积石山地震诱发金田-草滩村滑坡-泥流灾害链过程与成因

2023年12月18日23:59在甘肃省积石山保安族东乡族撒拉族自治县发生6.2级地震,地震在青海省民和回族土族自治县中川乡金田及草滩村引发了一处滑坡-泥流灾害链事件.利用无人机摄影测量、激光雷达扫描和电阻率层析成像等技术,结合详细现场调查及访问对该灾害链事件展开勘查分析,发现地震诱发台塬面下饱水黄土层液化是本次灾害链的主要原因.该饱水黄土层的形成与区域长期的农业灌溉有关,冬季地下水出口被冻结导致的地下水位上涨增加了液化的可能性.黄河上游类似中川乡地质地貌条件的引水灌溉区域有很多,未来地震条件下发生区域液化滑坡-泥流灾害链的风险性极高.

基于微动勘探技术的断裂带堆积层滑坡滑动面提取分析

选择舟曲县东山镇牙豁口滑坡作为研究对象,采集滑坡体的微动信号进行后期处理,通过与钻孔数据对比发现,单点反演获得的S波速度结构与视S波速度剖面均能清晰显示滑动面位置.微动探测结果显示新滑坡的滑动面埋深在10~35 m,平均埋深为9.1 m,钻孔揭露新滑动面平均埋深为10 m;微动探测结果显示老滑坡滑动面埋深在15~52 m,平均埋深为19.6 m,钻孔揭露新滑动面平均埋深为20 m.测试不同的采集时间、不同频率的检波器对探测深度和精度的影响,发现对该类滑坡应选取三重圆台阵, 4.5 Hz检波器, 90 min的采集时长.表明微动勘探方法是探测断层破碎带堆积层滑坡滑动面的一种有效方法,对于白龙江流域广泛分布的断层破碎带堆积层滑坡滑动面的探测,具有很好的技术优势以及应用前景.

兰州市皋兰山铁三小滑坡形成条件及其稳定性分析

陡峭的地形条件、软弱的岩土体组合、新构造运动条件是滑坡形成的基本条件,地震及极端季候条件是导致滑坡发生的直接诱发因素,而人类不合理的开挖、人工绿化灌溉、地震及持续降水则是今后滑坡体局部复活的重要因素.利用传递系数法,对滑坡体的稳定性进行验算,发现铁三小Ⅰ,Ⅱ,Ⅱ_1,Ⅲ号滑坡体在自然状态下均处于稳定—基本稳定状态,在地震及暴雨状态下处于基本稳定欠稳定状态.

人工神经网络在滑坡敏感性评价中的应用

以边坡为基本研究单元,经过主成分分析和独立性检验得到白龙江流域对滑坡形成贡献最大的6个因子:人口密度、坡度、坡向、断裂距离、岩性和高程.使用人工神经网络对白龙江流域进行滑坡敏感性评价,采用ROC曲线对模型精度进行验证.研究结果表明,人工神经网络能有效地对该区域进行滑坡敏感性评价,且能将研究区划分成5个区:极低危险区、低危险区、中等危险区、高危险区、极高危险区,各区面积占研究区面积的比例分别为9.53%,41.46%,12.12%,25.33%,11.58%.

白龙江流域基于GIS与信息量模型的滑坡危险性等级区划

利用Rivertools提取流域边界,基于野外调查及在前人研究基础上,选取起伏度、坡度、坡向、岩性、降雨、植被覆盖、土地利用等11个与滑坡发生相关要素作为危险性评价因子.在GIS环境下,采用经验似然比的数据分类方法,运用信息量模型,绘制了研究区的滑坡灾害危险性等级区划图,最后利用15个活动滑坡对模型精度进行检验.研究结果表明:根据区划图,白龙江流域可分为5个区域:极高危险区、高危险区、中等危险区、低危险区、极低危险区,所占研究区面积比例分别为21%,26%,37%,11%,5%.活动滑坡都位于等级很高和高的区域内,说明模型评价结果与研究区实际情况吻合.

