年龙陵地震诱发滑坡的影响因子敏感性分析pdf
北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本),2008年第2期,2008206230
Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis On Line First ,N o.2,June 30,2008
论文编号(Paper C ode ):pkuxbw2008024 http :ΠΠhttps://www.360docs.net/doc/7c10495419.html,
中国地震局地质研究所基本科研业务专项(DF 2IG CE A 206082223)资助项目收稿日期:2008201207;修回日期:2008204217
1976年龙陵地震诱发滑坡的影响因子敏感性分析
陈晓利
1,
冉洪流1 祁生文
2
1
中国地震局地质研究所,北京100029;2中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;
E 2mail :04chxl @https://www.360docs.net/doc/7c10495419.html,
摘要 基于前人的研究和龙陵地震滑坡的调查资料,选取了地层岩性、断裂、地震烈度、震中距、地形坡度、坡向、高程、水系等8个因子作为1976年龙陵地震诱发滑坡的影响因子。利用GIS 强大的空间分析能力,结合滑坡确定性系数(CF )的方法,对1976年龙陵地震诱发滑坡的诸影响因子进行敏感性分析,确定了该区域内各因子最利于地震滑坡发育的数值区间,为进一步区域地震滑坡稳定性评价奠定基础。关键词 地震滑坡;确定性系数(CF );GIS;敏感性分析;空间分析中图分类号 P315
Triggering F actors Susceptibility of E arthquake 2I nduced
Landslides in 1976Longling E arthquake
CHE N X iaoli
1,
,RAN H ongliu 1,QI Sheng wen
2
1
Institute of G eology ,China Earthquake Administration ,Beijing 100029;2
Institute of G eology and G eophysics ,
Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100029;
E 2mail :04chxl @https://www.360docs.net/doc/7c10495419.html,
Abstract Based on GIS ,the susceptibility of earthquake 2induced landslide triggering factors of Longling Earthquake in 1976is analyzed by means of the slope certainty factors (CF ).The factors contributing the landslide occurrence include lithology ,faults ,earthquake intensity ,epicenter distance ,slope angle ,slope aspect ,elevation ,river etc.The results show that different factor contribution to landslide is due to its value ,and the m ost numerical intervals of each factor which are inclined to landslides are determined.This w ork is the basement for further study of earthquake 2induced landslide susceptibility analysis.K ey w ords earthquake 2induced landslide ;certainty factor (CF );GIS;susceptibility analysis ;spatial analysis
地震滑坡是一种常见的地震次生灾害形式,以其巨大的致灾力引起人们的广泛关注。在山岳地区,强烈地震诱发的滑坡、崩塌等灾害具有量大、面广的特点,造成的损失往往超过地震本身。自20世纪60年代始,地震滑坡的研究得到各国科研工作者的重视,在研究方法上经历了从定性分析到半定量、定量分析的发展,出现了以工程地质法、概率统计法、斜坡稳定性分析、有限元法等为代表的多种定性、定量的方法,取得了一系列重要的研究成果[1217]。
事实上,对于任何一种地震滑坡稳定性评价的方法,确定诱发地震滑坡失稳的潜在因素是一个重要的基本步骤。已有的研究成果表明,影响地震滑坡形成的自然因素很多,从历史地震滑坡发生的数量、分布范围、活动规模都直接反映了地层岩性、地形地貌、现存新老滑坡以及有关地震动力环境对地震诱发滑坡的控制作用。地震滑坡是一个非常复杂的非线性动态系统,不同区域、不同构造背景下,各个因素所起的作用各不相同。在这种情况下,采用的分析模型将会使结果产生很大的误差,甚至出现不合理的结果。要想获得较好的预测结果,需要在模型中仅输入那些对滑坡的发生具有显著影响作用的因子。因此,地震滑坡因素敏感性分析是提高地
震滑坡危险性预测准确性的前提条件[2,3]
。
确定性系数CF(certainty factor)方法作为一个概率函数,最早由Shortlife和Buchanan[18]提出,由Heckerman[19]加以改进,用来分析影响某一事件发生的各因素的敏感性。兰恒星等[2,3]及周翠英等[5]将CF方法成功应用到某一地区区域性滑坡的因素敏感性分析之中。K eefer[11]、丁彦慧等[20222]、王余庆等[23]及辛鸿博等[10]则在地震滑坡的空间预测方面做了大量工作。然而关于地震滑坡影响因素敏感性分析的研究却很缺乏。
1976年5月29日,在云南省龙陵、潞西一带发生了713级和714级两次强烈地震,造成了严重的地表破坏,产生了大量的滑坡、崩塌。震后的调查表明,该区的地震滑坡的分布有一定的规律可循。我们通过对前人资料的收集和实地调查,确定了龙陵地震滑坡的主要影响因子。但是仅仅依靠主要影响因子进行斜坡地震稳定性评价是不够的,还需要对各个因子的敏感性进行研究,为精确评价斜坡稳定性评价奠定基础。基于此,本文在利用GIS强大的空间分析能力,结合CF分析方法,对龙陵地震滑坡各影响因素的敏感性进行了研究,这对该区进一步的地震滑坡危险性预测具有重要意义。
1 龙陵地区地质环境研究
1976年5月29日,在云南省龙陵、潞西一带发生了两组强烈地震,第一组发生在20点23分,最大震级713级,震中位置为北纬24°22′,东经98°38′,震源深度20km,这次大震在龙陵县朝阳公社一带和平达公社一带形成了两个极震区,最高烈度分别为Ⅸ强和Ⅸ;第二组发生在22点00分,最大震级714级,震中位置为北纬24°33′,东经98°45′,震源深度20km,这次大震在镇安盆地和金竹坪形成两个极震区,最高烈度均为Ⅸ[4]①。两组地震产生了4个宏观震中,均造成了严重的地表破坏,引发了大量的滑坡和崩塌。本文的研究范围为9815°—9910°E,2412°—2419°N,涵盖了此次地震诱发的所有滑坡。图1为该区的地质概况图。
本研究区位于澜沧江大断裂以西的滇西地区,是我国西南地区的一个新构造活动单元,属于藏滇地槽褶皱系横断山褶皱带的一部分。它是喜马拉雅地震带向南拐弯后的南延部分,处于印度洋板块与亚欧板块接触带的东侧。在印度洋板块向北推挤作用下,本区构造运动强烈,地震频繁。此次地震发生在由西侧北东向龙陵2瑞丽断裂,东侧北北西2南北向怒江断裂,和南侧北东东向畹町2落虎山断裂所围成的三角形断块内部[4]。
震区地层按岩性可分为4大类:花岗岩、沉积岩、变质岩和第四纪玄武岩类。花岗岩类以中、粗粒及斑状结构为主,新鲜基岩坚硬,表层为全风化花岗岩,完全丧失原岩石物理性。垂直剖面结构,0～215m由石英砂、砾石及少量粘土物质及腐植质组成之粉砂土层,土质松散,植被发育;215～40m为花岗岩强风化壳,孔隙度较大;风化壳以下为花岗岩基岩。上述结构特征是造成震区90%以上崩塌性滑坡在花岗岩区集中分布的重要原因之一①。
震区地貌垂直方向的层次十分鲜明,总的地势特征东高西低。区内可分出高度不等的6级夷平面,高程自上而下分别为1000,1530～1600,1800, 2000,2200m和大于2400m。夷平面表现为高差小于100m的平缓波状准平原,但面积不宽,比较零碎,且往往以断裂为其边界。震区内构造盆地一般低于周围夷平面100m左右,其高程随夷平面的高程不同而变化,分布明显受到北北东2南东和北东向断裂控制。水系分属于怒江、龙川江流域,各支流的坡降较大,达60‰～280‰,谷坡坡度多在35°～48°,为滑坡的形成创造了良好的临空面和底床条件①。
