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当下,大语言模型技术迭代速度极快,正加速融入地质灾害防治领域。它不断拓展应用场景,突破了以往在数据分析和复杂建模能力上的局限,革新了传统研究范式。为进一步推动大语言模型等AI技术在地质灾害智慧防治方面取得新突破,文章全面梳理了大语言模型技术的演进特点,以及在多个领域的应用情况。首先,论述了小样本学习、多模态数据融合、模型轻量化与迁移应用,以及专家知识嵌入与人机协同等关键技术及其应用于地质灾害隐患智慧识别的主要思路与研发重点方向。在此基础上还提出基于“应用场景、关键问题、作用机制、数据模态、样本特征、模型研发、专家知识、人机协同”等核心要素的“AI+地质灾害”研究框架、技术思路与典型应用场景,凸显出AI技术在地质灾害领域中处理多维多尺度非线性复杂关系建模时的重要价值。通过以上分析,以促进大语言模型等AI技术从数据、模型、知识等更深层次,在更多场景中融入地质灾害防治工作,更好地借助AI技术,推动我国防灾减灾工作朝着精准化、智能化方向发展。
线状工程地质灾害预防应对工作要考虑工程全寿命周期的安全问题,具体划分为规划选线、设计施工和工程运营三个阶段分别考量并制定针对性对策。规划选线阶段主要是规避地质灾害风险,设计施工阶段主要是采取工程措施预防可能遭遇或引发的地质灾害,工程运营阶段主要是监测预警和高效处置可能发生或正在发生的地质灾害。
针对2024年4月广东韶关极端暴雨事件,基于降雨前后高分辨率遥感影像,采用目视解译法提取滑坡边界,并结合实地调查进行验证,构建详细的滑坡编目库(
黄土地区地貌形态复杂,地震频发,地震滑坡灾害严重。黄土地震滑坡受多种因素影响,包括黄土边坡地形地貌、地层岩性、动力响应,黄土强度和动力特性,水文地质条件等。目前,黄土地震滑坡研究主要采用室内试验、物理与数值模型试验、野外调研、遥感与监测等手段,研究内容包括黄土地震滑坡成因机理、发育特征与分布、滑坡动力响应和稳定性等方面。文章阐述了黄土地震滑坡国内外研究现状,介绍了一种考虑地震波动特性的拟动力评价方法,并对基于拟动力法开展黄土地震滑坡研究进行了展望。通过分析黄土地震滑坡力学成因机制、研究黄土滑坡地震液化现象、讨论黄土地震滑坡失稳特征,提出能够精确评价黄土地震滑坡稳定性的计算方法,可以为黄土地区防震减灾提供理论依据,也是今后研究的重点。
珠海市雨量充沛,常诱发崩塌、滑坡等突发性地质灾害。文章对珠海市2013—2021年发生的342个崩塌、滑坡地质灾害数据以及特征雨量进行综合分析,总结出珠海市崩塌、滑坡灾害发生与当日降雨量和前4天累计降雨量密切相关,属典型的降雨型崩塌滑坡;通过分析研究灾害发生与降雨的关系,建立了基于有效降雨量阈值的E-D预警模型,并基于2021—2023年珠海市发生的153个崩塌、滑坡地质灾害数据进行预警效果检验,预警准确率为91.5%;以2022年5月12日为例进行单次预警检验,预警命中率为94.7%,漏报率为5.3%,一、二、三级预警区的空报率为16.2%。据此证明建立的E-D预警雨量阈值模型适合珠海实际,可为预警系统的阈值模型改进提供技术依据,也为类似花岗岩地区崩塌、滑坡地质灾害预警技术研究提供借鉴方法。
色东普沟位于西藏雅鲁藏布大峡谷,是特大堵江链式灾害的频发区,严重威胁着边疆建设的地质安全。文章主要针对2024年4月15日和5月14日两次堵江灾害事件开展详细研究,全面分析了灾害形成过程、主要成因和发展趋势。通过水位监测、地震动监测、直升机调查、高原无人机航测等方法,识别和分析了两次堵江灾害的形成发展过程,发现灾害运动时间可达8 min,堵江成坝时间大于10 h,第二次灾害相对更为严重,形成的堰塞湖未完全溃决,严重加剧了雅鲁藏布江干流河道的淤堵。从地形和地质条件、地震因素、气候因素等方面对灾害成因进行了分析,发现色东普沟地形高差大、岩体结构破碎、沟道内巨厚层松散堆积体物源丰富,为灾害形成提供了有利条件,而春夏交替过程中的气温上升导致冰川消融加快和水动力作用增强,触发了堵江灾害链的发生。通过综合遥感数据解译,发现色东普沟已进入堵江灾害链活跃期,2018年特大堵江灾害造成了雅鲁藏布江河流地貌发生巨大改变,而之后至今的大规模堵江事件导致河道淤积更加严重,形成巨型堰塞坝体的风险不断增大。最后,文章针对色东普沟高位远程灾害堵江溃决、监测预警、减灾措施等方面提出了建议。
