论黄土地质灾害链（一）

近年来,“西部大开发”、“一带一路”等国家战略在黄土高原陆续实施,这些新型人类营力与水和黄土相互作用,导致黄土灾害链生效应明显,形成了复杂的黄土地质灾害链。作为当前黄土地质灾害领域研究的热点新命题,黄土地质灾害链带来的灾害效应具有隐蔽性更深、影响范围更广、破坏性更强的特点。本文综合考量黄土地质灾害链本身的属性,查清了灾害链的基本类型。根据各个灾种之间演化关系,总结了灾害链的启动模式与演化模式。在此基础上分析了黄土界面与黄土地质灾害链的互馈过程,探讨了灾害链中土体状态变化过程,进一步阐明灾害链的链生演化过程。研究成果有助于加深认识黄土地质灾害链转化模式与演化规律。     

压实黄土高压力下湿陷变形特性试验研究

高压力下压实黄土的湿陷变形特性是高填方黄土工程变形控制的关键问题。为研究高压力下压实黄土物理性质对变形特性的影响规律,建立高压力下湿陷系数与物理力学指标间的多元回归方程,开展了不同压力、含水率、压实度的黄土压缩试验。研究结果表明：在高压力下,压实黄土湿陷变形特性与初始含水率、压实度密切相关,低含水率压实黄土湿陷性显著,高含水率压实黄土湿陷变形较小,低压实度黄土具有湿陷性,压实度达到90%以上不会发生湿陷;高压力下黄土孔隙比越小湿陷终止压力越大,高填方体黄土湿陷性评价应考虑饱和自重压力及上覆荷载变化引起湿陷性的变化,建立的湿陷系数回归方程相关性良好。研究成果可为黄土地区高填方工程实践理论研究提供参考。     

黄土地基湿陷时桩的负摩阻力最大值出现深度研究

负摩阻力及中性点的定义表明,负摩阻力沿桩身(从桩顶两侧到中性点位置)的变化并不均匀,其间应存在一个最大值,最近的黄土地基浸水湿陷试验证明了这一点。本文利用该试验的资料,从理论上对桩的负摩阻力最大值出现深度进行分析研究,结果表明负摩阻力随深度的变化受到某一深度(如负摩阻力最大值处)以上土体有效重量和该深度桩周土体的有效沉降量这两个主要因素的制约,并由此推导出不同沉降性能土体湿陷时桩的负摩阻力最大值出现的深度。通过与实测资料的对比可见,本文提出的确定桩的负摩阻力最大值出现深度的理论是可信的,由此得到的计算黄土地基湿陷时桩身总的负摩阻力的方法更具合理性。     

湿陷性黄土区长输管道耦合协调危险性评价

湿陷性黄土是影响长输油气管道安全运营的主要地质灾害之一,开展湿陷性黄土区长输管道风险评价有助于预防和减轻其造成的损失。该文以兰成渝长输油气管道甘肃段为例,基于耦合协调原理,将风险评价系统分解为土体、管体子系统,利用熵权法计算指标权重,结合耦合协调模型,最终确定了管段的危险度及相应耦合度。实例分析结果表明:①研究区域的管道风险等级和耦合度均为中等偏高且风险耦合度一致性较高,该管段黄土的湿陷强度、管道受力、覆土厚度因素等更易诱发湿陷性管道破坏;②管体系统中的受力、埋深分别占较大权重,该管段应加强相关因素的监测和维护。该评价方法能合理、准确反映湿陷性黄土区长输管道的风险状况,具有良好的工程应用价值。     

基于偏最小二乘法的黄土湿陷性评价模型

基于统计学相关理论的黄土湿陷系数预测及评价方法是简化其工程应用的重要途径。当前采用多元回归方法建立黄土湿陷系数预测模型过程中往往缺乏对自变量间多重相关性对预测精度影响的合理考量。基于上述考虑,该文分别采用普通多元线性回归方法和偏最小二乘回归方法建立了黄土湿陷系数的多因素(天然含水量、初始孔隙比和压缩系数)回归模型并对二者精度进行了对比验证。结果表明:偏最小二乘方法在消除自变量之间多重相关性对结果的扰动方面成效显著,采用偏最小二乘回归分析方法获取的回归模型预测效果明显优于普通多元线性回归方法获取的回归模型。黄土湿陷系数与天然含水量和初始孔隙比之间存在显著的正相关关系。压缩系数对湿陷系数的解释能力较差,即使通过偏最小二乘分析方法依然无法正确体现其对湿陷系数的微弱影响,在后续相关回归分析中不宜将压缩系数作为湿陷系数的自变量。     