在3条主干断裂围限的主震极震区还发育有一系列次一级的规模较小的断层,分别是北北西2南北向、北东2北东东向、北北东和北西向(见图1),其中以前两组最为发育。这些较小的“断层带”表现为相互交切的网格状构造形式,地貌上表现为山岭间广泛发育山间盆地的格局,这里正好是地震能触发的浅层崩塌性滑坡群集中发育的地方(图1)[4]①。
2 地震滑坡影响因子的确定及其敏感性分析的CF方法
根据前人的研究[1224],地震滑坡灾害的影响因子主要包括岩性、地震烈度、震中距、断裂、水系、坡度、坡向和高程等8个主要因子,各个因子具体的分组结果见表1。为了进行影响因子的敏感性分析,我们采用了CF方法[2,5]。
应用确定性系数CF进行地震滑坡影响因子的敏感性分析和危险性区划时,我们引入如下假定:地
pkuxbw2008024陈晓利等:1976年龙陵地震诱发滑坡的影响因子敏感性分析
①四川省地理研究所.一九七六年五月二十九日龙陵地震滑坡调查报告.1976
图1 研究区地质概况(改自四川省地理研究所①)Fig 11 G eology map of the research area (from F ootnoot ①)
震滑坡的危险性可以根据已经发生的地震滑坡与其相应的诱发因素数据集(地质、地形等)之间的统计关系进行确定。若未来边坡达到本地区或者相似地区其他地震滑坡发生时相似环境条件时,将发生滑动。这些类比的滑坡可以位于研究区,也可以位于研究者已经掌握的地震滑坡发生与诱发因素之间相
关关系的类似条件地区。其适用的模型单元类型为
网格单元和均一条件单元。
CF 函数具体表示为下式:
CF =pp a -pp s
pp a (1-pp s )
pp a -pp s pp s (1-pp a )
pp a ≥pp s ,pp a 通过公式(1)函数变换,CF 的变化区间为[-1,1]。正值代表事件发生确定性的增长,即地震 滑坡变形失稳的确定性高,此单元为滑坡易发区;负值代表确定性的降低,表示地震滑坡变形失稳的确定性低,不易发生滑坡;接近于0值代表先验概率与条件概率十分接近,事件发生的确定性难以确定,即此单元不能确定是否为滑坡易发区。 本文是在GIS 中完成每个因子数据层的CF 计算。具体应用时,首先将因子数据层按表1的分类规则划分为不同的数据类别,然后在GIS 中将每个因子数据层与地震滑坡层进行叠加,计算因子层中每一类数据中地震滑坡的面积,将该地震滑坡面积与数据类的面积相比得到地震滑坡在此数据类中发生频度。在此基础上,根据公式(1)计算CF 值,从而确定因子层中的每一数据类对滑坡发生的影响程度, 并进行因子的敏感性分析。 ①见第2页脚注① 表1 地震滑坡因子选取及分类 T able 1 Earthquake 2induced landslide factor selection and group 影响因子分类 地层或岩性Q ,N ,J ,T ,P ,C ,D ,S ,O , ,燕山晚期花岗岩、加里东2华力西期花岗岩 地震烈度Ⅸ,Ⅷ,Ⅶ,Ⅵ,Ⅴ 震中距Πkm <5,5～10,10～15,15～20,20～25,>25 断裂Πm <500,500～1000,1000～1500,1500～2000,2000～2500,2500～3000,>3000 水系Πm <500,500～1000,1000～1500,1500～2000,2000～2500,>2500 坡度Π(°)3<10,10～20,20～30,30～40,40～50,>50 坡向Π (°)0～45,45～90,90～135,135～180,180～225,225～270,270～315,315～360 高程Πm <1000,1000～1500,1500～2000,2000～2500,2500～3000,>3000 注: 3 坡向以正北方向表示为0,沿顺时针方向增加。 北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本)2008年第2期 3 龙陵地震滑坡影响因子的敏感性 分析 下面运用CF 方法对龙陵地区地震诱发滑坡的诸影响因子进行分析,以期确定各影响因子最利于地震滑坡发育的数值区间。 311 岩体性质、结构类型的影响 斜坡在地震作用下的稳定性与斜坡的物质组成与结构之间具有密切的关系。岩土体岩性及其结构 特征对于滑坡变形失稳的影响是显著的[1224] ,它们是决定斜坡岩土体强度、应力分布、变形破坏特征的基础,同时也是滑坡等地质灾害的物质基础。虽然不同地质时代、不同岩性的底层中都可能形成滑坡,但大量调查表明,地震区滑坡的区域分布具有显著的集中性,而这种分布的集中性往往又与岩性密切相关。研究区域的岩性分布见图1,表2为岩性岩组划分,表3为岩性的CF 值。从分析结果中可以 看出,风化程度较深的燕山晚期花岗岩γ3 5和加里东2华力西期花岗岩γ3 32γ2 4的CF 值分别为01672171 和01432137,远比其他岩性高,是此次地震诱发滑坡 的主要岩层组。 表2 岩性岩组划分 T able 2 Lithology formation classification 地层或岩组 岩性组合 Q 第四系冲积、洪积层,安山岩,玄武岩N 第三系砂砾岩、粘土夹褐煤J 侏罗系紫色页岩、砂岩夹灰岩T 三叠系灰岩、页岩及砾岩P 二叠系白云质灰岩、灰岩及玄武岩C 石炭系砂岩、页岩及灰岩 D 泥盆系紫红色泥岩、白云岩、硅质岩S 志留系笔石页岩、砂岩及灰岩O 奥陶系砂岩、砾岩夹页岩寒武系砂岩、页岩、硅质岩等 γ3 5燕山晚期花岗岩γ332γ24 加里东2华力西期花岗岩 3.2 断裂 地震滑坡,常常受到强烈的新构造运动控制。新构造运动的活跃程度,决定了边坡可能遭遇地震的频度与强度。 断裂对边坡稳定性的影响表现为有利和不利两个方面。有利方面是断裂带对地震波动能量有屏蔽 作用,从而降低了地震作用强度。不利方面是大断裂往往是强震之源所在,同时断裂带岩体破碎,降低了边坡的自稳能力。边坡究竟是受到了有利的影响还是不利的影响取决于边坡的位置。由于断裂带对地震波动能量的屏蔽作用,那些与震源分居断裂带两侧的边坡所受地震作用将降低,从而其失稳的可能性也会减少。而那些与震源位于断裂带同一侧的边坡,特别是位于断裂带上的边坡,其失稳可能性会大大提高。区域性大断裂往往控制滑坡密集发育并呈带状分布就是这个原因 [12] 。 研究区内新构造断裂发育,主要有北北西2南北向;北东向;近东西向3组,呈网格状,具垂直性差异 运动特征,是形成多级古夷平面的控制因素(见图1)。通过对距断裂不同距离的区域(缓冲区)的CF 分析表明,距离断层越远的区域,发生滑坡的可能性会逐渐减小。本区中距断裂3000m 以外的地震滑坡非常少见。表4为断裂的CF 值。 表3 岩性分级及CF 值确定T able 3 CF of lithology formation 地层或岩组 面积Πkm 2滑坡面积Πkm 2滑坡频率Π% CF Q 3601591110931080-0134730N 3812200-1J 26613200-1P 11717000-1C 2510000-1D 146160*********-0184603O 2S 12419300 -1γ35507130821821613300167217γ332γ24 758130661668179001432141351112 15183 11170 -0174740 表4 断裂缓冲分级及CF 值确定 T able 4 CF of fault bu ffer 断裂缓冲分级Πm 面积Πkm 2滑坡面积Πkm 2滑坡频率Π% CF 50027413024168819970144410500～10002601703413913119101605591000～15002361202917012157401588581500～20002101202115310124201505842000～2500192160161008130701401912500～3000 1721008130418260100513>3000 2286100 42180 11872 -0159858 pkuxbw2008024陈晓利等:1976年龙陵地震诱发滑坡的影响因子敏感性分析 313 地震烈度 地震是诱发滑坡的重要动力条件,地震活动的强弱直接关系到斜坡的稳定性,以及所诱发的滑坡规模、范围。地震烈度是指某一地区的地面和人工建筑物遭受一次地震影响的强烈程度,主要依据人的感觉、地面破裂等定性指标加以确定。多年的调查研究结果表明,地震烈度与地震滑坡之间存在正相关的关系,即随着烈度的增高,滑坡崩塌出现的频次也增加[1,7,10,11,17,20,24,25]。对本研究区域地震烈度的CF值计算表明地震烈度Ⅸ,Ⅷ以上对地震滑坡影响很大(表5)。 