地下水诱发渐进后退式黄土滑坡成因机理研究——以甘肃黑方台灌溉型黄土滑坡为例

黑方台位于我国甘肃省永靖县,该区由于长期灌溉导致地下水位上升,诱发了大量的黄土滑坡,其中最典型的一类滑坡为渐进后退式黄土滑坡。通过对比代表性滑坡多期Google影像,并结合现场调查分析了近年来新发生的滑坡,发现该类黄土滑坡具有典型的渐进后退式演化过程。现场调查和对典型滑坡剖面黄土含水率的实测发现,黄土层底部受地下水的长期浸泡软化所形成的软基效应是使黄土滑坡不断发生的主要原因,而滑坡发生后留下的弧形凹槽往往成为地下水局部集中汇聚和排泄点,滑源区被滑坡残留体覆盖导致地下水位局部雍高上涨,将导致同一滑坡发生多次渐进后退式破坏。

甘肃黑方台黄土滑坡地表水入渗机制初步研究

黑方台黄土底部的地下水对滑坡的发生起了重要作用,地下水的来源主要为台塬大面积灌溉,灌溉水通过孔隙、裂隙进入黄土内部并在底部向台塬四周渗出。通过探地雷达确认了台塬中部与台塬边同样发育大量裂隙延伸至黄土深部。根据灌水和开挖探槽可见裂隙为地表水的主要优势入渗通道,地表水可沿裂隙快速入渗至黄土深部。在台塬四周的陡壁和典型滑坡后壁取样测含水率发现黄土底部只有裂隙渗水点附近含水率较高,其余区域含水率增大不明显,黄土底部含水率大小分布受节理裂隙控制。

降雨型黄土滑坡预警研究现状综述

黄土滑坡是一类典型的地质灾害,但目前并没有针对这类滑坡的区域性预警模型。介绍了黄土滑坡的分类和滑带特征研究现状,讨论了降雨型滑坡的两类预警模型:降雨型滑坡临界雨量模型,包括区域统计概率预警和临界雨量阈值预警;物理预警模型,主要为通过建立力学稳定性分析和降雨入渗模型耦合得到的预警模型。分析了降雨或地下水作用下土体含水量变化对滑坡稳定性的影响研究和黄土滑坡的预警研究现状,最后根据前人研究现状讨论了现有预警模型的特点并提出了未来降雨型黄土滑坡预警可能的发展方向。

汶川震区文家沟泥石流治理工程效果分析

汶川地震使文家沟内产生大型滑坡并解体成碎屑流堆积在沟道内,成为一条高频泥石流沟,在后期降雨作用下发生了多次泥石流灾害。根据文家沟泥石流的特点,采取了"水沙分离、固护拦停、监测维护"的治理措施进行综合治理,使泥石流起动方式由碎屑堆积体冲刷侵蚀转变为支沟沟床起动。治理后文家沟4个雨季内共发生了3次泥石流,治理工程有效减小了泥石流的规模和危害,但引水截流的实施也伴随了上游清淤等长期性的问题,需进一步重视。通过获得的降雨参数建立了文家沟泥石流临界雨量阈值模型,实施治理工程后泥石流临界雨量有明显提高,并逐年缓慢增长。

甘肃黑方台陈家8~#静态液化型黄土滑坡变形特征及成因机理

甘肃黑方台为灌溉诱发的静态液化型黄土滑坡发育地区,这类滑坡变形破坏具有明显的突发性,2015年黑方台东北侧的陈家8~#滑坡发生了3次滑动,在前方沟谷内形成了4.4×10~4 m^3黄土堆积体。通过野外调查和位移监测,获得了陈家8~#静态液化型黄土滑坡的完整变形曲线,其滑坡变形过程可分为前期稳定、匀速变形和加速变形3个阶段,位移具有明显的突发性,滑前坡体底部饱水黄土的静态液化是诱发滑坡连续发生的原因,而滑坡弧形凹槽产生的汇水作用是使3次滑动呈渐进后退式的重要因素。有效的地表变形监测和宏观上地下水渗出规律的识别是预警这类滑坡的重要手段。

