ISSN 1003-8035 CN 11-2852/P
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2024年  第35卷  第3期

栏目
理论研究与调查评价
摘要:

近年来西南地区崩塌灾害频发,严重影响区域生态环境和人类活动。为明确崩塌体运动过程中的破碎特征,基于对贵州毕节纳雍县鬃岭崩塌的野外地质勘察,使用离散元颗粒流方法模拟了鬃岭崩塌在破坏及堆积阶段的动力破碎过程,并对崩塌体中破碎体的最大弗雷特直径(feret’s diameter)分布特征进行统计分析。结果表明:(1)重力作用下鬃岭崩塌内部构造节理迅速贯通,将崩塌体分割为大量破碎块体,最终沿顺倾节理面滑下。(2) 在崩塌前期破坏及后续堆积过程中均存在明显的破碎现象,具体表现为初始破坏时的大范围解体与后续堆积过程中的摩擦拉裂破碎。(3)采用双参数Weibull分布模型及分形几何理论拟合了不同时刻破碎体粒径分布曲线,结果显示崩塌体在堆积阶段(t = 21.7~72.4 s)的破碎程度弱于前期破坏阶段(t = 0~21.7 s)的破碎程度,破碎体的分形维数及细粒径破碎体的占比在整个运动过程中不断增大,再次论证了崩塌体破坏及堆积全过程中的破碎解体现象。研究结果为揭示鬃岭崩塌的动力破碎机理提供了理论依据,为西南山区崩塌灾害的防治提供了科学指导。

摘要:

甘孜县甘孜镇万岁山斜坡危岩带多年来时常有落石发生,严重威胁到了下方居民的生命财产安全,因此对万岁山斜坡进行危岩带稳定性分析与落石轨迹预测尤为重要。以万岁山斜坡的危岩带为对象,利用无人机倾斜摄影结合现场调查获取了危岩带几何尺寸和三维形态,分析了危岩带的发育特征和危岩体的分布特征,对危岩稳定性进行了分析;基于RAMMS-ROCKFALL考虑了危岩体的几何形状和三维地形,模拟了危岩体崩塌后可能的落石运动路径。结果表明:(1)斜坡整体性较完整,受风化作用主要失稳模式为坠落式和倾倒式,共发育有7处危岩带,地震工况下为不稳定状态; (2)通过模拟得到了滚落弹跳高度、速度、动能和轨迹、位置的关系,并通过预测落石运动轨迹得到了危岩带的威胁范围、威胁对象,预测结果表明万岁山斜坡对下方居民房屋和街道行人产生的威胁较大,应该尽快采取治理措施。研究成果表明无人机倾斜摄影的利用,有利于斜坡危岩体的稳定性分析,弥补了传统调查的盲区,提高了调查的效率与质量,对危岩体的调查与落石轨迹分析提供了一个新思路,对于减灾技术研究与危岩体的治理有积极意义。

摘要:

以抚顺西露天矿南帮含弱层顺向坡作为参考原型,利用FLAC3D软件模拟实际地震动及地震动输入、斜坡模型的边界条件、岩体参数以及网格模型划分,对含弱层顺向坡进行数值模拟计算,通过监测点的加速度和速度探讨含弱层顺向坡在地震作用下的响应规律。研究结果表明:(1)地震作用下对于含单一弱层斜坡响应特征起到决定性的影响因素是弱层的厚度,在地震荷载作用下影响斜坡的稳定程度要大于单一弱层倾角的影响。(2)通过弱层与斜坡坡面的相交部位监测点2#在水平方向速度可以得出,厚度对于X方向的速度大小影响程度较大。(3)对于地震作用下双弱层特性斜坡的响应规律分析时,弱层与斜坡相交部位的破坏响应规律会随着坡高的增大而有所变化,双弱层监测点3#的加速度幅值变化及速度变化程度均比双弱层监测点2#明显。地震作用下顺向坡的响应规律与含有弱层的倾角、厚度和弱层的数量位置有关,在对斜坡的治理与防护的过程中应当充分考虑地震与弱层特性的耦合作用对斜坡稳定性的影响。

