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2020年  第26卷  第4期

封面
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2020, 26(4): .
摘要 (9) PDF (1297KB)(14)
摘要:
目录
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2020, 26(4): .
摘要 (19) PDF (475KB)(14)
摘要:
责任主编致读者
地质灾害防灾减灾
2020, 26(4): .
摘要 (30) HTML (18) PDF (539KB)(19)
摘要:
封二封三
自然资源部古地磁与古构造重建重点实验室
2020, 26(4): 封二-封三.
摘要 (25) PDF (19787KB)(16)
摘要:
地质灾害形成机理
采动作用下岩溶山体深大裂隙扩展贯通机理研究
杨忠平, 蒋源文, 李滨, 高杨, 刘新荣, 赵亚龙
2020, 26(4): 459-470. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.04.039
摘要 (173) HTML (16) PDF (24875KB)(18)
摘要:
岩溶坡体裂隙的扩展贯通是造成坡体失稳破坏的重要因素。为研究采动作用下高陡岩溶坡体随裂隙扩展贯通的失稳破坏机理,采用离散元(Universal Distinct Element Code,UDEC)数值模拟,研究了采动作用下坡体裂隙的发展规律。研究结果表明:采动作用对岩溶坡体的稳定性具有重要的影响作用,主要表现在煤层上覆岩体新生裂隙的发育以及诱发坡体原有裂隙的扩展;坡体内部裂隙的发育具有一定的时空效应,裂隙带高度随着采空区范围的增加而增加;坡体原有深大裂隙对坡体的破坏具有控制作用,坡体破坏时崩滑体沿着主控裂隙发生滑动;二维模型显示,含深大裂隙岩溶坡体在采动作用下形成类似"悬臂梁结构",悬臂梁结构沿着主控裂隙发生断裂,坡体中间软岩被挤出,最终主控裂隙与临空面扩展贯通,坡体发生崩塌破坏。
地震作用下西藏易贡滑坡动力响应特征分析
刘铮, 李滨, 贺凯, 高杨, 王文沛
2020, 26(4): 471-480. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.04.040
摘要 (173) HTML (18) PDF (12311KB)(16)
摘要:
西藏雅鲁藏布江大峡谷地区是地震滑坡的高易发区,发生过多期地震滑坡。以西藏易贡滑坡为例,运用FLAC3D有限差分方法,对滑坡所在山体进行频响特征分析,并以此为基础对其地震波作用下的放大效应开展研究,最后对近场强震条件下山顶潜在崩滑体稳定性进行预测。研究结果发现:易贡山体整体卓越频率处于较低值,山顶卓越频率主要集中在1 Hz以下、山顶两侧卓越频率在2~6 Hz之间;在地震波作用下,易贡山体顶部及两侧出现不同程度放大,山体内部沿高度向上呈先增后减、进而再次增大的变化趋势,其计算结果与频响特征分析结果基本一致;静力条件下,潜在崩滑体基本保持稳定,其安全系数为1.27,但地震作用下的计算结果却表明其发生了失稳破坏;在考虑水平向和竖向加速度同时输入的近场强震条件下,崩滑体稳定程度将进一步下降,因此需加强近场强震条件下山体的风险分析及预测。
台风暴雨型浅层滑坡失稳机理研究
闫金凯, 黄俊宝, 李海龙, 陈亮, 张艳玲
2020, 26(4): 481-491. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.04.041
摘要 (147) HTML (11) PDF (18167KB)(13)
摘要:
针对台风暴雨耦合作用下浅层滑坡的失稳机理进行研究。在总结福建台风暴雨型滑坡灾害特征的基础上,提出风荷载对斜坡变形失稳的影响机理是通过植被造成坡体开裂,从而影响坡体的入渗规律。应用GeoStudio软件计算台风暴雨入渗条件下裂隙坡体中暂态非饱和渗流场的变化,以及对斜坡稳定性的影响。计算结果表明:裂隙坡体由于在裂隙处形成集中入渗点,雨水的入渗速度大于无裂隙的坡体,坡体达到饱和状态所需要的时间大为缩短。裂隙深度、间距对滑坡稳定系数的影响较大,裂隙深度越大、间距越小,在相同的降雨条件下滑坡的稳定系数越小,滑坡失稳需要的降雨时长越短。裂隙宽度对滑坡稳定性的影响相对较小。
基于粒子图像测速技术的滑坡-涌浪两相运动分析系统
陈小婷, 黄波林, 王健, 张全, 冯万里
2020, 26(4): 492-499. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.04.042
摘要 (152) HTML (34) PDF (9773KB)(9)
摘要:
滑坡-涌浪灾害威胁沿河两岸居民生产生活安全和航道安全。当前尚缺乏同步提供流固两相运动矢量的相关物理试验分析系统,以深刻分析滑坡-涌浪产生机制。文章提出了基于流固两相识别的粒子图像测速(PIV)技术和试验实现方法。利用2560×1024像素的工业相机,该PIV技术可实现在3 m×1.5 m视窗下最小1.17 mm的空间分辨率和0.01 s内最小0.117 m/s的观测速度。同时,提出了与该系统方法有关的误差来源和克服相关问题的解决方法。利用相关硬件设施示范性构建了滑坡-涌浪两相运动观测平台,并编制了专门的解算软件。对三维柱体颗粒崩塌、二维柱体颗粒崩塌及其涌浪和水下崩塌-涌浪进行了展示性试验,取得了良好效果。该系统可以揭示广泛的岩土体及水体运动全过程,具有很好的应用前景;将为滑坡-涌浪及相关动力学领域研究提供强有力的研究工具。
柱状危岩体崩塌产生涌浪的物理试验与数值模拟分析
赵海林, 黄波林, 张全, 郑嘉豪, 冯万里, 陈小婷
2020, 26(4): 500-509. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.04.043
摘要 (136) HTML (8) PDF (8422KB)(9)
摘要:
柱状危岩体是三峡库区常见的一种典型地质灾害隐患,其崩塌产生涌浪给库区航运、旅游、生产生活以及人员财产造成巨大威胁和损害。文章基于野外柱状危岩体的成生及运动边界条件,开展了颗粒柱体崩塌产生涌浪的物理试验和数值模拟。结果表明:该数值模型能较好地模拟崩塌涌浪的形成过程、矢量信息以及与水体的相互作用;速度曲线定量地展示了能量的传递;物理试验和数值模拟涌浪高度偏差约3~4 cm;数值模拟堆积区堆积角比物理试验大5%;比前缘运动距离小7%。为柱状危岩体崩塌产生涌浪灾害的预测和预警提供了重要依据。
地质灾害动力学研究
高位远程滑坡冲击铲刮效应研究进展及问题
高杨, 李滨, 高浩源, 贺凯, 刘朋飞
2020, 26(4): 510-519. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.04.044
摘要 (153) HTML (16) PDF (9040KB)(16)
摘要:
冲击铲刮效应一直是中国西南山区高位岩质滑坡动力学研究的热点问题。文章在开展大量的野外调查基础上,结合目前国内外的研究现状,对目前的基础理论和研究方法进行了归纳总结;从国内外高位远程铲刮型滑坡的典型案例入手,总结了高位远程滑坡的冲击铲刮模式主要有嵌入铲起模式、裹挟刮带模式、冲击滑移模式和冲击飞溅模式;提出了在高位滑坡冲击铲刮研究中的难点和重点问题;并在理论解析、数值计算、人工智能和风险预测方面对今后的冲击铲刮研究思路进行了展望。目的是为冲击铲刮效应响应下的高位滑坡成灾模式和动力学特征分析提供重要的研究基础,为高位远程滑坡动力研究、科学防灾减灾和科学救援工作提供技术支撑。
