InSAR用于高山峡谷区滑坡监测的适用性

针对升降轨Sentinel-1A数据获取的得荣县古学乡2个大型滑坡形变特征不一致的问题,利用R指数、敏感性和相干性等参数,开展InSAR技术用于该地区滑坡监测的适用性研究。结果表明,降轨数据比升轨数据更适合2处大型滑坡的识别与监测,并很好地解释了升降轨滑坡监测结果不一致的原因。对2个滑坡进行时间序列形变分析及多维形变特征分解,结果表明,2个滑坡在2019~2020年累积形变量最大值分别约为300 mm和230 mm,需加强关注。

强震区高位滑坡远程灾害特征研究——以四川茂县新磨滑坡为例

近年来,在汶川地震等强震区常发生一种特大的高位滑坡地质灾害,它从高陡斜坡上部位置剪出并形成凌空加速坠落,具有撞击粉碎效应和动力侵蚀效应,导致滑体解体碎化,从而转化为高速远程碎屑流滑动或泥石流流动,并铲刮下部岩土体,使体积明显增加。新磨滑坡就是这种典型,它发生于2017年6月24日,滑坡后缘高程约3450m,前缘高程约2250 m,高差1200 m,水平距离2800 m,堆积体体积达1637×10~4m^3,摧毁了新磨村村庄,导致83人死亡。新磨滑坡地处叠溪较场弧形构造带前弧西翼,母岩为中三叠统中厚层变砂岩夹板岩,是1933年叠溪Ms7.5级震中区(烈度X度)和汶川Ms8.0级强震区(烈度IX度),形成震裂山体。滑源区分布多组不连续结构面,将厚层块状岩体分割成碎裂块体,在高程3150~3450 m区间形成明显的压裂鼓胀区,特别是存在2组反倾节理带,具有典型的"锁固段"失稳机理。滑坡体高位剪出滑动,连续加载并堆积于斜坡体上部,体积达390×10~4m^3,导致残坡积岩土层失稳并转化为管道型碎屑流;碎屑流高速流滑至斜坡下部老滑坡堆积体后,因前方地形开阔、坡度变缓,转化为扩散型碎屑流散落堆积,具有"高速远程"成灾模式。据此,可建立强震山区高位滑坡的早期识别方法,当陡倾山脊存在大型岩质高位滑坡时,应当考虑冲击作用带来的动力侵蚀效应和堆积加载效应,特别是沿沟谷赋存丰富的地下水时,发生高速远程滑坡的可能性将明显增加。因此,在地质灾害调查排查中,在高位岩质滑坡剪出口下方的斜坡堆积体上的聚居区等应划定为地质灾害危险区。在强震山区地质灾害研究中,不仅应采用静力学理论分析滑坡的失稳机理,而且应采用动力学方法加强运动过程的成灾模式研究。

黄土高原典型区水土保持技术评估与需求分析——以安塞为例

黄土高原是我国乃至全球水土流失治理的重点地区,经过40多年的治理,积累了种类多样的水土保持技术,对遏制和缓解水土流失和生态退化起到了良好作用。目前由于缺乏对具体治理需求的考量,从而影响水土保持技术效果的发挥,故技术评估和需求分析是选择适宜可行生态治理技术的重要环节。选择安塞纸坊沟流域和南沟流域的4个自然村为研究区,通过实地调研、利益相关者问卷调查和地理空间分析,旨在辨识并评估现有水土保持技术,识别技术需求,构建指标体系分析其立地适宜性和社会-经济可行性。研究结果表明,农户主要应用3类12项技术,工程类和生物类技术应用居多,生物类中地埂植物带和农业类技术应用较少;目前应用的水土保持技术整体效果较好,专家认为12项技术中工程类的梯田和淤地坝、生物类的地埂植物带综合表现最好,农户对梯田和水平沟、鱼鳞坑整地等坡面治理技术的效果评分高于专家,对淤地坝、谷坊等沟道治理技术以及集雨水窖和保护性耕作技术的效果评分低于专家,农户更关注技术的经济效益;技术存在的问题表现在梯田和治沟造地配套措施不完善,淤地坝、谷坊和水窖缺少修缮维护;识别出的技术需求分为3类,即新技术、改良技术和配套技术;纸坊沟流域的两个村立地条件更适宜人工造林种草,南沟流域的两个村更适宜天然封育,由社会-经济可行性分析可知,峙崾崄农户需要更多梯田种植果树及其配套技术,纸坊沟需要更多梯田种植作物或大棚蔬菜瓜果,大南沟需要造地后的配套技术,杏树窑需要造地种植作物及道路等配套基础设施。该研究是对黄土高原水土保持技术进行评估和需求分析的重要尝试,为生态治理决策提供参考。

