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灌溉渗透诱发黄土滑坡风险分析与控制

灌溉渗透诱发黄土滑坡风险分析与控制

作者：毕俊擘长安大学

学位级别：硕士

在黄土高原区,人民为了解决生活问题,不断提取河流水源进行大面积漫灌,灌溉水在灌区内回流下渗,到达相对隔水的粘土层时,下渗受阻便赋存于黄土层内,经长期的累积效应,导致黄土边坡发生大规模的滑坡灾害。灌溉渗透诱发型黄土滑坡灾害在... 详细信息

在黄土高原区,人民为了解决生活问题,不断提取河流水源进行大面积漫灌,灌溉水在灌区内回流下渗,到达相对隔水的粘土层时,下渗受阻便赋存于黄土层内,经长期的累积效应,导致黄土边坡发生大规模的滑坡灾害。灌溉渗透诱发型黄土滑坡灾害在黄土高原具有普遍性,大量分布于陕、甘、宁、青等省的主要灌区周边,规模以大中型黄土崩滑为主,且多呈带状群发,甚至形成连绵数十公里长的滑坡带。合理评价灌溉诱发黄土滑坡灾害的风险及采取何种手段减缓灾害风险是目前急需解决的关键问题。灌溉作为灌区居民生存的必需保证,而灌溉诱发滑坡则是危害后果较为严重的灾害事故,合理权衡这一矛盾是进行此类型滑坡灾害风险评价及控制的最终目的。本文以黑方台地区灌溉诱发黄土滑坡群中具代表性滑坡-焦家九号滑坡为例,实现以“灌溉入渗-地下水流场演化-抗剪强度参数改变-斜坡稳定系数-可靠度-风险分析-风险控制”这一风险评价方法。在大量收集灌溉诱发黄土滑坡灾害资料基础上,综合分析灌溉诱发黄土滑坡成因;针对大面积漫灌条件下黄土台塬区入渗补给条件改变,利用MODFLOW软件建立地下水数值模型及预测地下水流场,总结灌溉条件下地下水位变化规律;通过对研究区黄土大量采样进行常规物理力学性质试验,统计分析其参数变异特征,利用有限元软件进行滑坡确定稳定性分析和蒙特卡洛随机可靠度分析,获得不同灌溉条件下的滑坡稳定系数失效概率;基于滑坡风险管理的理论,在系统分析承灾体的价值损失基础上,评价不同灌溉条件下的单人生命风险和财产风险,统筹考虑容许风险水平和农业灌溉需求,提出灌溉控制、竖井排水、平孔排水及简易工程治理等综合风险控制措施。

关键词：黄土滑坡灌溉地下水位可靠度风险

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基于变形监测成果的宝塔山滑坡稳定性评价

水文地质工程地质 2013年第3期40卷 110-114,120页

作者：薛强张茂省唐亚明毕俊擘国土资源部黄土地质灾害重点实验室/中国地质调查局西安地质调查中心陕西西安710054

宝塔山斜坡坡高壁陡,存在多处崩塌滑坡隐患,开展了有针对性的斜坡变形迹象及诱发因素监测,分别进行了滑坡体深部位移监测、降雨监测、土壤含水率监测和视频监测,建设了监测数据实时自动采集、自动传输、自动入库的宝塔山斜坡自动监测系... 详细信息

宝塔山斜坡坡高壁陡,存在多处崩塌滑坡隐患,开展了有针对性的斜坡变形迹象及诱发因素监测,分别进行了滑坡体深部位移监测、降雨监测、土壤含水率监测和视频监测,建设了监测数据实时自动采集、自动传输、自动入库的宝塔山斜坡自动监测系统。监测结果表明,宝塔山滑坡各监测点位移量接近零,降雨对土壤含水率具有明显影响的深度为0～4.0m。结合视频监测及宏观调查资料,判定宝塔山基底整体稳定,发生整体滑动产生大型滑坡的可能性很小,但在极端气候条件下发生浅层滑坡和中小型崩塌的可能性很大,危及宝塔山安全,需采取有效的崩塌滑坡灾害治理措施。