降雨诱发顺层岩质及土质滑坡动态预警力学模型

对于降雨诱发的顺层岩质滑坡,当滑坡后缘有裂隙存在时,水通过裂隙渗入坡体内部导致滑带土的软化和抗剪强度减小,同时,由于裂隙水的静水压力以及扬压力的影响,滑坡体稳定性随降雨而动态变化;对于降雨诱发的土质滑坡,坡体的增重和滑面的抗剪强度降低使滑坡体稳定性不断变化。通过考虑岩质滑坡后缘裂隙静水压力、扬压力、滑面软化的动态变化过程以及土质滑坡浸润面高度、软化作用的动态变化过程建立了这两类滑坡的稳定性系数预警模型,并验证了模型在顺层岩质滑坡中的准确性。

四川省都江堰龙池8·13麻柳沟泥石流灾害特征

麻柳沟位于都江堰市龙池镇龙溪河右岸,"5.12"地震后麻柳沟流域内产生了大量的崩滑体,物源丰富。2010年8月13日,在强降雨作用下该沟暴发中等规模的泥石流,沟口堆积体积达8×104 m3,损毁了沟口处3户居民的房屋,并於埋了龙池景区公路。本文通过麻柳沟的实地调查取样和洪痕断面测定,分析了麻柳沟泥石流的形成条件和基本特点,并通过计算泥石流的容重、流速、流量等静动力学特征参数,对该泥石流沟的发展趋势进行预测。

贵州都匀马达岭滑坡碎屑流形成泥石流特征

2006年5月18日,贵州都匀市马达岭发生滑坡,滑坡体位于马达岭沟上游采煤区,部分滑坡体滑入沟内并碰撞解体形成碎屑流堆积在沟道中上游,形成约800m长的淤积段,沟道内固体物质总量约16×104m3。滑坡后采煤区内老窑水迅速释放汇流至沟道启动沟道内物源形成泥石流运动至下游,从流通区下游逐渐淤积并少量冲出沟口,沟道内淤积长350m,堆积区体积约0.7×104m3。马达岭沟泥石流呈滑坡—碎屑流—水作用形成泥石流的连续性过程,具有典型的滑坡碎屑流形成泥石流特征。由于沟道内仍有较多物源,同时沟道内形成两处巨石淤塞形成的堰塞坝,后期强降雨作用下仍可能形成泥石流。

苦水沟泥石流堵塞小沟河可能性分析与防治对策

2010年8月13日苦水沟暴发了较大规模的泥石流,致使主河短时堵塞并溃决,造成了较大灾害。为此研究了苦水沟泥石流形成的物源条件、地形条件、降雨条件及基本特征,根据沟道内取样及泥石流的洪痕断面计算了泥石流的重度、屈服应力、流速流量等静动力学参数,分析了苦水沟泥石流堵河的可能性,并提出相应的防治措施。

沟道坡度对泥石流起动模式影响的模拟试验研究

沟道内松散堆积物在不同坡度下形成泥石流的机理不同,为研究沟道坡度对泥石流起动模式的影响,通过泥石流物理模拟进行了松散堆积体形成泥石流的试验,选取5组坡度和三种级配研究了不同坡度和级配下松散堆积体形成泥石流的起动方式。结果表明,沟道堆积物在坡度为14°和15°时呈典型的沟床起动特征,在坡度大于15°时呈滑坡流态化起动特征,临界坡度在15°与16°之间;泥石流起动时孔隙水压力随堆积体级配减小而减小,重度随堆积体级配减小而增大,级配对泥石流形成方式无明显影响。