海底滑坡会对海上风电、海底光缆、海洋平台等基础设施造成严重破坏,给“建设海洋强国”重大战略和保障海洋工程地质安全带来了严峻挑战。文章系统回顾了海底滑坡浊流地质灾害的研究历程,总结了国内外关于海底滑坡浊流链动特征、动力侵蚀类型、触发-演化-运移-侵蚀沉积机制、侵蚀理论模型及其对海底隆起、峡谷、盆地等复杂地貌的影响,提出了定量、多相、全过程、侵蚀-流态转化耦合的海底滑坡浊流动力侵蚀研究思路。最后,针对海上风电、海洋资源开发、海洋交通运输、海洋工程装备等重大工程的规划建设,展望了海底滑坡浊流基底易蚀结构地质模型和判识技术、滑坡-碎屑流-浊流灾害链复合、叠合及异构等全过程动力侵蚀力学模型及边界层动力侵蚀防控理论技术问题的研究方向。
随着全球气候变化的加剧,极端降雨事件日益频繁,导致降雨型滑坡灾害频发,造成了巨大的人员伤亡与经济损失。文章系统回顾了气候变化背景下降雨型滑坡风险评估的研究进展,重点讨论了以下三个关键方面:(1)考虑气候变化的降雨作用下边坡可靠度评估;(2)考虑降雨模式不确定性的边坡易损性评估;(3)基于机器学习方法的降雨型滑坡危险性评估。在此基础上,文章进一步分析了气候变化背景下降雨型滑坡风险评估所面临的多维挑战,包括气候变化带来的不确定性、高时空分辨率地质气象数据缺乏以及模型跨区域的适应性等。最后,文章从精细的地质调查、多因素孕灾机理、基于韧性的风险评估等角度,展望了实现降雨型滑坡灾害韧性防灾的未来研究方向。研究旨在为降雨型滑坡灾害的防灾减灾工作提供理论支持和方法参考,促进滑坡灾害风险管理的科学化与精细化发展。
凉山州受活动构造、地形地貌、河流切割等作用,是四川省地质灾害高风险地区。为系统查明凉山州地质灾害发育特征、灾情特征及主要致灾类型,采用资料收集、数理统计、现场调查等方法,统计分析地质灾害数据、灾情数据和重大突发地质灾害实例。结果表明:凉山州地质灾害以滑坡、泥石流为主,滑坡主要为中小规模土质滑坡,泥石流主要为中小规模沟道型泥石流;有记录以来共计发生24起死亡10人以上的地质灾害;2006—2020年,共发生46起地质灾害灾情,以泥石流为主。总结提炼了7种地质灾害主要致灾类型,红层滑坡是凉山州滑坡主要类型之一,遇水易软化解体,自稳能力差;复活型古滑坡,在凉山州多有分布,由于人类工程活动、河流冲刷等因素,古滑坡易变形和复活;库岸型滑坡,主要发育在木里县、布拖县、宁南县的水电站库区内,受库水位消落带影响斜坡塌岸隐患较多,坡体稳定性降低形成滑坡;含煤层型滑坡,主要发育在凉山州南部的煤系地层区域,斜坡前缘不合理开挖易诱发前缘滑塌并造成整体滑动;矿渣型泥石流是凉山州泥石流主要类型之一,矿渣、废石、尾砂等不合理堆放,为泥石流提供了丰富物源;凉山州常发生森林火灾,火烧迹地遭遇暴雨后易诱发火后泥石流;在构造活动强烈、山势陡峭的沟谷上游发生崩滑灾害后,易沿沟运动冲出,堵塞河道形成链式灾害。研究成果可为凉山州针对性开展防灾减灾工作提供数据支撑和科学参考。
