北麓河青藏公路沿线多年冻土区热融滑塌型边坡植被防护力学效应研究

为评价青藏公路沿线多年冻土区高寒草甸和人工种植植物固土护坡力学贡献,本研究选取位于青藏公路沿线北麓河地区一处热融滑塌灾害作为研究区。以原生草甸(主要植物种为嵩草(Carex myosuroides Vill.)和藏嵩草(Kobresia tibetica Maxim.))和人工种植垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)、星星草(Puccinellia tenuiflora(Griseb.)Scribn.&Merr.)、冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaertn.)、早熟禾(Poa annua L.)、碱茅(Puccinellia distans(L.)Parl.)和中华羊茅(Festuca sinensis Keng ex S.L.Lu)等6种生长期为1 a草本为研究对象,通过开展室内原状根-土复合体剪切试验,探讨了草本根系增强热融滑塌型边坡体抗剪强度作用贡献,并采用静力平衡法对该热融滑塌型边坡稳定性进行了评价。主要得到如下结果:通过室内洗根试验得到根-土复合体试样平均含根量由高至低依次为原生草甸(33.33 mg·cm^(-3))、垂穗披碱草(16.95 mg·cm^(-3))、早熟禾(13.12 mg·cm^(-3))、中华羊茅(5.80 mg·cm^(-3))、冰草(3.89 mg·cm^(-3))、星星草(3.15 mg·cm^(-3))、碱茅(2.86 mg·cm^(-3));平均株高由高至低依次为垂穗披碱草(10.93 cm)、原生草甸(9.64 cm)、冰草(6.88 cm)、早熟禾(5.22 cm)、中华羊茅(3.90 cm)、碱茅(3.86 cm)、星星草(2.90 cm);区内原生草甸和6种人工种植草本根-土复合体抗剪强度均显著高于不含根系素土,其中原生草甸和人工种植垂穗披碱草根系增强土体抗剪强度作用增幅相对较大,分别为42.17%和30.96%;由静力平衡法计算得到含根系边坡安全系数均高于不含根系素土边坡,边坡安全系数由大至小依次为原生草甸(1.47)、垂穗披碱草(1.39)、早熟禾(1.38)、冰草(1.37)、碱茅(1.36)、星星草(1.32)、中华羊茅(1.32)、素土(0.96)。该研究结果对于有效防治青藏公路沿线北麓河地区热融滑塌灾害,同时为进一步有效防治青藏公路沿线热融滑塌灾害引发的水土流失、草地退化等灾害提供理论依据和实际指导。

青藏高原热融滑塌研究进展综述

在全球气候变暖的大背景和人类活动产生的增温效应影响下,青藏高原多年冻土加速退化,致使热融滑塌频发。这一现象不仅直接影响区域生态环境,还对工程建筑物的稳定性造成潜在威胁。本文旨在通过综述青藏高原多年冻土区热融滑塌的研究进展,概括热融滑塌的形成机理、提取方法、发育特征、影响机理及其对环境和工程的影响等,以期为热融灾害防治和气候变化评估预测提供科学依据。总结得出:热融滑塌的形成是多种复杂因子作用并长期积累的结果,常造成溯源侵蚀。其发育形状各异,以长条形、支岔形、多头舌为主。热融滑塌在空间上呈不均匀分布,集中在青藏工程走廊。其空间分布主要受地形与冻土条件影响。此外,热融滑塌会改变土壤结构和理化过程,对区域碳循环产生影响,进而增加全球或区域性的温室气体排放。监测热融滑塌通常采用高空间分辨率遥感影像解译与无人机实地验证相结合的方式。目前研究中多结合Planet Cube Sat影像与深度学习算法,实现对大范围冻土区热融滑塌的自动识别与制图。Deep Lab V3+等深度学习模型在未来大范围热融滑塌研究中有很好的应用前景。随着我国青藏高原地区工程建设和生态环境保护的需求增长,探究热融滑塌的形成机理、发育特征、影响机理及其对环境和工程的影响,可为青藏高原工程规划、热融灾害防治、环境保护提供理论基础和科学依据。