摘要:

重庆武隆庆口滑坡发育在斜倾厚层陡崖带上,下方数百年的煤矿开采形成了大面积的采空区。基于对地质条件、采空区现状和山体变形特征的分析,发现该滑坡既有弯曲张拉变形又有侧向滑移变形,提出了弯曲-侧滑破坏模式。根据山体变形历史,分弯曲变形和滑移变形两个阶段,分析了滑坡变形特征,研究了岩层面产状变化。并根据层面与临空面组合关系,将山体破坏分为弯曲张拉破坏、楔形体破坏和平面滑动破坏3个阶段,建立了各破坏阶段的判据,揭示了弯曲-侧滑型滑坡演变规律和形成机理,为该类滑坡防灾减灾提供了科学依据。

摘要:

文章以沪蓉高速公路K1515处五处危岩崩塌为研究对象,通过勘察、统计和分析查明了危岩崩塌区的工程地质条件和发育变形特征。研究结果表明:(1)W1、W2危岩体破坏模式为错断和拉裂式,W3-1危岩体破坏模式为倾倒式,W3-2危岩体破坏模式为滑移式,W4和W5危岩体破坏模式为鼓胀式;(2)W1、W2发生拉裂式破坏的稳定性系数分别为1.12和1.61,处于基本稳定~稳定状态;在暴雨工况下W3-1发生倾倒式破坏的稳定系数为0.41,处于不稳定状态; W3-2在各工况发生滑移式破坏的稳定性系数均大于1.35,处于稳定状态;在暴雨工况下W4、W5发生鼓胀式变形的稳定性系数分别为1.25和1.15,均处于基本稳定状态;(3)笔者总结出“降风险、少扰动、稳安全、技术可行”的治理思路,采用“坡脚岩腔砼挡墙嵌补+局部SNS主动网防护+预应力锚索防护”的综合治理措施,治理效果好。可为该类危岩崩塌治理工程措施提供可靠的参考依据。

摘要:

黑西洛沟位于四川省甘洛县苏雄镇,该沟于2020年8月31日上午8时暴发特大型泥石流灾害,对当地居民、成昆铁路桥梁及基础设施等造成了极大的损失。为研究黑西洛沟泥石流的活动特征与动力特征,综合利用野外实地调查、现场观测及研究区高精度DEM数据等,并利用Massflow软件对该次泥石流进行模拟验证,模拟反演黑西洛沟泥石流的动力演化过程,定量评价“8•31”泥石流动力特征。研究表明:“8•31”泥石流主要经历了“降雨汇流—下切侧蚀—一级平台淤积分选—平台后下切侵蚀—二级平台进一步淤积分选—平台后进一步下切侧蚀—岸坡崩滑堵溃—堵河形成堰塞湖、溃决泄流”等“滚雪球式”的循环加剧过程。基于Massflow的泥石流动力过程分析,模拟各沟段的洪峰流量、流速、流深、侵蚀沉积深度等均与实测数据相匹配,证实了该方法的可靠性。通过该手段,可更加直观地分析泥石流的动力特征,为后续的防灾减灾工作提供理论依据。

摘要:

受2013年“4•20”芦山地震影响,汉源县白岩河沿岸地质灾害频发。目前硝厂沟流域内存有大量松散物源,具备暴发较大规模泥石流风险,严重威胁沟口汉源工业园区厂矿企业,因此,查明其成灾机理及危害性对今后泥石流预测预警和防治工程设计具有重要意义。文章结合现场勘察、无人机航拍、遥感解译及RAMMS软件,分析了硝厂沟泥石流发育特征,模拟了泥石流运动堆积过程,并在此基础上揭示了其成灾机理。调查研究发现硝厂沟现阶段物源动储量达37×104 m3,其中游发育一段宽缓沟道(长900 m、平均宽度60 m),为天然停淤场,对于小规模泥石流具有拦截作用。数值模拟分析表明在降雨频率小于20年一遇时,泥石流冲出物主要在形成区中游宽缓沟道处停淤堆积,不会对沟口工业园区产生直接危害;在降雨频率达到50年一遇时,硝厂沟将暴发大规模泥石流并冲击淤埋沟口工业园区。

