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Newmark模型在区域地震滑坡危险性评价中的应用——以甘孜地区为例

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Newmark模型在区域地震滑坡危险性评价中的应用——以甘孜地区为例

作者：魏延坤中国地震局地质研究所

学位级别：硕士

地震诱发滑坡是一种常见的地震次生灾害形式,往往会造成严重的经济财产损失和人员伤亡。地震诱发滑坡问题已经成为全球多山、多震国家共同面对的严峻问题。地震滑坡危险性评价是地震滑坡研究的一个重要内容,进行地震滑坡危险性评价研究... 详细信息

地震诱发滑坡是一种常见的地震次生灾害形式,往往会造成严重的经济财产损失和人员伤亡。地震诱发滑坡问题已经成为全球多山、多震国家共同面对的严峻问题。地震滑坡危险性评价是地震滑坡研究的一个重要内容,进行地震滑坡危险性评价研究并进行早期危险程度分区,是减轻这类灾害的有效手段。本文以四川省甘孜藏族自治州为研究对象,基于简化Newmark模型,从不同层次对该地区进行了地震滑坡危险性评价。在此基础上,对影响模型准确性的主要因素进行了研究,探讨了输入参数中有关岩石力学参数获取的改进方法,以及地形地貌条件中河流侵蚀作用的影响。(1)在全区域方面,以甘孜地区的地形坡度数据、地质岩性数据为基础,通过Newmark模型计算坡体临界加速度得到甘孜地区地震滑坡敏感性分布图。进一步,考虑不同地震动条件,对甘孜地区在经历50年超越概率63%、10%、2%和100年超越概率1%,以及在经历地表不同运动强度(0.1g-1.0g)情况下进行地震滑坡危险性评价。所得结果表明,甘孜州除北部地区外,东部、南部和西部的部分地区属于滑坡敏感性高的区域,意味着在外力作用下容易发生坡体失稳,是潜在的滑坡隐患点。这一结果与实际的地质灾害调查点分布状态表现出较好的一致性,表明滑坡敏感性能够反映出灾害易发性分布的实际情况。整体上随着地震动强度的增大,滑坡危险性程度也在提高。地震滑坡高危险性区域主要分布于研究区东南及西北构造断裂带及其附近,多沿水系和构造带分布;中度危险性区域主要位于低山、中山以及丘陵地带;低危险性区域主要分布于中部浅丘地区及高海拔地区。(2)活动断裂的发育为地质灾害创造了有利条件,很多时候直接影响到滑坡的分布。本工作选择研究程度较高、地震活动较强的鲜水河断层-炉霍段以及甘孜-玉树断层-甘孜段两条断裂,进行基于活动断层的地震滑坡评价。从滑坡危险性程度分布图可以看出高危险区域集中分布在断裂带附近,危险性的整体趋势随着与断层距离的增加而降低,表明发震断层对地震滑坡的发生有很大的影响作用,断层距是影响滑坡分布的重要因素,为进一步研究地震滑坡危险性评价方法提供来自数值模拟方面的参考。(3)小区域方面以甘孜州府康定市为例进行滑坡危险性评价。通过康定研究区获取的坡度、岩性数据,基于康定50年超越概率10%地震动峰值加速度以及磨西断裂、色拉河断裂水平地震动对其进行地震滑坡危险性评价,从结果可以看出,对该城区的地震滑坡危险性评价所得结果与甘孜州全区域危险性评价得出的结论表现一致,都表现出地震动的强度对坡体的稳定性有很大的影响关系。将研究结果与通过遥感影像获得的实际滑坡分布相比较,进一步表明Newmark模型在地震诱发滑坡预测中的有效性。(4)坡体在地震作用下的稳定性与坡体的组成物质具有密切的关系。作为Newmark模型重要的输入参数组成,岩石力学输入参数的合理、科学与否严重影响计算结果。目前这类方法对岩石力学参数的赋值较为主观,没有考虑大区域范围岩石力学参数的时空变化。为了使模型中岩性参数更为合理,本工作从区域范围地层岩性的分布来考虑其力学参数赋值。具体来说,以每类岩组的坡度值分布作为参考来改进岩石力学参数的赋值,并重新计算研究区的地震滑坡敏感性分布。结合实际调查的灾害隐患点分布,对比调整前和调整后的敏感性分布结果,获得的改进前与改进后的AUC值分别为0.817和0.856,表明改进后的滑坡敏感性更加精确。本工作初步的研究成果表明通过不同岩性中的坡度值分布来改进岩石力学参数的获取值得进一步深入研究。(5)河流的侵蚀作用会加剧河流两岸的地质灾害,因此,通过分析河流地貌参数与滑坡之间的关系可以对滑坡的形成机制进行更为深刻的理解。以甘孜州境内金沙江上游为研究区域,在计算上游河段河流陡峭系数的基础上,分析了陡峭指数(ksn)与金沙江两岸的滑坡。结果表明陡峭指数对滑坡分布具有影响作用:金沙江上游流域陡峭指数数值较高的部分集中分布在金沙江干流和支流交汇处,滑坡密集发生的地区陡峭指数数值偏大。同时,河流陡峭指数和滑坡分布之间存在相互影响的关系,滑坡发生处上游河段侵蚀基准面会被抬高,导致侵蚀速率降低,从而使得上游的河流陡峭指数降低。

