概率地震滑坡危险性区划方法及应用

地震是滑坡的一个重要诱发因素。研究表明,4.0级以上地震即可诱发滑坡,而中、强地震即可诱发大规模的滑坡灾害,造成严重的人员伤亡和财产损失,特大型地震诱发滑坡导致的灾害程度甚至会强于地震造成的损失程度。我国地处太平洋地震带和欧亚地震带之间,山区面积广大,具有极高的地震滑坡危险性;随着经济发展、资源开发利用,经济发展战略向西部山区的转移,在进行越来越多的城市规划、铁路、公路、水库大坝及重要建筑物选址等土地利用的同时,也将承受着更加严重的地震滑坡风险。亟需进行地震滑坡危险性预测及区划,并在此基础上进行风险评估与管理,以减轻规模大且分布范围广的地震滑坡灾害。未来地震的发生具有一定的随机性,地震强度、位置及地震频度等都具有不确定性。对研究区地震诱发滑坡的危险性进行分析及区划,需要考虑所有潜在地震的影响。现有的研究以遭受给定超越概率水平的地震动作用下的滑坡危险性进行区划,忽视了部分潜在发生地震的影响,是一种条件概率下的危险性区划。本文在分析现有地震滑坡危险性区划研究成果的基础上,提出了一种考虑所有潜在发生地震影响的地震滑坡危险性区划新方法。为此,论文首先对影响地震滑坡的主要因素进行了归纳与总结,在此基础上结合概率地震危险性分析和地震滑坡危险性评价的Newmark累积位移模型,建立了考虑潜在地震影响的概率地震滑坡危险性区划方法;利用集集地震、汶川地震、东日本大地震及芦山地震中记录到的大量强震记录,系统分析了与地震滑坡密切相关的地震动参数阿里亚斯烈度(Arias Intensity)的空间分布特征,考察了现有阿里亚斯烈度衰减关系的适用性;以天水强震区为例,开展概率地震滑坡危险性区划方法的应用。在以上工作的基础上,本文取得了以下进展和成果:(1)初步建立了一种新的考虑潜在地震影响的概率地震滑坡危险性区划方法。该方法充分考虑了潜在地震发生的不确定性,并可修正震源机制、场地类型及地形高度的影响,区别于以往使用给定超越概率的地震动开展地震滑坡危险性区划,考虑了所有潜在地震对于诱发场点发生地震滑坡的贡献;(2)利用几次地震获取的大量强震数据,对现有阿里亚斯烈度衰减关系的适用性进行了系统深入的讨论,相关研究可为使用阿里亚斯烈度参数开展地震滑坡危险性区划以及今后建立我国的阿里亚斯烈度衰减关系提供参考;分析了阿里亚斯烈度的空间分布特征,包括断层走向对近断层地震动的影响、上盘效应、破裂传播方向性效应及地形效应等,对进一步认识地震滑坡的形成机理、有针对性地制定减轻和防御地震滑坡灾害的对策具有重要价值;(3)以天水强震区为例,基于我国新一代地震动参数区划图的潜在震源区模型以及本文利用实测强震数据,开展适用性对比分析所选出的阿里亚斯烈度衰减关系,结合根据研究区的地层岩性及高程等数据所获取的Newmark累积位移模型参数,采用本文建立的概率地震滑坡危险性区划方法,分析了研究区未来50年内不同地区的地震滑坡危险性(地震滑坡概率)。结果表明,地震滑坡中、高危险区主要分布在物质结构较为松散及垂直节理和裂隙发育的黄土丘陵和成岩性较差的泥岩出露且斜坡坡度较大(坡度大于30°)的地区,其中又以渭河及其支流藉河、牛头河两岸的地震滑坡危险性较高,对天水市区周边及陇海铁路构成极大的威胁,可为相关的土地规划利用及地震滑坡风险评估及管理提供参考。