技术方法与防治工程
摘要:

有效掌握边坡浅层塌滑机制及其影响因素的主次关系是开展路堑边坡变形预测及塌滑治理的重要前提。为此,以阵雨条件下甘肃省双达高速某路堑边坡为研究对象,首先通过FLAC3D有限元软件平台编写FISH语言,实现饱和度、重度和土体抗剪强度之间的动态关联,然后求解不同降雨强度、坡比和降雨历时条件下路堑边坡的安全系数,并基于灰色关联理论确定路堑边坡浅层塌滑主要外界因素的主次关系,最后通过室内降雨试验和现场生态防护试验总结出路堑边坡浅层塌滑机制,提出浅层塌滑生态防治措施。研究表明:降雨过程中,路堑边坡破坏模式由深层整体滑动向浅层局部滑动演化,且随坡比的降低,浅层塌滑区域由路堑边坡的坡肩部位向坡脚部位演化;相比降雨强度和降雨历时,坡比对路堑边坡浅层塌滑影响性最大;降雨过程中,路堑边坡浅层土体累计冲蚀率随时间呈现出先降低后增加的趋势,设置拱骨架和降低坡比均能提高路堑边坡浅层土体的抗塌滑能力;相比HP-FGM和EFM防护材料,聚丙烯纤维土防护材料时效性最理想,路堑边坡浅层塌滑生态治理效果最好。

摘要:

软岩露天煤矿实现安全高效开采的重点是边坡稳定。为解决露天矿顺倾软岩边坡稳定性治理难题,在分析边坡稳定性主控因素的基础上,提出了露天矿顺倾软岩边坡内排追踪压帮治理工程。以贺斯格乌拉南露天煤矿首采区南帮为工程背景,兼顾采场与内排土场边坡稳定性,采用极限平衡法和数值模拟相结合的手段,设计了采场边坡的空间形态,提出了采场与内排土场边坡协同治理方案,可最大限度地安全回收边坡压覆煤炭资源。研究结果表明:弱层暴露长度是露天矿顺倾软岩边坡稳定性的主控因素,控制采场与内排土场间的追踪距离是改善边坡稳定性的有效途径;随着追踪距离的增加,边坡破坏模式从以圆弧为侧界面、弱层为底界面的切层-顺层-剪出滑动逐渐过渡为以圆弧为侧界面、弱层为底界面的切层-顺层滑动,边坡稳定性逐渐下降;内排土场及其与采场构成的复合边坡稳定性随破坏底板弱层回填岩石范围的增大呈指数函数规律提高;贺斯格乌拉南露天煤矿首采区南帮浅部边坡留设40 m运输平盘、15 m保安平盘,底帮深部边坡角29°,追踪距离控制在50 m之内时可满足安全要求;内排土场基底弱层完全破坏并回填岩石倾向长度60 m时可满足安全要求。研究成果为软岩露天煤矿边坡稳定性治理提供了新思路。

摘要:

桩板拦石墙是一种拦截落石的新型被动防护结构,由悬臂桩、桩间板和缓冲垫层组成。这种结构具有地形适应性强、占地面积小、拦截高度大等优点,在落石高发区得到了应用。然而,由于悬臂桩的极限承载力缺乏详细的报道,因此无法为工程实践提供指导。文章首先根据落石冲击力传播特征,提出缓冲垫层的合理厚度;然后根据桩身的受力和变形特性,采用弹性固支悬臂梁模型和Winkler弹性地基梁模型推导了桩身内力、位移的理论计算方法,实现了落石冲击作用下悬臂桩设计参数的自动求解。结果表明:当落石直径为2 m、冲击高度为7.0 m,冲击速度为10 m/s,且砂土垫层厚度为落石直径的1.5倍时,双排三肢钢筋1.5 m×1.2 m悬臂桩可承受冲击力为2.51×106 N且冲击能量为565 kJ的落石冲击。对于冲击能量更高的情况,建议优先提高拦石桩的抗弯能力。研究可为西部山区岩崩防灾减灾提供科学依据。

