西藏易贡高位远程滑坡研究进展与展望

高位远程滑坡指剪出口高、滑动距离长、体积大和速度快的滑坡,具有强动能、强烈碎屑化-流体化、铲刮效应等特征,滑坡及其诱发的灾害链对人类生命财产安全、路桥基础设施、水利水电工程等危害巨大。在遥感解译和野外调查的基础上,总结了2000年西藏易贡高位远程滑坡的研究进展,分析了滑坡启滑机制、体积、运动速度、堰塞湖体积、溃坝机制等,进一步揭示了内外动力耦合作用是西藏易贡高位远程滑坡的主要影响因素,以及该滑坡具有溯源侵蚀复发型的周期性启滑机制。基于GIS与高精度DEM进一步核算了易贡高位远程滑坡的体积,认为滑源区崩滑体体积约9225×10^(4)m^(3),滑坡堆积体体积约为2.81×10^(8)~3.06×10^(8)m^(3),其中堆积体体积与国内外研究的认识基本一致。易贡滑坡崩滑源区还发育2个潜在失稳区,潜在崩滑体方量约1.86×10^(8)m^(3),一旦失稳可能再次形成滑坡-堵江-溃坝灾害链,危害巨大,故提出了进一步加强易贡高位远程滑坡潜在崩滑体稳定性研究、灾害链流域性影响范围预测和监测预警等建议,对于指导该区正在规划建设的铁路、水利水电等重大工程建设和城镇防灾减灾具有重要意义。

金沙江结合带高位远程滑坡失稳机理及减灾对策研究——以金沙江色拉滑坡为例

金沙江结合带是一条以强烈挤压为主的活动性断裂带,带内经强烈侵蚀切割形成褶皱高山与深切河谷地貌,岩体结构复杂破碎,软弱岩层发育,流域性特大高位地质灾害频繁发生。以金沙江色拉滑坡为例,采用现场调查测绘、多期遥感数据分析、InSAR动态观测、物探、地表位移监测等手段,详细分析了色拉滑坡的基本特征、变形过程、形成机理及发展趋势,并结合金沙江水电开发及特殊地质条件探讨了高位堵江滑坡早期识别与灾害风险管理问题。形成认识如下:色拉滑坡前后缘高差693 m,体积约6520×104 m3,属于典型特大高位滑坡。可分为后部下错变形区(Ⅰ)、中部拉裂变形区(Ⅱ)和前部应力集中区(Ⅲ)3个变形区。受地质构造、地层岩性、降雨与河流冲刷侵蚀等作用影响,失稳模式为多级渐进式破坏,未来滑坡前部发生破坏失稳的可能性较大。采用空天地一体化等先进技术手段,可及时识别高位滑坡变形区域与变形量等信息,为此类流域性灾害链防灾减灾提供科学依据。

贵州水城“7.23”高位远程滑坡冲击铲刮效应分析

以2019年贵州水城“7.23”滑坡为例,采用现场调查、无人机航测和数值模拟技术,分析了滑坡的运动过程和冲击铲刮特征,结果表明:(1)水城“7.23”滑坡属典型的高位远程滑坡,滑体高位启动后冲击下方凸起山脊,铲刮地表残坡积土层,并解体形成碎屑流,最大铲刮深度可达11 m;(2)模拟结果显示,滑坡运动最大速度为30 m∙s^-1,最大动能达8900 kJ,铲刮体积达46×10^4 m^3,最终体积为116×10^4 m^3,灾害放大效应明显;(3)水城滑坡的冲击铲刮过程可分为冲击嵌入→剪切推覆→裹挟混合三个阶段。

青藏高原高位远程滑坡动力学研究的新问题

高位远程滑坡动力学机理的研究一直是国际地质灾害领域的难点问题。在青藏高原,由于地质条件复杂,高位远程滑坡表现出更为复杂且强烈的动力作用,出现超高位超远程的链式成灾模式。文章针对青藏高原高位远程滑坡所表现出的三种突出动力学效应--—动力破碎效应、动力侵蚀效应以及流态化效应,从地质特征调查、物理模型试验、数值分析三个层面进行了系统性的综述。针对青藏高原高位远程滑坡目前的研究现状提出了下一步要解决的三个关键科学问题:极端地质环境下高位远程滑坡机理研究、基于尺寸效应的模型试验新方法研究和高位远程滑坡流域性灾害链研究。这些问题将为高位远程滑坡动力学机理的研究和服务工程建设中高位远程滑坡灾害的防灾减灾提供科学依据。