青藏高原中部可可西里热融滑塌发育特征及灾害效应

受青藏高原暖湿化气候的影响,高原中部的可可西里多年冻土呈现快速的退化状态,并由此诱发大量的热喀斯特地貌发育。热融滑塌作为多年冻土区最为典型的热喀斯特地貌,其快速发育是多年冻土响应气候及环境变化的指示器。考察发现热融滑塌的快速发育对区域环境及重大基础设施均具有显著的灾害效应,但由于缺乏高精度的空间数据,对这一区域热融滑塌的分布特征缺乏细致的研究。本研究基于高分系列卫星产品影像资料解译,并结合2021年野外调查验证,开展了可可西里地区热融滑塌分布特征及灾害效应研究。研究结果表明:全区共发育热融滑塌1734个,总面积约30.82 km^(2),主要分布在海拔4700~4800 m的丘陵山区缓坡地带,其中4°~6°的坡面热融滑塌分布最多,约占总数量的32%,总面积的38%。由于坡向对地表热量分布及地下冰赋存条件的影响,对热融滑塌分布影响较大,北坡(N)及东北坡(NE)分布较多,约占59%。广泛发育的热融滑塌不仅对寒区生态环境、水环境、气候环境有重要的影响,也对重大基础设施及藏区居民生命财产具有灾害效应。本研究对可可西里地区未来工程规划及国家公园建设具有重要的指导意义。

冻土区边坡热融滑塌的稳定性评价与治理

以青海省道312线玛多至色吾沟公路K315段边坡热融滑塌为研究对象,结合气象水文特征及工程地质条件,分析该处热融滑塌的原因。通过室内实验及指标反算确定了岩土体基本参数,采用GB50021—2001《岩土工程勘察规范》和基于有效应力原理的两种不同计算方法对热融滑塌斜坡的稳定性进行评价。根据评价结果,提出圆截面抗滑桩及回填反压两种手段对滑坡进行治理,综合考虑环境保护、工程经济性等因素,建议采取回填反压的处理方式。

基于多源遥感的青海省热融滑塌分布特征研究

随着全球气候持续变暖,由多年冻土退化引起的热融灾害呈明显上升趋势,由此造成的损失也不断增加,文章利用多源遥感数据,结合GIS技术手段,对青海全域热融滑塌分布规律与发育特征进行了研究:首次在青海省全域发现热融滑塌765处,系统总结了热融滑塌的遥感解译标志,分析了热融滑塌的区域分布特征,并通过坡度、坡向、海拔、岩性、多年冻土等方面的特征对热融滑塌发育特征进行了分析研究。

青藏高原多年冻土区热融滑塌型斜坡失稳研究

以发育于青藏高原多年冻土区平缓斜坡上的两处热融滑塌为例 ,研究了热融滑塌发育的斜坡地质、冻土条件及变形特征。该类滑坡扩展范围、滑动速率、土体含水量的变化随气温变化及斜坡坡向的不同存在着差异 ,滑坡产生的根本原因在于高含冰量冻土的存在及斜坡开挖影响 ,对热融滑塌的工程治理应从保护冻土的原则出发选择措施 ,还需注意设置良好的隔水、排水措施。

多年冻土热融滑塌的地温变化及滑坡过程分析

随着青藏高原工程强度的提高,冻土区斜坡稳定性成为工程建设必须面对和解决的问题,其中最为严重也是较难防治的斜坡失稳是热融滑塌.针对典型热融滑塌进行的温度监测资料表明,在滑塌的影响下,其下多年冻土地温年变化幅度趋小而年平均地温升高,导致产生这一现象的原因在于每年进入多年冻土的冷能有所降低.滑坡溯源侵蚀范围监测资料表明,滑塌范围的扩展随地温的周期变化波动进行,并主要集中在7～9月,最大扩展范围出现在沿坡体倾向方向.热融滑塌的产生与多年冻土条件和外因力的诱发关系密切,工程治理要考虑引起滑坡消亡的基本条件.