关键词：宝塔山滑坡监测位移土壤含水率稳定性

用微波炉快速测定黄土含水率最佳烘干时间的确定

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西北地质 2019年第2期52卷 167-171页

作者：毕俊擘张茂省薛强中国地质调查局西安地质调查中心/西北地质科技创新中心自然资源部黄土地质灾害重点实验室

以往现场测定黄土含水率的方法主要有烘干法、酒精灼烧发、比重计法、碳酸钙气压法等。微波炉的出现给含水率测定带来新的途径。微波炉烘干是否破坏了有机质,测试数据是否有效,最佳烘干时间是多少成为不可逾越的问题。笔者以延安地区黄... 详细信息

以往现场测定黄土含水率的方法主要有烘干法、酒精灼烧发、比重计法、碳酸钙气压法等。微波炉的出现给含水率测定带来新的途径。微波炉烘干是否破坏了有机质,测试数据是否有效,最佳烘干时间是多少成为不可逾越的问题。笔者以延安地区黄土及红黏土为研究对象,采用微波炉烘干和常规实验室烘箱烘干方法,对比了不同烘干时间的土样含水率,确定了土样含水率达到稳定时的烘干时间。结果表明:微波炉烘干达到10min后,其结果与烘箱烘干法一致,方法有效;微波炉设定高火力,延安马兰黄土(Qp3)烘干时间为7min,离石黄土(Qp2)烘干时间为8min,对新近系N2b-j组红粘土烘干时间为10min;与烘箱烘干法相比,波炉烘干法可现场测试,省去了送样和和长时间烘烤时间,显著提高了工作效率,可作为工程施工及地质调查现场快速测定含水率的方法。

关键词：含水率微波炉烘干法黄土

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基于风险评价的黄土滑坡分类及特征

地质通报 2015年第11期34卷 2092-2099页

作者：唐亚明冯卫毕银强毕俊擘中国地质调查局西安地质调查中心陕西西安710054 国土资源部黄土地质灾害重点实验室陕西西安710054

整理分析了国际上通用的滑坡分类方法,并对国内有关的滑坡分类体系汇总,在此基础上,将运动形式、规模大小或运动速度综合考虑,形成一个二维的分类表,提出了基于风险评价的黄土滑坡分类方法。根据该方法,黄土滑坡可分为剥落、倾倒、崩塌... 详细信息

整理分析了国际上通用的滑坡分类方法,并对国内有关的滑坡分类体系汇总,在此基础上,将运动形式、规模大小或运动速度综合考虑,形成一个二维的分类表,提出了基于风险评价的黄土滑坡分类方法。根据该方法,黄土滑坡可分为剥落、倾倒、崩塌、滑塌、滑动、泥流、复合型7个类,每一大类再分为不同的亚类或小类,共将黄土滑坡分为7个大类,10个亚类,38个小类。每一种黄土滑坡的变形破坏方式和运动学特征不同,具有不同的规模、速率和滑移距离,因此其风险特征也不同,对不同类型黄土滑坡的风险特征做了分析和总结。

关键词：滑坡分类黄土滑坡分类风险特征风险评价

川藏交通廊道黏土化蚀变岩发育特征及其对大型滑坡的促滑作用

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地球科学 2022年第6期47卷 1945-1956页

作者：张永双李金秋任三绍吴瑞安毕俊擘中国地质科学院水文地质环境地质研究所河北石家庄050061 中国地质科学院地质力学研究所北京100081

黏土化蚀变岩是在岩浆期后热液作用或后期水热作用下形成的具有不良工程地质性质的特殊地质体.在野外调查、黏土矿物测试和物理力学试验分析的基础上,阐述了川藏交通廊道黏土化蚀变岩的形成条件、区域分布特征、地质特征及蚀变程度的判... 详细信息

黏土化蚀变岩是在岩浆期后热液作用或后期水热作用下形成的具有不良工程地质性质的特殊地质体.在野外调查、黏土矿物测试和物理力学试验分析的基础上,阐述了川藏交通廊道黏土化蚀变岩的形成条件、区域分布特征、地质特征及蚀变程度的判据,以白格滑坡为例揭示了黏土化蚀变岩对大型滑坡的促滑作用.结果表明,黏土化蚀变岩的区域分布受活动断裂、热液作用和地层岩性控制,常沿侵入岩脉、断裂带、岩浆岩节理密集带、侵入岩体与其他岩层的接触带等部位发育,其蚀变程度按蚀变系数可划分为微蚀变、弱蚀变、中等蚀变和强蚀变4个等级,在干湿交替和松弛条件下极易发生崩解、软化,中等-强蚀变的岩体抗剪强度低.黏土化蚀变岩对滑坡的促滑作用主要体现在强度弱化效应、岩体结构劣化效应及失稳滞后效应3个方面,是促进构造混杂岩带深切河谷斜坡失稳、形成大型滑坡不可忽视的重要因素.

