基于数值模拟的戈龙布滑坡-堵江-溃决洪水地质灾害链动力学过程重建

以全新世戈龙布古滑坡堵江溃决洪水地质灾害链为例,采用野外调查、PFC3D滑坡动力学数值模拟和HEC-RAS溃决洪水模拟,再现了该滑坡滑-堵-溃灾害链全过程.首先通过野外调查查明了该滑坡的特征,戈龙布滑坡总体积约7.92×10⁷ m³,主滑方向为NW335°,最大滑动距离为2.3 km,最大堆积厚度约150 m.利用离散元软件对该滑坡启动和堆积过程模拟,戈龙布滑坡滑动过程持续了103 s,最大速度可达57 m/s,且在滑动过程中呈现出破碎程度区域差异性的运动学特性;大部分颗粒在运动过程中保持了其原始的位置顺序,堆积体物质特点为单个颗粒与块体团簇共存,破碎作用较弱.滑坡堆积体面积约为1.8×106 m²,鞍部高143 m,左岸、右岸高程分别为2 030 m和2 063 m.滑坡堵塞黄河形成的堰塞坝厚度达143 m,上游形成面积为128 km²、库容为4.87×10⁹ m³的堰塞湖.通过模拟不同溃坝程度(15%、25%、50%和75%)下洪水演进过程,溃口下泄流...     

融合区域潜在落石源区识别的峡谷区落石危险性评价

山西壶关太行山大峡谷景区为中国最美十大峡谷之一,但景区落石灾害频发,严重威胁景区安全运营。本文基于高精度地形信息与岩土体强度特性,采用坡度角分布方法开展区域尺度潜在落石源区识别,并引入岩体破坏敏感性指标定量描述潜在落石源区失稳概率。然后,利用经验模型Flow-R模拟落石运动扩散过程,获取落石的传播概率与能量分布情况。最后,提出落石危险性双因子评价模型实现落石危险性定量评估。获得主要结论如下:(1)研究区内潜在落石源区面积为25.7 km2(35.7%),主要以条带状分布于峡谷两侧陡壁。其中岩体破坏高敏感性区为3.3 km2。(2)研究区落石高危险区面积达3.22 km2,主要威胁景区内游客集散地与交通线路,尤其在S327荫林线红豆峡入口处落石危险性最高。(3)野外调查验证结果表明了应用坡度角分布方法识别潜在落石源区的高效性与准确性,提出的双因子评价模型可为峡谷区落石危险性评估提供快速解决方案。本文提出的“区域落石源区识别-源区失稳概率分析-落石危险性评估”的一整套技术方案能够为类似的高山峡谷区落石灾害早期识别及风险防控提供技术参考。     

基于裂隙产状和迹长划分岩体统计均质区研究

岩体统计均质区的划分是岩体工程设计的首要步骤,因为不同的均质区内岩体的结构特性和力学特性都存在差异。大多研究考虑产状或者其他单一参数划分岩体统计均质区,却很少有人考虑多参数进行划分研究。考虑了裂隙产状、迹长两个参数,提出了一种划分裂隙岩体统计均质区的新方法,即基于秩和检验评价两个样本之间的相似性,从而实现对裂隙岩体统计均质区的划分。结合工程实例即云南省马吉水电站左岸坝肩某两高程4个平硐的岩体结构统计均质区划分,分析了多参数对裂隙岩体统计均质区划分的影响。研究结果表明：PD241和PD253、PD201和PD241分别划分为一个统计均质区,而PD201和PD251 以及PD251和PD253不具有统计相似性。考虑了产状和迹长因素对岩体统计均质区的影响,划分结果较Miller方法更加合理可靠。结合现场调查分析,新方法的结果更加吻合实际情况。     