基于原位双环渗水试验的堆积层滑坡入渗规律

在段河坝堆积层滑坡体不同地层开展了野外双环渗水试验,并利用野外高密度电法探测不同地层含水状态.结果表明:堆积层黄土渗透系数为1.90×10-4～2.25×10-3cm/s,最大渗透深度约为1.55 m;风化千枚岩层渗透系数为2.87×10-5cm/s,为相对隔水层.室内颗粒分析试验分析表明导致两者渗透差异的原因主要是不同粒组含量、密度等,通过高密度电法试验得到风化千枚岩层含水率很高.推测造成堆积层滑坡降雨致滑的主要原因并非是大气降水在堆积层缓慢下渗,而是沿坡积黄土层和风化千枚岩内部裂缝、落水洞等优势通道下渗,在风化千枚岩层滞留,使其含水量增加,抗剪强度降低,导致斜坡内部发生变形.

松散斜坡上刺槐根系分布特征及其抗拉实验

研究了生长于陡坡上的刺槐根系在土体中的分布规律及其单根抗拉强度.结果表明:在研究区特殊的生境影响下,随着深度的增加(0～50 cm)和树位的不同,刺槐根系中毛细根和细跟的分布表现出不同的变化特征.根系抗拉力随着直径的增大而增大,分布规律表现出明显的指数特征,最大峰值拉力达1 461 N,根系最大抗拉强度达72.20 MPa,并且随着直径的增加表现出一定的降低趋势.生境对于刺槐根系的分布和抗拉性能产生了较大的影响.刺槐能够在无灌溉条件下正常生长,是本区域控制松散堆积物侵蚀或运移的理想树种之一.

甘肃省冶力关国家森林公园地质灾害隐患分析

独特的地质地貌条件,加之外界因素的影响,冶力关国家森林公园发育严重的崩塌、滑坡、路面塌陷等地质灾害现象.本文阐述了冶力关国家森林公园地质灾害现状,从地貌、构造、岩性、地下水、降水、人为因素等方面分析了灾害原因,并提出可采取挡墙、护坡和柔性防护等工程措施来整治地质灾害.

基于GMS的三维地质建模与地下水数值模拟——以永靖县黑台为例

在总结三维地质建模与地下水数值模拟常用软件基础上,选用GMS软件,在黄土台塬灌溉典型区域甘肃省永靖县黑台,开展三维地质建模,结合研究区内部钻孔、边界高程、地层高程数据等基础资料,建立实体地层模型,利用建模结果,综合台塬水文地质条件,建立水文概念模型与数学模型,使用软件内MODFLOW数值计算方法,在高密度电法反演地下水位信息验证下,获得研究区地下水数值模型.结果表明,模拟所得三维地层模型有很好的可视性,能直观展示研究区地层分布情况;地下水水位值与高密度电法反演地下水位分布在台塬中部地下水位有很好的对应关系.

人工降雨条件下坡积层斜坡入渗与地表径流监测

利用人工降雨模拟器模拟了不同历时、不同强度的降雨,对坡积层滑坡体内部的孔隙水压力、土体含水量、地下水位和斜坡表层的地表径流进行长时间序列监测,分析了近饱和坡积层斜坡入渗与地表径流的规律,揭示了监测指标对土体的变形和破坏可能的影响机制.

甘肃省岷县耳阳沟“5·10”泥石流基本特征及危险度评价

耳阳沟泥石流是甘肃省岷县具有代表性的泥石流沟之一.2010年5月10日,短时强降水导致耳阳沟暴发特大型泥石流.耳阳沟具有支沟泥石流发育、比降大,主沟沟谷宽阔、比降小的特点.泥石流是从其支沟快速冲出,多处堵断主沟又多级溃决、集中冲出形成大规模泥石流,造成严重灾害.

考虑优势流作用的降雨入渗边坡可靠度分析

降雨诱发滑坡是世界上最普遍的地质灾害,而关于降雨入渗对边坡的可靠度分析,优势入渗的影响被长期忽视。使用Comsol Multiphysics对降雨条件下优势入渗做数值求解,利用无限边坡模型计算边坡安全系数;并应用改进Cholesky分解法生成空间相关随机场,使用蒙特卡洛方法分析降雨过程中边坡的可靠度。结合确定性与可靠度计算对比均质入渗与优势入渗在降雨过程中边坡安全性变化:(1)降雨强度较低时,优势入渗安全性较好,而降雨强度较高时,均质入渗更稳定;(2)均质入渗中参数空间变异性是边坡失稳破坏的关键因素,而优势入渗的边坡失稳则由湿润峰快速推进所导致;(3)针对优势入渗模型研究,发现基质域与优势域水力交换强度较大时边坡有更大概率失稳,而较小的水力交换强度可能影响边坡底部的失稳破坏。