青藏高原多年冻土区热融滑塌变形现场监测分析

为了了解青藏高原多年冻土区K3035里程热融滑塌体的变形特征,分别在未滑动土体、近滑塌前缘滑体中布设了2个变形监测孔,利用Geokon-603型测斜仪实施了近1 a的变形监测。结果表明,发育在平缓斜坡上的热融滑塌具有明显的变形特征,其位移主要发生在土层浅部,越往深部,位移越小,这一监测结果通过室内数值模拟得到了验证。将阳坡的K3035热融滑塌与阴坡的K3057热融滑塌体的变形做了对比监测,无论是滑塌体后缘还是前缘,前者的滑动变形均显著大于后者。而无热融滑塌发育的斜坡(青藏铁路DK1139)土体变形量极小,这种差异一方面说明了开挖是导致热融滑塌发生的直接因素,另一方面,由于热融滑塌的影响,其后缘相对稳定的原斜坡土体也处于相对较大的蠕变变形之中。

冻土区典型热融滑塌地温变化及防治效果模拟

冻土地区斜坡的稳定性很大程度上取决于坡体内温度场的分布状况.在野外观测数据无法完整的反映出热融滑塌发展过程中斜坡温度场分布的情况下,结合青藏公路K3035热融滑塌的气候及工程地质条件,应用有限元方法进行了滑塌过程温度场分布的数值模拟,并与实际观测资料进行了对比,进一步讨论了在滑坎位置填埋碎石的工程防治措施的效果.结果表明滑坎位置下多年冻土不稳定,容易导致斜坡的进一步滑塌,而防治措施能有效遏制滑塌趋势.

青藏工程走廊热融滑塌灾害勘设要点与工程处治措施研究

热融滑塌是多年冻土地区广泛发育的低角度热融灾害,对青藏高速公路的选线、勘察、设计、施工和运营均有较大的影响。基于青藏工程走廊热融滑塌灾害的地调数据,该文开展了青藏高速公路沿线典型热融滑塌灾害勘设要点与工程处治措施的研究。结果表明:基于运动方式可以将热融滑塌划分为坍塌沉陷式和牵引滑动式两类,其形成过程归结于质点迁移效应和滞水润滑效应;严禁对热融滑塌区域进行扰动,可以结合遥感、无人机以及地球物理技术进行综合勘查。与此同时,在设计阶段应根据热融滑塌的类型开展相应的绕避、架空以及排水等工程措施研究;对热融滑塌的处治宜采用综合防治体系,并加强对灾害的监测与预报。

青藏高原多年冻土区热融滑塌模型试验研究

热融滑塌是青藏高原多年冻土区一种特有的浅层滑坡现象,也是伴随着青藏公路建设和运营过程中出现的一种灾害性的地质现象。国内仅对这一特殊的冻土地貌现象在一定范围内引起关注,没有从科学方法上做过系统的研究,为了适应工程实践的需要,开展相关研究工作非常必要。本文以青藏公路K3035里程的热融滑塌体为原型,以原状土样作为试验材料,以相似理论为基础,按1∶10的比例制作了相似模型,通过模型试验揭示了冻土斜坡在冻融循环过程中的某些特有现象及温度-变形耦合规律。