关键词：地震滑坡危险性评价 Newmark模型岩石力学参数陡峭指数

考虑基质吸力作用的newmark改进模型在地震滑坡风险评价中的应用

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水文地质工程地质 2019年第5期46卷 154-160,174页

作者：冯卫唐亚明赵法锁陈新建长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710064 中国地质调查局西安地质调查中心陕西西安710054

传统的Newmark模型常对地下水位以上由负孔隙水压力提供的部分抗剪强度忽略不计,这对于滑动面的主要部分处在地下水位以下时较为合理,但对地下水位很深或考虑出现浅层滑动的坡体,其计算结果过于保守。因此,文章将newmark累积位移模型扩... 详细信息

传统的Newmark模型常对地下水位以上由负孔隙水压力提供的部分抗剪强度忽略不计,这对于滑动面的主要部分处在地下水位以下时较为合理,但对地下水位很深或考虑出现浅层滑动的坡体,其计算结果过于保守。因此,文章将newmark累积位移模型扩展至非饱和土力学领域,在考虑基质吸力作用的基础上,改进了Newmark模型计算公式。分别利用newmark传统模型和改进模型对甘肃礼县幅区域内的地震滑坡进行易发性分区,并在此基础上分别开展50年超越概率10%情况下的地震滑坡危险性分区和风险评价,最后利用ROC曲线对评价结果进行验证和比较。结果表明:改进模型所得易发区和危险区的计算结果明显优于传统模型计算结果;改进的模型所得风险区的计算结果虽然改进效果不明显,但仍优于传统模型计算结果。由于考虑基质吸力作用的newmark改进模型充分发挥了基质吸力的贡献,使得计算结果更为合理,研究成果可为相关地区开展地震滑坡易发性分区、危险性分析和风险评价提供新的参考。

关键词：地震滑坡危险性分区易发性分区风险评价 Newmark模型基质吸力

Newmark模型的修正以及地震触发崩塌滑坡危险性区划方法研究

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防灾减灾工程学报 2019年第2期39卷 301-308页

作者：金凯平姚令侃陈秒单西南交通大学土木工程学院四川成都610031 高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室四川成都610031

大量实震资料表明,地震触发崩塌滑坡是造成道路工程损毁的主要原因。以newmark滑块模型为理论基础的Jibson边坡永久位移预测公式,是目前唯一可以从坡体变形损伤微观指标和坡体整体破坏概率来评价地震触发崩塌滑坡危险性的方法。经"5·12... 详细信息