滑坡碎屑堆积体形成泥石流的实验

地震或强降雨诱发滑坡,滑坡体碰撞解体形成碎屑物质堆积在沟道内,在后期降雨作用下形成泥石流,这是泥石流形成的一种方式,可称为滑坡碎屑堆积体泥石流。笔者分析了影响碎屑堆积体泥石流起动的特征参数,通过实验研究了碎屑堆积体泥石流形成的过程,分析了堆积体表面坡度、黏粒质量分数、中值粒径(d50)以及不均匀系数(Cu)对泥石流形成的影响。结果表明:碎屑堆积体表面坡度对形成泥石流所需单宽流量无明显影响;黏粒质量分数在不大于5%时仅影响碎屑堆积体侵蚀,对碎屑堆积体揭底所需单宽流量无明显影响;影响碎屑堆积体形成泥石流所需单宽流量的因素主要为中值粒径和不均匀系数——随堆积体中值粒径、不均匀系数的增大而增大。通过实验数据拟合得出了中值粒径和不均匀系数与泥石流形成和揭底所需单宽流量的公式;由于公式中只考虑了影响碎屑堆积体形成泥石流的两个主要因素(d50和Cu),因此对比水文计算结果偏小,但整体趋势基本一致。在实际应用到这类泥石流沟时,可通过修正进行预测。

贵州省望谟县“6·6”典型泥石流灾害特征及防治建议

2011年6月6日凌晨,贵州省望谟县在强降雨作用下发生大范围群发性泥石流,泥石流主要分布在降雨集中的望谟县北部山区打尖河、打易河和乐旺河上游。此次群发性泥石流是自1949年有记录以来规模最大的一次,造成了重大的人员伤亡和财产损失。对该次望谟县"6·6"泥石流的灾害特征进行了调查分析。结果表明,望谟县"6·6"泥石流主要是低频率群发性泥石流灾害。由于降雨量大,物源相对较少,泥石流以稀性为主,对沟道产生了较强的冲刷作用。泥石流危害方式主要是冲毁淤埋沟口房屋以及随之产生的灾害链效应。未来在相同降雨条件下还可能暴发较大规模泥石流灾害,建议采取避让和修建防治工程等相应措施进行防治。

基于斋藤模型的滑坡临滑时间预报方法改进及应用

滑坡临滑时间预报可根据滑坡变形时间曲线来建立,但现有临滑时间预报模型并未统一计算区间,因此相同模型在不同计算区间得出时间预报值可能存在较大差异。以贵州省龙井村滑坡为例,通过分析滑坡精细化变形数据,以斋藤时间预报模型为基础,确定出进行临滑时间预报的变形计算区间为切线角70°~75°之间,并根据变形曲线在临滑时具有明显上翘特征,导致滑坡发生时间提前的特点,通过分析切线角斜率与计算区间斜率的比例关系,引入修正系数0.5对滑坡时间预报值进行修正。通过近年来甘肃黑方台多次黄土滑坡的精细化变形数据进行检验验证,结果表明,改进的滑坡变形临滑时间预报方法具有良好的准确性和一定的普适性,为滑坡时间预报提供了较为准确的新方法。

甘肃黑方台灌溉与地下水位响应规律分析

黑方台位于我国甘肃省,由于常年灌溉使得地下水非常丰富,在台塬边诱发了大量的黄土滑坡。为了解黑方台地下水位与台塬灌溉的响应规律,在黑方台台塬中部和台塬边钻孔埋设水位计,监测地下水的变化情况,将地下水位与对应的灌溉数据进行相关性分析。通过近3年的监测,并结合台塬其他地区水位数据进行验证发现,地下水与灌溉具有很好的相关性,地下水相对于灌溉具有133 d的滞后期,台塬渗透速率为1. 3×10^(-4)cm/s,这与黄土中值粒径、黄土厚度和灌溉量差异有关。