延安地区不同黄土崩塌类型对崩塌贡献率的研究

黄土崩塌是延安地区频发和广布的一种崩塌地质灾害类型,考虑赋存的自然与地质环境条件,以及人类工程活动的影响,将延安地区黄土崩塌分为水分浸湿型、盐蚀型、工程开挖型和窑洞型等4类,进而通过对延安地区地质灾害详细调查涉及的356处黄土崩塌的成果资料进行统计,采用贡献率法研究延安地区不同黄土崩塌类型与黄土崩塌的相关性。结果表明,工程开挖型和窑洞型对黄土崩塌的贡献率程度最高,盐蚀型对黄土崩塌的贡献率程度中等,水分浸湿型对黄土崩塌的贡献率程度最低。分析结果反映了延安地区黄土崩塌发育的实际情况,可供在黄土高原其他地区防灾减灾研究中参考应用。     

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。     

基于细观结构的压实黄土抗剪特性试验研究∗

压实度是填方工程质量验收的主要控制项目之一,较高压实度对改善黄土力学性能效果显著。为全面系统分析压实对黄土抗剪特性的影响规律,更好地揭示较高压实度提高黄土抗剪能力的内在原因,利用室内三轴剪切试验和电镜扫描试验,基于 4 种不同压实度,对甘肃省临夏市北塬地区压实黄土的抗剪特性和细观结构进行了研究。研究表明：压实黄土应力—应变满足双曲线形式,较高压实度对提高黄土体抗剪强度和剪切模量作用显著;较高压实度通过改变土体颗粒之间的接触形式以改善黄土体抗剪特性,主要表现为压实黄土颗粒之间的接触形式随着压实度的增加由棱边接触、支架镶嵌向面接触逐渐过渡;较高压实度通过改变土体孔隙尺度特征和形态分布以改善土体抗剪特性,主要表现为随着压实度的增加孔隙分布范围内微、小孔隙的含量增加,中、大、特大孔隙含量减小,孔隙形状也相对变得圆滑。     

山区沿河公路地质风险形成机制

根据山区沿河公路灾害的特点,将以岩土介质为主的传统地质灾害类型和水沙介质灾害类型整合,提出了“广义地质灾害体”的概念,并以介质组成为标准进行了广义地质灾害体分类.在孕灾环境评价和致灾因子评价的基础上,提出了广义地质灾害体的孕灾环境与致灾因子异相耦合发育机理.基于公路承灾体健康的理念,认为公路承灾体易损性主要受控于公路结构本身的健康性态,采取技术可行、经济合理的技术措施使结构健康复原是工程性减灾措施的目的.将公路承灾体类型分为结构性承灾体和功能性承灾体两类.提出了公路地质风险的耦合对抗形成机制,即公路地质风险是广义地质灾害体危险性与公路承灾体易损性之间时空耦合对抗的结果.认为地质风险评估是关于多因素非线性灾害风险系统的预测评价问题.根据地质风险形成的耦合机制,提出了采用解耦措施来逆向控制公路地质风险形成演化过程的减灾思路.针对山区沿河公路,给出了从孕灾环境、致灾因子、广义地质灾害体危险性、承灾体易损性评价到地质风险评估的思路与一般函数表达式.     

中国西南地区地震-滑坡-泥石流灾害链风险防范措施框架研究

地震-地质灾害链是多灾种的常见表现形式之一,由原生灾害和次生灾害逐级传递,往往导致灾害损失延伸放大,因此灾害链风险防范应成为减灾应急管理的重要组成部分。从多灾种风险因果传递的角度突出灾害链风险防范特征,针对防灾减灾、备灾、响应和恢复重建为全过程的综合风险防范特点,聚焦中国西南地区典型地震-滑坡-泥石流灾害链,整编梳理地震与滑坡、泥石流等地质灾害风险的工程与非工程防范措施,解析识别灾害链各链节风险形成过程与防范关键节点路径,提出并构建了地震-滑坡-泥石流灾害链风险防范措施框架。该框架重点包括链节灾害传递阻断措施、承灾风险损失防控措施与减灾能力建设措施,以规避致灾因子危险性、降低承灾体暴露度与脆弱性、提升减灾能力为防范目标,针对关键节点路径,统筹工程与非工程措施,旨在分解区域灾害链因果传递风险。     