贵州省六盘水水城高位远程滑坡流态化运动过程分析
李壮, 高杨, 贺凯, 高浩源, 卫童瑶, 刘铮, 赵志男
2020, 26(4): 520-532. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.04.045
摘要 (188) HTML (14) PDF (37221KB)(15)
摘要:
高位远程滑坡是中国西南山区常见的一类灾难性地质灾害,其发生往往伴随有碰撞解体效应,导致滑体碎裂化,转化为碎屑流或泥石流,具有流化运动堆积的特征。2019年7月23日发生于中国贵州省六盘水市水城县的鸡场镇滑坡是典型的高位远程流态化滑坡,滑坡前后缘高差430 m,水平运动距离1340 m,堆积体体积200×104 m3,导致21幢房屋被掩埋,51人遇难。基于野外详细调查和滑前滑后地形对比,采用DAN-W软件对水城滑坡的整个运动堆积过程进行了模拟,结果显示:水城滑坡在滑源区残留堆积体厚度最大为27 m,堆积区最大堆积厚度为15 m,滑坡碎屑流前缘最大运动速度为27 m/s,最大动能为6.57×106 J;滑坡高位剪出,由于势能转化为动能,滑坡快速达到速度峰值,并铲刮地表松散土层;由于强降雨,滑体高速运动使基底孔隙水来不及排出,导致基底摩擦力下降,降低能量损耗,滑体解体促进颗粒流化运动,减少了摩擦,也是滑坡远程运动的重要原因。
三峡库区龙门寨危岩体崩塌产生涌浪研究
郑嘉豪, 黄波林, 张全, 赵海林, 冯万里, 王健, 陈小婷
2020, 26(4): 533-543. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.04.046
摘要 (166) HTML (5) PDF (18089KB)(11)
摘要:
长江两岸高耸的危岩体对航道、沿岸居民带来巨大安全隐患。大宁河属于长江一级支流,龙门寨危岩体位于大宁河上,距离巫山县城仅1 km。利用FLOW-3D软件,模拟了145 m、175 m两种水位工况下龙门寨危岩体崩塌产生涌浪过程和涌浪传播过程。模拟结果表明,涌浪在145 m水位工况下最大浪高约为17.9 m,175 m水位工况下最大浪高约为11.6 m;在巫山县的五个码头处,两种水位工况最大涌浪爬高分别约为10.9 m、3.8 m;根据涌浪高度,对大宁河进行危险分区,145 m水位工况下极高危险区长度约4.4 km,很高危险区长度约1.9 km;175 m水位工况下极高危险区长度约3.0 km,很高危险区长度约1.0 km。研究结果有助于防控龙门寨危岩体潜在涌浪灾害危害,保障大宁河航道和巫山县码头安全,同时也为三峡库区滑坡涌浪灾害提供了预警依据。
粘性泥石流入汇区河床堆积动力学研究的问题与展望
刘晶晶, 马春, 李春雨
2020, 26(4): 544-555. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.04.047
摘要 (162) HTML (6) PDF (8357KB)(7)
摘要:
粘性泥石流入汇主河极大地改变了入汇区的河床堆积地貌,其动力学实质是非牛顿流体与牛顿流体的交互作用,合理描述粘性泥石流入汇区河床堆积动力过程对于划定粘性泥石流风险区范围和认知流域地貌演化具有重大意义。粘性泥石流入汇区河床堆积体时空演化过程有别于粘性泥石流在地表的纯堆积过程,通过回顾国内外学者在泥石流入汇区堆积动力学方面的研究成果,可以发现在粘性泥石流入汇区内堆积现象复杂,存在"阵性"输移、"元堆积"和龙头"水滑"等特殊现象。但目前的研究对泥石流和水流交互机制都进行了简化,一是将粘性泥石流视为挟沙水流,直接采用异重流方法;二是将粘性泥石流视为"半固态",只考虑水流的输沙特征,研究认为基于这样的简化不足以描述粘性泥石流入汇的物理过程和特殊现象,也低估了粘性泥石流交汇区冲击速度和堆积范围。同时,根据粘性泥石流入汇区河床堆积动力过程的研究现状,结合粘性泥石流入汇的特殊运动过程,提出未来可开展的工作:一是粘性泥石流入汇的物理过程和其交互机制的合理简化;二是普适性高的粘性泥石流-水流堆积动力学模型的建立。