新疆伊宁县皮里青河滑坡成灾机理分析

2017年3月24日,受冰雪消融影响,新疆伊犁哈萨克自治州伊宁县喀拉亚尕奇乡喀拉亚尕奇村发生滑坡灾害,滑坡堵塞皮里青河,形成堰塞湖,未造成人员伤亡。通过现场调查分析和数值模拟,结果表明:(1)皮里青河滑坡成灾过程为:河流冲刷坡脚,前缘局部滑动→发生蠕滑-拉裂,坡体强烈变形→在冰雪融水入渗作用下发生整体滑动→堵塞河道,形成堰塞湖→堰塞体溃决;(2)因气温升高,冰雪消融入渗是滑坡形成的直接诱因,雪水入渗后并转化为地下水,黄土含水达到饱和,孔隙水压力增高,滑坡稳定性系数降低,在重力作用下发生整体高速下滑;(3)分析了新疆地区冰雪消融引起滑坡灾害链的成灾模式,为进一步科学地指导防灾减灾提供技术支撑。

新疆维吾尔自治区乌恰县康苏红层崩塌运动学特征研究

以新疆维吾尔自治区乌恰县康苏红层崩塌为例,基于DAN-W运动学模型进行了红层崩塌碎屑流空间预测评价,同时根据无人机航拍图和野外地质现场调查,结合崩塌研究区的工程地质要素,分析该崩塌的形成特征和失稳模式。结果表明:该崩塌为拉裂式崩塌,主要受危岩体岩性组合和坡体结构面组合控制,其孕灾模式为差异风化阶段→岩体结构变形破坏阶段→悬挑危岩阶段→崩塌失稳落下阶段,具有典型的碎屑流运动特征。同时利用动力学模型软件DAN-W对该崩塌碎屑流的运动过程进行计算,得到崩塌碎屑流的运动时长约为50 s,堆积体平均厚度达到2 m,最大速度为11.5 m·s^-1,冲击最远距离达到315 m,与实际情况相符。表明DAN-W模型可以用来分析红层崩塌碎屑流的动力学灾害效应,为红层地区类似的潜在崩塌碎屑流灾害的形成特征和运动效应分析提供借鉴。

新疆伊宁县喀拉亚尕奇滑坡动力学特征研究

通过对高速远程黄土滑坡动力学特征的研究,提出黄土高速远程滑坡空间预测的模拟方法。以新疆伊宁县喀拉亚尕奇黄土滑坡为例,基于野外地质调查和无人机航拍影像图,结合滑坡研究区的工程地质条件,分析了该滑坡的基本特征和形成条件。研究发现,该滑坡的主要诱发因素是冰雪融水入渗,其孕灾模式主要为四个阶段:后缘拉裂阶段,黄土节理冻胀扩展阶段,融雪入渗失稳阶段,高速下滑阶段。同时利用Rapid模型对滑坡运动全过程进行模拟,计算得到滑坡运动持续时间为26 s,最大运动速度达到22 m/s,堆积体的平均厚度达到5 m等运动特征要素,结果表明Rapid模型可以较好的模拟分析黄土高速远程滑坡动力学效应,为黄土地区类似滑坡的成灾机理和动力学效应分析提供参考。

