基于分形理论的滑坡空间分布特征研究

以"汶川地震"极端事件为时间分段点,基于ArcGIS网格法定量分析汶川地震重灾区滑坡空间分布的分形分维特征,得出汶川地震重灾区滑坡在震前和震后均具有分形特征。研究表明,汶川地震重灾区滑坡点的空间分布具有统计意义上的自相似结构,无特征尺度。基于分形理论的汶川地震重灾区滑坡空间分布特征分析为进一步研究滑坡的敏感性、危险性及滑坡风险预警奠定了重要的理论基础和前提。     

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。     

水系分维在滑坡泥石流灾害区划中的应用

以多滑坡泥石流灾害地域云南省为研究对象,利用水系分形维数的空间变化来表征水系空间形态特征的差异,从而折射云南省内滑坡泥石流灾害发生的程度;通过对市、县、子流域和感兴趣区四种不同的分区标准,对滑坡灾害密度、泥石流灾害密度以及滑坡泥石流灾害总密度与它们的水系维数值进行了相关性分析,并且比较了分维数与切割线密度这两种方法,从统计的相关性系数可以得到一个结论:滑坡泥石流灾害区划中,分维数是一个比切割线密度优越的分区指标因子.另外,在计算水系维数时采用的矢量计盒算法,比传统的栅格计盒算法具有更强的优势.     

泥石流堆积物的分形结构特征

本文依据分形理论,分析了泥石流堆积物粒度组成的分形结构特征,其分维值介于2～3之间。分维可作为描述泥石流堆积物粒度组成的参数,分维的大小表征了作为自组织系统的泥石流堆积物的本质特征。论述了分维的研究意义。     

河间地区地裂缝分形特征研究

基于分形理论研究了河间地区地裂缝的分布分形、受控分形以及影响分形特征,利用MAT-LAB软件分别计算了地裂缝、活动断裂、地下水、地面沉降等相关物理量的分维值。地裂缝的发育具有自组织性,其分维值的大小及变化反映了地裂缝活动的复杂性。地裂缝平面、剖面分形特征反映了该区域孕裂应力场在平面和纵深方向上的非均一性。地裂缝的形成和发育可以看作是断裂运动的一种调整,影响地裂缝断裂的分维值具有一定的区间。地下水开采、地面沉降作用与地裂缝活动存在很大的关联。     

考虑非饱和特性的黄土湿陷性与微观结构分析

利用扫描电子显微镜测试技术对3个场地16个土样的微观结构进行观测,并使用图像处理软件对微观图像进行处理、对土样孔隙的几何特征参数和分维数进行了提取,土样孔隙分布分维数为1.816~1.936。利用分形几何学原理建立非饱和土的孔隙分布函数,对天然湿度下黄土中水分分布进行分析,运用回归分析的方法对孔隙的分维数、非饱和孔隙孔隙率和湿陷性的关系进行了分析。结果表明:孔隙分维数越大,孔隙结构越复杂;天然湿度下处于非饱和状态的黄土孔隙孔径均大于40μm,黄土的湿陷系数随着孔隙分维数、非饱和孔隙孔隙率的增大而增大,非饱和孔隙是造成黄土湿陷的主要原因。     

陕南秦巴山区地质灾害发育及空间分布规律

为进一步研究陕南秦巴山区地质灾害发育及空间分布规律,对区内地质灾害的数量、规模、物质组成等进行概率统计分析,结果显示:该区地质灾害以堆积层滑坡为主,岩质崩塌次之;滑坡规模以小型、浅层和等长式为主,崩塌以小型、等长式为主。地质灾害空间点密度呈"四高两低"分布,崩塌呈"三高四低"分布,泥石流呈"三高两低"分布。地质灾害、断裂、河流及道路的空间分布具有分形特征。滑坡(崩塌)面积与体积(长、宽)之间具有幂律相依性,面积与体积符合对数正态分布。结论为陕南秦巴山区移民搬迁安置选址提供技术支持。     

地震分布多重分形特征的中期预报意义探讨

讨论了地球岩石圈的自组织临界状态和地震发生的非局域性与多重标度分形统计特征。研究了地震多重分形性质的计算方法及其应用于地震预报的前景。采用推广ＧＰ算法从典型震区的地震数据计算地震多重分形分布的广义维数谱和奇异性谱以确立较敏感的强震前兆,对于不同算法进行了精度、数据量要求及适用范围的比较。研究结果表明：地震分布的多重分形维数谱和奇异性谱对于一些典型震区的强震发生具有中期预报价值。     