表5 地震烈度分级及CF值确定 T able5 CF of earthquake intensity 地震烈度面积Πkm2滑坡面积Πkm2滑坡频率Π%CF Ⅸ28107101813815100183334 Ⅷ295173591572011400172511 Ⅶ1301166104120810100138151 Ⅵ1577147218711800-0161375 Ⅴ43810700-1100000 314 震中距 边坡在地震中是否发生崩滑,除自身固有的特性外,还取决于边坡所受震动的强度,震级和震中距是衡量这一强度大小的基本参数。根据统计资料,失稳斜坡到地震震中的距离与震级之间存在良好关系,随着震中距的增大,斜坡失稳的可能性在降低[10,20,22]。对本区中发生滑坡的震中距的CF分析表明,离震中25km之外的区域受到滑坡影响的可能性几乎为零。表6为震中距的CF值。 表6 震中距分级及CF值确定 T able6 CF of E picentral distance 震中距 分段Πkm 面积Πkm2滑坡面积Πkm2滑坡频率Π%CF <5 300100511381711270168017 5～1081010068102813980139844 10～158841001815021093-0155919 15～209891001314011355-0171257 20～2511281002312021057-0156665 >251273100310001236-0194946 315 地形坡度 地震滑坡的形成关键在于斜坡体是否具备有效临空面,斜坡的坡度从几何特征上决定了地震滑坡体的空间分布。斜坡的成因、形态反映了斜坡的形成历史、稳定程度和发展趋势,对斜坡的稳定性也会产生重要的影响。地形坡度对滑坡发育的重要影响已得到普遍的认可[1,2,6,12]。对研究区域不同范围的坡度CF值计算表明,该区的地震滑坡在15°～30°的范围内较发育(表7)。 表7 坡度分级及CF值确定 T able7 CF of slope 坡度分级面积Πkm2滑坡面积Πkm2滑坡频率Π%CF 0°～15°1974125100140510850105895 15°～30°140715577145515020113409 30°～45°243187410311651-0166700 >45°613300-1100000 316 坡向 坡向表示斜坡面的朝向,其值分布范围在0°～360°之间。一般认为,不同斜坡坡向的太阳辐射强度等条件不同,影响了水蒸发量、植被覆盖、坡面侵蚀等诸多因素,从而影响了斜坡的地下水孔隙压力的分布及岩土体物理力学特征,进而影响了斜坡的稳定性[2,6,9]。将龙陵地震滑坡研究区域的坡向划分为8个级别,并计算每一类别的CF系数(表8)。可以看出,本区中利于滑坡发生的坡向条件为南西及西北向。 表8 坡向分级及CF值确定 T able8 CF of aspect 坡向分级面积Πkm2滑坡面积Πkm2滑坡频率Π%CF 0～4544119722104419860103551 45～903441271410941092-0114146 90～1353421961419041343-0109107 135～1808721934014541637-0103238 180～22544512727144611620121042 225～27033818516156418880101714 270～31536313319156513850110342 315～36049814026183510590104874 317 高程 高程与滑坡的变形失稳之间似乎无直接的关系。然而,一些学者认为由于地形对降雨量的影响,或不同的高程范围具有不同的植被类型和植被覆盖率,从而间接造成滑坡与地形高程有着一定的联系[2,9]。以往对地震滑坡影响因素的研究中,对高程与地震滑坡分布之间的关系研究的较少。本文在GIS支持下,建立了该区的DE M与地震滑坡空间分 北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本)2008年第2期 布之间的联系,通过CF分析,表明在1500～2500m 高程范围内,易于地震滑坡的发生(表9)。 表9 高程分级及CF值确定 T able9 CF of elevation 高程分级Πm面积Πkm2滑坡面积Πkm2滑坡频率Π%CF ≤100030413000-1100000 1000～15008731411418011695-0163591 1500～20001529111113146714200133615 2000～250086318352192611260120607 2500～300070179017001983-0178739 >3000010900-1100000 318 水系 对历史地震滑坡资料的调查研究表明,河流两岸往往有大型的地震滑坡发生,造成巨大危害。如1933年四川迭溪地震,岷江两岸堵江成湖;1974年云南昭通地震中沿木杆河、溪河、丁河等河谷两岸发生大面积崩塌、滑坡[17]。单新建[9]对香港大屿山地区的滑坡与水系之间的关系进行研究时发现:无论是历史滑坡还是现代滑坡与水系的关系极为接近,离水系越近,滑坡密度越大。因此,河流的分布是研究地震滑坡不可缺少的因素。本区内,水系发育,呈网格状分布,谷坡较陡,常在35°～48°。本区河流流域缓冲区2000m之外,地震滑坡的发生显著降低。表10为河流流域分级及CF值确定。 表10 河流流域缓冲区分级及CF值确定 T able10 CF of river bu ffer 流域缓冲区 分级Πm 面积Πkm2滑坡面积Πkm2滑坡频率Π%CF <500 50611033143616050124846 500～100050219033104615700124467 1000～150047410032137618290127148 1500～200043310028166616190124990 2000～250039610020130511260104570 >250013291002917021235-0152994 4 结论 通过CF法对1976年龙陵地震诱发滑坡各影响因素的敏感性分析,得出该区利于地震滑坡发生的条件如下:1)岩性:在研究区内,风化程度较深的燕山晚期花岗岩、加里东2华力西期花岗岩易于地震滑坡的发生;2)断裂:在断裂两侧2500m范围内,对地震滑坡的影响较大,超过2500m,地震滑坡的数量显著降低;3)地震烈度:地震烈度Ⅶ度以上,易于地震滑坡的发生;4)震中距:震中距<25 km的区域易于地震滑坡的发生;5)地形坡度:以15°～30°为主;6)坡向:以南西(180°～225°)、西北(270°～315°)为主;7)高程:位于1500～2500m的范围内;8)水系:河流流域2km范围内。 需要指出的是,地震滑坡的影响因素是非常多的,由于资料数据的限制,本文仅对影响作用较大,最为常见,并且易于获取的岩性、断裂等8个影响因素的敏感性进行了分析。其他的影响因素如气候条件、场地条件等,由于在该区域未收集到相应的资料与数据,还未进行相应的研究。同时,本文仅对各个影响因素对地震滑坡的敏感性进行了分析,各因素之间对地震滑坡作用的相对大小仍有待于进一步的研究。 参考文献 [1] 唐川,朱静,张翔瑞.GIS支持下的地震诱发滑坡危 险区预测研究.地震研究,2001,24(1):73281 [2] 兰恒星,伍法权,周成虎,等.基于GIS的云南小江 流域滑坡因子敏感性分析.岩石力学与工程学报, 2002,21(10):150021506 [3] 兰恒星,伍法权,王思敬.基于GIS的滑坡CF多元 回归模型及其应用.山地学报,2002,20(6):7322737 [4] 陈立德,赵维城.1976年龙陵地震.北京:地震出版 社,1979 [5] 周翠英,林春秀,刘祚秋,等.基于GIS技术的区域 性滑坡发生概率分析.岩石力学与工程学报,2004, 23(6):9112914 [6] 鲍叶静,高孟潭,姜慧.地震诱发滑坡的概率分析. 岩石力学与工程学报,2005,24(1):66270 [7] 陈晓利,赵健,叶洪.应用径向基概率神经网络研究 地震滑坡.地震地质,2006,28(3):4302440. 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目前，滑坡稳定性分析和工程治理主要是依据工程地质类比、自然历史分析、工程地质力学分析、极限平衡力学计算、弹塑性有限元计算等进行的，且在一定的程度上都有一定的实效性和可靠性。滑坡是一个复杂的、非线性的动态系统，且大型滑坡规模大、机制复杂、破坏性强，不仅失稳影响范围广，而且防治难度高、治理措施复杂。采用工程地质类比、历史反演和地质力学分析，需弄清地层结构、地质构造、地壳演化历史等问题。通过对滑坡形成的地质环境条件、影响因素、变形破坏及形成机制等特征的综合性分析,滑坡堆积体在天然状态下处于稳定状态, 在连续降雨、暴雨影响下处于基本稳定状态。在连续降雨、暴雨及地震等影响下处于欠稳定状态。 一、传统的稳定系数法。 