地质灾害监测技术
金沙江乌东德水电站坝区高陡边坡地质灾害监测预警研究
李滨, 张青, 王文沛, 赵其苏, 王晨辉, 贺凯, 高杨, 张晓飞
2020, 26(4): 556-564. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.04.048
摘要 (180) HTML (8) PDF (14781KB)(11)
摘要:
文章以金沙江下游乌东德水电站坝区右岸水垫塘高陡边坡为例,系统探索了高度超过500 m的高陡边坡地质灾害调查识别与监测预警技术。针对常规方法难以准确捕捉高陡边坡危岩体变形破坏特征这一问题,创新采用了"登山攀岩速降技术与地质调查、工程地质测绘相结合"的方法,在乌东德水电站坝区水垫塘高陡边坡共调查识别了178个危岩体。在此基础上,通过构建分布式光纤应变实时监测系统和具有明显裂缝的危岩体布设拉绳位移传感器,实现了高陡边坡危岩体形变的实时监测,监测结果与实际危岩体变形一致。此外,在高程580~1600 m的坡体上还布设了6个地震动监测台站,捕捉到了包括2016年12月8日乌东德地震和2017年3月12日的鲁甸地震在内的大量地震加速度数据,并以此分析了乌东德地震波作用下的岩体动力响应特征,结果显示该边坡处于基本稳定状态。上述研究思路和方法对西南水电站高陡边坡稳定性监测预警和风险评估具有借鉴意义。
西藏樟木口岸震后滑坡灾害变形InSAR监测分析
韩冬建, 杨成生, 董继红
2020, 26(4): 565-574. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.04.049
摘要 (169) HTML (8) PDF (21685KB)(5)
摘要:
位于中国和尼泊尔边境的西藏樟木口岸是国家一类陆路通商口岸,也是西藏最大的边贸中心口岸。2015年尼泊尔大地震之后,西藏樟木口岸因多次发生滑坡灾害,而导致口岸关闭。为了调查樟木口岸区域滑坡灾害的分布和变形情况及更好的服务于区域减灾防灾,利用InSAR技术对覆盖该区域的Sentinel-1A和ALOS-2两种卫星影像数据进行了处理,并通过分析视线向年均形变速率图,圈定了17处疑似滑坡,并对其中的5处典型滑坡进行时间序列形变特征分析,监测识别出的滑坡基本沿318国道所在一侧的波曲河左岸分布。InSAR调查结果表明受地震影响樟木地区的滑坡多分布在沿波曲河左岸的陡峭山体上,中尼公路迪斯岗至友谊桥段的古滑坡出现了局部复活的现象,同时樟木镇居民所在的城区也发育有扎美拉山危岩体崩塌滑坡灾害。
基于BP神经网络的滑坡监测多源异构数据融合算法研究
王智伟, 王利, 黄观文, 韩清清, 徐甫, 岳聪
2020, 26(4): 575-582. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.04.050
摘要 (136) HTML (8) PDF (4701KB)(6)
摘要:
针对滑坡监测中的多源异构数据融合问题,论文提出了一种基于BP神经网络的多源异构监测数据融合算法。该算法将影响滑坡变形的温度、湿度、风力、云量、单日降水量和累计降水量等多环境因子变量作为输入变量,以滑坡位移变化量数据作为期望输出数据,并利用各环境因子变量和滑坡位移变化量的相关性及显著性进行环境因子变量筛选,以提高算法的预测精度。论文采用甘肃省永靖县黑方台党川滑坡的实测数据进行了试验,结果表明:反向传播(Back-Propagation,BP)神经网络数据融合算法适用于具有多源异构监测数据的滑坡变形预测;在进行环境变量因子筛选后,BP神经网络数据融合算法的决定系数达到0.985,均方根误差(RMSE)达到0.4787 mm,从而有效提高了变形预测结果的精度。