新疆伊宁县克孜勒赛滑坡成灾机理和动力学特征

在对克孜勒赛滑坡野外地质调查的基础上,查明了该滑坡的诱发因素主要为冰雪融水和短时强降雨入渗。利用滑坡运动全过程演化方法,概化其孕灾模式:冻胀作用致使黄土节理裂隙扩大→山脊两面临空,后缘拉应力集中,加剧了节理裂隙受拉扩张程度→气温回升,融水入渗,滑体增重→短时强降雨触发滑坡失稳。在此基础上,通过滑坡动力学模型DNAW模拟,选取FVF模型对该滑坡的运动全过程进行模拟分析,得到滑坡的前后缘运动速度、滑体形态变化等运动特征要素。这些为西北地区类似的黄土滑坡的成灾机理及运动特征分析提供参考,进一步为防灾减灾工作提供理论支撑。

南方山地丘陵区典型地质灾害成因机制与风险评价

南方山地丘陵区地域跨度大,地质灾害孕灾背景复杂、成灾模式多样,是我国地质灾害高易发区。针对南方山地丘陵区地质灾害潜在风险高的问题,在中国地质调查局“南方山地丘陵区地质灾害调查工程”实施进展基础上,对南方山地丘陵区地质灾害控灾的气候动力特征及地质构造背景进行了系统分析,对典型地质灾害成灾模式和多尺度风险调查评价示范性成果进行了总结,揭示了东南沿海地区典型台风地质灾害、南方岩溶塌陷、西南高寒山区冰碛土泥石流及川西高原区火后泥石流形成机理与物源侵蚀机制。在此基础上,开展了南方山地丘陵区基于县域、重点城镇及典型灾害点的多尺度地质灾害风险评价应用示范,相关成果在西南重大工程规划选线及县城搬迁选址中得到应用。

三峡库区软硬互层岩质滑坡变形机制分析——以云阳向城小学滑坡为例

三峡库区云阳县向城小学滑坡自2011年来一直持续变形,其稳定性及变形发展趋势密切关系到坡体上居民的生命财产和长江航道的安全。基于现场调查和工程地质勘察,详细介绍了滑坡发育特征;采用X射线衍射和电镜扫描分析了泥岩软弱夹层的矿物组分和微观结构,并结合室内试验探究其膨胀性和崩解性;从岩体建造特征、构造影响以及外动力作用等方面分析了滑坡的变形失稳机制。研究表明:向城小学滑坡为软硬互层结构的岩质滑坡,其稳定性主要受泥岩演化而成的软弱夹层控制,其变形破坏模式为蠕滑-拉裂-剪断式;软弱夹层主要粘土矿物为伊利石和伊利石-蒙脱石混层矿物,具较好的亲水性和一定的不稳定性,崩解性较好,微观结构以片状结构为主,部分呈层状定向排列;构造作用和岩体的建造特征对滑坡的形成演化起到控制性作用,降雨和库水位升降变化的耦合作用对滑坡变形发展起到促进作用。

考虑基质吸力的非饱和土邓肯-张统计损伤修正模型

为反映非饱和地基土变形全过程,以某基础工程非饱和土为研究对象,开展固结排水三轴压缩试验。研究发现,非饱和土的偏应力-应变曲线形态近似双曲线,基质吸力对土体力学行为影响十分明显,基质吸力越大,土体偏应力越高。根据非饱和土变形特性及工程特点,选取邓肯-张双曲线模型作为基础模型,引入统计损伤理论,假设非饱和土微元强度服从Weibull概率密度分布,建立邓肯-张统计损伤模型。通过搭建初始切线模量与基质吸力的联系,建立一种新的考虑基质吸力的非饱和土邓肯-张统计损伤模型。给出参数解析方法,得到Weibull分布参数经验表达式,从而修正模型。分析不同基质吸力条件下非饱和土损伤累积规律,采用所建模型和传统邓肯-张模型对比验证非饱和土偏应力-应变试验曲线,证明所建模型的可行性和合理性。研究成果为非饱和土的力学特性研究及辨识模拟提供一定参考。

