使用宽频带地震记录研究2017年6月24日茂县新磨滑坡的动力学过程

北京时间2017年6月24日5时39分左右,四川省茂县叠溪镇新磨村发生大型岩质滑坡.体积约4.3×106 m3的巨型岩体从山顶脱落,顺坡滑行约2.6km后破碎沉积;碎屑物掩埋了整个新磨村,造成了巨大的人员伤亡和财产损失.本文使用来自滑坡周围的10个地震台站的宽频带观测资料的长周期信号反演了这次滑坡的受力时间函数;同时使用逐步细化的格点搜索方法得到了滑坡的位置,与其真实位置一致;根据反演的受力时间函数计算了滑坡过程中滑体的运动学参数,得到的滑体运动轨迹与实际路径吻合.综合分析地震信号、受力时间函数和运动学参数表明,本次滑坡主运动的持续时间约为79s;脱落岩体在5∶38∶50.2启动后持续加速,在5∶39∶37.2达到速度峰值,约为52.1m·s-1;这段时间内岩体没有明显的破碎;之后,岩体开始铲刮并裹挟古滑坡造成的碎屑沉积物,自身也开始破碎解体,总体开始减速运动,直到5∶40∶9.2主运动停止;此后,小规模的碎屑散落又持续了约10s的时间.

四川茂县新磨村高位滑坡铲刮作用分析

2017年6月24日,四川省茂县叠溪镇新磨村发生高位顺层山体滑坡,滑动高差达1 160 m,滑动平距约2 200 m。该滑坡的滑动方量巨大,与其滑动过程中产生的铲刮效应有关。为分析其铲刮效应,文章通过现场调查、遥感影像解译和无人机航拍图像,确定该滑坡的滑动全过程为:多次历史地震造成滑坡源区岩体结构破碎,降雨沿顶部裂隙入渗导致水压力增大及石英砂岩中的薄层板岩软化,在长期疲劳效应下斜坡上部岩体最终发生滑动;上部滑体在运移过程中,对斜坡中部浅表风化层、部分基岩及下部老滑坡堆积体进行铲刮并重新堆积。采用Rockfall软件模拟源区滑体的运动路径、速度与能量,结果表明:在碎屑流区和老滑坡堆积区都存在明显的集中铲刮作用,整个滑坡的高危险区也主要位于该区域,所以危险性分区可代表不同滑坡区域的铲刮程度。计算得两个区域的铲刮方量分别为4. 9×10~6,4. 38×10~6m^3,滑坡总方量为13. 35×10~6m^3。该模拟和计算方法迅速有效,可为以后类似滑坡的应急、救灾和铲刮方量计算提供参考。

四川省茂县叠溪镇新磨村特大滑坡应急科学调查

2017年6月24日四川省茂县叠溪镇新磨村突发特大高位顺层岩质滑坡,造成10人死亡,73人失踪,整个新磨村被毁的重大损失。通过对滑坡所处位置的地形、地质、降雨和历史地震综合分析,该滑坡是由历史上多次强烈地震形成的震裂山体在持续降雨作用下触发的高位坡—碎屑流—堰塞湖灾害链。强烈地震造成的山体内部损伤可持续影响数百年以上,是未来高烈度区地质灾害排查的重点。

基于物质点法的新磨村滑坡动力特性分析

2017年6月24日,四川省茂县叠溪镇新磨村突发特大滑坡碎屑流灾害,造成大量人员伤亡及房屋损坏,针对该滑坡特征及成因机制,相关学者已经取得一定研究成果,然对其动力学过程与特征的认知还相对缺乏。为解决这一问题,本文引入兼具欧拉算法和拉格朗日算法优势,适用于大变形及长距运动模拟计算的物质点法进行模拟分析。通过分析滑坡全程位移时程曲线、速度时程曲线和等效塑性应变变化特征,揭示其动力演化过程。现场调查与模拟结果表明,崩滑体启动后呈整体运移,与下方坡体碰撞解体,转化为碎屑流,不同时刻同一位置的坡体形态、质点等效塑性应变发展趋势以及能量时程变化曲线均进一步反映碎屑流碰撞破碎和刮铲侵蚀的过程。数值模拟计算与Scheidegger提出的理论计算方法获得的碎屑流速度特征吻合,可以在一定程度上反映滑坡的致灾能力。模拟结果综合反映了滑坡启动及动力演化过程。