大量实震资料表明,地震触发崩塌滑坡是造成道路工程损毁的主要原因。以newmark滑块模型为理论基础的Jibson边坡永久位移预测公式,是目前唯一可以从坡体变形损伤微观指标和坡体整体破坏概率来评价地震触发崩塌滑坡危险性的方法。经"5·12"汶川地震实震资料检验,Jibson方法计算值小于坡体实测位移值,理论分析发现,滑块模型未考虑滑动面抗剪强度在地震作用过程中的衰减效应,是导致计算值偏小的主要原因。鉴于此,通过对滑动面岩土体的有效内摩擦角和有效黏聚力添加衰减系数的方法,修正newmark滑块模型;在此基础上,参考Jibson边坡失稳概率模型的方法框架,利用汶川地震实震资料,建立了以面密度为区划指标的地震触发崩塌滑坡危险性区划判据;并利用"4·20"芦山地震实震资料对区划方法的正确性进行了检验。该方法不仅可预测同震崩塌滑坡的严重程度,而且还包含了反映震后山地灾害孕灾环境变化的信息,可为高烈度地震山区道路选线设计提供科学依据。

关键词：地震滑坡 Newmark模型 Jibson方法修正方法危险区预测

基于Newmark模型的天水市北山地震黄土滑坡危险性评价

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地质力学学报 2017年第2期23卷 296-305页

作者：程小杰杨为民向灵芝张树轩李焕彬中国地质科学院地质力学研究所北京100081 重庆交通大学河海学院重庆400074 中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

本文通过天水市北山野外调查和室内分析相结合的方法,开展基于newmark累积位移法的地震黄土滑坡危险性分析。分析了研究区的孕灾背景,结合现有滑坡和不稳定斜坡的调查数据,在充分考虑了震源方位角和斜坡坡向角的角度关系基础上,对优势... 详细信息

本文通过天水市北山野外调查和室内分析相结合的方法,开展基于newmark累积位移法的地震黄土滑坡危险性分析。分析了研究区的孕灾背景,结合现有滑坡和不稳定斜坡的调查数据,在充分考虑了震源方位角和斜坡坡向角的角度关系基础上,对优势坡向角和劣势坡向角下的斜坡易发性进行分析计算,然后用回归方程求出PGA为0.3 g时斜坡的累积位移,最后计算出斜坡在地震荷载下的失稳概率。在此基础上,对北山进行地震黄土滑坡的危险性评价。分析结果表明:在Newmark模型的地震黄土滑坡危险性评估中引入斜坡坡向角和震源方位角关系,有利于提高小区域(大比例尺)风险评估的准确性。

关键词：天水市北山地震黄土滑坡危险性评价 Newmark模型

基于Newmark模型的尼泊尔M_s8.1级地震滑坡危险性快速评估

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地质力学学报 2017年第1期23卷 115-124页

作者：杨志华张永双郭长宝杜国梁中国地质科学院地质力学研究所北京100081 国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室北京100081

在研究分析地震灾区地形地貌、地层岩性、地质构造、气象水文和典型地区滑坡的基础上,采用newmark斜坡累积位移模型对2015年4月25日尼泊尔M_s8.1级地震诱发的滑坡危险性的空间分布状况进行了快速评估,通过典型地区的滑坡遥感解译结果验... 详细信息

在研究分析地震灾区地形地貌、地层岩性、地质构造、气象水文和典型地区滑坡的基础上,采用newmark斜坡累积位移模型对2015年4月25日尼泊尔M_s8.1级地震诱发的滑坡危险性的空间分布状况进行了快速评估,通过典型地区的滑坡遥感解译结果验证表明评估结果具有较好的可信度,初步反映了尼泊尔地震诱发滑坡危险性分布的基本特征。然后考虑降雨作用对震后滑坡危险性的影响,对地震叠加降雨诱发滑坡危险性分布进行了快速预测。研究结果对地震应急救灾中的地质灾害防灾减灾具有重要的参考意义。

关键词： Ms8.1级尼泊尔地震 Newmark模型滑坡危险性快速评估西藏

基于Newmark模型的地震滑坡危险性评价研究 ——以芦山地震和汶川地震为例

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基于Newmark模型的地震滑坡危险性评价研究 ...