稳定系数预测法是最早的滑坡空间预测方法，它是基于极限平衡法理论提出来的，是将有滑动趋势范围内的边坡土体沿某一滑动面切成若干竖条或斜条,在分析条块受力的基础上建立整个滑动土体的力 或力矩平衡方程,并以此为基础确定边坡的稳定安全系数。这些方法均假设土体沿着一个潜在的滑动面发生刚性滑动或转动。简化的极限平衡法有瑞典法，Bishop法、Spencer法,Janbu法, Sarma法等。通过计算滑坡体的安全系数Fs，来预测边坡的稳定性。 Fs=F抗滑力/F下滑力 当Fs<1.0,不稳定状态; 当Fs=1.0,临界状态; 当Fs>1.0,稳定状态。 二、数值分析方法。 ①有限单元法 有限元法是目前使用最广泛的一种数值分析方法。优点是部分地考虑了边坡岩体的非均质和不连续性,可以给出岩体的应力、应变大小与分布；避免了极限平衡分析法中将滑体视为刚体而过于简化的缺点；能近似地从应力应变去分析边坡的变形破坏机制，分析最先、最容易发生屈服破坏的部位和需要首先进行加固的部位等。但是对于大的变形和位移不连续问题的求解还不理想。 ②离散单元法 离散单元法是处理结构控制型岩体工程问题较成熟方法。该程序不但允许有限位移和离散体的转动及脱离,而且在计算过程中可以自动判别块体之间可能出现新的接触关系,因此它可以方便地实现对复杂结构体变形破坏的模拟，可以将所研究的区域划分为一个个多边块体单元，单元之间通过接触关系,建立位移和力的相互作用规律,通过迭代使得每一个块体都达到平衡状态。在稳定分析中,它的功能在于反映岩块之间接触的滑移、分离和倾翻等大位移的同时,又能计算岩块内部的变形与应力,该法的另一个优点是利用显式时间差分解求解动力平衡方程,可方便地求解非线性大位移和动力稳定。 ③统计分析方法。 这是目前国内外研究人员研究滑坡稳定性使用较多的一类方法。统计分析方法建立在对滑坡影响因子和滑坡分布关系的分析之上,因此,它能最大程度反映滑坡分布与致灾因子之间的关系,使地质灾害危险性评价更加趋近于客观现实。包括信息量法、多元统计方法、聚类分析方法等。 三、瑞典法的基本理论 瑞典圆弧滑动法是条分法中最古老而又最简单的方法。除了假定滑裂面是个圆柱面外, 在求条底反力时忽略了条间力的作用, 且在求安全系数时仅考虑对同一点的力矩平衡。其安全系数方程为: 随着锦州油田油气勘探开发的不断深入，先进的三维地震解释技术及相关的属性分析技术的使用凸显重要。利用最新采集处理的三维地震资料,采油厂加大了相关地震配套软件的使用，2011年锦州采油厂计划引进SeisWare地震解释系统及landmark地震解释工作站，使得利用各种地震属性研究储层的技术得到了加强。利用高精度三维地震叠前时间偏移数据体，可以在精细地层小层对比、整体解剖精细评价的基础上针对目标层段内的砂泥岩薄互层砂组进行多种地震属性的处理，引进landmark解释工作站的多体多属性地层追踪及快速高效的储层描述方法，能从整体上描述储层的空间展布及小断块内储层的分布特征， 计算机技术的飞速发展及相应的层位自动追踪技术、三维可视化技术等解释手段的发展极大地提高了解释工作的效率及准确度,同时最大限度地发挥了三维数据体的优势。利用最新采集处理的三维地震资料,经过地震资料品质分析后,优选具有较高的信噪比,偏移归位合理,目的层波组特征明显的资料,在合成记录标定的基础上,搭建格架剖面并进行人工解释,然后采用人机联合波形对比层位自动追踪技术进行全区层位解释,采用相干、倾角扫描以及层面光滑度分析技术进行断层平面组合分析,能精细落实研究区的构造特征和断层展布特征。 LandMark 一体化系统通过强有力的可视化技术提供给用户一个真三维的解释平台，可对海量的三维地震数据进行快速准确地构造解释，能快速搜索地质目标，精确雕刻；并提供了一个多学科协同和决策环境，可以实现构造解释、储层预测、叠前AVO分析、可视化处理以及井轨迹设计和钻井实时监控。其三维可视化手段可应用于地震资料处理、构造解释、全区目标搜索、精细目标解释、储层预测等三维连片解释的所有阶段。 LandMark 一体化系统特点： 储层自动追踪ezTracker 基于波形的层位自动追踪，可同时拾取多个种子点，可以保存种子点信息，灵活定义追踪的波形时窗，对追踪结果可进行多种灵活编辑，如遗传删除、门槛值调整和多边形删除 点集自动追踪Autopick 可根据种子点值的大小，或人工定义数据体值的范围，快速追踪地质体。也可利用多种属性（如在波阻抗体和相位体上）共同约束追踪地质体三维形态，如河道、扇体等，直接形成地质体顶底t0面。点集可自由转换为层位。 三维体雕刻Geobody 可用三维体追踪点集,层位,断面作为约束条件雕刻三维地质体，利用透明度和颜色来彰显地质异常体，突出空间展布。 异常体快速搜索GeoAnomaly 依据多数据体振幅值和数据连通性，快速搜索满足定义条件的异常体。 SeisWare软件的地震地质解释功能灵活方便，适于在勘探/开发阶段进行综合地震解释、随钻跟踪分析、油气层识别、储量计算以及新区预探、老区扩边、部署调整等研究工作。 其特点包括： 多工区，不同类型地震资料的连片解释； 断层追踪识别功能 可以直观方便的显示地震剖面上断层的平面要素，实时地观察断层面的空间走向及展布趋势。 欢西油田是一个地质条件和油藏来信十分复杂的断块油田，断距从十几米至几百米不等的不同级次断层纵横交错，断块分隔凌乱，油层埋藏差异大，储层沉积特征不一，发育不稳定，诸多因素都给地质研究带来困难。 面对复杂断块，Seisware地震解释系统的技术优势是，可以直观方便地显示地震剖面上断层的平面要素，实时地观察断层面空间走向及展布趋势，并使三维数据断层解释过程自动化。地震解释人员可以能够在较短时间内进行高精度的断层解释，即使在构造情况复杂地区或资料品质较差地区也能实现，其直观的编辑功 第37卷第1期2010年1月水文地质工程地质 HY DROGE OLOGY &E NGI N EER I N G GE OLOGY Vol .37No .1 Jan .2010 巴东县文家滑坡稳定性计算及其敏感性分析 刘长春,殷坤龙,李远耀 (中国地质大学工程学院,武汉 430074) 摘要:在综合分析文家滑坡区域地质条件、基本特征以及滑坡形成机制的基础上,运用Geo -sl ope 软件的渗流模拟模块,分析了不同水位条件下滑坡的地下水位线特征;进而,利用模拟的地下水位线,综合运用多种极限平衡分析方法对滑坡稳定性进行了定量计算。在此基础上,考虑到滑坡稳定计算参数的随机特征,又进一步对滑坡破坏概率进行了分析,利用Monte -Carl o 模型模拟计算得到滑坡的破坏概率。由此综合评判滑坡在不同库水位条件下的稳定性。最后,将正交设计与SPSS 统计软件的方差分析模块相结合,对滑坡稳定性影响因素进行了敏感性分析以指导滑坡的实际治理与监测工作。 关键词:文家滑坡;数值模拟;极限平衡法;破坏概率;敏感性分析 中图分类号:P642122 文献标识码:A 文章编号:100023665(2010)0120113205 收稿日期:2009203205;修订日期:2009204203 基金项目:国家自然科学基金资助项目(40872176);“十一五” 国家科技支撑计划重点项目“极端冰雪气候与地质 灾害相关性研究” (2008BA C47B01)作者简介:刘长春(19852),女,硕士研究生,主要从事滑坡稳定 性分析方面的研究。 E 2mail:liuchangchun1226@https://www.360docs.net/doc/7c10495419.html, 库岸滑坡既有一般山地滑坡的共性,又有其特殊的一面。其特殊性在于它的活动与库水位的升降有很 大的关系[1] 。因此,研究不同库水位情况下滑坡稳定性的变化显得尤为必要。 本文以湖北省巴东县文家滑坡为例,分别采用有限元法、极限平衡计算法和破坏概率法来对该滑坡进行稳定性计算。并采用敏感性分析方法对影响斜坡稳定性的多个因素进行定量评价和分析,确定影响滑坡稳定的较敏感或最敏感的因素[2] ,找出导致岸坡变形破坏的主导因素,从而使滑坡防治和监测更有针对性,使治理设计更安全、可靠和经济。 1 工程地质背景 111 区域地质背景 巴东县位于湖北省西部,隶属鄂西土家族、苗族自治州,地处大巴山东部,属川鄂褶皱山地,总体地势北西高南东低。 研究区分布的地层有:三叠系、二叠系的碎屑岩和碳酸盐岩及人工堆积层,其中三叠系巴东组(T 2b )紫红色砂岩、泥岩、页岩的质地较软弱,抗风化能力差。 新城区在地质构造上位于扬子地台拗陷褶皱东 端,由一系列近E W 向褶皱及断裂构成,其中官渡口—东壤口向斜轴在临江一带通过,次级褶皱和小断裂较为发育,巴东断裂为城区规模最大的断裂构造。 受地层岩性和地质构造影响,区内地下水主要以巴东组岩溶裂隙水和第四系松散孔隙水形式赋存。112 滑坡基本特征 文家滑坡位于巴东县官渡口镇移民新建镇中心区,发生于残坡积粉质粘土夹碎块石层中,下伏基岩为 巴东组二段(T 2b 2 )泥岩地层,为一大型堆积层土质滑坡(图1)。 滑坡中后部由于大规模的城镇建设及209国道的修建,其地表形态已被人工改造,仅局部可以看出滑坡后壁的形态,滑坡后缘呈圈椅状,坡角38°,高程为220～225m 。 