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滑坡灾害评价研究的成果及危险性评估

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,国内外滑坡灾害评价研究主要包括滑坡(边坡)稳定性评价、滑坡灾害易发性评价、滑坡灾害危险性评价和风险性评价。国外对滑坡灾害危险性评价的研究起步较早,至今已经形成了较为系统的危险性评价体系。

滑坡灾害评价研究的成果及危险性评估

目前,国内外滑坡灾害评价研究主要包括滑坡(边坡)稳定性评价、滑坡灾害易发性评价、滑坡灾害危险性评价和风险性评价。在具体研究内容方面,国内与国外略有差异。

1.滑坡(边坡)稳定性评价

针对与重大工程(公路、铁路水电站等)相关的高陡边坡稳定性,我国水电、公路、铁路建设部门、相关高等院校、科研机构进行了大量的勘察和评价研究工作。

20世纪90年代以来,人类工程活动迅速增长,边坡稳定性问题越来越突出。我国长江三峡工程、金沙江溪洛渡水电站和雅砻江锦屏水电站等重大工程的建设遇到了前所未有的高陡边坡稳定性问题。“八五”和“九五”期间,国家专门立项开展了工程边坡稳定性及其加固配套技术的研究。同时,非线性科学理论、非连续介质理论、可靠性分析理论以及计算机技术的发展,为边坡稳定性研究提供了新的途径和方法,多学科、多专业的交叉渗透研究成为边坡研究的发展方向。可靠性分析理论、模糊数学、块体理论、灰色系统理论、神经网络理论、分形理论、突变理论、自组织理论以及各种复杂的数值计算方法广泛地应用于边坡研究中。边坡稳定性研究步入了定性与定量相结合、概念模型与仿真模拟相结合、监测与反馈分析相结合的新阶段(李天斌,2002)。

工程边坡可分为土质边坡和岩质边坡。现阶段,对于土质边坡有比较完善的研究办法,就目前工程应用而言,分析手段主要还是采用极限平衡法,但需要事先知道滑动面位置和形状。对于均质土坡,可以通过各种优化方法来搜索危险滑动面,从而进行相应的稳定性分析评价。岩质边坡稳定性评价的方法分为极限平衡法和有限元法,实际岩质边坡的岩体中含有大量不同构造、产状和特性的不连续结构面(如层面、节理、裂隙、软弱夹层、岩脉和断层破碎带等),给岩质边坡的稳定性分析带来了巨大的困难(汤明高,2004)。黄润秋教授领衔的成都理工大学“中国西南高边坡稳定性评价及灾害防治”课题组,结合西南地区重大工程建设和重大滑坡灾害防治,对高边坡稳定性评价和灾害防治分析技术与方法进行了探索与开拓,提出了具有针对性的以“地质过程机制分析-量化评价”为核心的学术思想体系、以“系统工程地质分析”为主体的评价方法和应用技术体系,形成了“复杂岩体结构精细描述和建模”、“边坡变形破坏机理模式及变形稳定性评价方法”和“滑坡灾害过程模拟与过程控制”三大支撑技术,取得了重要的成果(黄润秋,2008)。

2.滑坡灾害易发性评价

滑坡灾害易发性是指在现状自然地理、地质构造和地层岩性等成灾背景条件下滑坡灾害的易发程度,是静态或准静态的。滑坡灾害评价方法都是基于一个共同的假设:在已经发生滑坡灾害的相同条件下,将来的滑坡灾害可能会发生(Clerici et al.,2006;Guzzetti et al.,1999)。目前,已经发展了多种滑坡灾害易发性评价方法,总体上可以概括为两类:定性方法和定量方法。定性方法主要是指基于专家经验的现场分析和因子专题图(地震烈度、地貌和地质等)叠加分析(Anbalagan and Singh,1996;Ayalew et al.,2004)。定量方法主要是指统计分析方法,又可细分为多种方法(Carrara et al.,1991;Tang et al.,2011;Yoshimatsu and Abe,2006;Kamp et al.,2008)。例如,人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)(Lee and Evangelista,2006;Yilmaz,2010)、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)(Yao et al.,2008;Yilmaz,2010;Xu et al.,2012a,2012b)、贝叶斯网络(Bayesian Network)(Song et al.,2012)和Logistic逻辑回归分析(Dong et al.,2011;Nefeslioglu et al.,2006;Xu et al.,2013a)。对于不同地区的环境地质背景,这些方法具有不同的特点和适应性(Tangestani,2009;Mohammady et al.,2012;Ozdemir and Altural,2013)。GIS和RS技术已经被广泛地应用于滑坡灾害易发性评价研究中(Carrara et al.,1999;Lan et al.,2004,2013;陈玉等,2013)。(www.xing528.com)

3.滑坡灾害危险性评价

滑坡灾害危险性是指一定发育程度的地质体在诱发因素作用下发生灾害的可能性及危害程度。滑坡灾害危险性评价是指在查明各种致灾地质作用的性质、规模和承灾对象社会经济属性的基础上,从致灾体稳定性和致灾体与承灾对象遭遇的概率上分析入手,对其潜在的危险性进行客观评价,开展包括现状评价、预测评估、综合评估、建设用地适宜性评价及滑坡灾害防治措施建议等为主要内容的技术工作。

国外对滑坡灾害危险性评价的研究起步较早,至今已经形成了较为系统的危险性评价体系。国外对滑坡灾害危险性评价的研究最早可追溯到20世纪60年代,在美国、日本等滑坡多发国家,为了减小或避免滑坡灾害带来的损失,开展了大区域的滑坡灾害的规律研究,并将滑坡灾害的规避与国土规划结合在一起,在预测方面取得了一定的成效。自20世纪90年代起,围绕国际减灾十年计划行动,北美及欧洲许多国家在原滑坡灾害危险区划研究的基础上,开展了滑坡灾害危险性与土地利用立法的风险评价研究,把原来单纯的滑坡灾害危险区划研究拓展到了综合减灾效益方面的系统研究。

我国开展区域滑坡灾害危险性区划研究始于20世纪80年代初,90年代开始不断重视降雨型滑坡危险性区划研究,采用的主要方法有斜坡内部因子数字统计叠加法、多因子模糊数字评价法、单因子数字评价法。与降雨型滑坡灾害相比,地震滑坡灾害形成的地质条件和地形地貌条件基本一致,它们之间的根本差别在于滑坡灾害激发条件或动力条件的不同,地震滑坡的动力条件是地震动荷载(刘凤民等,2006)。基于地震动和斜坡累积位移的Newmark物理模型(Wilson and Keefer,1983;Miles and Ho,1999)被发展用来进行区域地震滑坡灾害危险性的快速评估,并被用于美国Northridge地震(Jibson et al.,2000)、意大利地震(Romeo,2000)和汶川地震(王涛等,2013)等多个地震滑坡危险性评价实例中。震后强降雨条件下的滑坡灾害发生频率将显著增加,无限斜坡SINMAP模型被用来分析芦山地震重灾区斜坡在不同降雨条件下(小雨、中雨、大雨、暴雨)的稳定性指数,获得了区域尺度的斜坡稳定性分布。研究结果表明,通过合理的模型系数折减,SINMAP模型可以用于震后斜坡稳定性分析(Yang et al.,2015a)。

值得指出,21世纪以来,国际上越来越重视滑坡灾害风险管理在防灾减灾方面的推广应用,我国相关主管部门和学者也在不断推行风险管理新理念,探索适合中国国情的滑坡灾害风险评估方法和管理方式。由于本书不涉及该项内容,故不赘述。

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