太行山大峡谷崩塌发育特征及成因模式研究

太行山大峡谷位于山西省壶关县境内的南太行山区,历经亿万年的沧海桑田形成了以峡谷群、峰林石柱、河流瀑布、溶洞等为典型景观的大型高山峡谷景观系统,大峡谷现已建设成为“国家地质公园”和“5A”景区。同时,太行山大峡谷因地处我国第二、三阶梯的地表突变带,构造活动强烈,地表侵蚀严重,在山地特殊气候作用下崩塌灾害频发,时常损毁道路桥梁、破坏生活设施,并危及居民和游客安全,制约景区建设发展。本文立足大峡谷景区地质灾害详细调查,查明大峡谷内发育崩塌达318处,以高位小型岩质崩塌为主,主要分布于海拔700~1100 m之间,崩落高度平均120 m左右,最高可达300 m以上;崩塌多发育在断层带附近和软弱岩层处,沿峡谷两侧呈带状分布,以倾倒式和坠落式的破坏方式为主,具有明显的“群发、多发、复发”的特点。基于对大峡谷景区地形地貌、地层岩性、岩体结构、地表营力及人类活动等崩塌孕灾环境的分析,依据发育区位和致灾效应将崩塌划分为陡壁崩落带、梯状崩石链、碎裂崩滑带和水岸崩塌带4种类型;结合崩塌运动轨迹和对承灾体的效应归纳出崩落滚石型、崩链型、碎裂溃散型、落石涌浪型4种典型成灾模式,并分析提出景区安全防控的对策和建议。研究成果可为高山峡谷区的地质灾害防灾减灾、太行山区的景区开发规划和建设及地质环境保护提供借鉴。     

基于信息量和卷积神经网络的黄土高原滑坡易发性评价

黄土高原在地质环境与人类活动的复杂互馈作用下易导致黄土崩滑灾害频发,亟需选择适用性的影响因子和训练模型开展滑坡易发性评价研究.本研究以黄土高原为研究区,基于野外滑坡调查和资料收集,构建涵盖地形地貌、基础地质环境、气象水文、人类活动、土壤物理化学性质以及植被覆盖的评价体系,采用信息量模型（ Ⅳ）分别联接到随机森林模型（RF）和卷积神经网络模型（CNN）构建耦合模型 Ⅳ-RF和 Ⅳ-CNN,开展滑坡易发性评价研究.结果表明,耦合模型（ Ⅳ-RF、 Ⅳ-CNN）的精度均高于独立模型（RF、CNN）,4种模型的AUC值分别为0.916、0.938、0.878、0.853, Ⅳ-CNN具有更强的预测能力和精度. Ⅳ-CNN模型的极高、高、中、低、极低易发性区域面积占比分别为8.78%、7.47%、15.34%、19.82%、47.87%,主要分布在黄土高原南部和东部地质环境复杂和人类活动强烈的山地、黄土梁峁地区.坡度、侵蚀类型、地貌类型、粘粒含量、距道路距离在贡献率分析中排在前5位,是影响滑坡发育的主控因子.本研究旨在为黄土高原滑坡灾害的预测和防治工作提供可靠的科学依据,为滑坡易发性评价研究深化...     

一种基于多源遥感的滑坡防灾技术框架及其工程应用

我国是世界上受滑坡影响最大的国家之一,也投入了大量的人力物力开展区域性滑坡隐患探测工作.近年的政府工作表明,80%的滑坡发生在已圈定的隐患点范围外,80%的滑坡发生在防灾减灾工作条件相对薄弱的边远农村地区.为了解决这个困境,亟需:（1）厘清不同类型滑坡宜选用的广域探测技术,解决滑坡隐患广域探测的漏检问题;（2）突破社区协同滑坡防灾的难题,助力滑坡隐患探测和风险评估.本文将滑坡隐患分为4类:斜坡变形区、复活历史变形破坏区、稳定历史变形破坏区和潜在斜坡变形区,以便充分发挥多源遥感数据和技术的优势;进而提出一种“滑坡隐患广域探测-单体滑坡隐患风险评估-社区协同防灾”的多源遥感滑坡防灾技术框架.以青藏高原交通工程关键区段约10 000 km2区域作为研究区,协同社区（如设计和建设单位）共识别出滑坡隐患263处,其中斜坡变形区249处,复活历史变形破坏区5处,稳定历史变形破坏区9处,并针对3个典型滑坡隐患进行风险定量评估和社区协同防灾.该多源遥感技术框架将有助于提高社区滑坡防灾的能力,也将直接服务于青藏高原交通工程的建设与运维.      