滑体土为紫红色粉质粘土夹碎块石,滑带土为粉质粘土夹泥岩小砾石,滑床为巴东组二段紫红色泥岩,滑面形态呈折线型,埋深为14～20m ,倾角为22～37°。113 滑坡形成机制 滑坡发生的最初年代不详,且近几十年来该滑坡亦没有发生过变形破坏,处于相对稳定状态,在库水蓄水至139m 后,未发生变形迹象。 滑坡的形成经历了蠕动、拉裂变形及滑移多个阶段,组成该滑坡体的主要物质成分为残坡积粉质粘土夹碎块石,此类地层岩性较弱,透水性好,在水和其他 因素的影响下,往往构成潜在的滑动面(带)[3] 。长江深切形成峡谷地形,在临近长江一线形成高陡临空面,为滑坡的形成提供了良好的临空面,在强降雨作用下, 滑坡稳定性分析 习题一岩村滑坡稳定性评价 一、目的 学会滑坡机理分析、稳定性定价和定量计算的基本方法，了解滑带土抗剪强度指标选择的基本途径，掌握滑坡防治工程要点。 二、滑坡概况 l、自然地理 岩村滑坡位于四川盆地某城市市中区，地处长江和佳江的交汇地带，呈半岛状，土地资源十分紧张。在经济建设迅速发展的80年代，市中区斜坡土地得到了大量的利用，交通线路不断改进，高层建筑逐渐增多。但与此同时滑坡灾害事件也日趋严重，岩村滑坡就是灾害之一。 该地区属于亚热带气候，温暖潮湿，雨量充沛，多年平均降雨量在1200mm以上，并常有暴雨出现。长江和嘉陵江是市中区两大地表水系，水位年平均变化幅度达20m以上，平均低水位158m，高水位181m，1981年为百年一遇的特大洪水，水位达193m。三峡工程按175m高程修建大坝，使该地区最高洪水位达205m左右。 2、地质概况 滑坡区基岩地质构造属川东隔档式褶皱中的一复向斜内部，岩层产状平缓，倾角10°以下，倾向在SW200°～270°范围变化。无明显的断裂构造，优势节理产状：75°∠82°；346°∠81°，263°∠85°。 基岩地层为侏罗系泥岩砂岩互层，为内陆河潮沉积，呈紫红色。相对坚硬的砂岩组成了滑坡区的上部平台状地形，泥岩及崩积物则组成斜坡主体。崩积物主要由砂岩块石及泥岩风化粘土组成，厚度分布特点是斜坡上部薄，中前部相对较厚。人工堆石为近期在砂岩体中开挖地下洞室而堆弃于斜坡后部的基岩大块石。 滑坡区属河流侵蚀、剥蚀的低山丘陵地貌，斜坡顶部为平台，河谷岸坡的坡度由上至下逐渐变缓，在纵剖面上呈内凹的地形。 下伏基岩相对不透水，为弱含水层。据洞室调查，基岩洞室绝大多数为干洞，偶见裂隙有渗水现象。斜坡地带入渗的地表水则汇集于基岩顶面，形成崩积层中的上层滞水。 该地区新构造运动不强烈，属受活断裂包围的稳定地块，地震基本烈度为Ⅵ度。 3、滑坡特征 滑坡主滑方向为NW方向，后缘有一系列NE-SW方向的拉张裂缝，居民建筑物受到严重影响。据调查，人工洞室开挖于1970-1980年之间，地面裂缝最早发现在1981年。1981年四川盆地普降暴雨，江河水位达百年一遇特大水位。滑坡的活动已严重威胁经由滑坡区的主干公路的正常通车。滑坡现处于蠕滑阶段，且在每年的雨季，位移明显增大。 表1-1钻孔地质描述 龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/7c10495419.html, 地震作用下边坡稳定性分析方法研究 作者：王安富 来源：《科技创新导报》2017年第10期 摘要：地震作用下所引起的滑坡等自然灾害所造成的影响是非常巨大的。因此，该文通 过利用动力有限元时程分析法，对地震作用下边坡中的动力特征进行了分析，并且采用最小平均系数对地震作用下边坡稳定性以及特点，进行了简要的评定，通过利用相应的数据，以此评定工程施工展开的稳定、安全、可行等的性能，避免一些不必要的安全事故发生。另外，通过对某一个计算方式的具体分析，可以充分展现地震作用下边坡稳定性分析中数据的准确性，为其相关行业的发展，提供了重要的数据支持。 关键词：地震边坡稳定性 中图分类号：P642.22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（a）-0091-02 我国是一个多山国家，山地占据我国总面积的2/3，其自然边坡的数量也在逐渐增多，由于地震动性特征以及边坡自身结构相对较为复杂，导致地震作用下边坡稳定性在分析的过程中，存在着一些难点。因此，在地震作用下边坡稳定性分析的过程中，应当利用有效的方式方法，例如：拟静力法、限差分强折减度计算法、滑块分析计算方式、动力有限元时程计算方式等，才能保证地震作用下边坡稳定性分析数据的准确性，为其工程的开展提供重要的参考依据。因此，该文对地震作用下边坡稳定性分析中的一些相关内容，进行了简要的分析和阐述，希望对其相关行业发展，给予一定程度上的帮助。 1 地震作用下边坡稳定性计算 在地震作用下边坡稳定性分析的过程中，应当利用相应的计算方式，提升其数据的准确性，避免在后期使用的过程中，存在着一定程度上的偏差。 1.1 拟静力法 拟静力法是地震作用下边坡稳定性分析中，常见的一种计算方式，主要是对边坡在整个断面采用相一致的自地震系数。同时，在计算的过程中，通过将其地震系数和土体质量相乘，从而得到地震作用下边坡的惯力性，并且按照极限平衡理论中的内容，对抗震安全系数进行相应的计算。但是，在计算的过程中，一定要根据相应的公式展开，其公式为：，公式中的F1为地震作用下边坡稳定性分析中，质点i的水平地震惯力性所代表的数值；ah为水平向设计地震加速所代表的数值；ε为地震作用下边坡稳定性分析的过程中，应当减损的系数分析；GEi为地震作用下边坡稳定性分析过程中，质点上的重力标准取值；αi为地震作用下边坡稳定性分析过程中，质点的动态分布系数；g为地震作用下边坡稳定性分析过程中重力加速度。 1.2 滑块分析计算方式 滑坡勘查中滑坡稳定性分析评价实例 中国建筑材料工业地质勘查中心河南总队吴德运 关键词：滑坡稳定性安全系数稳定状态 滑坡地质灾害每年均会给社会造成较大的人员伤亡和财产损失，滑坡的产生受多种引发因素影响，往往也是多种因素叠加的结果。如何准确分析滑坡的稳定性是治理滑坡的关键。本文是以一个滑坡实例，评价滑坡稳定性的分析过程。 1 滑坡区自然条件及地质环境条件 1.1 自然条件 该滑坡处于中纬度带，属亚热带季风气候区，多年平均降雨量1100mm，最大年降雨量1522.4mm，最小年降雨量694.8mm。5～9月为雨季，其降雨量占全年降雨量的70%以上。一小时最大降雨量达75.2mm，一日最大降雨量达193.3mm。 1.2 地质环境 1.2.1 地形地貌 滑坡区属鄂西中低山地貌单元。由于地壳长期间歇性抬升，形成山高坡陡、河谷深切的地貌特征。 1.2.2 地层岩性 滑坡区分布的地层有： 第四系：残坡积碎石土、残坡积堆积土。 三叠系中统：中厚至厚层微晶白云质灰岩、泥灰岩、中厚层泥质条带灰岩、肉红色中厚层亮晶鲕状灰岩及灰绿色泥岩。岩层产状总体向北东向倾，倾角为35o－70°之间。 1.2.3 水文地质条件 受地层岩性结构和地质构造影响，滑坡区内地下水主要以三叠系中统岩溶裂隙水和第四系松散岩孔隙水的形式赋存。 2．滑坡基本特征及类型 2.1 滑坡地形地貌 滑坡区地形南高北低，地形总坡度15o－20o，为侵蚀构造低山区。滑坡区最低点标高330m，最高点滑坡后缘，标高364m，相对高差34m。 2.2 滑坡空间形态 该滑坡为覆盖层滑坡，平面形态呈舌形，地形上为围椅状，滑坡两边周界清晰。滑坡体北低南高，主滑坡轴线长86m，前缘宽98m，标高330m ，后缘宽66m，标高364m。滑坡的面积为0.732×104m2，总体上是前厚后薄，中间厚两侧薄的态势，滑体平均厚度为5m，体积约3.66×104m3。 滑坡主滑方向为311度，滑体坡度15～30度，中部滑坡平台呈舒缓波状，中部靠后缘出现陡坎。 2.3 滑坡物质组成及结构特征 (1)滑体 滑体物质组成主要为第四系崩坡积碎块石夹粉质粘土，黄褐－黄灰色，稍密－中密，碎块石直径一般为0.4－0.8m，最大达1.2m，成分主要为泥灰岩、灰岩，其含量约占70%。滑体厚度一般为2.3-6.7m。 (2)滑带 滑带主要成分为粉质粘土夹砾石，灰黄－褐黄色，粉质粘土呈可塑状，含量约70%，具有挤压条纹状构造，砾石成份为泥灰岩、灰岩，呈次棱角状－次圆状，直径2～20mm。部分砾石表面见擦痕，表面具滑感。 (3)滑床 滑床为三叠系中统泥灰岩，强～中风化程度，浅灰－黄灰色，中厚层～厚层状构造，岩石较为破碎，地层倾向为19～40度，倾角41～75度，岩石节理裂隙发育，裂隙面倾角为60～75度，裂隙面均较平直，略具起伏，稍粗糙，多为泥质、铁质充填，部分为钙质充填。 2.4 滑坡水文地质 本滑坡地下水主要为第四系覆盖层松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。 覆盖层孔隙水水量贫乏，赋水性弱，主要接受大气降水次为农作物灌溉渗入补给。地下水沿基岩面排泄，或渗入下伏基岩裂隙中。基岩浅部裂隙发育，含裂隙水，赋水性弱，动态变化大。补给主要靠覆盖层地下水渗入，排泄主要受微地貌控制，流量小。 