无人机遥感影像面向对象分类的冻土热融滑塌边界提取

全球气候变暖及人类活动导致青藏高原大面积冻土退化、热融滑塌等问题,严重影响了多年冻土区工程建设和生态环境。利用无人机高空间分辨率影像和面向对象分类技术进行了黑河上游俄博岭垭口冻土区热融滑塌监测实验,详细分析了最邻近、K-最邻近、决策树、支持向量机(support vector machine,SVM)和随机森林5种面向对象监督学习方法提取冻土热融滑塌边界的性能和精度,并使用野外实测数据对实验结果进行验证。结果表明,面向对象分析中分割尺度对热融滑塌提取结果影响较小,而不同组合的分类特征影响较大,因此选择合适的分类特征是关键;5种分类方法的总体精度均在90%以上,其中SVM方法的Kappa系数高于其他4种分类方法,表明该方法在本次实验研究中更适合无人机遥感影像冻土热融滑塌边界提取。无人机高空间分辨率遥感与面向对象分类方法相结合在冻土热融滑塌监测中具有广阔的应用前景。

冻土斜坡的热融滑塌变形破坏机制分析与评估

通过对冻土的分布特征、物理力学特性与典型热融滑塌路段的研究,分析了冻土产生热融滑塌破坏的机制,进而对冻土斜坡进行稳定性计算和预测,最后提出一些处理措施。

青藏高原北麓河地区荒漠草原土壤细菌对热融滑塌的响应

多年冻土区地下冰融化造成的热融滑塌会对土壤理化性质产生一系列影响,进而影响微生物群落结构,但目前热融滑塌对荒漠草原区土壤微生物的影响还不清楚。利用Illumina测序方法,以青藏高原北麓河多年冻土区发生热融滑塌的荒漠草原为研究对象,对3种微地貌(对照区、滑塌区、沉降区)下的土壤细菌展开研究,分析了细菌群落结构及其与环境因子间的关系。结果显示滑塌区和沉降区有机碳含量显著低于对照区,滑塌区土壤含水量最高;放线菌门、变形菌门、绿弯菌门和酸杆菌门是3种微地貌下的优势菌群,对照区细菌群落丰富度显著低于滑塌区。Mantel检验表明,细菌群落结构与土壤理化性质间无显著相关性;非度量多维尺度分析(NMDS)表明,微生物群落结构在3种微地貌下显著不同。研究结果表明,在荒漠草原区,热融滑塌会改变土壤理化性质,影响细菌特定门的微生物相对丰度,但对门水平的整体群落结构影响不显著。

青藏高原东北部热融滑塌区土壤碳氮磷含量

全球变暖加剧多年冻土退化,导致地表沉降等热喀斯特现象,进而会改变土壤理化性质,但热融滑塌对土壤理化性质的影响还不清楚。该研究选择青藏高原东北部高寒草甸区3条热融滑塌沟的3种微地貌(对照区、滑塌区、沉降区)样地,采集0~15 cm、15~30 cm的土壤,测定其有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、溶解有机碳(DOC)、总溶解氮(TDN)、磷酸盐(P-PO4)、pH、含水率等理化性质,分析热融滑塌对土壤理化性质的影响。结果发现:(1)热融滑塌导致表层土壤C、N、P含量大幅降低,其中0~15 cm层土壤SOC、TN、TP含量在0~15 cm层分别减少42%、38%、22%,土壤可溶性DOC、TDN、P-PO4分别减少60%、24%、44%;15~30 cm层土壤中,SOC、TN、TP含量分别减少16%、23%、21%,土壤可溶性DOC、TDN、P-PO4分别减少33%、30%、38%。(2)pH与土壤含水率与土壤C、N、P含量密切相关,滑塌后土壤pH升高、含水率降低,同时土壤C、N、P含量降低。结果表明热融滑塌会降低多年冻土区土壤C、N、P的含量。