黄土沟壑区小型滑坡致大灾及其机理

发生于延安市甘泉县马岔沟的黄延高速公路14标段的滑坡灾害,滑坡体小但灾情严重,造成19人死亡、2人受伤。滑坡体滑向285°,滑动块体长约12 m,宽约10 m、厚约3 m,体积约360 m3,为一小型黄土滑坡。调查发现,滑坡体位于黄土沟壑区,属于地质灾害高易发区,后缘有一长大裂缝,为古滑坡体的一部分。形成原因主要是高陡边坡的存在,加之滑坡体上部储水设施引水管漏水,长期浸润,导致滑坡体含水量高达31%以上,最终形成一个规模小、滑距长、速度快的飞跃式滑坡,滑坡体直接砸在坡脚下的工棚上,致灾严重。提出了加强黄土沟壑区工棚、建筑工地选址论证和地质灾害监测的建议。     

地质灾害链的诱发机制及减灾

自然界是一个能动体,事物之间都具有普遍联系的客观规律,任何一种或几种地质灾害的发展,会引起一系列的次生灾害和附加效应的产生,形成具有"蝴蝶效应"式的灾害链,在此期间会有大量的能量、物质上的交换及循环,其发展是一个从简单到复杂、主要到次要的过程."蝴蝶效应"使得地质灾害相互诱发的范围不断扩大,灾害不断增多,以及过程越来越复杂.     

极端降水诱发地质灾害链风险评估研究——以贵州省水城县为例

从极端降水诱发地质灾害链的危险性,承灾体的暴露性和脆弱性,以及防灾减灾能力四个方面选取指标,基于设定的不同极端降水重现期情景,构建了风险评估指标体系和评估模型,以贵州省水城县为例,开展极端降水诱发地质灾害链风险评估研究。结果表明：极端降水量越大,整体的极端降水诱发地质灾害链风险也就越高。研究区极端降水诱发地质灾害链风险主要以极低和低风险为主,高风险区域主要集中在水城县县城、中部的米箩镇、阿戛镇和蟠龙镇以及东部的比德镇和化乐镇。这些高风险区域,应制定好地质灾害风险预防的相关对策,尤其在汛期时,针对可能发生的不同极端降水情景采取不同的应对措施,加强区域防灾减灾各项工作的实施,保障居民的生命财产安全。     

典型地质灾害链式机理研究

滑坡、泥石流与危岩是典型的地质灾害,每年由其造成的损失占到所有地质灾害的一半以上,针对典型地质灾害的链式规律进行深入研究,对于防灾减灾具有重大意义。从典型地质灾害的形成、发展过程入手,将灾害过程视为链式过程,将人为的工程防护治理措施视为断链过程。一个完整的链式过程包括致灾环、激发环、损害环和断链环。致灾环主要是由地质构造而形成的地质因素构成,激发环主要是由暴雨、地震、冰雪融水等非地质因素构成,损害环是由灾害发生后形成的灾害损失构成,断链环则是指工程治理与防护措施。     

汶川地震诱发黄洞子沟地质灾害链效应及断链措施研究

黄洞子沟地区是汶川地震触发震害最为严重,灾害链效应最为明显的地区。通过详细的实地调查、借助遥感影像、雨量数据分析,揭示了震后地质灾害发育情况及特征,并归纳出了地震-滑坡-堰塞湖;地震-震裂山体-崩塌-碎屑流-泥石流;地震-崩塌、滑坡-泥石流三种典型的地质灾害链模式。将灾害链成链动力过程划分为:孕灾环、激发环、演化环和损害环,孕灾环是前提,激发环是启动因素,演化环是过程,损害环是结果。黄洞子沟灾害链是由内外动力作用联合形成的复合型灾害链,仍处于不断演化的过程当中,并从地形条件、地质条件、气象水文条件三个方面对灾害链的成链条件进行了分析,最后针对黄洞子沟灾害链的现状及威胁对象,建议从损害环采取主要断链措施。     

黄土崩塌体的地震稳定性评价——以陕西咸阳为例

由于黄土节理密集、裂隙发育,地震在黄土分布区往往诱发大量大规模的崩滑灾害。为了查明咸阳市崩塌体的地震稳定性,采用现场调查和统计分析方法,查明了咸阳市崩塌地质灾害受构造和地震作用控制,主要发育在黄土陡崖地带,呈带状分布于渭河二级阶地后缘与三级阶地前缘交接处,具有在特定区域范围内群发的空间分布特征;而且,多集中发生于每年的7-9月份,还具有雨季周期性突发的时间分布特征;经力学分析和"块体平衡理论"计算得知,在50年超越概率2%的情况下,咸阳市区的崩塌体容易发生失稳破坏。     