南方山地丘陵区地质灾害调查工程主要进展与成果

我国南方山地丘陵区地质灾害分布数量约占全国地质灾害总数的57%,复杂的孕灾地质背景条件和诱发因素在很大程度上制约了地方政府对地质灾害的早期识别及监测预警能力,从而对各地国家基础设施和人民生命财产安全以及重大战略工程的实施造成影响,因此,提升对南方山地丘陵区地质灾害发育分布规律的认识和防治水平就显得极为重要和迫切。为满足服务国家重大战略实施的防灾减灾需求,中国地质调查局部署了“南方山地丘陵区地质灾害调查工程”,以支撑服务国家和地方防灾减灾需求为导向,以“出技术、出方法、出规范”为目标,采用“空-天-地”一体化调查技术,重点围绕地质灾害的早期识别、监测预警、风险评价及防灾减灾方法等开展调查研究与应用示范,引领和指导南方山地丘陵区的地质灾害调查。该工程通过2019年的调查研究,对南方山地丘陵区地质灾害发育的总体分布规律、危害程度及成因机制有了宏观认识,为区域地质灾害研究与评价提供了重要基础。取得的地质灾害调查成果为国家一系列重大战略工程的规划建设提供了有效服务。如在川藏铁路建设工程中,为某车站选址提供了地质综合评估建议,成功识别出的潜在滑坡隐患为某特大桥梁设计方案变更提供了重要的地质依据;服务于乌蒙山区及赣州地区地质灾害自动化监测预警系统建设,有效提升了地方政府防灾减灾的效率与水平;及时配合自然资源部金沙江白格滑坡、宜宾地震、浙江永嘉滑坡等重大突发性地质灾害的应急抢险工作,并提供了有效的技术支持;在汛期为四川省和云南省等地方政府开展地质灾害应急排查20余次,为这些地区的安全度汛发挥了重要作用;积极开展多种形式的地质灾害科学普及活动,提高了广大民众的地质灾害防治知识水平。

中阶梯光栅厚铝膜纳米压痕硬度尺寸效应测试与分析

为了明确中阶梯光栅厚铝膜硬度特性,从而为中阶梯光栅刻划刀具晶体结构设计奠定基础,对中阶梯光栅厚铝膜进行了纳米压痕硬度测试与分析,表征了厚铝膜硬度特性。首先,对厚铝膜进行纳米压痕试验并提取了试验数据,采用O&P法计算了其硬度值。然后,通过对硬度值的拟合与分析,得出厚铝膜的硬度变化规律与宏观硬度值。实验与分析结果表明:中阶梯光栅厚铝膜在纳米压痕测试过程中会出现尺寸效应(0~0.2μm压深区间),并且不是单一随着压深增大而减小,而是呈现三个明显的变化区域,并且采用Almasri&Voyiadji模型表征了厚铝膜在压深为0~0.2μm区间的硬度变化特性。硬度值在压深为10~15 nm区间再次出现了三个明显变化区域;因此笔者对厚铝膜进行了金相试验与压入过程的接触分析,试验与分析结果表明:10~15 nm压深区域产生这种现象的原因是厚铝膜晶体发生了屈服。本研究具体表征了中阶梯光栅铝膜纳米压痕硬度尺寸效应变化规律,从晶体力学角度解释了极浅压深条件下硬度值变化的原因。

澜沧江拉金神谷滑坡成灾机理分析

涉水型古滑坡是西南水电工程区常见的灾害类型,揭示这类滑坡的成灾机理有助于降低链式灾害发生风险概率。以云南省德钦县燕门乡拉金神谷古滑坡为例,基于野外地质调查、InSAR监测和数值模拟研究,结合滑坡区工程地质条件,分析了滑坡的变形特征和破坏演化全过程。研究结果表明:①拉金神谷滑坡成灾过程为前缘局部变形阶段→后缘拉裂阶段→滑坡—堰塞湖阶段→堰塞湖溃决阶段;②库水位上升和降雨共同作用是诱发滑坡大变形的直接原因;③若该滑坡的地质环境条件持续恶化,发生滑坡堵溃型链式灾害的风险很高。通过对拉金神谷古滑坡的成灾机理研究,提出了引入InSAR等监测调查技术手段开展类似涉水古滑坡排查的地质灾害早期识别建议,这对防范类似的高位链式地质灾害具有重要实践意义。