青藏高原多年冻土区热融滑塌发育特征及规律

在全球气候变暖和高原多年冻土持续退化的背景下,青藏高原多年冻土区热融滑塌现象普遍发育,其形成不仅影响区域生态环境,还可能威胁工程构筑物的稳定性。本文在多年野外调查工作的基础上,结合遥感及历史气象资料对青藏高原多年冻土区热融滑塌的诱发因素、分布特征及演化过程进行了分析。结果表明:冻土活动层滑脱的发生是诱发青藏高原多年冻土区热融滑塌的主要因素,其次为工程扰动和湖水的热侵蚀;活动层滑脱型热融滑塌的发育过程主要包括冻土活动层滑脱的发生、后缘坍塌后退及坡面泥流的形成等三个阶段,热融滑塌形成以后其溯源侵蚀过程将持续数年甚至十几年直到后缘位置地下冰含量明显减少或者消失为止;在空间分布方面,热融滑塌更倾向于分布在坡度较为平缓(3°~8°)的丘陵山地及山麓区域的阴坡一侧;近年来青藏高原多年冻土区热融滑塌呈剧烈增多的趋势,且这种骤增现象主要发生在有极端气温出现的特殊年份,并不是均匀的分布在每一年。研究成果对未来青藏高原工程规划、资源开发及环境协调发展具有重要的指导意义。

三阿公路阿尔山冻土区热融滑塌斜坡失稳特征及机理分析

热融滑塌导致的斜坡失稳是冻土区公路修建过程中面临的主要挑战。以三阿公路阿尔山冻土区热融滑塌斜坡失稳为研究对象,分析了冻土区热融滑塌的基本特征,从冻融作用、高含冰量冻土和降水作用三个方面探讨了融冻泥流及热融滑塌的产生机理。分析表明,反复冻融作用导致水分迁移及分凝冰聚集,形成了高含冰量冻土层,高含冰量冻土层的融化是融冻泥流的主要原因,降水作用和施工扰动促进了热融滑塌的发育。针对热融滑塌对公路施工的不利影响,提出了相应的处置措施。

青藏高原多年冻土地区热融滑塌形成机理及处治措施探讨——以青藏铁路格拉段K1154+900~K1155+000段为例

多年冻土区斜坡稳定性是工程建设和铁路正常运营必须面对和解决的问题,其中最严重且难以防治的属热融滑塌。近年来,格(尔木)拉(萨)段铁路山体滑坡现象不断增多,严重威胁到铁路路基的稳定性与运营安全。另外,滑坡的分布与形态特征及运动规律与其他地区的滑坡具有显著差异。为探索多年冻土区热融滑塌的分布特征、发育规律、触发因素、破坏方式与影响因素,研究有效的热融滑塌治理措施,保证铁路工程的质量与运营安全,本文以青藏铁路格拉段K1154+900~K1155+000线路右侧山体滑坡综合处治工程为研究对象,分析了多年冻土地区热融滑塌的特征及形成机理,并提出了多年冻土地区斜坡热融滑塌工程病害的治理措施。

不良冻土热融滑塌致生态破坏的防治方法及恢复对策研究

不良冻土热融滑塌平面、剖面示意图,提取不良冻土热融滑塌特征,以此为基础,采用微分方程模拟热融滑塌温度场数值,以模拟结果为基础,结合热融滑塌实际情况,采用填埋碎石防治不良冻土热融滑塌,并制定相应的恢复对策,实现了不良冻土热融滑塌致生态破坏的防治及恢复。与现有的不良冻土热融滑塌致生态破坏的防治方法及恢复对策相比较,提出的不良冻土热融滑塌致生态破坏的防治方法及恢复对策,极大的提升了防治效果,充分说明提出的不良冻土热融滑塌致生态破坏的防治方法及恢复对策具有更好的性能。

“青藏高原热融滑塌”试题设计

一、试题设计阅读图文资料,完成下列问题。材料一热融滑塌一般指在厚层地下冰分布的斜坡区域,由人为活动或自然因素造成地下冰暴露,在融化季节地下冰融化使其上覆的融土失去支撑而在自重作用下发生塌落的现象^([1])。材料二冻土活动层,指覆盖于多年冻土之上且夏季融化、冬季冻结的土层,但它不是多年冻土的一部分。近年来的野外调查发现,青藏高原多年冻土区发生热融滑塌现象数量剧增,而且冻土活动层滑脱引起地下冰的暴露和融化是该区域发生热融滑塌最主要的诱发因素。