藏东南高位远程滑坡动力学特征及研究难点

藏东南地区地理位置特殊、地形地貌独特、水力资源丰沛、战略地位重要,规划建设有诸多重大战略性基础设施和建设工程。受构造性隆升、地震活动、海洋性冰川、立体气候和人类工程活动等内外动力因素影响,该区域内密集发育高位远程滑坡地质灾害,严重威胁重大工程的安全运营。高位远程滑坡具有隐蔽性强、冲击力大、致灾范围广等特点,使得当前的研究面临“起滑机制不清、灾变机理不明、运动预测不准”的挑战,亟需解决复杂地质环境下高位远程滑坡具有的超高起滑势能、超强运动特性和超大致灾能力3个方面的科学问题,有待揭示藏东南地区孕灾环境特征和滑坡分布规律、高海拔脆性岩体起滑机制、高位崩滑体运动形态转化机制和崩滑体流态化远程运动机制等研究难点。基于这些成果构建的高位远程滑坡动力学将有助于指导藏东南重大工程规划建设中地质灾害风险防范的理论依据,对藏东南地区可持续发展具有重要的现实意义。

基于知识图谱的高位远程滑坡碎屑流研究热点及趋势分析

本文以“高位远程滑坡碎屑流”为主题词,在CNKI中国知网上搜集了有关“高位远程滑坡碎屑流”的241条文献数据,并通过CiteSpace软件进行可视化分析,以此来了解当前高位远程滑坡碎屑流领域的发展趋势及目前的研究热点问题。研究结果表明:1) 自2008年汶川地震后,国内关于高位远程滑坡碎屑流的研究开始越来越受到重视,文章数量在不断增长;2) 发文作者和发文机构主要集中在我国西南地区,其中西南交通大学形成一家独大的局面,其发文量占总量的20.3%;3) 通过绘制关键词共现图谱并综合运用词频,中心度和聚类的分析方法进行研究后发现,“数值模拟”、“碎屑流”、“动力破碎”等是近年来的研究热点词汇,就此分析可知,目前关于高位远程滑坡碎屑流领域的前沿是有关“数值模拟”以及“碎屑流”等方向的研究。本文通过对2006年~2022年“高位远程滑坡碎屑流”领域所发表的文献进行可视化分析,以期为广大读者清晰地梳理这一领域近几年的研究成果及研究热点,进而对相关研究人员跟踪这一领域的近期研究热点及未来发展趋势有所帮助。

基于SBAS-InSAR技术和BP神经网络的高位远程滑坡危险性分析研究

高位远程滑坡具有突发性强、致灾范围广等特点,严重威胁人民生命和财产安全.针对滑坡危险性评价过程中评价单元划分缺乏对滑坡形状考虑的问题,利用SBAS-InSAR和BP神经网络模型对云南头寨滑坡进行危险性评价研究.首先,利用2018年4月—2019年4月的299幅Sentinel-1A升降轨影像获取研究区时间序列地表形变信息,然后,分别利用斜坡单元和网格单元为评价单元进行对比分析,对初步提取的坡度、坡向、高程等8个评价因子进行皮尔逊相关性分析和多重共线性分析,完善评价因子体系.最后,利用BP神经网络模型对滑坡危险性等级划分.结果显示,考虑滑坡形状的斜坡单元评价效果优于网格单元评价结果,斜坡单元更能反映单体滑坡危险区域的空间分布,且模型AUC值为0.724,表明该模型可适用于单体滑坡.其中极高危险区和高危险区主要分布在滑坡后壁和滑坡侧壁部分区域,极低风险区和低风险区基本处于滑坡面和坡脚区域.本研究结果可为单体高位远程滑坡灾害前期预警和防灾减灾工作提供技术支撑.

高位堆积体远程滑坡动力侵蚀过程量化预测模型

高位远程滑坡快速解体后,往往形成碎屑流,会沿程动力侵蚀坡体表层第四纪松散物质,改变滑坡滑移动力学特征,导致滑坡体积显著放大,灾害效应强烈,已成为近年来防灾减灾研究的重点。首先,针对高位堆积体远程滑坡动力侵蚀过程量化预测问题,基于深度积分水动力计算理论与固液两相界面剪应力侵蚀模型架构,构建了高位堆积体远程滑坡动力侵蚀过程量化预测的连续介质数值模型,自主进行了数值实现,编制了具有二阶计算精度的软件程序DisasterFlowV1.0。然后,通过经典的溃坝水流算例验证,结果表明所构建的数值模型的数值求解格式正确并具有较好的总变差不增特性(total variation diminishing,TVD)。再后,通过对柏杨林高位堆积体远程滑坡案例动力侵蚀过程预测可知,所构建的数值模型与传统雪橇模型对该滑坡滑移速度预测结果基本一致,但相较于传统雪橇模型,所构建的数值模型对滑动路径地形的适应能力强,滑移速度预测值振荡性较小。最后,利用所构建的数值模型在时间和空间维度上对柏杨林高位堆积体远程滑坡的动力侵蚀过程进行量化表达,结果表明所构建的数值模型能够对该滑坡动力侵蚀过程中各历时的滑移深度、速度及侵蚀堆积深度进行量化,这是传统雪橇模型所不具备的。所做研究可充实高位远程滑坡动力侵蚀过程量化预测理论与技术体系。