2.5 滑坡岩土物理力学性质 2.5.1滑体岩土物理力学性质 滑体主要由第四系崩坡积碎块石夹粘性土组成，碎石含量达70％以上，受取样条件限制，滑体中采取的原状样土工试验所作的物理力学指标仅能代表碎石土中所夹粉 我国的地震、泥石流与滑坡》教学设计 一、教学目标 （一）知识与技能1．通过学习，能够说出我国地震、泥石流、滑坡等地质灾害的基本特点和空间分布规律。尝试分析地震、泥石流、滑坡等地质灾害的形成原因（产生机制）； 2．通过对地质灾害相关资料的收集、整理与应用，培养学生获得信息、应用信息的能力； 3．通过对我国地震、泥石流和滑坡分布图的阅读，提高学生灵活运用地图和分析问题及解决问题的能力，并强化地理空间感。 （二）过程与方法1．通过地震资料的阅读，概括出我国地震的特点。 2．通过对中国地形图、中国地震带和主要地震震中分布图、中国泥石流与滑坡分布图的比较判读，概括我国地震、泥石流与滑坡的分布特点，总结地形与我国主要地质灾害的相关性。 3．列表对比我国泥石流与滑坡的异同点。 （三）情感态度与价值观1．通过学习我国地质灾害种类齐、分布广、危害大的特点，增强忧患意识和灾害意识。 2．通过各种地质灾害成因的分析，培养学生善于运用联系的、综合的方法分析问题和解决问题，养成求真求是的科学态度。通过对地质灾害中人为因素的分析，强化学生的正确人地观和可持续发展观。 3．通过各种地质灾害分布的学习，加强尊重规律并按规律办事的意识。培养辩证唯物主义的世界观。 4．通过阅读“泥石流王国”里的绿色耕耘，看到人类在利用自然和改造自然的主观能动性和重建家园的重大成果，体会到科学知识在促进人地和谐发展中的重大意义。增强人们抗灾和战胜灾害的决心和信心。 三、教学提纲 （一）我国的地震灾害1．我国地震灾害的基本特点：分布范围广；频率高、强度大；震源浅、危害大2．我国地震多发的原因 3．我国的地震分布 （二）我国的泥石流与滑坡灾害1．我国泥石流频发的原因［来2．我国泥石流的分布 3．我国滑坡频发的原因［来 4．我国滑坡的分布 四、教学建议 地质灾害是指由地质动力作用所导致的岩体或土体位移，地面变形以及地质环境恶化，并危害人类生命财产安全的现象或过程。考虑到地质灾害种类多并且具有区域性的特点，建议本节讲3课时，“地震、泥石流与滑坡”用2课时。另外1课时，结合本地的地质灾害类型，开展校本课或根据学校的实际情况和学生的兴趣，开展选修课程。 地质灾害和气象灾害一样都是影响我国主要的自然灾害，给我国人民生产和生活带来巨 大损失。地质灾害与气象灾害不同的是在我国虽然分布很广，有一定的地质规律，但它不如 气象灾害那么普遍。并且地质灾害的突发性较强，虽然频发但很难完整记录其发生和发展的全过程。学生对地 习题一岩村滑坡稳定性评价 一、目的 学会滑坡机理分析、稳定性定价和定量计算的基本方法，了解滑带土抗剪强度指标选择的基本途径，掌握滑坡防治工程要点。 二、滑坡概况 l、自然地理 岩村滑坡位于四川盆地某城市市中区，地处长江和佳江的交汇地带，呈半岛状，土地资源十分紧张。在经济建设迅速发展的80年代，市中区斜坡土地得到了大量的利用，交通线路不断改进，高层建筑逐渐增多。但与此同时滑坡灾害事件也日趋严重，岩村滑坡就是灾害之一。 该地区属于亚热带气候，温暖潮湿，雨量充沛，多年平均降雨量在1200mm以上，并常有暴雨出现。长江和嘉陵江是市中区两大地表水系，水位年平均变化幅度达20m以上，平均低水位158m，高水位181m，1981年为百年一遇的特大洪水，水位达193m。三峡工程按175m高程修建大坝，使该地区最高洪水位达205m左右。 2、地质概况 滑坡区基岩地质构造属川东隔档式褶皱中的一复向斜内部，岩层产状平缓，倾角10°以下，倾向在SW200°～270°范围变化。无明显的断裂构造，优势节理产状：75°∠82°；346°∠81°，263°∠85°。 基岩地层为侏罗系泥岩砂岩互层，为内陆河潮沉积，呈紫红色。相对坚硬的砂岩组成了滑坡区的上部平台状地形，泥岩及崩积物则组成斜坡主体。崩积物主要由砂岩块石及泥岩风化粘土组成，厚度分布特点是斜坡上部薄，中前部相对较厚。人工堆石为近期在砂岩体中开挖地下洞室而堆弃于斜坡后部的基岩大块石。 滑坡区属河流侵蚀、剥蚀的低山丘陵地貌，斜坡顶部为平台，河谷岸坡的坡度由上至下逐渐变缓，在纵剖面上呈内凹的地形。 下伏基岩相对不透水，为弱含水层。据洞室调查，基岩洞室绝大多数为干洞，偶见裂隙有渗水现象。斜坡地带入渗的地表水则汇集于基岩顶面，形成崩积层中的上层滞水。 该地区新构造运动不强烈，属受活断裂包围的稳定地块，地震基本烈度为Ⅵ度。 3、滑坡特征 滑坡主滑方向为NW方向，后缘有一系列NE-SW方向的拉张裂缝，居民建筑物受到严重影响。据调查，人工洞室开挖于1970-1980年之间，地面裂缝最早发现在1981年。1981年四川盆地普降暴雨，江河水位达百年一遇特大水位。滑坡的活动已严重威胁经由滑坡区的主干公路的正常通车。滑坡现处于蠕滑阶段，且在每年的雨季，位移明显增大。 表1-1钻孔地质描述 表1-2岩土体物理力学性质指标 表1-3滑带土抗剪强度指标实验值 第16卷第3期2009年6月 水土保持研究 Re sear ch of So il and Water Co nser vatio n Vo l.16,N o.3 Jun.,2009 基于地层岩性的崩塌滑坡敏感性分析 ———以5·12震后都汶公路沿线为例＊ 刘应辉1,2,朱颖彦2,3,苏凤环2,3,王春振2,3 (1.兰州大学土木工程与力学学院,兰州730000;2.中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室,成都 610041;3.中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,成都610041) 摘 要:以都汶公路左右5km为研究区,引入森林立地类型划分方法,根据研究区的实际情况,把研究区划分为6类立地类型组,其中低海拔阳坡有176.11km2、低海拔阴坡有156.89km2、中海拔阳坡有174.76km2、中海拔阴坡有174.80km2、高海拔阳坡有41.59km2、高海拔阴坡有39.35km2,并分析了各地层岩性在各类立地类型组的分布关系;然后利用敏感性系数SC,分析了研究区内崩塌滑坡对地层岩性的敏感性,根据区域实际情况将敏感性系数划分为4个等级,其中极敏感区占研究区的29.39%、较敏感区占24.57%、较不敏感区占19.62%、极不敏感区占26.42%。 关键词:立地类型;敏感性;崩塌滑坡;地层岩性 中图分类号:P642.22 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2009)03-0125-06 Sensitivity Analysis of Collapse and Landslide on Stratum Lithology -Taking Dou-w en Highw ay of Po st-earthquakewen A s a Example LIU Ying-hui1,2,ZH U Ying-yan1,3,SU Feng-huan2,3,WANG Chun-zhen2,3 (1.School o f Civ il Engineering and Machanics,L anzhou University,Lanz hou730000,China;2.K ey Labo- ratory of Mountain H azards and Sur f ace Process,C AS,Chengd u610041,China;3.Institute of Mountain Hazards and Env ironment,C AS,Chengd u610041,China) A bstract:T aking Do u-wen H ighw ay abo ut five kilo meters as research area,introducing the method of w oods site ty pe classification,acco rding to research area actual situation,the research area is divided into six kinds of site types g roups:low elevatio n sunny slo pe(176.11km2),low elevation shady slope(156.89 km2),middle elevation sunny slope(174.76km2),middle elev ation shady slo pe(174.80km2),high eleva-tion sunny slope(41.59km2),hig h elevatio n shady slope(39.35km2),and analyzed the relationships be-tw een site ty pe groups and stratum litholog