基于Visual Modflow的河流阶地灌溉区地下水模拟分析——以黑台为例

采用Visual Modflow软件,综合野外工程地质调查、水文地质钻探、井泉调查以及高密度电法探测等方法,进行了不同灌溉条件下的黑台地下水数值模拟,可为黑方台农业用水规划、地下水位变化以及斜坡稳定性的预测提供参考.结果表明,随着时间的变化,西侧的地下水位值逐渐降低,东侧的地下水位逐渐升高,整体上水流方向由西向东,在台塬东侧及南、北侧排泄;灌溉量与地下水位值呈显著正相关关系;模拟所得地下水水位值与高密度电法实测的地下水位分布进行对比,两者有很好的对应关系.

活动构造断裂带巨型滑坡活动特性研究——以白龙江流域大小湾滑坡为例

白龙江流域坪定-化马断裂带内发育大量滑坡,已发生了多起重大滑坡灾害.大小湾滑坡位于白龙江左岸,为典型的活动断裂带蠕滑型滑坡.近年来受集中降雨、构造活动等因素影响,老滑坡局部出现复活迹象,处于不稳定状态.本研究通过地表变形监测、野外现场调查、遥感影像解译等,对大小湾滑坡的地质环境条件、发育特征和活动特性进行研究.结果表明,滑坡活动的整体性不明显,但分块差异性活动突出.根据运动和变形特征,将滑坡分为5个区域:中部的两处次级滑块、中部次级黄土滑坡及前缘复活的两个滑块.其中,中部的次级滑块陡坎极度发育,堆积大量基岩碎石块;临江前缘活动最为强烈,坡体破碎,裂缝发育,路面鼓胀塌陷严重.在未来的变形和运动中,前缘滑块极有可能在降雨的诱发下继续发生变形,形成滑坡堵江灾害链,严重威胁滑坡上游村镇和下游舟曲县城居民的生命财产安全,灾害风险极为严峻.

高山峡谷区滑坡-泥石流灾害链成灾模式与危险性评价——以舟曲立节为例

以舟曲立节滑坡-泥石流灾害链为例,在快速探测滑坡变形特征与内部结构的基础上,分析立节滑坡-泥石流的成灾模式,基于数值模拟开展不同情景下灾害链的危险性定量预测,建立“光学遥感回溯分析-地球物理快速探测-数值模型定量评价”的滑坡-泥石流灾害链危险性综合评价方法,可为青藏高原及周边地区类似灾害链风险预测与应急处置提供参考.立节滑坡是受断裂带控制的黄土-碎石土堆积层滑坡,滑坡崩解滑塌区松散滑坡体和堆积区坡面、沟道堆积物是北山沟泥石流的主要物源,被地表径流侵蚀夹带转化为泥石流,形成滑坡-泥石流灾害链,对沟口立节镇造成严重威胁.为评价可能发生的滑坡-泥石流灾害链效应,利用MassFlow与BASEMENT综合数值建模方法,对滑坡的堆积以及不同降雨情景下可能形成的泥石流的流量、流速、堆积情况进行评价预测,结果显示,假设滑坡强度降低后,有约3.52×105m3滑坡物质极易转化为泥石流,在极端降雨条件下会出现泥石流堵江灾害.

基于卷积神经网络模型的区域滑坡敏感性评价——以川藏铁路沿线为例

在遥感解译、野外调查及前人研究的基础上,基于共线性诊断与极端随机数算法对13个影响因子的相关性和重要性进行评估,运用一维卷积神经网络构建川藏铁路沿线滑坡敏感性评价模型,使用受试者工作特征(ROC)曲线进行精度验证.结果表明,影响该区滑坡发育的主控因子为距河流距离、道路与断层的距离以及岩性,敏感性极低、低、中、高、极高的面积分别占总面积的66.30%、10.98%、7.55%、6.91%和8.26%.敏感性高的区域主要分布在河流、道路两侧和断层发育的区域;全线滑坡敏感性高低呈分段式分布,在山南-朗县段、波密-理塘段最为严重;一维卷积神经网络的ROC曲线下覆盖的面积为0.958,能有效地进行该区域的滑坡敏感性评价.

