基于汶川地震资料的地震滑坡危险性快速评估技术研究

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地震滑坡是一种常见的地震地质灾害,因具有隐蔽性、突发性、群发性及破坏性等特点,极易造成基础设施及建筑物破坏,给灾区人民的生命及财产安全带来巨大损失。中国作为世界上地震滑坡灾害最为严重的地区之一,地震滑坡灾害具有分布范围广、破坏程度强的特点,尤其是近十年来川滇地区新构造运动和地震活动强烈,地震引发的滑坡灾害愈加频繁。因此,对地震滑坡风险进行评价,特别是在震后应急阶段,对地震滑坡危险性进行快速评估,迅速锁定灾区滑坡高易发区和高危险区,对震后灾情判断及应急响应工作具有极其重要的意义。以Newmark位移模型为代表的基于力学模型的确定性方法,在获取地震数据的基础上,以岩体力学特性、地形坡度等重要的滑坡影响因子作为计算参数,可以对地震滑坡危险性进行快速量化评估,既可以满足评估时效性,又能够在最大程度上保证评估的可靠性,是目前地震滑坡快速评估的主流方法。根据地震应急阶段快速评估的特点,本文基于实际滑坡调查数据,采用简化Newmark法,针对地震滑坡危险性快速评估技术应用以及应用过程中遇到的岩土体强度参数和临界位移的确定方法和取值规律开展了相关的研究工作,主要取得以下成果:1.基于简化Newmark位移模型制定了地震滑坡危险性快速评估的技术流程,以汶川地震重灾区11个县市为例,利用地质数据、地形坡度数据,借助Arc GIS空间数据建模工具,计算得到了研究区斜坡静态安全系数、临界加速度(6(8及不同烈度条件下滑坡位移;根据Shake Map系统产出的模拟地震烈度图,实现了对烈度影响区地震滑坡危险性快速评估技术的应用。2.基于实际滑坡调查数据探讨了局部区域岩土体强度参数的确定方法,以青川县,北川县,汶川等6县三个区域为研究区,计算了不同岩组岩土体强度参数组合对应的滑坡位移,通过滑坡预测区与实际滑坡点的对比,确定了不同岩组岩土体强度参数合理取值区间。不同区域、不同烈度、不同岩组条件下岩土体强度参数的合理取值的对比分析结果表明:(1)同类岩组岩土体强度参数合理取值与烈度等级呈正相关性,即烈度等级越高对应岩土体强度参数组合取值越大;(2)不同区域、不同烈度条件下,同类岩组的合理参数取值区间与规范规定的相同岩组参数取值范围基本一致,但具体取值有一定程度的差异。由以上岩土体强度参数的取值规律及影响特点可以看出,进行地震滑坡危险性快速评估工作,通过规范取值范围仅选取一组力学参数赋予一类岩组的做法,易造成局部区域滑坡危险性评估结果的不准确。3.基于实际滑坡调查数据研究了区域临界位移值的确定方法,以青川县、北川县及汶川等6县三个区域为研究区,在确定的合理岩土体参数基础上,通过对比不同临界位移值对应滑坡危险区与实际滑坡调查点的吻合程度,确定了研究区临界位移的合理取值范围。通过对研究区临界位移取值的对比分析,得出以下取值规律:(1)不同烈度相同岩组临界位移合理取值范围对比分析结果表明,研究区内同一类岩组的临界位移在一定范围内体现出基本的一致性,烈度对临界位移取值影响不大;(2)坚硬程度高、完整性好的岩组滑坡临界位移,其取值比坚硬程度低、完整性差的岩组临界位移的低。因此,利用简化Newmark模型进行地震滑坡危险性快速评估时,不同坚硬程度岩组采用一个临界位移值作为滑坡失稳判据,会对滑坡危险性预测结果造成一定影响。本文的研究工作,为相关地震应急产品的自动化产出系统构建提供了技术支持,为区域岩土体强度参数基础数据库的建立提供了数据支持,对提高研究区及相似区域地震滑坡快速评估精度具有较好的参考价值。
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