y.Then using sensitivity coefficient analyzed the sensitivity of collapse and landslide to stratum lithology in research area,acco rding to research area actual situatio n,the sensitivity coefficient is divided into four ranks w hich e xtremely sensitive area accounts fo r29.39%o f the area of research area,slightly sensitive area accounts fo r24.57%,slig htly insensitive area acco unts fo r 19.62%,ex tremely insensitive area acco unts fo r26.42%o f the area of research area respectively. Key words:site ty pe;sensitivity coefficient;collapse and landslide;stratum litholog y 2008年5月12日14点28分,在我国四川省汶川县发生了里氏8.0级大地震,本次地震波及范围广、诱发次生山地灾害多、危害巨大、救灾困难,均为历史罕见。由于地震重灾区位于四川盆地西北部山区,山高谷深,地质构造复杂,断裂发育,地震灾害直接诱发大量崩塌、滑坡、泥石流等次生山地灾害, ＊收稿日期:2008-11-13 基金项目:国家自然科学基金项目:5·12汶川大地震次生灾害应急考察和减灾对策(40841011) 作者简介:刘应辉(1982-),男,河南洛阳市人,在读硕士,主要从事GIS应用、山地灾害评价。E-mail:yh liu1982@https://www.360docs.net/doc/7c10495419.html, 第二章我国主要的自然灾害 第三节我国的地震、泥石流与滑坡教学设计 岳阳市十四中学秦为胜 一、基本说明 1模块：高中地理选修五《自然灾害与防治》 2年级：高中二年级 3所用教材版本：湖南教育出版社 4所属的章节：第二章第三节 5学时数： 1.5课时 二、教学设计： 1、学情分析： 高二学生通过初中地理与必修一第四单元学习，对自然灾害特别是地质灾害危害有所了解，但对各种地质灾害的形成原因、相互关系与我国的分布并不很明确，知识缺乏系统性。 2、我国主要地质灾害的教材分析： 地质灾害的种类很多，例如地震、地裂缝、构造断裂、火山喷发、滑坡、泥石流等。从课时容量考虑，我们选择讲述地震、火山（本课增加）、滑坡和泥石流四种地质灾害。教材对这三种灾害的表述方法基本相同：一讲灾害特点与成灾原因；二讲我国时空的分布，三讲通过阅读教材介绍其危害及预防，地质灾害的成因与分布是教材的重点内容。地质灾害具有分布广泛，危害大、伤亡多，突发性强等基本特点。特别需要说明的是，滑坡和泥石流虽然诱发的原因不同，但主导因素都是斜坡重力作用，分布的地区也基本相同，为了减少重复，教材把这两者放在一起讲述。 在前面分别讲述地质灾害的基础上，本课件从各地质灾害之间的关系上进一步做了分析。这段内容在选修五的高中地理教材中虽然没有，但适当讲解有助于理解各种地质灾害的内在联系，它从一个比较新的角度说明了地质灾害就其个体而言，有着偶然性和地域的限制，但从总体上看，它们之间以及与其他自然因素之间，有着明显的相关性。这种动态的观点、联系的观点不仅对深入分析地质灾害的成灾原因是必要的，而且符合教材培养学生综合分析问题的能力的要求。 本课件通过具体例子介绍了地质灾害三方面的关联性。第一方面说明了同一地域地质灾害生成的关联性。第二方面说明了一次地质灾害中原发灾害和诱发灾害的成灾关联性，由地震诱发的其他灾害，不局限于地质灾害，这更说明了灾害之间的联系十分广泛。第三方面说明了人类活动与灾害的关联性。现在由于人类活动而引发或诱发地质灾害的事件越来越多。有资料表明，全世界的滑坡灾害中，70%以上与人类工程活动有关。 3、关于四类主要地质灾害的教法建议： 本节课主要介绍了地震、火山喷发、滑坡和泥石流四类地质灾害。考虑到学生一般很少直接接触到这几类灾害现象，因此，应该尽量使用多媒体的视频、音频、图片等素材让学生获得最初的感性认识。教师应注意在教学中把握各类灾害的成因、危害，但也不能忽视对基础知识的教学。 在理解地质灾害的发生原因后，教师可以让学生总结这些灾害在空间的分布有何特点，结合所学的地理知识，分析为什么那些地区会有这些地质灾害的发生，培养学生综合分析问题的能力。 地质灾害大部分都不是人类行为造成的（例如大部分的地震都是构造地震），而是地球运动过程中的自然现象，有其自身的发生规律。我们生活在地球上，这是无法回避的。但我们可以加强对这些灾害的研究，并积极防御，减少由于人为原因诱发地质灾害的发生。在介绍火山喷发产生的灾害时，应该引导学生从正负两方面来考虑。即火山是强烈地质作用的表现，火山既摧毁了旧的土地，也创造了新的土地，火山活动的研究是了解地球内部运动规律的窗口。许多火山本身就是十分独特的旅游景点。 对最不利滑移横断面进行各种工况稳定性分析计算，计算过程如下： 一、天然工况 滑坡剩余下滑力计算 计算项目：滑坡推力计算 1 ===================================================================== 原始条件: 滑动体重度= 19.000(kN/m3) 滑动体饱和重度= 25.000(kN/m3) 安全系数= 1.250 不考虑动水压力和浮托力 不考虑承压水的浮托力 不考虑坡面外的静水压力的作用 不考虑地震力 坡面线段数: 6, 起始点标高 4.000(m) 段号投影Dx(m) 投影Dy(m) 附加力数 1 13.600 0.700 0 2 12.250 7.000 0 3 2.000 0.000 0 4 12.000 8.000 0 5 24.500 0.500 0 6 127.000 27.000 0 水面线段数: 1, 起始点标高 0.000(m) 段号投影Dx(m) 投影Dy(m) 1 0.000 0.000 滑动面线段数: 5, 起始点标高 0.000(m) 段号投影Dx(m) 投影Dy(m) 粘聚力(kPa) 摩擦角(度) 1 12.000 0.600 10.000 14.500 2 9.900 1.300 10.000 14.500 3 28.000 9.000 10.000 14.500 4 8.400 2.800 10.000 14.500 5 117.000 29.000 10.000 14.500 计算目标：按指定滑面计算推力 -------------------------------------------------------------- 第 1 块滑体 地震荷载作用下岩土边坡稳定性分析方法 摘要：综合大量文献，回顾了岩土边坡地震稳定性分析方法的研究成果，将各种分析方法大致分为拟静力法，滑块分析法，概率分析法，数值分析方法以及实验法五类，并对这几种方法作简要评述，指出存在的问题并提出未来的发展方向。 关键词：岩土工程，岩土边坡，地震稳定性，进展，分析方法 Seismic Stability Evaluation Method Of Rock-soils Lopes Gao Wei Abstract：Comprehensive many papers, and reviewed the slop earthquake stability analysis of research results, The various analytical methods are classified into pseudo-static method, sliding block analysis method, probabilistic analysis method, numerical analysis method and experimental method, This paper briefly evaluation these method, and points out the several problems and puts forward the development direction of the future. Key Words：Geotechnical engineering, Geotechnical slop, seismic stability, progress, analysis method 引言 中国位于世界两大地震带：环太平洋地震带与欧亚地震带之间，地震断裂带十分发育，是一个地震灾害严重的国家。同时，我国地形地貌复杂的地区，面积大，分布广，高山河谷数量众多，山地面积占国土面积1/4，从而客观上决定了我国有大量的自然边坡。