地震强度递增沙堆模型响应机制的研究

针对汶川地震Ⅹ度和Ⅺ度烈度区崩塌滑坡面积与累计频率统计关系呈现不同分布规律的现象,开展了地震峰值加速度从0.075~0.450g的6组振动台沙堆模型实验.实验重现了随振动强度增加,落沙量与累计频率从幂律分布-对数正态分布-正态分布依次转变的现象.数学分析表明,变异系数的减小,是这3种概型依次转变的原因.根据实验观察,随扰动递增沙堆表面颗粒行为呈现不同响应模式:微振动时颗粒活动性消失的概率与活动性分叉的概率在总体上平衡,当颗粒间近邻的相互作用导致连锁反应时才能发生大规模落沙事件,具有最大的不确定性.强振动时大部分颗粒就能独立启动,大规模落沙成为必然事件.据此提出,落沙规模由自组织控制的颗粒链式反应过程,向外力控制的颗粒独立下落过程的转化是导致变异系数减小的物理机制.根据以上认识,随地震烈度增加,汶川地震触发的崩塌滑坡规模与累计频率依次服从幂律分布-对数正态分布的现象,可能是具有普适性意义的规律.     

驱动机制改变对沙堆模型行为特性的影响

慢驱动机制是自组织临界系统(SOC)的基本条件之一,若仅当驱动机制发生改变时,系统的行为特性会呈现何种变化,尚未有人研究.针对这一问题开展了快驱动机制的沙堆模型实验,通过快速倾斜沙堆底板的方式使沙堆从欠临界角快速到达临界角.实验表明,沙堆坡度保持在临界角附近时,落沙量服从幂律分布;随着沙堆坡度逐渐偏离临界角度,落沙量的统计特性将经历对数正态分布-正态分布的转变,不再呈现SOC特性.汶川实震诱发断裂带上盘的崩塌滑坡原型问题是驱动机制改变在自然界中的体现(其隆升速度与滑坡速度之间不存在巨大的时间标度分离).在对汶川地震断裂带上、下盘地区1.5km内的崩塌滑坡规模面积统计分析发现,上盘灾害服从对数正态分布,而下盘不服从对数正态分布.据此,推断汶川地震靠近断裂带上盘附近的崩塌滑坡呈现对数正态分布的规律可能是具普适性意义的现象.     

“4·20”芦山地震地质灾害遥感快速解译与空间分析

2013年4月20日四川省芦山县发生7.0级地震,地震诱发了大量的崩塌滑坡。利用四川省测绘地理信息局和四川省地质调查院提供的芦山县城、太平镇、宝盛乡、龙门乡、清仁乡、上里镇、思延乡等重灾乡镇的震后高精度航空影像进行了地质灾害体的解译,利用GIS分析了芦山地震诱发的崩塌滑坡的空间分布关系和特征。结果表明崩塌滑坡主要受断层控制,距离发震断层3km范围内分布密度最大;坡度是影响崩滑分布的重要因素,崩滑体主要分布在坡度40°～50°范围内;在海拔高度1～1.5km范围内崩塌滑坡密度最大;距水系400m范围内的崩塌滑坡分布密度最大;白垩系泥岩、砂岩出露的地方容易产生大量崩塌滑坡;崩塌滑坡主要集中分布在Ⅸ烈度区。     

2023年积石山Ms6.2级地震同震地质灾害初步分析

2023年12月18日,甘肃省临夏回族自治州积石山县发生Ms6.2级地震,触发了大量同震地质灾害,亟需查明同震地质灾害的基本特征、发育分布规律和成因机制,为震后恢复重建与地质灾害防治提供支撑。本文基于多源高分辨率遥感解译和已有研究成果对比分析,初步揭示了此次地震地质灾害的基本特征和发育分布规律,并探讨了草滩村液化滑坡—泥流的成因机制。结果表明：此次地震Ⅶ度及以上烈度区内共发育1 535处同震地质灾害,主要为中小规模黄土滑坡和浅表层岩质崩塌,集中分布于黄土梁和黄土塬内冲沟两侧、单薄黄土梁两侧以及大型历史滑坡后壁等局部地形较陡峭的部位。地震因素控制了同震地质灾害的区域分布规律,而地形因素控制了同震地质灾害的局部分布规律。同震地质灾害在0.1～0.3 g震峰值加速度区域、发震断层下盘区域、南东坡向、30～60 m坡高范围、斜坡中部以上20～40 m范围分布数量最多。受广泛关注的草滩村“砂涌”灾害本质是饱水黄土在地震作用下发生的液化滑坡。2016年完成的填沟造地工程改变了滑源区地表和地下水流通条件,地下水通道被堵塞,导致地下水位抬升和下部土体饱和可能是该处发生液化滑坡的重要原因。     