基于时序InSAR技术的新磨村滑坡发生前后变形研究

基于时序InSAR技术,并结合现场调查,采用新磨村滑坡发生前30景SAR数据和滑坡发生后36景SAR数据对滑坡及周边区域形变进行监测,结果表明:①新磨村滑坡发生前,坡脚未探测到明显的变形,但滑源区有明显的变形迹象,主要变形发生2016年和2017年,滑源区坡体经历了“缓慢变形-加速-暂时稳定-再加速-滑坡发生”过程;②新磨村滑坡发生后,在坡脚堆积区东南部形成一个不稳定变形体,累积变形量较大,雨季有加快变形趋势,尚未达到稳定状态;③根据新磨村滑坡前、后变形规律,滑坡发生前、后地表变形受降雨影响明显。

四川茂县新磨村滑坡启动机制物理模拟试验研究

2017年四川省茂县新磨村滑坡的启动具有明显的“锁固段”效应。在现场调查基础上,采用高强度脆性材料制作斜坡模型,开展物理模拟试验,重现滑坡变形破坏过程,分析新磨村后山高位顺层滑坡在反倾节理和潜在滑移破裂面控制下的启动机制,结合“锁固段”岩体变形破坏特征、变形监测数据和声发射信号,研究滑坡临滑前兆。试验发现:受上部滑体推挤,滑源区前部“锁固段”岩体沿反倾节理鼓胀剪出,在坡表形成鼓胀裂缝,在斜坡内部形成顺坡向拉裂面,两组破裂面组合形成阶梯状破坏面,构成“锁固段”岩体破坏边界条件。斜坡在上部滑移块体推挤下,中部形成向临空面高速启动的弹射块体,并带动下部倾倒块体向坡外运动,滑坡启动。故对于此类滑坡,可将沿反倾节理剪出形成的鼓胀裂缝视为宏观临滑前兆;同时在“锁固段”屈服阶段,坡表与坡顶的位移比值随时间先快速增长、后平缓,表征滑面逐渐贯通,滑坡各部位变形逐渐趋于协同,滑坡即将失稳。该比值时序曲线的斜率趋近于零可视为此类滑坡的临滑前兆。研究结论对发育反倾节理的顺层边坡失稳预警有理论和实践意义。

不同地质条件下顺层岩质滑坡发生机制研究

地震不仅能诱发大型顺层岩质滑坡,也可形成潜在的顺层岩质滑坡灾害点。为探讨实际防治过程中不同发生机制条件下顺层岩质滑坡特点,通过对唐家山滑坡、新磨村滑坡进行影响因素和启动过程分析。结果显示:唐家山滑坡的地质-力学模型为滑动-拉裂-剪断,"锁固段"位于滑床上部。"6·24"新磨村滑坡滑源区的发生机制是滑移-剪断,"锁固段"位于滑床下部。边坡结构对顺层岩质滑坡的启动具有重要地位。滑坡机制的准确认识对于顺层滑坡防治具有十分突出的意义,并且不同类型的顺层岩质滑坡应采用不同的防治方案。

四川茂县叠溪镇新磨村滑坡特征与成因机制初步研究

2017年6月24日6时许,四川省茂县叠溪镇新磨村新村组后山约450×104 m3的山体发生顺层高位滑动,导致10人死亡和73人失踪,引起国内外的广泛关注。在对灾害现场进行大量地质调查的基础上,综合运用卫星遥感、无人机航拍、地面合成孔径雷达监测等技术手段,初步揭示滑坡的运动过程和成因机制,并对滑坡周边直接受主滑坡动力作用而产生的欠稳定岩土体特征和危险性进行分析评价。初步结果认为,滑坡源区山体在1933年叠溪地震中被震裂产生拉张裂缝,之后在多次地震、长期重力以及降雨作用下,最终整体失稳破坏。滑坡从小规模垮塌到主滑体启动、失稳运动、到最终停积整个过程用时仅120 s,其中主滑坡仅60 s,运动距离约2.6 km,最大运动速度达74.6 m/s,属于典型高速远程滑坡–碎屑流。新磨村滑坡具有高位、高度隐蔽性等突出特点,仅靠传统的调查排查和群测群防手段,已很难对灾害隐患进行早期识别和提前发现,必须尽快推广应用现代高精度对地观测技术(如In SAR,Li DAR,高清无人机航拍等),对我国西南山区类似隐蔽性高位崩滑灾害隐患进行排查和主动防范。