大量的震害调查表明，地震诱发的边坡滑坡是主要的地震灾害类型之一[5]。在山区和丘陵地带，地震诱发的滑坡往往具有分布广、数量多、危害大的特点。例如，2008年5月12日四川发生的里氏8.0级特大地震，诱发了大规模的山体崩塌和滑坡，造成了人畜伤亡、房屋倒塌、堵塞交通，给山区人民生命财产造成了严重损失[6]。 3.2.3 稳定性计算 1、稳定性计算方法 稳定性分析采用二维极限平衡传递系数法进行计算，坡面地形线及可能滑面均简化成折线。计算时取滑坡体的单位宽度为1m 。在研究区工程地质分析的基础上，采用折线法计算滑坡稳定性，在此基础上对该滑坡区进行稳定性评价。 根据传递系数法，在考虑重力、孔隙水压力（假定孔隙水压力按线性分布）的情况，计算公式如下： ∑--+??--++-?++=1 12121}]sin cos )[({]cos sin )[(i i i i i wi i i i i i i i i i i st i F tg a p p a W W l c a p a W W F F ψ? (1） 式中： 111tan )sin()cos(+++---=i i i i i j ?ααααψ （2） Ψi ：推力传递系数； F i ：第i 个条块末端的滑坡推力（kN/m ）； F st ：抗滑稳定安全系数，依表不同荷载组合及工程等级选取； W i1：第i 个条块地下水位线以上土体天然重量（kN/m ）； W i2：第i 个条块地下水位线以上土体饱和重量（kN/m ）； p i ：第i 个条块土体两侧静水压力的合力； p wi ：第i 条块土体底部孔隙压力； φi ：第i 个条块所在滑动面上的内摩擦角（°）； αi ：第i 个条块所在滑动面上的单位、黏聚力（kPa ）； l i ：第i 个条块所在滑动面的长度（m ）； 孔隙水压力的计算说明如下，见图3。 h a W 1 L i P i-1 a W 2 U i P i 图3－1 孔隙水压力计算示意图 )(2 12 2a b i h h p γγ-= ? (3) i b a wi l h h p )(2 1 γγ+= (4) 2、计算工况 茂和11组滑坡标高在238～390m 之间，均高于三峡水库正常运行后的最高水位175m （黄海高程），故该滑坡不涉水。 工况5：自重＋地表荷载＋20年一遇暴雨（q 全） 3、判别标准 地震、滑坡、泥石流等地质灾害 [学习目标定位]1.了解主要地质灾害的类型。2.掌握地震、滑坡和泥石流的形成因素，简述它们的危害。3.利用地图说明火山、地震的分布规律。 一、地震 1.概念：地壳中的岩层在地应力的长期作用下，会发生倾斜和弯曲。当积累的地应力超过岩层所能承受的限度时，岩层便会突然①断裂或②错位，使长期积累的能量急剧释放出来，并以 ③地震波的形式向四周传播，使地面发生震动，成为地震。 2.地震构造 (1)图中C为④震源，B为⑤震中，BC为⑥震源深度，AB为⑦震中距。 (2)D为⑧等震线：是把地面破坏程度相似的各点连接起来的曲线。 3.震级和烈度：震级是表示地震大小的等级，它与⑨地震释放的能量多少有关，一次地震只有一个震级。烈度用来表示地震时地面受到的影响和破坏程度。一次地震可以有多个烈度。烈度与⑩震级大小、震源深浅、震中距、地质构造和?地面建筑等有密切关系。 4.分布：板块的交界处地壳不稳定，是地震易发区。?地中海—喜马拉雅地带和?环太平洋地带是世界主要地震带。 1.如何分析等震线图？ 答案分析等震线图时，首先找出震中所在的位置。震中附近震动最强烈，破坏最严重，为极震区，因此烈度最大的地点就是震中，在等震线图上一般位于不规则等震线的中心位置。其次确定烈度从大到小变化的方向，一般而言离震中越近的等值线数值越大，同一条等震线上各点的烈度相近。再次根据烈度变化的方向和等震线的形状推断影响烈度的因素。 材料2016年4月14日21时26分，日本熊本县熊本地方发生7级地震，震源深度12千米，造成重大人员伤亡。 (1)地震是怎样发生的？ (2)地震波有哪两种类型？其各有何特点？ (3)什么是烈度？影响烈度的因素有哪些？ (4)世界上有哪两大主要地震带？为什么这些地区地震灾害频发？ 答案(1)地壳中的岩层在地应力的长期作用下，会发生倾斜和弯曲。当积累的地应力超过岩层所能承受的限度时，岩层便会突然断裂或错位，使长期积累的能量急剧释放出来，并以地震波的形式向四周传播，使地面发生震动，成为地震。 (2)地震波可以分为纵波和横波两种类型。纵波的传播速度较快，可以通过固体、液体和气体传播，纵波来临时使地面物体产生上下颠簸；横波的传播速度较慢，只能通过固体传播，横波来临时，使地面物体左右摇晃。 (3)地震时地面受到的影响和破坏程度，称为烈度。影响烈度的因素有震级的大小、震源深度、震中距、地质构造和地面建筑物的质量等。 (4)世界上有地中海—喜马拉雅地震带和环太平洋地震带两大主要地震带。因为这些地区地处板块与板块的交界地带，地壳运动频繁，多地震。 地震的震级、烈度及地震分布 1.震级与烈度的区别与联系 一次地震只有一个震级，却有多个烈度，它们之间的区别和联系，如下表所示： 解释及分析地震数据体一般步骤： 1、合成人工记录和层位标定 2、追层位，注意闭合 3、解释断层 3、平面成图 在解释过程中可能用到的五种技术方法： 1.层位标定技术 2.三维体构造精细解释技术 3.相干数据体分析技术 4.低序级断层识别技术 5.断点组合技术 其中各项技术的具体用法自己去查资料 若遇到潜山和特殊岩性体时，在成图前增加1项，速度场分析即第6项技术变速成图技术；若有储层描述部分，还需增加反演处理。 1、反演工区建立 2、地震子波提取 3、井地标定 4、初始模型建立 5、反演参数选取 6、反演处理 7、砂体追踪描述 8、成图 在三维地震构造解释的基础上，对有井斜资料的井，分层段进行了井深校正，将测井井深校正为垂直井深。通过钻井资料的校正，利用校正数据表的数据，对断层的断点位置和断距进行归一化处理，对三维地震所做的构造图与钻井数据相矛盾的地方进行反复推敲，分析油藏油水关系，对一些四、五级断层进行组合、修正，反复修改构造，最后编制研究区构造图。静校正statics：地震勘探解释的理论都假定激发点与接收点是在一个水平面上，并且地层速度是均匀的。但实际上地面常常不平坦，各个激发点深度也可能不同，低速带中的波速与地层中的波速又相差悬殊，所以必将影响实测的时距曲线形状。为了消除这些影响，对原始地震数据要进行地形校正、激发深度校正、低速带校正等，这些校正对同一观测点的不同地震界面都是不变的，因此统称静校正。广义的静校正还包括相位校正及对仪器因素影响的校正。随着数字处理技术的发展，已有多种自动静校正的方法和程序。 [深度剖面]depth record section;据磁带地震记录的时间剖面或普通光点记录，用一般方法所作出的地震剖面只是表示界面的法线深度，而不是真正的铅垂深度。经过偏移校正和深度校正之后，得到界面的铅垂深度剖面才叫做深度剖面，它是地质解释的重要资料。用数字电子计算机处理磁带地震记录，能自动得出深度剖面 [同相轴]lineups;地震记录上各道振动相位相同的极值(俗称波峰成波谷)的连线称为同相轴。在解释地震勘探资料时，常常根据地震记录上有规律地出现的形状相似的振动画出不同的同相轴，它们表示不同层次的地震波。 [速度界面]velocity interface;是指对地震波传播速度不同的、相邻的两层介质的公共接触面。信噪比signal-to-noise ratio：信噪比有多种定义。通常将地震仪器的输出端上，有效信号的功率与噪声(干扰)的功率之比称为信噪比。信噪比既与输入信号本身有关，更决定于仪器的特性，它也被用来衡量资料处理的效果。因此，提高信噪比是提高地震工作质量的关键问题之一。信噪比愈大愈好，可以通过改进仪器性能或选择工作方法提高信噪比。 子波wavelet：从震源发出的原始地震脉冲在介质中传播时，由于介质对地震脉冲有滤波作用，并且地层界面使波产生反射和折射，因此，自距震源一定距离起，脉冲波形便发生变化而与原始波形不同，但在一定传播范围内其形状甚本保持不变，这时的地震脉冲便称为子波。子波的形状决定于震源和介质的滤波性质，其频率随传播距离的增大而有所降低，振幅也逐渐减小。不同的界面各自的子波不同，每一道的地震记录可以认为是由一系列的子波构成的。子波不仅用于制作理论地震记录，而且在断层对比和反褶积处理等方面都需要它。 [有效速度] effective velocity; 把覆盖层看作均匀介质而从实际观测所得的反射波或从折射波时距曲线求得的波速，统称为有效速度。由于在层状地层中存在层理，介质并不真正是均匀的，再加上界面的弯曲，使有效速度不同于平均速度，往往是比平均速度大的一种近似速度，但在各层速度的差别不很大和界面弯曲不大时，两者的差别很小。 [有效波]effective wave; 指能用来解决某些地质问题的人工激发的地震波。有效波是个相对的滑坡稳定性定量分析法(最新)
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