兰州老狼沟黄土微地貌灾害链时空分布特征与危险性模拟研究

黄土洞穴和滑坡是黄土高原独特侵蚀作用下的微地貌景观,反映了地貌快速演化链式过程,具有分布广、发育密度高等特点,严重威胁了我国西北地区人居安全。本研究以老狼沟小流域为研究对象,利用现场调查、GIS空间分析、无人机测绘以及数值模拟等手段开展了黄土微地貌灾害链时空分布特征和危险性模拟研究。结果表明,老狼沟研究区内发育黄土洞穴、滑坡、浅沟的数量分别为134个、38个和81个,黄土洞穴密度约为159个/km2,占研究区总面积的1.88%。黄土洞穴多位于TWI高值的凹地形区域,呈线状展布排列,与浅沟发育密切。研究区2001~2021年五期核密度估计结果显示高密度中心均位于西侧斜坡,面积约为5.91×104 m2,长轴、短轴、面积、高程、周长的空间集聚程度更高。黄土微地貌灾害链演化模式可以总结为原生地貌阶段、早期侵蚀阶段、加速侵蚀阶段、侵蚀贯通阶段、局部破坏阶段。洞穴环境加剧了水分入渗程度,更易引发滑坡发生。模拟结果显示潜在滑坡运动能够对阶地建筑物造成严重破坏,受灾面积约为2.02×104 m2,滑坡运动过程为150 s,平均堆积厚度约为9.2 m,最大运动距离约为651 m。本研究是揭示黄土洞穴发育规律及其灾害链效应的有益探索和尝试,为黄土高原城镇防灾减灾提供参考。     

同沉积断层研究综述

同沉积断层是沉积盆地最基本的地质构造形式,控制着盆地的空间展布、几何形态、沉积韵律以及油气储层的分布。结合国内外研究进展,本文从特征和分类、次生构造、研究方法、成因和演化理论等方面对同沉积断层的研究现状进行了总结和论述,认为同沉积断层的精细探测、定量评价和高精度模拟是今后研究的重点。基于一些构造地裂缝的发育特征和同沉积断层特点,提出了同沉积地裂缝的概念,并以西安地裂缝为例,阐述了同沉积地裂缝的特征,指出从同沉积作用出发研究地裂缝的发育模式、形成机制、破裂扩展效应以及影响带宽度是今后构造地裂缝研究的方向。     

基于SBAS-InSAR的西安市鱼化寨地区地面沉降与地裂缝时空演变特征研究

自20世纪50年代末以来,西安市遭受了严重的地面沉降和地裂缝灾害,严重制约了西安市城市建设发展规划.本文以西安市典型地面沉降区之一的鱼化寨为研究区,基于短基线集合成孔径雷达干涉测量技术,采用覆盖研究区的ERS(1992～1993年)、Envisat(2003～2010年)、Sentinel-1A(2015～2020年)...     

地裂缝分类及地面沉降区构造地裂缝防治对策

地裂缝类型多样,灾害严重。根据主导因素及动力类型,将地裂缝分为构造地裂缝和非构造地裂缝两大类和16个类别;基于地裂缝的工程地质特征、水文地质特征和活动特征,认为地面沉降区构造地裂缝发生超常活动的本质原因是地裂缝错断了含水层,在过量抽取地下水时地裂缝两侧形成明显的水头差,产生不均匀压缩,从而导致地表发生较大的差异沉降;提出了采用定向钻井打通被错断含水层以实现地裂缝两侧水位自然平衡的地面沉降区构造地裂缝防控方法——通水调压控裂法(CABHP),该方法可以有效控制地面沉降区的构造地裂缝活动,避免大量土地资源浪费和灾害损失。