作者：马思远中国地震局地质研究所

学位级别：硕士

2013年4月20日中国四川芦山Mw6.6级地震和2008年5月12日四川汶川Mw7.9级地震是发生在龙门山构造带上的两次强烈地震。这两次地震诱发了大量的滑坡,造成了巨大的人员伤亡与财产损失,探索有效的地震滑坡危险性评价方法对地震滑坡防灾减灾... 详细信息

2013年4月20日中国四川芦山Mw6.6级地震和2008年5月12日四川汶川Mw7.9级地震是发生在龙门山构造带上的两次强烈地震。这两次地震诱发了大量的滑坡,造成了巨大的人员伤亡与财产损失,探索有效的地震滑坡危险性评价方法对地震滑坡防灾减灾具有重要的意义。本文基于newmark方法分别对芦山地震和汶川地震开展了地震滑坡危险性评估的工作,取得了以下成果:（1）基于newmark简易模型和两种统计分析模型（逻辑回归LR和支持向量机SVM）分别开展了芦山地震滑坡危险性评价。在newmark简易模型中,利用滑坡点密度（LND）、平均坡度（Mean-slope）、平均地震动峰值加速度（Mean-PGA）,对区域岩性进行分组,得到临界加速度（ac）分布。结合ac分布与PGA分布得到newmark位移分布结果。（2）在LR与SVM统计分析模型中,将7040个样本（4540个滑坡样本与随机选择的2500个不滑样本）随机分为5000个模型训练样本与2040个模型检验样本。在分析滑坡与影响因素关系的基础上,选择Newmark模型的中间产出数据临界加速度（ac）、地形起伏、PGA、河流距离作为芦山地震滑坡影响因子,应用逻辑回归模型（LR）和支持向量机（SVM）模型开展滑坡危险性评价。分别基于模型训练样本与检验样本,采用ROC曲线对这三类评价结果进行模型成功率与预测率定量评价。结果表明两种结合了临界加速度（ac）数据的统计模型（LR和SVM）的结果相差不大,并且优于newmark简易模型。（3）以2008年汶川地震为例,分别开展了基于场地台站与全球台站的newmark位移模型的地震滑坡危险性与失稳概率函数反演研究。根据研究区的地形数据和区域地质资料,获得了研究区的临界加速度（ac）分布。分别利用汶川地震动记录和全球地震动记录拟合得到的newmark经验公式,结合汶川地震的PGA参数分布,获得了汶川地震滑坡位移分布图,并对两个模型的评估结果进行详细的定量化对比分析。（4）基于汶川地震滑坡详细编录图,分别建立了两个Newmark模型的汶川区域边坡失稳概率函数。研究结果表明两个模型的区域评估能力一致,绝大部分的滑坡分布在危险性指数较高的龙门山中央断裂两侧区域,尤其是位于上盘区域的彭灌杂岩体内部。基于两个Newmark模型建立的边坡失稳率函数曲线参数略有变化,这说明采用不同的位移模型所建立的滑坡失稳准则是不同的。本文通过newmark简易模型分别对2013年芦山地震和2008年汶川地震开展了地震滑坡危险性研究。一方面,通过newmark方法与统计分析方法相结合,找到了一个更为有效的滑坡危险性评价方法,为提高地震滑坡空间预测提供新的思路,也为地震区的滑坡防灾减灾工作提供支持。另一方面,建立的汶川地震失稳概率函数可为后续的newmark简易模型的区域地震滑坡应急评估和潜在地震诱发滑坡危险性预测评估提供有效的参考依据。

关键词：芦山地震汶川地震 Newmark模型逻辑回归模型支持向量机地震滑坡危险性评估

Newmark模型中同震滑坡饱和比率计算方法分析

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河南科技 2021年第17期40卷 21-25页

作者：周宇成都理工大学四川成都610059

地震发生后,为确定同震滑坡带来的危害,科学有效指导灾后重建工作,必须第一时间预测同震滑坡的易发性,其间,Newmark模型被国内外学者广泛应用。作为该模型的重要参数,同震滑坡饱和比率是指同震滑坡中饱和部分占总滑体厚度的比例,但目前... 详细信息