地质灾害及地应力调查
上海地区浅部地应力测量及其构造地质意义分析
张浩, 施刚, 巫虹, 邵磊, 王乾
2020, 26(4): 583-594. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.04.051
摘要 (172) HTML (15) PDF (20688KB)(17)
摘要:
通过水压致裂法与超声波成像测井法相结合的方法,对上海地区浅部(180 m深度范围)原位地应力进行了测量。测量结果表明:最大水平主应力值在9.54~12.91 MPa之间,最小水平主应力值在5.41~6.96 MPa之间,最大水平主应力方向为北西42°-62°,优势方位为北西,地应力结构为SH > Sh > Sv,可以反映区域构造应力场特征。依据区域内断裂空间分布特征和现今实测地应力结果综合分析认为,北东向断裂易于发生压性或压扭性逆断活动,断裂相对稳定;而北西向断裂易于发生张性或张扭性正断活动,在现今相对较高的应力水平状态下仍值得关注。测量结果可能对于揭示区域构造界线(江山-绍兴断裂)的走向有一定启示。
河北省顺平县李思庄滑坡稳定性分析
王惠卿, 丰成君, 戚帮申, 王继明, 孙明乾, 杨肖肖, 万佳威, 范玉璐, 张鹏, 孟静, 谭成轩
2020, 26(4): 595-603. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.04.052
摘要 (145) HTML (17) PDF (13404KB)(12)
摘要:
李思庄滑坡为河北省顺平县境内潜在危险性最大的一残坡积堆积层滑坡,近年由于削坡建房,滑坡稳定性降低,极端降雨条件下存在复活可能。在野外调查确定滑坡结构特征的基础上,采用改进Mein-Larson降雨入渗模型分析不同降雨强度及持时对李思庄滑坡安全系数影响,运用有限差分软件FLAC3D计算分析该滑坡在天然和极端降雨工况下的稳定状态。研究结果表明:天然状态下,边坡潜在滑移面为基岩与残坡积层分界面,边坡安全系数为1.18,未发生失稳破坏;随降雨历时增加,潜在滑移面由基岩与残坡积层分界面转移到湿润峰面,当湿润峰达到基岩与残坡积层分界面,边坡安全系数为0.83,属不稳定状态。并对李思庄滑坡初步提出设置挡土墙和截排水沟的治理建议。
河北省顺平县地质灾害发育特征及易发性评价
万佳威, 丰成君, 戚帮申, 孙明乾, 杨肖肖, 王惠卿, 范玉璐, 张鹏, 孟静, 谭成轩
2020, 26(4): 604-614. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.04.053
摘要 (211) HTML (9) PDF (21688KB)(25)
摘要:
河北省顺平县位于太行山东麓,主要发育有崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝等四种类型地质灾害。基于该县地质灾害发育特征,采用GIS技术和信息量数学评价模型,选取坡度、起伏度、坡向、工程地质岩组、归一化植被指数(NDVI)、与河流的距离6个评价因子,对顺平县地质灾害进行易发性评价。评价结果显示:高易发区面积约为125 km2,占全县总面积的17.5%,分散分布于西北部的中低山和丘陵地区,密集发育崩塌灾害,少量发育滑坡、泥石流灾害;中易发区面积约为200 km2,占全县总面积的28.0%,成片分布于西北部的中低山和丘陵地区,少量发育崩塌、滑坡、泥石流灾害;低易发区面积约为389 km2,占全县总面积的54.5%,主要分布于东南部的平原地区及西北部丘陵地区内的宽阔沟谷,沿古河道发育地裂缝灾害,个别地区发育崩塌、滑坡灾害。