地质灾害发生频率的幂律规则

幂律规则是指某事件发生的频率与发生规模之间呈幂函数关系。本文在对向家坝水电站库岸崩滑体发育分布规律进行统计的基础上，参考前人对地震、泥石流等的研究成果，提出了地震、崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害发育分布满足幂律规则的观点。     

汶川地震驱动的滑坡灾害空间发育规律研究—以四川省安县为例

利用遥感影像数据和MAPGIS空间分析功能,对汶川地震驱动的滑坡灾害在四川省安县的发育规律进行研究,结果表明:1)逆冲断层发震时上下盘加速度峰值的差异导致上盘滑坡灾害点密度远大于下盘;2)由于北川-映秀断裂和彭县-灌县断裂的双重影响及锁固段效应的作用,安县滑坡点高密度区位于距发震断层2~6 km处,表现出与其他研究区域不同的特征;3)河流的侧蚀、下蚀作用为滑坡的形成提供了破碎岩土体和有效临空面,滑坡灾害多沿水系呈带状分布;4)滑坡灾害点高密度区与地震高烈度区基本重合;5)滑坡点密度值随岩性硬度的减弱而增强.     

汶川地震触发崩滑与Arias强度关系研究

利用汶川地震获得的强震记录及诱发的大量崩滑数据,对地震触发滑坡和Arias强度的关系进行了研究,得到汶川地震在龙门山震区Arias强度可以触发崩滑的水平向下限值约为0.4m/s,上限值可以定为4m/s,研究区不同出露地层可以触发崩滑的Arias强度变化范围不同,平均下限不超过1.0m/s.对部署于龙门山断裂带的强震数据拟合,得到汶川地震龙门山震区Arias强度的衰减关系.利用衰减关系对地震触发崩滑影响区域的估计与实际情况比较吻合,表明综合了地震动记录的振幅、持时和频率信息的Arias强度参数与地震地表破坏程度关系更为密切.可以将Arias强度参数应用于震后地震触发崩滑等地质灾害影响区域的评估工作,评估结果较以烈度作为评估因子的结果更为集中,比较适合于震后应急期间灾害快速评估,可为应急救援决策和方案的制定提供参考信息.     

海原特大地震红土川滑坡拟静力强度折减法模拟分析

为研究黄土物理力学参数对滑坡稳定性的影响,通过拟静力强度折减的方法进行红土川滑坡的模拟分析,研究了地震动输入及岩土体强度指标:黏聚力、内摩擦角对黄土-泥岩的二元结构滑坡的影响。结果表明:在地震输入为0. 70g时,接近边坡的极限状态,稳定性系数为1. 01。在此地震输入下,当黄土黏聚力为21 k Pa、内摩擦角为28°时,其稳定性系数为1. 00,可见在黄土物理力学参数相似的红土川地区,0. 70g可作为该地区参考的地震输入。并且将红土川滑坡所在区域划归成Ⅸ度区时,相对较稳定;而划归成Ⅹ度区时,稳定性系数小于1。鉴于此处已形成滑坡,则划归为Ⅹ度区更加合理。可为减轻黄土地区滑坡灾害提供基础资料与参考。     

海原特大地震红土川滑坡拟静电强度折减法模拟分析

为研究黄土物理力学参数对滑坡稳定性的影响,通过拟静力强度折减的方法进行红土川滑坡的模拟分析,研究了地震动输入及岩土体强度指标:黏聚力、内摩擦角对黄土-泥岩的二元结构滑坡的影响。结果表明:在地震输入为0. 70g时,接近边坡的极限状态,稳定性系数为1. 01。在此地震输入下,当黄土黏聚力为21 k Pa、内摩擦角为28°时,其稳定性系数为1. 00,可见在黄土物理力学参数相似的红土川地区,0. 70g可作为该地区参考的地震输入。并且将红土川滑坡所在区域划归成Ⅸ度区时,相对较稳定;而划归成Ⅹ度区时,稳定性系数小于1。鉴于此处已形成滑坡,则划归为Ⅹ度区更加合理。可为减轻黄土地区滑坡灾害提供基础资料与参考。     