2015年4.29甘肃黑方台党川2~#滑坡基本特征与成因机理研究

2015年4月29日早上7点55分,甘肃省永靖县盐锅峡镇党川村发生了小规模黄土滑坡,约5×10~4m^3失稳的黄土从黄河Ⅳ级台塬黑方台冲向黄河Ⅱ级台塬。滑坡后仅3h,再次产生较大规模的黄土滑坡,约35×10~4m^3黄土泥流冲向下游,形成长约780m,宽100m的堆积体,最大的堆积厚度17m,在党川段是少有的灾难性的滑坡。本文在滑前位移监测和裂缝分布变形研究的基础上,结合详细地质调查、低空摄影测量、现场工程地质测绘、含水率实验等手段,对党川2~#滑坡的基本特征进行了分析,并形成滑坡发生及成灾原因初步认识。结果表明:(1)从时间上来看,党川2~#滑坡共发生2次滑动,根据滑动模式和堆积特征上分析,第Ⅰ次相对独立,第Ⅱ次分为3轮滑动,共4轮滑动;(2)第Ⅰ次滑动区域面积8396m^2,变形区域仅在台塬边较小范围内,滑前长期蠕动变形是第Ⅰ次滑动发生诱发因素;(3)第Ⅱ次滑动区域面积为27422m^2,地表裂缝较少,滑前裂缝无明显位移变形,底部黄土的液化对台塬黄土滑坡的运动起了非常重要的作用,该次滑动滑距长、破坏强,具有突发性;(4)党川段开始发生大规模静态液化型黄土滑坡,并以落水洞形成滑坡边界,这对其他区段早期识别和监测预警研究具有重要意义。

四川都江堰龙池“8·13”八一沟大型泥石流灾害研究

2010年8月13日都江堰龙池八一沟在强降雨(75 mm/h)下导致强大雨水启动沟道及两侧松散堆积物后,冲毁各支沟内的拦挡坝,最终溃决形成规模巨大的过渡性泥石流。在八一沟大型泥石流灾害现场调查的基础上,首先对形成泥石流的地形、水源、物源3个基本条件进行了论述;其次分析了八一沟泥石流的特征和成因;再次计算了泥石流的动静力学参数:容重1.88 g.cm-3左右,泥石流的洪峰流量达1 082 m3.s-1,泥石流的屈服应力在6 700 Pa以上,一次泥石流固体总量为116×104m3,堆积扇上巨石的冲击力为2 449 t;最后分析了泥石流的发展趋势:八一沟流域内还存在大量崩滑体及沟道松散堆积体,在强降雨作用下,很容易再次启动,形成泥石流,造成灾害。

地形条件对泥石流发育的影响——以岷江流域上游为例

为了预警泥石流的发生,需要判断泥石流的易发程度。在地质和降雨条件都大致相同的条件下,因地形条件的不同,导致一个区域的沟谷暴发泥石流的频率有着明显不同,显然地形条件是控制泥石流发育的关键因素之一。以研究岷江流域上游典型沟谷为例,通过分析地形条件对泥石流发育的影响,选用岷江流域上游典型沟谷的形成区流域面积A0、形状系数F0以及沟床纵比降J03个重要参数进行研究,比较三者相互之间的关系特征而得到一个综合的地形因子G。对比研究岷江流域典型区域以及甘肃舟曲、台湾陈有兰溪地区沟谷泥石流的暴发频率和G值,比较验证后得出:在地质和降雨条件都相近的情况下,沟谷G值越大,则越利于暴发泥石流。因此,可运用地形因子G划分某区域内沟谷泥石流的易发等级。对于岷江流域典型区域的沟谷:G≥0.21极容易暴发泥石流;0.14<G<0.21较容易暴发泥石流;G≤0.14不容易暴发泥石流。由于地质条件和降雨情况的差异,不同地区泥石流易发等级所对应的G值也将不同。

