引起斜坡深处地下水富集、土体软化范围扩大和静、动水压力增大等冻结滞水效应,促使斜坡整体性大规模变形破坏,导致滑坡发生。     

地震作用下西安耶柿村滑坡稳定性模拟评价

地震是造成边坡失稳的最主要因素,尤其是强震往往会造成大量的滑坡发生,放大地震灾害造成的人员伤亡和财产损失。本文选取耶柿村滑坡为典型案例,研究其在汶川地震对其演化的影响,并针对不同地震烈度情况,研究其稳定性情况,为该滑坡风险评价和防控提供参考。结果表明:随着地震动峰值加速度的增大边坡稳定性逐渐降低,安全系数最大降低幅度可达50%。耶柿村滑坡仅在大震作用下稳定性不高,会发生失稳,中震作用下稳定性较低,表层堆积体可能会发生了局部失稳,小震作用下稳定性较高。尤其是在加速度峰值为0.12g的地震动荷载作用下,该滑坡最大水平位移为10.1 cm,水平应力与剪应变均变化明显,都有增大趋势,水平总应力最大值出现在基覆界面处,在该震动作用下,该滑坡具有整体失稳的可能性,提出了该滑坡防控对策。     

陕西省吴起县斜坡几何形态与地质灾害相关性研究

根据陕西省延安市吴起县地质灾害详细调查成果,对区内73处地质灾害隐患点的调查数据进行了统计分析。总结了吴起县滑坡、崩塌特征,探讨了吴起县斜坡坡型、坡度、坡高和坡向对滑坡、崩塌发生的控制作用,得出了斜坡几何形态与滑坡、崩塌的相关性规律。结果表明:吴起县地质灾害隐患点中,凸型和直线型坡更容易形成滑坡或崩塌,凹型和阶梯型坡相对稳定。当斜坡的坡度在30°~40°、坡高在40~70 m时,主要发育滑坡;当斜坡的坡度大于60°、坡高在30~50 m时,主要发育崩塌;且滑坡、崩塌的平均高度约为各自所处斜坡坡高的3/4。滑坡、崩塌灾害阳坡较阴坡发育,其坡向主要分布在90°~180°、240°~270°之间。分析结论为该县防灾减灾工作提供了一定的参考价值。     

云南省丽江大地震及其诱发的崩塌滑坡灾害特征

１９９６年２月３日，云南省丽江县城以北４０ｋｍ发生７级强烈地震，这次地震在约１２０００ｋｍ２范围内诱发了至少４２０处中小型崩塌和３０处大中型滑坡，造成房屋倒塌、桥梁毁坏和公路堵塞。调查研究得出以下结论：（１）地震触发的崩塌滑坡分布在Ⅵ度区内，主要集中在主震震中东南部，接近表层构造断裂带和余震活动范围内；（２）崩塌主要发生在高陡斜坡的峡谷地带，滑坡多为复活型，部分为同发型和滞后型滑坡；（３）地形是控制崩塌滑坡分布位置的主导因素，崩塌多发生于大于６０度斜坡中上部，滑坡发育于中缓斜坡（２５°～４５°）；（４）滑坡影响区如遇充足的降雨可能进一步变形破坏，大量地裂隙孕育着新的崩塌滑坡，潜在危险性大。     

西藏聂拉木县“4·25”尼泊尔地震次生山地灾害与防灾减灾对策

"4·25"尼泊尔地震诱发西藏聂拉木县大量的次生山地灾害,灾害主要类型包括崩塌、滑坡、泥石流和不稳定斜坡等。这些次生灾害不仅造成了人员伤亡,对中尼公路(G318线)的安全运营及沿线主要城镇居民点聂拉木镇、樟木镇(口岸)也造成了严重影响。地震诱发的大量崩塌、滑坡为泥石流活动提供了丰富的物源,将促进泥石流活跃,在后期暴雨作用下产生严重的泥石流灾害。通过初步分析得出:(1)聂拉木"4·25"地震次生山地灾害点计221处,分布于聂拉木县5个乡镇,其中有滑坡10处、崩塌159处、泥石流沟26条、不稳定斜坡26处。(2)聂拉木(边检站以下)—樟木—友谊桥—带以滑坡、崩塌灾害为主;聂拉木(边检站以上)—亚来乡—达弟以崩塌、泥石流为主、滑坡为次;希夏邦马峰东侧以冰川泥石流为主。最后,结合区域的地形、地质构造、气象条件提出了地震区恢复重建中的防灾减灾对策。     

鲁甸地震红石岩崩塌触发机理分析

8·3云南鲁甸地震导致大量山体崩塌,造成重大经济损失和人员伤亡,其中牛栏江右岸火德红乡红石岩特大岩质崩塌规模1200万m~3,形成坝高96m,库容近2.3亿m~3的堰塞湖,成为震后危险最大的灾害点。在野外调查的基础上分析了红石岩崩塌的形成机理与灾害特征,并在此基础上通过有限差分方法 FDM研究了红石岩山体在鲁甸地震的动力响应特征和崩塌的形成机理。结果表明,红石岩崩塌形成的主要内因为地形条件,地震作用是主要诱发因素。红石岩山体在动态的拉应力和剪应力的共同作用下,产生"拉裂-剪切破坏",形成较大的山体崩塌。红石岩在地震荷载的作用下,岩体的崩塌在地震作用4~6s内发生,即为地震动峰值加速度VGA所在的时间段。坡体的响应特征表现出了高程放大效应、坡面应力叠加效应和坡体表面凸起放大效应,且在与坡面倾向同向的水平剪切波作用下,坡体响应最为剧烈。     

汶川地震高速远程滑坡速度研究

汶川地震诱发了大量的高速远程滑坡.在超强的地震动作用下,坡体结构被撕裂并抛射后,受到坡体前缘地形及自身势能的影响,很容易转化为碎屑流作远程运动,这种高位滑坡以其很快的运动速度和超常的运动距离造成了巨大的灾害与损失.本文在对汶川地震大型典型高速远程滑坡大量现场调查的基础上,分析了坡体临空飞行运动初始速度、滑程运动最大速度...     

降雨诱发型残坡积土滑坡形成机理分析

以马家村滑坡为例,用有限元方法分析了降雨入渗条件下残坡积土斜坡的暂态非饱和渗流场,用极限平衡方法分析了残坡积土斜坡的渗流稳定性。分析了斜坡结构、临空面、降雨对斜坡变形与稳定性的影响,分析了降雨诱发残坡积土滑坡的过程。降雨诱发残坡积土滑坡的机理为:降雨入渗使残坡积土斜坡中形成软弱带;坡脚开挖使斜坡坡面出现拉张裂隙;降雨使坡面裂隙中充满水,导致斜坡土体饱和,抗剪强度降低,同时产生动水压力,不利于斜坡的稳定;当斜坡的下滑力大于抗滑力时发生滑动。