汶川地震滑坡详细编录及其与全球其他地震滑坡事件对比

 汶川地震滑坡编录结果表明,2008年5月12日汶川地震触发了197481处滑坡,面积约为1160km²,大致分布在一个面积约1.1x10⁵km²的区域内,是当前汶川地震滑坡最全面详细的编录成果,也是有记录以来单次地震事件触发滑坡数量最多的记录。其中196007处滑坡(占滑坡总数量的99.25%),面积为1150.622km²(占总滑坡面积的99.19%),分布在一个面积为44031km²、以映秀—北川地表破裂为近似中心的近椭圆形区域内。分析这196007处滑坡面积与滑坡数量的幂律关系,结果表明,面积在1x10⁴—1x10⁶m2之间的滑坡,滑坡面积与滑坡数量累加之间的幂律关系式可表示为lgN(A)=-2.0745A+13,判定系数R²=0.9931,表明该滑坡面积区间内滑坡面积与滑坡数量之间具有良好的幂律关系。对比结果表明,汶川地震滑坡影响区面积略高于全球其他地震事件滑坡影响区面积的上包络线。汶川地震滑坡编录成果为后续汶川地震滑坡相关科学研究提供了重要的基础数据。     

海原地震Ⅸ度带内滑坡与地质地貌因素之间的相关关系

1920年海原地震是我国历史上最大的地震之一,在极震区诱发了数千个大规模形态多样的黄土滑坡,对Ⅸ度烈度带内滑坡灾害密集的静宁县境内做了详细的调查,获取大量数据,并进行统计分析,找出此次地震诱发的滑坡与区域地质地貌因素之间存在的相关关系．     

“4·20”芦山地震地质灾害特征分析

2013年4月20日四川省芦山7级地震是"5.12"汶川地震后龙门山断裂带又一次强烈地震,初步统计地震触发了1800余处具有危害性的地质灾害点,比地震前增加了14%。地质灾害高发区位于Ⅷ、Ⅸ烈度区的龙门-宝盛-太平-双石、大溪-灵关-中坝-穆坪等区域。地质灾害主要类型为浅层滑坡与崩塌、落石,以崩塌体最为显著,失稳模式为震动-拉裂-滑移、震动-拉裂-错落、震动-偏心滚落3种。地震地质灾害除受控于强震触发作用,陡峻的地形地貌、地形与高程放大效应特征突出,同时软弱的岩性、强风化卸荷作用也是地质灾害产生的物质基础。地震崩塌、滚石的危险区范围Dmax=(0.7～1.3)Hmax,滚石的运动距离dmax≈1.1404 Hmax+6.42,与汶川地震崩塌的研究成果是吻合的。     

芦山Ms 6.1级地震山地灾害异常区灾害成生机制

探讨2022年6月1日四川省芦山Ms 6.1级地震次生灾害的发育特点及不同活动性断层地震次生灾害的发育规律。通过地表调查并借助无人机、机载雷达等手段对次生地质灾害集中发育区进行实地调查,发现灾害异常区位于宝兴县东河两岸,表现为大量崩塌及少部分滑坡,灾害分布呈短椭圆形,以高位崩塌为主,滑坡发育于斜坡上部的残坡积发育部位。由于背坡效应和斜坡结构的耦合作用,致使此次地震造成的次生灾害集中发育在宝兴县东河一带。     

1879年甘肃武都南8级地震的震灾特征

1879年7月1日(即清光绪五年五月十二日)在甘肃南部的武都、文县之间发生了一次8级大地震,称为武都南地震,震中烈度达Ⅺ度.本次地震造成了严重的建筑物破坏和滑坡、崩塌、次生水灾等震害和约2万余人死亡.本文简要回顾了武都南8级地震的研究历史,归纳总结了本次地震的烈度分布特征和衰减规律,重新绘制了烈度等震线图,重点对本次地震的震害类型及特征、地震形变特征和震后抗灾救灾等情况进行了综合分析与评述.总体上看,本次地震震级大,人员伤亡率高,破坏区范围广,震灾非常严重.科学总结和分析本次地震的震灾特征,对未来的大震科学研究、震灾防御和应急救援等均有重要科学意义和实用价值.     

汶川地震震中区崩塌发育规律

研究区为汶川地震的震中区,是研究地震崩塌最为典型的区域。通过详细的野外实地调查,结合遥感解译的成果,分析震中区崩塌灾害的空间分布特征以及影响崩塌灾害发育的重要因素,揭示了震中区崩塌灾害的发育规律。研究区内崩塌灾害在平面分布上,主要沿水系沟谷两岸呈线状分布,并且多位于断裂带的上盘;剖面分布上,崩塌的发生存在明显的背坡面效应和断层错动方向效应。斜坡坡形、坡向、坡高、坡度以及岩性是影响斜坡崩塌灾害发育的重要因素。区内崩塌失稳机制以滑移式和倾倒式为主。     