考虑颗粒状态转化的高位远程滑坡数值模拟方法

高位远程滑坡运动过程复杂,滑体状态多变,动力学机制和反演预测技术一直是防灾减灾研究中的重点和难点问题。通过调查分析、理论研究和数值技术研发,揭示高位远程滑坡运动过程中基于密集程度的多态转化动力过程,综合SPH和DEM算法提出基于动力学本构转化的滑坡后破坏(LPF3D)数值模拟方法。研究结果显示:(1)通过实际滑坡视频分析和颗粒滑槽试验记录,认为滑坡运动中具有一定空间效应,滑体颗粒呈现了浓密态、稀疏态、超稀疏态,颗粒状态是时刻变化和相互转化的;(2)采用体积分数作为离散颗粒数量和颗粒状态转化的判别标准,提出不同动力学本构求解滑坡运动中不同状态的数值计算方法和临界体积分数取值;(3)基于多态转化理论的宏观连续介质算法反演了重庆武隆鸡尾山滑坡碎屑流实际案例,模拟结果同实际堆积结果基本一致;(4)LPF3D数值模拟方法在计算滑坡后破坏的运动过程,实现了颗粒状态转化和满足实际颗粒数量的高效计算,并提高了计算收敛稳定性,计算优势明显。综上研究,认为在高位远程滑坡风险调查与动力过程研究分析中,应当充分考虑滑体颗粒状态变化和实际颗粒数量的影响,滑坡后破坏LPF3D数值模拟方法为高位远程滑坡的风险评估预测提供了高效和定量化的可选方法。

高位远程古滑坡既有变形特征和后续变形发展规律研究

为准确掌握特殊类滑坡的变形规律,基于滑坡变形监测成果,先通过统计分析掌握其既有变形特征,再利用SOA-MKELM-GRNN模型、M-K检验和Spearman秩次检验分别开展累积变形、变形速率及变形加速度的后续发展特征分析,旨在通过各类变形序列信息的深入挖掘来充分掌握高位远程顺层岩质古滑坡的变形规律。分析结果表明,在既有变形特征分析方面,各监测点的累积变形具有持续增加趋势,最大累积变形量已达205.51 mm;变形速率波动范围较大,且在1.0~2.5 mm/d区间的分布比例略大;加速度序列值则是前期相对较大,后期略小,即该滑坡在监测前期变形加速更强。在滑坡后续变形发展特征分析方面,累积变形仍会进一步增加,但变形程度存在一定差异,即后续变形速率与加速度的发展规律不一致,以C1和C3监测点的后续变形更为不利,后续可侧重于该段的变形监测。

高位远程滑坡动力侵蚀犁切计算模型研究

高位远程滑坡通常具有典型的动力侵蚀特征,导致滑坡体积明显放大和运动距离明显增加,从而因成灾范围的误判引发严重的地质灾害。本文提出一种适用于滑坡动力侵蚀过程计算的犁切模型,该模型建立在滑块–弹簧模型和犁耕阻力模型的基础上,认为:在滑坡失稳剪出后的运动过程中,滑块底部阻力会对堆积物产生铲刮力,形成铲刮层。铲刮层推挤前部堆积物,并受到阻力,类似犁推挤土垡变形,即犁切阻力。根据犁切阻力、犁切被动区与运动轨迹之间关系,提出犁切模型挤压式与剪出式两种形式,建立相应的力学表达式和编制相应的二维计算程序。运用该程序分析新疆新源阿热勒托别滑坡远程运动特征,揭示不同比阻条件下计算所得犁切体积和深度的趋势。此外,进一步与已有的雪橇模型、等效流体模型、液化模型计算结果对比分析,表明:犁切模型总体趋势上与等效流体模型和雪橇模型较为接近,并较液化模型稳定,但速度峰值均小于上述其他模型,其主要原因是空间犁切造成的耗能作用。作为一种可定量计算动力侵蚀过程中滑坡体积增量的力学模型,该模型概念清晰,计算简便,是滑坡动力学分析的一种新方法。

高位远程岩质滑坡动力解体效应研究

高位远程滑坡具有较大的坠落高差和势动能转化空间,动力解体效应尤为明显,是防灾减灾领域研究中的难点问题之一。通过离散元数值模型试验,深入分析滑体结构面密度、结构面强度对滑体动力解体效应的影响,揭示高位远程滑坡-碎屑流的动力解体机制。结果显示:(1)高位岩质滑体运动过程中动力解体模式主要分为两种类型:差速运动的主动解体和冲击碰撞的被动解体;(2)岩体结构面密度、结构面强度是决定高位岩质滑坡解体向碎屑流转换的根本原因;(3)动力解体过程体现了滑体岩块能量转化和消耗,摩擦耗能、非弹性形变耗能和解体耗能是主要耗能方式,其中摩擦耗能为主导的能量消耗,占比超过50%;(4)滑体解体后前部岩石块体具有显著的速度传递现象,解体程度高的滑体比解体程度低的滑体速度传递现象更加明显。基于上述研究结果,认为在高位岩质滑坡风险调查与预测过程中,应当充分进行岩体结构面特征调查与评价,并在高位远程灾害链风险评估中充分考虑动力解体效应的影响。