黄土斜坡内部水分二维成像研究——以黑方台罗家坡滑坡为例

黄土高原地区受构造活动及河流侵蚀形成的大量黄土斜坡,在降雨及农业灌溉等条件影响下,每年会有大量黄土滑坡发生,因此,准确揭示黄土斜坡内部水分空间分布规律及运移特征对于理解黄土滑坡机理和预警预报极其重要。本文利用电阻率层析成像技术(ERT)及模型模拟的方法对斜坡内部电阻率与含水量关系进行量化,并结合surfer软件进行斜坡内部水分二维成像。黄土电阻率与地层物理化学参数相关性分析表明:黄土斜坡中地层含水率是地层电阻率发生变化的主导因素;基于Archie公式的模型拟合结果能更准确地量化电阻率与含水量特征关系;地层水分二维成像结果可以直观地显示斜坡内部水分时空演化。本研究定量化且更直观地对黄土斜坡内部的水分分布特征进行描述,可为黄土滑坡预报预警提供最直接有效的数据资料。

基于SBAS-InSAR的延安新区地表沉降监测与分析

以延安新区为研究区,采用SBAS-InSAR方法对2015年建成之后的地面沉降进行监测分析,结果表明, 2015-2019年延安新区雷达视线方向形变速率为-52~13 mm/a,垂直向形变速率为-74~18 mm/a.通过克里金插值发现延安新区有2个明显的西北-东南向的带状沉降区域,最大的沉降区域从南至北贯穿新区;新区东侧有两块抬升区域,抬升量较小.沉降主要发生在填方区,抬升发生在挖方区,填方区沉降速率呈现慢-快-慢的形变规律.经野外现场验证,该形变监测结果与实际情况吻合.

基于光学影像的滑坡位移提取方法及应用

为实现通过遥感手段对滑坡灾情进行评价、对滑坡滑动性质做出判断的目的,本文以不同时间的Sentinel-2和UAV影像为数据源,采用光学遥感影像配准与关联(COSI-Corr)方法提取江顶崖滑坡的水平位移。对比分析了以同源和多源影像为数据源的计算结果,探究COSI-Corr对多源影像数据的兼容性。同源数据的试验结果表明,2018年江顶崖滑坡最大位移为140 m,平均位移为20.6 m。滑坡上部位移大于下部位移,即反映出该滑坡为推移式滑动。此外,结合降雨资料分析了滑坡的诱因。以多源影像为数据源,提取出了正确的滑动特征,表明了COSI-Corr支持多源影像融合关联。根据研究成果可判断灾情规模,为灾后工程治理提供参考,同时COSI-Corr也拓宽了UAV影像的应用范围。

黄河上游潜在滑坡早期识别及影响因素

黄河上游特殊的地质地貌环境与区域气候,孕育了大型、特大型和巨型滑坡群,频发的地质灾害影响着黄河上游的经济发展和生态保护。InSAR技术可用于地质灾害早期识别、预防地质灾害发生和降低灾害损失,然而针对黄河上游区域的潜在滑坡早期识别及影响因素却鲜有开展。本研究基于2017年2月至2020年12月的SAR影像,运用SBAS-InSAR技术获取黄河上游(龙羊峡至刘家峡段)南北20 km范围内的地表形变速率,结合光学遥感影像和野外调查确定潜在滑坡。研究发现:(1)确定出的355处潜在滑坡,在空间分布上具有集群性,其中85处位于老滑坡上。同时,区内潜在滑坡主要集中于海拔1600~2200 m的河谷阶地和低山丘陵,分布在坡度10°~30°,坡向45°~180°,高差50~200 m的较软弱地层上,受NWW-NW向构造影响强烈。(2)对形变速率和面积较大且直接威胁村庄和道路的席笈滩滑坡和锁子滑坡变形特征的野外调查和原因的分析表明,这两个滑坡均为老滑坡局部复活,目前分别处于稳定蠕滑和波动蠕滑阶段。本研究结果具有较高的准确性和可靠性,可为该段潜在滑坡隐患排查和致灾空间分析提供数据参考,具有重要的科学意义与应用价值。