区域滑坡风险评估中的风险区划与概率分析

区域滑坡风险评估应该建立在可靠的前期基础工作之上,而滑坡风险区划和滑坡概率分析是滑坡风险评估的主要技术支撑,相互之间具有层次链的关系。通过滑坡风险的类型研究介绍了三者之间的关联性。根据研究的理论方法,选择三峡库区万州区进行实例应用,说明滑坡风险区划和滑坡概率对滑坡风险评估的贡献作用。在此基础上,进行了滑坡风险分布、滑坡风险概率、滑坡风险损失综合评估,构成了较完整的滑坡风险评估体系。     

沂沭断裂带(山东段)断层系统分维几何学特征

地表的断裂分布具有复杂的几何结构,分形几何学是定量研究断裂复杂性和破碎性的一种数学方法.本文应用分维几何学的方法,在比例尺为1:50万的山东省构造体系图上,对沂沭断裂带(山东段)(以下简称沂沭带)断层系统进行了分段解析、计算,并得到了各段的分维值.沂沭带全带断层的分维值为1.34,南段分维值为1.29,北段分维值为1.41,结果表明,分维可以表征断层的不均匀性、不规则性和复杂性等.与沂沭带地震活动南高北低情况对比认为,断层系统分维低的地区地震活动性可能较高.     

华东及安徽地区断裂构造及分形分析

本文在对安徽及华东地区地震断裂构造分析的基础上,利用数盒子法计算了华东及安徽的活动断裂的分形维数,并从分形理论的角度讨论了活动断裂和地震活动性之间的关系,认为活动断裂的分形维数和地震活动性的分形维数是相等的.对华东及安徽的3种类型断裂(基底断裂、地壳断裂及岩石圈断裂)的不同分形维数和该区域地震的b值关系分析,认为该地区地壳断裂控制了该区域的地震活动.     

山东省水系的分维几何学及其与新构造活动的关系

本文通过分析山东地区水系的分维几何学特征,对比各区域的新构造活动特点,发现隆起区和坳陷区的水系分维值不同,块体内部差异运动对水系分维有重要影响,断裂活动在水系分维值上有明显反映。     

基于因子分析和BP神经网络的滑坡抗剪强度参数取值

滑坡抗剪强度参数取值是一直困扰滑坡防治工程设计的一大难题,目前其研究方法主要有试验法、反分析和统计分析法,但都没有考虑其他基本物理力学参数的影响。为此,提出了以某一区域工程地质条件相似的滑坡基本物理力学参数为基础,采用SPSS数学分析软件分析滑坡各基本物理力学参数与抗剪强度的相关性,筛选出对滑坡抗剪强度影响较大的因子;然后采用BP神经网络模型研究区域滑坡抗剪强度与影响因子的网络结构,并以建立的神经网络结构对该区域的滑坡抗剪强度参数进行估算;最后以万州区滑坡为例进行分析和验证。研究结果表明,采用神经网络计算的结果与滑坡试验得到的结果误差基本都在5%左右,精度较高。     

香港大屿山岛自然滑坡的空间分布与影响因子浅析

香港地处热带高温多雨强风化区,且地形陡峭,人类活动对自然环境的影响较大,导致滑坡灾害成为香港地区最主要的自然灾害之一。 许多针对香港滑坡的研究侧重于研究人工斜坡上发生的滑坡,由于自然滑坡难以调查,很少有人从区域的尺度来研究自然滑坡。然而,几十年的研究和调查表明,自然地表滑坡确实代表着一种自然灾害。大屿山岛是香港地区最大的离岛,保存着相对完整的自然状态,是研究香港地区自然滑坡的理想研究区。本文利用多年航片解译的滑坡数据,在应用地理信息系统技术的基础上,分析了大屿山岛自然地表滑坡的空间分布特征及滑坡与地形、地貌、地质、土地利用和植被等相关影响因子的关系。     

地震前兆混沌时间序列多尺度分维异常识别研究

对地震前兆观测时间序列的混沌性态及其产生的根源进行了探讨。根据小波变换良好的时、频局部化特征和分形维数的变化特征,从小波分析多尺度分解的角度出发结合分形理论探讨了地震前兆混沌时间序列的异常识别问题。对几个实例的研究表明,大多数时间段内时间序列小波变换系数的分维—尺度变化曲线呈光滑、缓慢减小变化,有异常信息时段的时间序列小波变换系数的分维—尺度变化曲线变化的主要特点是曲线具有峰值,并出现了曲线先是由高向低,然后再由低向高变化,在某一尺度处达到峰值后再缓慢减小的情况。异常出现的时间在震前约2个月至1年。将小波变换与分形理论结合起来研究地震问题,不仅开拓了地震科学研究的新领域,同时也是对小波变换及分形理论应用的延拓。