汶川地震后四川省都江堰市龙池镇群发泥石流灾害

在2008-05-12汶川地震后的极震区暴发了多处群发性泥石流灾害,龙溪河流域的龙池"8.13"群发泥石流灾害就是其中之一。龙溪河流域在2010-08-13遭遇强降雨过程,流域内共有45处暴发泥石流,其中34处沟谷泥石流,11处坡面泥石流,泥石流冲出总量共334×104 m3,造成大量泥沙淤积在龙溪河下游河道内,该段河床平均淤高5 m。诱发"8.13"群发泥石流的最大1 h降雨量达75 mm,相当于20 a一遇的1 h降雨量。"8.13"群发泥石流中88.9%的泥石流活动集中在汶川地震发震断裂带附近3 km范围内,仅有11.1%的泥石流分布在距汶川地震发震断裂带3～5 km范围。除受汶川地震发震断裂带影响外,泥石流分布还受地层岩性和地形的影响。龙池群发泥石流以粘性泥石流为主,占总数的88.9%,而稀性泥石流很少,仅占总数的11.1%。小规模泥石流占多数,达到总数的60.0%;大规模泥石流很少,仅占总数的11.1%,其他为中等规模泥石流。泥石流流域主要为小流域,<1 km2的泥石流流域占多数,达到总数的68.9%;而>3 km2的泥石流流域很少,仅占总数的6.7%。龙溪河河道内的泥沙淤积受泥石流活动、主河道坡度和宽度的控制,河道上半段没有泥沙淤积,而下半段有大量泥沙淤积。龙溪河河道内淤积的泥沙颗粒粒径受沿岸泥石流流域岩性的影响,粒径从龙溪河上游到下游呈明显的从大到小的变化规律。龙溪河流域在遭遇较强降雨时还会暴发泥石流灾害;在汶川地震发震断裂带附近的山区,在暴雨激发下还有可能暴发群发性泥石流灾害。在雨季到来时需要提高警惕,预防地震次生泥石流灾害,特别要提防不易被发现的小流域泥石流灾害,做好防灾预案和预警报工作,最大程度地减轻泥石流灾害。

突发型黄土滑坡监测预警理论方法研究——以甘肃黑方台为例

灌溉诱发的黄土滑坡大多数具有明显的突发性特征;斜坡破坏过程变形量小,历时短,具有较大的危险性。由于此类黄土滑坡加速变形阶段经历时间较短,GNSS系统和裂缝计等传统监测手段难以获取加速变形阶段系统完整的监测数据,更难以提前预警。针对这一难题,自主研发了自适应智能变频裂缝仪,它能够根据滑坡变形快慢自动调整采样频率。基于获取的黑方台多个突发型黄土滑坡的全过程变形-时间曲线,对这些变形曲线特征和规律进行分析研究,建立了针对性的黄土滑坡综合预警模型。将变形速率阈值和改进切线角作为滑坡预警的重要指标,建立了4级预警判据,通过自主研发的"地质灾害实时监测预警系统"实现滑坡的实时自动预警,并将预警信息与当地的群防群测信息平台对接,为防灾应急避让提供直接依据。2017年以来已先后6次对黑方台黄土滑坡实施成功预警,避免了重大人员伤亡,取得显著的防灾减灾效果。

智能变频位移计在突发型黄土滑坡中的应用——以甘肃黑方台黄土滑坡为例

滑坡变形监测是基于滑坡变形建立预警模型的基础。对于突发型滑坡的变形监测,现有常规监测设备受制于存储和供电负荷的影响,存在高频监测和长期监测无法同时兼顾的问题。通过分析突发型滑坡的变形特征,针对监测要点改进变形监测设备,研发了智能变频位移计,该仪器具备了当滑坡变形加快时自动加密监测频率的功能,解决了现有变形监测设备无法兼顾长期采集和短时高频采集的问题。基于智能变频位移计,以甘肃黑方台突发型黄土滑坡为例,通过调查并布设了多个监测点,成功获取了这类滑坡的完整变形数据,并通过对比常规GPS和智能变频位移计的监测效果,证实了智能变频位移计能有效适用于突发型滑坡变形数据的获取,为突发型黄土滑坡变形数据的获取提供了新的监测方法。