白屈菜CmTLP基因克隆及植物转化载体构建

【目的】克隆白屈菜CmTLP基因并进行植物表达载体构建,为进一步研究CmTLP基因的功能及探索耐寒抗寒药用植物分子育种奠定基础。【方法】基于白屈菜转录组数据,分析得到白屈菜TLP基因开放阅读框,以18S RNA为内参基因,采用qRT-PCR法检测CmTLP基因在不同温度(20(CK),10,0,-7,-20℃)下白屈菜植株中的相对表达量。用RT-PCR法克隆该基因并构建植物表达载体,电击法转化根癌农杆菌。【结果】qRT-PCR结果表明,CmTLP基因在-7℃、12 h时,相对表达量最高;-7℃、24 h时,相对表达量最低。克隆白屈菜TLP基因,命名为CmTLP。该基因开放阅读框长度为696 bp,编码由231个氨基酸组成的肽链;分子质量为24.66 ku,为酸性蛋白。系统发育树表明,CmTLP基因与博落回、月季、胡桃的氨基酸序列有较高的同源性。构建了植物表达载体pRI201-AN-CmTLP,并成功转化根癌农杆菌。【结论】克隆了白屈菜CmTLP基因,构建植物表达载体pRI201-AN-CmTLP,并成功转化根癌农杆菌。

云南德钦日因卡滑坡孕灾背景及形成机理

云南德钦地区位于青藏高原南延部位横断山纵谷地带,多数村镇海拔在3000 m以上,地质构造复杂,岩体破碎,滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害频发、易发,属于“三区三州”内典型的高海拔贫困区。通过在该区域内开展地质灾害调查与监测,查明了高海拔贫困山区的地质灾害分布特征和成灾机理。以日因卡滑坡为例,采用“空-天-地”一体化技术,结合滑坡研究区的工程地质条件,现场调查分析滑坡潜在失稳机理与滑坡运动特征,围绕地质灾害调查评价、监测预警、应急防治等体系开展工作,得到几点认识:①滑坡失稳与地表降水、冰雪融水、冻融循环作用及切坡建房等人类工程活动密切相关;②根据滑坡变形特征,概化其孕灾失稳过程,即前缘局部滑动阶段→蠕滑-拉裂阶段→整体滑动阶段→铲刮覆盖阶段;③基于分析澜沧江流域滑坡灾害的发育特征,总结了此类滑坡的成灾模式,并针对性地提出了“三区三州”高海拔贫困区内地质灾害的防治措施和建议,为贫困区科学防灾减灾提供了技术支撑和科学依据,切实保障了贫困群众的生命财产安全。

基于无人机倾斜摄影的黄土滑坡信息多维提取与应用分析

本文针对黄土地区地质灾害调查与评估需求,探索了一种基于无人机倾斜摄影影像和飞控数据的滑坡单体信息多维提取的方法。通过影像处理获得的DEM、DOM和实景三维模型等多维数据,对贾家村滑坡坡形、坡度、相对高差、植被覆盖率、纵坡比降、表面积与物源体积进行定量提取,结合区域气象数据分析了贾家村滑坡年均降雨量时空分布规律,利用相关地质资料分析了其地层岩性特点和区域地质构造情况,为准确评定其稳定性及危险性提供既高效又准确的定性、定量参考依据。