摘要:

2003—2016年,三河市地面沉降速率逐步加大,其中燕郊地区地面沉降最严重,已和北京通州沉降区连成一片,2016年之后三河市地面沉降灾害的发展变化趋势尚不明确。随着京津冀一体化发展、北京城市副中心建设等国家政策的出台,查明三河市地面沉降灾害的发展演化特征并分析成因对保障三河市的城市安全和可持续发展至关重要。文章采用SBAS-InSAR技术解译三河市2018—2020年地面沉降发展演化特征,同时分析了导致三河市地面沉降的几个诱发因素,总结沉降原因。通过本次研究,掌握了三河市地面沉降灾害的空间分布及演化特征:三河市地面沉降在空间上呈现西部严重,东部较缓,发育重点沉降区的总体特征;主要发育有2个重点沉降区,分别为含3个沉降漏斗的燕郊镇沉降区和含1个沉降漏斗的段甲岭镇沉降区,其中燕郊镇沉降区为三河市地面沉降最为严重的区域;2018—2020年,三河市地面沉降灾害总体呈现减缓趋势。同时通过对比分析,三河市地下水的严重超采、土层性质、城镇化发展及人口激增是三河市地面沉降灾害发生及发展的主要因素。研究成果将为该区域地面沉降灾害的防治提供参考。

综合研究与区划
摘要:

2023年12月18日甘肃省临夏州积石山县发生Ms 6.2级地震,引发了大量地质灾害,威胁人民生命与基础设施的安全。地震后,甘肃、青海两省迅速开展地质灾害隐患核查,文章基于这次地震地质灾害调查成果,对积石山地震诱发地质灾害的特征、控制因素、发展趋势进行了分析,提出防灾减灾措施建议。截至12月23日,共核查隐患点2044处,包括78处新增地质灾害隐患、88处地震加剧变形的在库隐患点和1878处无明显变形的在库隐患点。新增和变形加剧的隐患点数量以崩塌居多,占67.5%,滑坡次之,占31.9%;规模等级以小型居多,占84.9%,中型次之,占10.8%;成灾模式多为小型崩塌威胁房屋和道路。同震地质灾害密集分布于发震断层附近,发育密度随地震烈度增强而增大。国家地质安全监测台网震中50 km范围内206组加速度计数据显示,震区峰值加速度为30.4~1969.7 mg,并随与震中距离的增大呈对数衰减。此外,地表变形监测设备也记录了典型滑坡的同震位移曲线。分析认为,积石山地震地质灾害后效应与链式致灾效应将增强,建议尽快更新震区地质灾害隐患点数据库,有针对性地实施风险防控措施,深入开展综合遥感监测与同震地质灾害机理研究,完善气象预警模型及阈值,有效降低地质灾害风险。

摘要:

云南澜沧县位于滇西经向构造带中,在构造运动强烈,人类活动日益增加背景下,滑坡灾害发育,人民生命财产受到严重威胁,因此,对该区域进行滑坡危险性评价研究具有重要意义。以澜沧县滑坡数据为基础,选取高程、坡度、坡向、地层岩性、距断层距离、植被覆盖度、距道路距离、降雨量共8个评价因子,构建滑坡危险性评价指标体系。基于熵权法与信息量耦合模型,利用ArcGIS地理空间分析对研究区滑坡危险进行定性、定量评价并分区。结果显示:高危险区面积占17.91%,较高危险区占37.91%,中危险区占25.94%,低危险区占18.25%。经检验评价结果合理,加权信息量模型适用于滑坡危险性评价。

摘要:

伊犁河谷地处中−哈边境,南北疆结合带,是丝绸之路经济带的前沿,该区域生态环境脆弱,泥石流灾害多发。本研究采用随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、逻辑回归(LR)以及决策树(DT)四种机器学习模型,模型输入为遥感判别和野外考察确定的398条泥石流沟以及14个特征参数,计算各个评价因子权重并对泥石流易发性进行评价,最后绘制ROC曲线以及计算曲线下面积(AUC)对四种机器学习的模型的准确性进行评价。研究结果表明:(1)泥石流高易发区主要位于深切河谷地区的天山山地以及山前坡地的黄土覆盖区域;(2)地形起伏度、多年平均降雨量、干旱指数是控制泥石流空间发育的前三个重要因素;(3)四种模型的验证数据集AUC值分别为0.938 (RF)、0.932 (SVM)、0.89 (LR)、0.879(DT),随机森林模型在该区域的易发性评价中具有更好的预测能力;(4)研究区黄土的生态植被被破坏是泥石流多发的重要原因,应该重点进行生态治理和保护,减少水土流失,从源头治理泥石流灾害。

摘要:

中国是受滑坡灾害影响较为严重的国家,滑坡对受灾害影响地区的人民生命与财产造成了巨大的威胁。滑坡易发性评价作为对滑坡风险预测的重要工具,具有重要的防灾减灾的意义,但是传统的滑坡易发性评价中存在滑坡与非滑坡样本数据不平衡的问题,使得训练集的建立在本质上是对非滑坡数据进行了欠采样,导致滑坡事件的重要信息特征丢失,进而影响到滑坡易发性评价的可靠性。文章以三峡库区巴东至秭归段为例,选取高程、坡度等14个评价因子作为滑坡易发性评价因子,划分原始训练集与验证集,采用SMOTE-Tomek方法(synthetic minority oversampling technique-Tomek Links,SMOTE-Tomek)处理原始训练数据集,构建输入训练集,输入并训练卷积神经网络模型(convolutional neural networks,CNN),得到SMOTE-Tomek-CNN耦合模型,再通过将SMOTE-Tomek方法与传统的欠采样方法(random undersampling, RUS),分别与CNN模型和支持向量机模型(support vector machine, SVM)交叉组合成SMOTE-Tomek-SVM、RUS-CNN和RUS-SVM三种耦合模型,并与SMOTE-CNN耦合模型进行对比。结果表明,在四种耦合模型中,SMOTE-CNN耦合模型的特定类别精度与ROC曲线下面积较高,结果分别为73.60%和0.965,表明该方法的预测能力优于传统的方法,能为研究区滑坡预测工作提供可靠参考。

摘要:

非地质灾害样本的合理选取对地质灾害易发性预测准确度的提高具有重要意义。文章以柳林县为例,选取适宜的影响因子,基于GIS技术采用随机森林模型进行易发性评价。以地质灾害与非地质灾害比例为1∶1、1∶1.5、1∶3、1∶5、1∶10和非地质灾害点距已知灾害点100,500,800,1000 m为选取条件交叉结合共创建20组模型进行分析。结果表明:(1)通过误差指标、混淆矩阵和ROC曲线检验,样本比例和距已知灾害点距离变化对地质灾害易发性评价结果有较大影响。随着样本比例变小,距已知灾害点距离增加,各模型平均绝对误差和均方根误差整体下降,准确率整体上升。各模型ROC曲线下面积值均大于0.8,均有较好的预测效果。当样本比例小于1∶3时,距已知灾害点距离增加对模型误差和准确率影响较小,变化趋于稳定。综合判断样本比例为1∶10、距已知灾害点1000 m为最适合研究区模型。(2)高和极高易发区主要分布在中部及北部道路和河流两侧的地区,是柳林县防灾减灾的重点区。(3)样本选取差异导致易发性结果不同主要是因为建模过程中随机森林模型对数据特征的采集及判断发生变化,样本是否具有代表性发生变化。这些研究成果对当防灾减灾工作的实施具有重要意义。