基于一种重塑性制样方法的节理黄土力学特性试验研究∗

黄土节理是控制黄土地基、边坡和地下工程破坏与稳定性的重要因素,探讨节理性黄土的破坏特性对于了解边坡后缘拉裂演化过程、滑动面的生成具有重要意义。针对原状节理性黄土室内试验试样制备困难的问题,考虑节理面低强度、弱胶结的特点,以一种接触面模拟材料为载体,结合重塑制样的方法,提出一种节理性黄土室内三轴试样的制样方法,通过重塑试样与原状试样的节理面抗拉强度对比分析,验证该方法的合理性和有效性。在此基础上,开展节理性黄土的无侧限抗压强度试验和三轴压缩试验,讨论节理性黄土试样的强度与破坏规律。研究结果表明:节理的存在对试样强度和破坏的影响与节理倾角和围压大小有关,表现为低围压和45°倾角时的低强度效应;"沿节理面滑动破坏"与"破裂面与节理面呈X型共轭剪切破坏"是无侧限和三轴条件下的含单条贯通型节理性试样的两种典型破坏模式;非贯通型节理性试样的抗压破坏主要为"破裂面与节理面贯通型破坏"与"破裂面与节理面非贯通型破坏"两种类型。     

泥沙灾害与泥沙灾害链的分类分级

泥沙灾害是泥沙在其侵蚀、输移和沉积运动发生变异时产生的特殊灾害过程,在本质上不同于通常的气象灾害、水灾害、生物灾害和地质灾害.泥沙灾害有着自身的分类系统和分级规则.泥沙灾害可以按照不同的方法进行分类,从而获得不同的分类结果.泥沙灾害链是泥沙灾害过程的主要表现形式之一.基于泥沙灾害特征及泥沙圈与其他圈层相互关系的考虑,从强度和破坏程度两个方面提出了泥沙灾害系统的分类方法,获得了较为完备的泥沙灾害分类.在泥沙灾害分类分级的基础上,还研究了泥沙灾害链的分类分级.泥沙灾害链的分类可以从受灾体和致灾体两个角度采用单指标和分级分类两种方法进行划分,但采用分级分类法更能体现出泥沙灾害链的特点.     

基于流域系统的暴雨径流型灾害链--以湖南省为例

暴雨径流是一种最普遍、最活跃、最敏感的致灾因子,在其形成过程中易诱发灾害链.根据灾害系统理论和暴雨径流形成规律,系统研究了湖南省江湖流域暴雨径流型灾害链,结果表明:(1)湖南省特定的自然环境助长了暴雨径流型致灾因子链的形成与发展;(2)从类型上讲,可分为四水流域山丘区坡面汇流型致灾因子链、四水河网洪水汇合型致灾因子链和洞庭湖区洪水组合型致灾因子链;(3)从灾害性质与特性上看,除了具有一般的社会属性和自然属性外,还具有显著的关联性、互生性和放大性;(4)从致灾能量上看,当各级致灾因子的实际致灾能量一定时,各承灾体抗灾阈能总量越小,致灾因子链的有效致灾能总量越大;(5)从灾情上看,灾情表现的形式多,承灾体损失价值量的累积值巨大.     

论土壤侵蚀对山地致灾因子链的复合效应——以湖南四水流域中上游地区为例

土壤水力侵蚀兼重力侵蚀是本研究区的主要土壤侵蚀类型。通过对水力、重力侵蚀以及它们交替、复合侵蚀过程的分析表明:(1)土壤水力、重力侵蚀的直接表现形式即面蚀、沟浊、滑坡、崩塌、泥石流等侵蚀形态,对山区社会经济及资源环境具有不同程度的破坏能力,故称之为山地致灾因子;(2)水力侵蚀与重力侵蚀在时间上的交替混合,在空间上的复合叠加,既增强了诸种致灾因子自身的致灾能力,又助长了致灾因子彼此间的诱发或转化作用,进而形成与发展了山地致灾因子链;(3)土壤侵蚀是一综合性的山地致灾因子系列,各类致灾因子链对承灾体的连续性破坏,导致社会经济损失累积值增大。