文章基于抚顺西露天矿南帮滑坡工程实例,分析地下水及降雨入渗作用下顺倾软弱夹层边坡失稳的水力学模式,采用FLAC3D软件对抚顺西露天矿南帮边坡在地下水及降雨入渗作用下边坡变形的演化过程进行数值模拟分析,总结地下水及降雨入渗作用下顺倾多软弱夹层边坡的滑动规律。结果表明:降雨入渗和地下水的流动对坡体产生渗透压力,坡体破裂面大量发育,最大总位移约为1.27 m,形成多阶段滑坡,整体呈现混合式滑坡;边坡变形破坏期间,坡顶附近易沿弱层产生拉张破坏,为地表水渗透和地下水的运移提供通道,并呈现多滑面的特点,形成贯通的剪切破坏面,进一步导致边坡的多段变形;在地下水及降雨入渗影响下,边坡弱层含水率累积增加,损伤破裂,体积应变增量降低,有效应力降低,孔压累积上升,抗剪强度减低,从而诱发滑坡。相比降雨工况下,采用不同坡高高度回填压脚防护的边坡具有较高的安全系数,考虑工程实际综合比较不同防治方案,在降雨影响下,回填压脚至1/2坡高高度防治效果更好,边坡较稳定。
在全球范围内,高位远程地质灾害造成了多起群死群伤事件和特大经济损失,是特大型地质灾害防灾减灾科技攻关的难点。文章系统回顾了高位远程地质灾害的研究历程,认为常规的“高速远程滑坡”研究难以适应高山、极高山区复合型地质灾害防灾减灾的要求,提出了从高位失稳、远程成灾和风险防控全链条的高位远程地质灾害研究思路,探讨了高位崩滑启动源区的易灾地质结构特征和早期识别技术、高速碎屑流远程链动机理和边界层效应以及风险评估和防灾减灾问题。通过对青藏高原高山、极高山区的高位远程地质灾害研究,揭示了高位滑坡碎屑流势流体链动传递机理,以及紊流体和犁切体的边界层效应,提出可以通过改造高势能碎屑流体的边界层底坡、增大湍流边界层内湍动能的生成与组合障桩前死区范围的消能降险方法。最后,针对铁路、公路、水电工程、边疆城镇和国防建设的发展,讨论了复合型高位远程滑坡灾害的防灾减灾将面临的新挑战,提出了易灾地质结构孕灾机理、高位远程链灾动力过程和风险防控理论与技术等3方面亟待加强的研究方向。
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。
极端降雨常伴随群发性地质灾害发生,严重危害易发区人民群众生命财产安全,影响经济社会健康发展。总结分析极端降水灾害时空分布特点及预警成效,对于提高地质灾害综合防御能力具有重要意义。以2023年“23•7”强降水引发的突发地质灾害为研究对象,以“北京市突发地质灾害监测预警系统”精细化降水数据为基础,分析了“23•7”强降水时空分布特性和地质灾害发育分布特征,剖析了地质灾害预警成效,结果表明:“23•7”强降水具有总量大、雨强大、历时长、范围广等特点,极端降水灾害具有群发性,地质灾害分级分类多维度预警成效显著,实现了极端天气条件下因地质灾害零伤亡的目标。研究成果可为积极防范和科学应对极端降水地质灾害提供参考。
2020年9月17日,贵州省晴隆县鸡场镇红寨村发生滑坡灾害,导致134栋房屋严重损毁,127户569人紧急避险。通过调查发现,红寨滑坡是一处规模达6.25×106 m3的深层大型滑坡,地表房屋及基础设施破坏严重,但整个滑坡运动距离极短。通过对地形地貌和岩土体结构及物质成分组成的分析、水系变动判断及钻孔揭露的多层滑面等综合分析认为,红寨滑坡是一处顺层的复活古滑坡。为分析研究该滑坡的变形特征和复活成因,采用无人机航测、工程地质调查、岩土体勘查、地球物理勘探等手段,获取了详细的灾害发育特征、影响因素及古滑坡的辨识特征等数据。分析结果表明:红寨滑坡可根据变形破坏特征及应力传递方向分为A、B、C、D 4个分区,其中B区又根据相对滑移量分为B1、B2亚区;滑坡的变形复活是在高陡的地形地貌、复杂的岩体结构、软弱的工程岩组和持续地表水入渗等共同作用下发生的;滑坡后缘圈椅状地形、滑体与周围岩土体的物质差异、断层切割前缘及水系堆积物的变迁等多方面特征验证了古滑坡的事实。
黄河上游地区位于构造活动剧烈的青藏高原东北缘,其复杂的地质条件孕育了大量的滑坡、崩塌等地质灾害。文章以青海省贵德县尕让乡江拉新村北席芨滩巨型滑坡前缘次级滑坡为研究对象,采用无人机航测、InSAR地表位移监测、现场调查和室内力学试验等手段,详细分析了滑坡的地质背景、发育特征和复活机制。现场调查发现:滑坡区岩体结构破碎疏松,主要出露地层岩性为新近系泥岩和全新统坡积物;次级滑坡后缘发育多条大型裂缝和张拉带,地表变形明显,处于蠕滑变形阶段;密集发育的结构面对次级滑坡的复活起到控制作用,集中降雨导致的泥岩软化是诱发滑坡复活的关键因素,二者的互馈作用会持续降低滑坡区岩体的完整度和强度,导致次级滑坡的变形复活。研究结果可为黄河上游地区防灾减灾工作提供理论基础。