关键词：构造混杂岩带黏土化蚀变岩工程地质特性促滑作用白格滑坡

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陕北黄土崩塌灾害风险评价指标体系构建

地质通报 2012年第6期31卷 979-988页

作者：唐亚明薛强毕俊擘程秀娟中国地质大学(北京) 北京100083 中国地质调查局西安地质调查中心陕西西安710054

在滑坡的易发性、危险性和风险评价中,评价指标的选取和定量化是非常关键的。目前国内外采取的主要方法是利用GIS工具提取地形、岩性、距河流或断层带的距离、土地类型、植被、降雨、河流密度等因子进行分析和计算。这些指标在滑坡易发... 详细信息

在滑坡的易发性、危险性和风险评价中,评价指标的选取和定量化是非常关键的。目前国内外采取的主要方法是利用GIS工具提取地形、岩性、距河流或断层带的距离、土地类型、植被、降雨、河流密度等因子进行分析和计算。这些指标在滑坡易发性和危险性区划中得到了广泛应用并取得了丰硕的成果,但也有一些局限性,具体表现在3个方面:一是不能针对不同的滑坡类型提供不同的评价指标体系;二是提取的这些因子中在区域上有些是共性因子,如岩性、降雨等;三是尚未建立一个完整的风险评价指标体系。本次研究专门针对陕西北部地区广泛发育的一种称之为"黄土崩塌"的滑坡类型,运用国际上流行的滑坡风险管理理论,确定其风险评价总体指标体系;基于大量野外调查数据的统计规律,分析了黄土崩塌危险性的主要来源和影响危害性的主要因素,从失稳可能性评价指标、崩塌强度评价指标、承灾体评价指标和易损性评价指标4个方面共确定了16大类36个评价指标。该指标体系的构建可为进一步的陕北黄土地区斜坡单元崩塌灾害风险评价提供基础。

关键词：黄土崩塌风险评价指标黄土高原

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滑坡监测预警国内外研究现状及评述

地质论评 2012年第3期58卷 533-541页

作者：唐亚明张茂省薛强毕俊擘中国地质大学(北京) 北京100083 中国地质调查局西安地质调查中心西安710054

本文从降雨临界值研究、监测技术方法、区域性监测预警系统三个方面对滑坡监测预警的国内外研究现状进行了回顾和总结。首先归纳了国内外28个国家或地区的滑坡降雨临界值及统计方法,三个模型——日降雨量模型、前期降雨量模型和前期土... 详细信息

本文从降雨临界值研究、监测技术方法、区域性监测预警系统三个方面对滑坡监测预警的国内外研究现状进行了回顾和总结。首先归纳了国内外28个国家或地区的滑坡降雨临界值及统计方法,三个模型——日降雨量模型、前期降雨量模型和前期土体含水状态模型,基本概括了当前降雨诱发滑坡临界值的确定方法;但由于降雨入渗触发滑坡的复杂性,不同机理的滑坡"需要"不同的降雨临界值;目前的研究趋势是对雨量雨强雨时—土体渗流场动态变化—土体抗剪强度变化的耦合关系进行研究。按监测对象的不同,滑坡监测可分为四大类,即位移监测、物理场监测、地下水监测和外部诱发因素监测;按监测手段的不同,则可分为人工监测、简易监测、专业监测三大类;目前国内外在滑坡监测技术、方法、手段上并无太大差距,专业仪器已成为常规设备,只是由于价格因素得不到普及;一些新技术如InSAR、三维激光扫描等能很快应用到滑坡监测领域;监测数据的采集和传输也都实现了自动化和远程化;监测和预警系统有向Web—GIS发展的趋势。利用一个地区的滑坡易发区划或危险区划,结合降雨临界值,可以设定不同的预警级别,在区内布设一定数量的雨量站,监测雨量加上预报雨量,就可进行滑坡预警预报,国内外的区域性降雨型滑坡监测预警大体都是这个思路和做法,该方法在对公众进行警示方面起到了良好效果,但由于预警的范围太大,在具体的单点防治上,难以做到有效。我国在近10年开展了大量的监测预警工作,并取得了丰硕的成果,但根据统计数据,其成功预警率却并不理想,这一方面表现在成功预警实例中专业预警所占比例过低,另一方面同时表现在发生的大量的地质灾害在已有的预警点之外。制约目前工作有效性的主要问题是滑坡隐患点的排查和识别问题,因为只有识别出了隐患点才能进行下一步的监测和预警,它是一切工作的基础。而解决这一问题的重要途径是分析区域上的滑坡发育规律,找到有效的隐患点识别技术方法,以及引进风险管理的概念,进行监测资源的合理分配和有效预警。