地震发生后,为确定同震滑坡带来的危害,科学有效指导灾后重建工作,必须第一时间预测同震滑坡的易发性,其间,Newmark模型被国内外学者广泛应用。作为该模型的重要参数,同震滑坡饱和比率是指同震滑坡中饱和部分占总滑体厚度的比例,但目前尚无精确的计算公式。经过遥感解译及调查统计,本文建立中国九寨沟地震、芦山地震及日本北海道地震三场地震的同震滑坡数据库,结合地形、地质及地面运动峰值加速度等参数,统计并分析三场地震同震滑坡厚度与饱和部分占总滑体厚度的比例关系,探讨Newmark模型中同震滑坡饱和比率的计算方法。

关键词： Newmark模型同震滑坡饱和比率地面运动峰值加速度

基于信息量和Newmark模型的地震地质灾害危险性评价——以安徽省六安市霍山县落儿岭地区为例

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安徽地质 2023年第4期33卷 292-297页

作者：任正情刘传奇陈成名朱丽陈涛安徽省地质矿产勘查局313地质队安徽六安237000

评价区属于安徽省地质灾害高发区,也是华东地区地震活动较为频繁区之一。本文以霍山县典型区域——落儿岭区为研究区,选取评价因子,分别开展基于信息量模型和Newmark模型的地震地质灾害危险性评价,并综合二者的结果,根据所得结果基于斜... 详细信息

评价区属于安徽省地质灾害高发区,也是华东地区地震活动较为频繁区之一。本文以霍山县典型区域——落儿岭区为研究区,选取评价因子,分别开展基于信息量模型和Newmark模型的地震地质灾害危险性评价,并综合二者的结果,根据所得结果基于斜坡单元进行危险性分区,将研究区的地震地质灾害危险区分为三个等级:低危险区、中危险区和高危险区,以期为该区城镇规划建设和地质灾害防治规划提供参考。

关键词：信息量 Newmark模型地质灾害危险性地震

塔吉克斯坦M_(S)7.2级地震滑坡危险性快速评估及其对中国西部边疆山区巨灾风险防控的启示

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地质学报 2023年第5期97卷 1371-1382页

作者：张永双杜国梁姚鑫任三绍李金秋中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 自然资源部重大工程地质安全风险防控工程技术创新中心北京100083 河北地质大学河北石家庄050031 中国地质科学院地质力学研究所北京100081

2023年2月23日,在中国新疆边境附近的塔吉克斯坦东南部山区发生M_(S)7.2级地震,震源深度10km。按照以往经验研判,地震可能造成山体震损甚至形成较大范围的滑坡灾害(链)。为了快速预估本次地震滑坡灾害情况,本文采用InSAR地表变形观测、... 详细信息

2023年2月23日,在中国新疆边境附近的塔吉克斯坦东南部山区发生M_(S)7.2级地震,震源深度10km。按照以往经验研判,地震可能造成山体震损甚至形成较大范围的滑坡灾害(链)。为了快速预估本次地震滑坡灾害情况,本文采用InSAR地表变形观测、遥感解译和模型分析计算等方法,开展了同震滑坡灾害危险性快速评估,揭示了地震滑坡发育分布规律。结果表明:①InSAR地表变形监测显示了本次地震的发震断裂以右旋走滑为主,断裂南侧变形明显,为地震驱动的主动盘;②同震滑坡的极高和高危险区沿地震断裂呈带状展布,主要分布于雪山的角峰、刃脊两侧的高陡部位以及沟谷的陡峻岸坡;③震中附近遥感解译发现,极高和高危险区主要以中小型高位冰岩崩滑为主,具有“点多、面广”的特征。基于以上结果并结合喜马拉雅西构造结地区的地震地质背景,分析了地震地质灾害对中国西部边疆山区的潜在风险,并提出了针对性的巨灾风险防控建议,可为地质活跃区重大工程规划建设地质安全和山区城镇地质灾害防灾减灾提供科学参考。

关键词：喜马拉雅西构造结同震滑坡地质安全 Newmark模型灾害风险防控