新疆伊宁克孜勒赛黄土滑坡堵溃型泥石流成灾模式

2017年4月2日凌晨,新疆伊宁县喀拉亚尕奇乡境内由于持续降雨,诱发黄土滑坡堵溃型泥石流灾害,造成直接经济损失50余万元。本文在查明滑坡堵溃型泥石流形成条件、成灾模式基础上,分析了克孜勒赛沟泥石流静力学和运动特征,得出如下结论:(1)此次滑坡堵溃型泥石流成灾模式为:持续降雨→黄土斜坡变形破坏→滑坡滑入沟道形成堰塞坝→堰塞坝溃决形成泥石流;(2) 3#、4#、5#、6#和7#滑坡堰塞坝溃决洪峰流量分别为5. 4 m3/s、10. 1 m3/s、49. 5 m3/s和30. 3 m3/s;(3)泥石流断面流速为1. 88～3. 50 m/s,断面流量为4. 51～41. 39 m3/s,泥石流堆积扇最大长度263. 1m,最大宽度212. 6 m。调查研究结论对克孜勒赛沟滑坡堵溃型泥石流的防治具有现实意义,并提出了针对性的防灾减灾建议。

不同含水率与围压下伊犁高温冻土三轴力学试验特性研究

为了探究含水率与围压变化对高温冻土物理力学性质的影响,以新疆伊犁河谷高温冻结黄土为研究对象,开展了黄土的矿物成分、物理性质,以及不同含水率和围压条件下冻土的三轴压缩试验。结果表明:伊犁黄土的粉粒与黏粒粒组含量占比较高,对冻融作用的反应敏感。低含水率时表现为应变软化现象,破坏形态以脆性剪切破坏为主,饱和含水率时表现为应变硬化现象,破坏形态以塑性鼓胀变形破坏为主,软化系数随含水率增大而逐渐减小。随着含水率增大,峰残内摩擦角逐渐降低,峰残黏聚力逐渐增大,变形模量逐渐增大。随着围压增大,弹性模量和损伤演化特征参数均逐渐降低,引入的损伤力学本构模型能够较好地描述高温冻土在不同含水率和围压影响下的应力应变全过程。研究成果可为伊犁河谷冻融滑坡成灾机理研究提供力学参数与理论依据支撑。

残余应力与基底效应对光栅厚铝膜纳米压痕耦合影响研究

机刻中阶梯衍射光栅厚铝膜通过真空蒸镀方法获得,其内部存在残余应力,与基底效应耦合作用,增加纳米压入测试与刻划成槽模拟仿真的研究难度。为此,基于材料变形弹塑性接触理论和量纲分析方法,建立具有内部残余应力的光栅厚铝膜模型,研究内部残余应力与基底效应耦合作用对纳米压痕硬度与隆起高度的影响规律。结果显示,随着薄膜内部残余应力变大,铝膜载荷和表面隆起高度减小;受基底效应耦合影响,其二者变化趋势逐渐增大。此研究为机刻衍射光栅厚铝膜力学性能纳米压入测试及刻划成槽研究提供重要参考。

德钦县城直溪河泥石流成灾模式及运动过程模拟

云南省德钦县曾多次暴发较大规模的泥石流,是云南遭受地质灾害最严重的地区之一。根据直溪河泥石流的分区、物源、流体和堆积等特征,首先确定了直溪河泥石流的5种成灾模式:崩塌-碎屑流、岩质滑坡-碎屑流、土石混合体滑坡-碎屑流、松散堆积层-基岩接触面滑坡-碎屑流和松散堆积层内滑坡-碎屑流;其次,采用FLO-2D模型对直溪河在10年、20年、50年和100年一遇暴雨周期下发生泥石流时的运动情况进行模拟,定量分析了不同降雨重现期的最大流速、最大堆积深度、冲出沟口堆积距离和体积规模。结果表明:该泥石流暴发时具有启动加速度大、流速快、破坏力强、流通区长的特点;当100年一遇的泥石流发生时,其最大流速达到了3.07 m/s;最大泥深为2.27 m;泥石流冲出方量为84419 m^(3);致灾面积达到91600 m^(2)。研究结果可为直溪河泥石流灾害防治与治理提供数据参考,为德钦县防灾减灾工程设计提供依据。