关键词：滑坡监测预警研究现状评述

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饱和土体原位大型剪切试验方法与实践

地质通报 2013年第6期32卷 919-924页

作者：张茂省胡炜朱立峰裴赢毕俊擘国土资源部黄土地质灾害重点实验室/中国地质调查局西安地质调查中心陕西西安710054

由于室内剪切试验结果存在试样结构性扰动和尺寸效应等带来的不确定性问题,且以往的常规原位大型剪切试验是针对天然状态土体,不能获得饱和土体的强度参数,导致岩土结构稳定性分析和工程设计中大多采用反演方法求取强度参数,而很少直接... 详细信息

由于室内剪切试验结果存在试样结构性扰动和尺寸效应等带来的不确定性问题,且以往的常规原位大型剪切试验是针对天然状态土体,不能获得饱和土体的强度参数,导致岩土结构稳定性分析和工程设计中大多采用反演方法求取强度参数,而很少直接运用这些试验参数。在本次试验方法研究中,试验仪器仍然采用常规的天然土体原位大型剪切试验仪器,针对土体饱和问题,设计了"制样后饱和法"和"饱和后制样法"2种浸水饱和装置,并采用这2套装置在甘肃省黑方台地区进行了7个饱和黄土原位大型剪切试验。结果表明,2种饱和方法都能够使土样饱和,"饱和后制样法"容易达到饱和,试验历时短,但对试样扰动大,甚至导致试样在制样时破坏,试验成功率低;"制样后饱和法"达到饱和历时稍长,对试样扰动小,试验成功率高。与原位天然大剪试验相比,粘聚力c值由44.65kPa下降至17.35kPa,Φ值由14.18°降至11.95°;与室内饱和固结快剪相比,饱和黄土原位大剪的c值增加约4kPa,Ф值增加3°左右。

关键词：饱和黄土原位大型剪切试验粘聚力内摩擦角

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开挖型黄土边坡剥落侵蚀作用及变形破坏研究

西北地质 2019年第2期52卷 158-166页

作者：薛强张茂省毕俊擘王晓飞林隆超中国地质调查局西安地质调查中心/西北地质科技创新中心自然资源部黄土地质灾害重点实验室陕西西安710054 延安市气象局陕西延安716000

人工开挖是黄土地质灾害最积极的诱发因素之一。为揭示非大型工程未经支护的开挖型黄土边坡在卸荷、剥落、侵蚀作用下边坡的变形破坏特征及其对边坡稳定性的影响,通过野外调查、原位微型贯入测试、室内试验等方法,对陕西省延安地区23处... 详细信息

人工开挖是黄土地质灾害最积极的诱发因素之一。为揭示非大型工程未经支护的开挖型黄土边坡在卸荷、剥落、侵蚀作用下边坡的变形破坏特征及其对边坡稳定性的影响,通过野外调查、原位微型贯入测试、室内试验等方法,对陕西省延安地区23处开挖型黄土边坡进行研究。结果表明,边坡卸荷剥落层厚度与边坡开挖年龄呈线性正相关关系,现场贯入阻力值与边坡开挖年龄呈负幂相关关系,浅层土体化学侵蚀现象较深层土体强烈。开挖型黄土边坡的变形破坏模式主要为滑移式崩塌和蠕滑-拉裂式浅层滑坡,崩塌的破坏演化过程主要为"侵蚀剥落-内凹-张裂-滑移",滑坡的破坏演化过程主要为"蠕滑-拉裂-贯通-滑脱"。

关键词：黄土边坡开挖剥落侵蚀变形破坏延安地区