地质灾害气象风险预警业务自2003年启动以来,对我国地质灾害防灾减灾起到了重要支撑作用。文章全面总结了预警工作20年的发展历程、预警技术方法和防灾减灾成效。(1)将预警工作历程分为启动推进(2003—2009年)、深化合作(2010—2017年)和改革提升(2018—2022年)三个阶段。(2)以24 h预警业务为主体,逐步形成了预测预报预警的递进式预警模式和较完善的预警业务系统。(3)逐步形成包括临界降水阈值模型、基于地质灾害危险性的阈值模型和动力预警模型等3套预警模型技术方法体系,2023年发布行业标准。(4)预警产品时空精度不断提高,国家级和26个省级预警空间精度高于5 km×5 km,以24 h预警为主,向72 h、中长期预测等尺度发展;超过8个省级和部分市县级开展了3 h短临预警,逐步形成支撑服务长期部署、中期防范和短临应对的业务体系。(5)有预警必有响应,2020年自然资源部将国家级预警作为启动防御响应的依据之一,18个省份在省级突发地质灾害应急预案中明确了预警响应联动工作机制。(6)多方联动防灾意识不断增强,收到预警信息后,加强巡查排查和组织人员撤离实现成功避险的案例不断增加,防灾减灾成效显著。20年来的预警工作总结,可为下一步推进地质灾害气象风险预警业务提供借鉴,支撑提升我国地质灾害防治工作能力和水平。
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。
秦巴山区堆积层滑坡具有数量多、分布广、密度大和频次高的特点,常造成十分严重的灾害。文章以秦巴山区小岭镇岭丰村三组矿洞滑坡碎石土为研究对象,通过室内大型直剪试验对研究区碎石土进行了深入研究,探讨了不同含水率、不同干密度和不同法向应力下碎石土抗剪强度的变化规律,并基于室内试验成果采用Midas GTS NT有限元数值模拟软件对该滑坡发生前的边坡进行计算分析,模拟分析了该边坡在开挖后及开挖与降雨耦合两种工况下应力、位移和稳定性的变化情况,最后以此为依据总结了典型开挖诱发型堆积层滑坡的发生机理。通过数值模拟计算发现:人类工程活动即开挖坡脚和该地区出现的强降雨是导致滑坡的主要诱发因素;秦巴山区典型开挖诱发型滑坡的变形模式可被归纳为:牵引-蠕滑式。研究成果可为秦巴山区堆积层滑坡的防治提供一定参考。
研究滑坡变形特征对于分析滑坡形成机理和制定防治措施至关重要。文章以工程诱发的唐家湾滑坡为研究对象,通过工程施工前后的6期无人机影像得到高分辨率DOM,基于相邻两期DOM中识别的特征点作为监测点,根据其位置的变化得出地表位移矢量数据,进而结合地质勘探和深部位移监测分析滑坡变形特征和形成机理。研究表明:工程建设前滑坡区无明显变形(第1个观测周期),工程施工后的第2观测周期(2021-03-15—2021-06-06)、第3 观测周期(2021-06-06—2021-09-08)和第4观测周期(2021-09-08—2021-11-03)滑坡主滑区平均变形速率分别为53.0,103.2和62.5 mm/d,至第5观测周期(2021-11-03—2022-01-03)变形速率趋于0;第2观测周期滑坡后缘的弃渣堆载是滑坡的直接触发因素,降雨促进了滑坡变形的发展,而随着雨季的结束和前缘的堆载反压滑坡变形速率逐渐降低;利用多期无人机高清影像可获取大范围、长时序地表变形信息,可作为一种有效的滑坡变形监测手段。
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。
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