震后滑坡地表时空演化过程与规律——以汶川地震滑坡银洞子滑坡为例

为揭示地震效应下震区松散滑坡堆积体地表演化过程的时间变异和空间分布规律,本文以5·12汶川地震极震区—白沙河流域的银洞子滑坡为例,通过野外取样调查、无人机航拍以及多时相卫星遥感影像差分,分析了该滑坡堆积体在震后10年的空间及地表演化过程。结果表明：滑坡活动频率呈震荡式衰减,震后5年内为滑坡极度活跃期;滑坡失稳地表过程首先是降雨条件下表层较松散的土体随地表径流发生运移,随后地表侵蚀作用下逐渐形成坡面侵蚀拉槽,最后发展为以堆积体前缘的牵引式浅层滑坡为主。通过定量分析堆积体失稳区土体级配组成,发现粗颗粒（≥2mm）百分含量增加,具有明显的粗化现象。最后结合灾害事件的触发降雨量初步提出了触发日降雨量演化模型。四次典型滑坡事件特征与研究区震后10年地表时空演化过程基本一致。本研究旨在为汶川震区震后地质灾害的长期防控提供参考和基础。     

中国滑坡崩塌危险性区划

中国滑坡、崩塌灾害日趋严重,对这两种突发性泥沙灾害进行危险性区划具有重要意义.根据滑坡崩塌发生机理选择危险度的基本指标,建立了基于县市行政区的形成条件数据库和重大灾害数据库.采用突发性泥沙灾害危险性快速区划方法将中国分为高危险度区、较高危险度区、中危险度区、较低危险度区和低危险度区.通过图形的叠加计算,对区划结果与形成条件分布的相关性进行分析.同时采用重大历史灾害分布统计,直接验证了快速区划方法的可靠性.     

近断层地震动与汶川地震灾区滑坡破坏特征分析

基于对都江堰、彭州、绵竹、绵阳、北川、青川、平武、江油等重灾区和极重灾区的30多个地震滑坡灾害点进行的滑坡灾害现场测绘、灾害信息数字影像采集、地震滑坡灾害评估工作,发现灾区滑坡破坏模式主要以崩塌破坏或者崩塌破坏诱发的崩滑式破坏,而纯粹滑动式破坏较少,同时灾区滑坡破坏特征与近断层地震动效应存在密切联系,近断层地震滑坡与远震滑坡在灾害机理与破坏形式上存在明显区别,有必要在今后研究工作中针对近断层地震动的大脉冲效应、SH波、崩塌破坏特征展开系统研究.     

北川县地震次生滑坡空间分布特征研究

在已解译的遥感影像资料基础上,利用MAPGIS空间分析方法对汶川地震次生滑坡在北川县的空间分布特征进行研究.结果表明,由于断层效应、烈度效应、水系侵蚀作用、岩性控制作用等内外力因子的影响,在北川县境内,距发震断层4km范围区域、发震断层上盘区域、距水系1km的沿河两岸、Ⅺ级和X级地震烈度区、砂页岩分布区是五类地震次生滑坡的强发育区.将五类区域进行空间叠加,并据此对研究区进行地震滑坡危险性区划,可以看出,在发震断层上盘,汶川地震次生滑坡的高危区分布于沿断层4km范围内的整个区域及X级、Ⅺ烈度区内的沿河两岸地区;在发震断层下盘,高危区分布于沿断层4km范围内的沿河两岸地区.     

甘肃省白龙江流域滑坡分布规律及其主控因素

以近期开展的区域性调查、勘查项目所得的1031处滑坡数据为基础,分析了白龙江流域地质背景和外部环境主要因素中滑坡分布的敏感区段,以及不同规模滑坡的分布特征及其主控因素的敏感区段,探讨了各个因素控制和影响滑坡分布的内在机理.研究发现,流域内滑坡在以下地段集中分布:中山区、地形坡度15°~45°斜坡区、层状浅变质岩+灰岩岩组分布区、距离主干段断层10 km范围内、地震烈度Ⅶ~Ⅷ度区、小时最大降雨量35~40 mm地区、白龙江及其一级支流河谷两岸以及人口密度大于10人/km~2地区.巨型滑坡更加密集于中山区、浅变质岩+灰岩岩组分布区、距离主要断裂带不足5 km范围内以及白龙江及其一级支流河谷两岸;中小型滑坡在低山丘陵区、松散土层分布区、白龙江二级及以下支流岸坡上以及人口密度大于100人/km~2地区更为集中;大型滑坡分布特征介于二者中间.巨型滑坡对断裂、地形、软岩敏感性最强,中小型滑坡对降雨、松散土体、人类活动最为敏感.