2008年汶川大地震同震、震后形变和应力及对松坪沟地质灾害的影响

2017年在四川茂县松坪沟发生的新磨滑坡造成了重大人员伤亡。除了分析降雨、工程地质等因素外,前人提出地震对滑坡的形成也起到了重要作用,然而目前还缺乏详细的定量分析。本研究根据龙门山地区地壳结构和GPS观测,结合美国地质调查局USGS反演得出的汶川地震同震破裂模型,利用粘弹性分层半无限空间模型(PSGRN/PSCMP程序)计算了汶川地震引起的同震和震后形变及应力场变化,并详细分析了对松坪沟地区的形变和应力。结果表明汶川地震同震破裂造成松坪沟地区发生了明显地表位移,并且震后的粘弹性松弛效应使得变形在该区持续加强。汶川地震同震破裂在松坪沟地区造成的东向位移为26.8~42.3 cm,北向位移为7.4~8.0 cm,该区处于垂向位移上升和下降的过渡地带,变化量为–0.1~1.7 cm;震后9年在同震的基础上东向位移继续增加约2.5 cm,北向位移增加约7.4~8.0 cm,松坪沟的北西段处于垂向位移持续上升区,而南东段处于垂向位移下降区,震后形变造成平均地形梯度增大,有利于滑坡灾害的发生。鉴于松坪沟断裂性质的不确定,汶川地震同震和震后引起的库仑应力改变对其活动性会产生不同的影响。

无人机在重大地质灾害应急调查中的应用

传统的地质灾害应急调查受限于地形、天气等外界条件,不能快速全面地获取灾害的详细信息,而无人机具有灵活性强、时效性高和不受复杂地形影响等特点,在地质灾害应急调查中有独特的优势。本文以"6·24"新磨村滑坡和"10·11"白格滑坡为例,阐述了无人机数据获取及处理流程,重点介绍了无人机获取的数字地形产品在地质灾害精确描述、定性及定量分析中的应用。结果表明:无人机摄影测量技术为重大地质灾害应急调查提供了更加科学高效的现场影像采集和遥感成果处理及应用方案,为应急救灾工作的顺利实施及分析研判提供了重要数据支撑,科学有效地保证了现场施工救援人员的安全。

滑坡蠕变与遥感影像上植被异常关系

以滑坡蠕变阶段坡体的蠕变会引起环境条件的改变,进而影响植被生长状况的野外考察客观现实为依据,提出一种间接监测滑坡变化的新方法。利用高分辨率光学遥感技术,对滑坡蠕变阶段遥感影像上坡体上覆植被的异常特征进行判识,建立遥感影像上植被异常与滑坡蠕变的关系,反映滑坡的演化过程,弥补GPS技术、InSAR技术及部分地面监测手段在地势高、地形陡峭、植被茂盛等条件下监测工作的不足,为后续的滑坡预测研究提供帮助。以植被覆盖度较高的新磨村山体高位滑坡为例,首先,对研究区域进行分区;其次,计算各分区的植被覆盖度;最后,利用植被覆盖度分析遥感影像上的植被异常与滑坡蠕变的关系,并根据滑后遥感影像和实地考察情况进行验证。结果显示,2014年—2016年,滑坡的主要物源区、变形体上方细长局部崩滑区和泉眼及冲沟周边的植被覆盖度出现明显的下降,即随着滑坡发生时间的临近,植被受滑坡蠕变的影响变大,植被生长状况变差;而且随着距裸地等滑坡风险较大区域的距离增大,植被受滑坡蠕变的影响变小,植被生长状况变好。这表明,植被异常与滑坡蠕变存在明显的时空相关性,体现了滑坡蠕变阶段遥感影像上植被异常与滑坡蠕变的内在联系,反映了滑坡逐步失稳的演化过程,为进一步预测滑坡的发生提供依据。