十堰市地质灾害专业监测成功预警预报分析及思考

十堰市近年来在群测群防全覆盖的基础上大力推进地质灾害专业监测预警预报系统建设,目前已建设一级专业监测系统1处,二级专业监测系统14处,三级专业监测80余处,实现了对地质灾害变形数据的实时监测、传输、分析、展示、预警。2019年8月,十堰市张湾区幸福小区滑坡自动化专业监测设备成功预警预报,监测过程显示滑坡经历了初始变形、匀速变形、加速变形及急剧变形过程,滑坡进入初始变形时该设备即启动了预警预报,为群众紧急避让滑坡灾害创造了有利条件。该成功避险案例为十堰地区今后地质灾害专业监测预警预报建设提供了参考,其经验具有借鉴和推广价值。

基于前期雨型影响的汉江支流堵河左岸麻池村1号滑坡监测预警降雨阈值研究

【目的】降雨是诱发滑坡变形破坏的重要因素,不同降雨模式引起的降雨入渗类型对滑坡稳定性影响各不相同,由此形成的滑坡灾害经常造成严重的经济损失和人员伤亡,合理的考虑前期降雨是实现准确预警预报的前提。【方法】以麻池村1号滑坡为例,首先精细分析了降雨作用下滑坡的地表-深部位移变形特征,定性评价滑坡变形过程与降雨因素的响应关系,以此研究4种不同降雨型式下滑坡渗透稳定性系数的动态演变规律,探讨不同降雨模式对滑坡的影响,并通过滑坡阶跃区段位移与前期降雨指标的相关性分析,确定了对滑坡稳定性最不利的前期降雨型式下的降雨阈值。【结果】结果显示:GNSS监测系统自2019年6月首测以来,地表累积位移为881.22~1067.88 mm,最大日位移速率达264 mm/d(G6),2021年汛期强降雨频次增高,滑坡各变形区域出现“整体阶跃”现象。【结论】结果表明:(1)滑坡受降雨因素影响,变形呈现阶跃型演化特征,深部位移曲线反映了不同岩土成分结构的水敏性;(2)递增型前期降雨对滑坡的稳定性尤为不利,递增型降雨更有利于地表雨水的入渗;(3)滑坡的前期有效降雨持时为10 d,其对应的7次“阶跃”变形与前期降雨型式密切相关,递增型的前期降雨更易诱发滑坡加速变形。基于“一个降雨过程”理论,获取“前期(10 d)+当期降雨(1 d)”模式下递增型前期降雨的滑坡降雨阈值为86 mm。验证表明该降雨阈值预测效果较好,具有重要的灾害预警意义和参考价值。

基于“阶跃”变形特征的降雨型滑坡预警判据探讨

由于滑坡灾害的发生具有随机性和复杂性,经常给人们生活造成严重的经济损失,甚至威胁生命安全,故建立滑坡预警判据及模型是减小损失的重要手段。文章首先确定了有效降雨量-变形速率-改进切线角为降雨型阶跃滑坡的预警关键判据。然后运用斜率单变点法确定滑坡“阶跃”变形曲线上的“破坏拐点”和“稳定拐点”并提取变形加速区间的详细信息,以此求解有效降雨量-变形速率-改进切线角综合预警判据阈值。最后,结合麻池村1号滑坡各发展阶段宏观变形特征,将时空演化规律有机结合,建立了4级递进式综合判据分级预警模型。结果表明:麻池村1号滑坡的运移形式为牵引式,在降雨因素的激发下,累计位移曲线呈典型的“阶跃”变形特征;麻池村1号滑坡变形受前期降雨影响,前期降雨与当期降雨组成一个降雨过程的时间间隔阈值为10 d,“前期+当期降雨”模式下对应的降雨阈值分别为24 mm、32 mm;基于监测数据精细化分析以及改进切线角法获取的麻池村1号滑坡的位移速率阈值为12 mm/d。研究可为此类型滑坡灾害的预警提供理论基础和技术指导。

重金属Cu^(2+)驱动下红黏土土体压缩变形机制

采用浓度为0、2.5、5.0、10.0g/L的CuSO_(4)溶液配制污染土,开展固结试验、热分析试验和扫描电镜(scanning electron microscopy,简称SEM)试验,分析红黏土受重金属Cu^(2+)污染后的压缩变形特性机制。结果表明:红黏土的压缩系数和总压缩变形量的变化与土中孔隙水(自由水、弱结合水、强结合水)含量的变化趋势相同,都随着Cu^(2+)浓度的增加呈现先降低后升高的趋势。黏土中土颗粒之间的结构连结主要以吸附水膜接触为主,Cu^(2+)改变了土中孔隙水的水膜厚度,导致孔隙水的含量发生变化;水膜变薄,土颗粒间的距离缩短,土体的结构强度越高,土体抵抗压缩变形的能力就越大。随着Cu^(2+)浓度的增加,土体微观结构由松散的块状、片状单元体逐渐演化为面-面接触的叠聚体;当Cu^(2+)浓度增至10.0g/L,开始出现鳞片状的单元体,单元体间的接触方式以点-点接触和边-面接触为主,土颗粒间的凝聚力变差,土体结构稳定性降低。

干湿循环作用下云母石英片岩抗压性能劣化规律及机理

干湿循环作用可促使片岩边坡岩体力学性能劣化、稳定性降低,进而诱发滑坡、崩塌等地质灾害。以湖北十堰地区广泛分布的云母石英片岩为研究对象,分别对不同干湿循环作用下云母石英片岩试样开展了单轴压缩试验和电镜扫描测试,揭示了其抗压性能劣化规律及机理。结果表明:在干湿循环作用下,云母石英片岩抗压强度和弹性模量劣化效应明显,前期劣化速率较快、劣化幅度较大,后期劣化速率减缓、幅度降低;宏观破坏模式受到片理面的控制作用而逐步增强,由“X”型、“Y”型破坏逐渐演变为沿片理面的剪切破坏;微观结构表现为片状矿物颗粒不断剥落、颗粒化,微裂隙、孔隙逐渐发育、扩展贯通;干湿循环作用使得云母石英片岩产生次生矿物、离子和岩屑并不断离开岩石,促使片理、微裂隙等结构面扩展开裂、岩石结构松散,进而使得云母石英片岩整体力学性能劣化。研究成果可为片岩边坡稳定性分析及治理工程设计提供理论依据。

干湿循环作用下云母石英片岩物理性能及宏微观结构劣化规律

为研究云母石英片岩在干湿循环作用下易劣化问题,以鄂西北地区广泛分布的云母石英片岩为例,分别对不同干湿循环作用下片岩试样开展吸水性试验、波速测试和电镜扫描试验,揭示其物理性能及宏微观结构劣化规律。试验结果表明,云母石英片岩吸水率随干湿循环次数的增加呈大幅上升的趋势;波速随干湿循环次数的增加而减小,并逐渐趋于稳定;试样表面逐渐被浸染成红褐色,且片理面逐渐开裂、贯通;片状颗粒剥落变多,逐渐浑圆化、颗粒化,矿物颗粒间裂隙、孔数量不断增多,微裂隙逐渐扩展、开裂,进而使其吸水率增大、波速降低。

遥感技术在地质灾害监测防治中的应用

地质灾害频发对人类人身及财产安全构成了一定威胁。而遥感技术以其时效性强、信息量丰富等优势,成为地质灾害监测及治理不可缺少的一项技术,在提高灾害事前、事中及事后控制水平等方面发挥着积极作用,为社会公众的生命财产安全提供了技术保障。文章从遥感技术、地质灾害及其利用监测三个方面着手,具体分析了遥感技术在地质灾害监测及治理工作中的应用,并提出关于实际应用建议。

“阶跃型”滑坡位移监测动态预警系统

“阶跃型”演化规律是滑坡在等速变形阶段受外界因素影响表现出的一种波动特性,具有变形周期长、机制复杂、临灾预警难度大的特点。基于“阶跃型”滑坡变形-时间曲线的特征和规律,通过引入“一个降雨过程”定义滑坡监测序列的多期降雨区间,将预警过程划分为前期+当期降雨和当期降雨两种模式,以诱因-时间-空间作为滑坡预警的重要指标,建立了滑坡综合预警判据模型,据此提出设计麻池村1号滑坡综合动态分级预警系统的方法。并结合麻池村1号滑坡的地质条件、监测数据等信息,深入分析了滑坡的变形演化规律及预警阈值。结果表明:①滑坡变形破坏模式为牵引式,属于典型的降雨诱发的“阶跃型”堆积层滑坡;②前期降雨有效持时为10 d,前期+当期降雨模式下的降雨阈值分别为24、32 mm,当期降雨模式下滑坡的的降雨阈值为37 mm,滑坡的位移速率阈值为12 mm;③以降雨量、位移速率到达阈值时为Ⅲ级黄色预警中心面(线),构建滑坡的综合动态分级预警系统,将滑坡预警从传统的“阈值预警”升级为“过程预警”,使得预警更具针对性。