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兰州新区平山造城竣工后地表形变InSAR时序监测与分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第2期49卷 236-245页

作者：龚翔许强蒲川豪陈婉琳修德皓纪续成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

兰州新区是西北地区发展的重要窗口,近年来其大范围的平山造城导致不同程度的地面沉降,严重威胁了新区的经济社会发展。以兰州新区为研究对象,利用小基线集干涉测量(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar,SB... 详细信息

兰州新区是西北地区发展的重要窗口,近年来其大范围的平山造城导致不同程度的地面沉降,严重威胁了新区的经济社会发展。以兰州新区为研究对象,利用小基线集干涉测量(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar,SBAS-InSAR)技术对覆盖研究区2017-05—2021-02的58景升轨Sentinel-1A影像数据进行处理,获得研究区地面沉降的分布特征及时空演化规律,并通过野外实地调查验证了SBAS-InSAR的测量结果,探讨了影响地面沉降的相关因素。结果表明,兰州新区地面沉降主要集中于平山造城的区域,面积约33.5 km2,最大沉降速率为−68 mm/a。地面沉降在空间上随着挖填方工程的开展向新区的东南方向发育,且地表呈长期持续的沉降过程。地面沉降与平山造城工程、挖填方厚度、地质、道路等多种因素密切相关,其中平山造城工程控制地面沉降的范围,填土厚度则控制了地面沉降的量级,而人工填土的性质是引起地面沉降的内在因素,同时道路建设会加快地面沉降的过程。研究结果可为新区的持续安全发展和城市规划建设提供科学依据。

关键词：小基线集干涉测量平山造城地面沉降时空演化影响因素

基于时序InSAR与机器学习的大范围地面沉降预测方法

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地球科学 2024年第5期49卷 1736-1745页

作者：罗袆沅许强蒋亚楠孟冉蒲川豪成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 成都理工大学地球科学学院四川成都610059

地面沉降是由自然因素和人为因素综合作用下形成的地面标高损失,为预防这种累进性的缓变地质灾害,高效的大范围地面沉降预测显得尤为重要.现有的预测方法忽略了地面沉降的空间特征,且基于单点循环预测存在高耗时现象.针对上述问题,提出... 详细信息

地面沉降是由自然因素和人为因素综合作用下形成的地面标高损失,为预防这种累进性的缓变地质灾害,高效的大范围地面沉降预测显得尤为重要.现有的预测方法忽略了地面沉降的空间特征,且基于单点循环预测存在高耗时现象.针对上述问题,提出了一种基于时序InSAR与机器学习的大范围地面沉降预测方法.首先,利用SBAS-InSAR技术获取大范围的地面沉降时序信息;其次,采用经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)提取时序信息的空间模态及对应的主成分(principal components,PCs);最后,采用基于误差反馈的岭多项式神经网络(ridge polynomial neural network with error-output feedbacks,RPNN-EOF)模型训练与预测PCs,将预测结果重构回地面沉降时序.以延安新区2018年8月至2021年5月的84景Sentinel-1A数据为例,获取了新区的地面沉降时序.同时,EOF所提取的空间模态能清晰地表达整个新区的空间变化特征.预测结果显示,相较于传统点循环模式以及主流的时间序列预测方法,本文方法的均方根误差至少降低了22.7%,建模耗时至少降低了27.5%,因此该方法具有良好的实用性.

关键词：机器学习时间序列预测经验正交函数空间模态神经网络时序InSAR 地面沉降灾害

基于模型试验的崩塌撞击碎裂地震动信号特征分析

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工程地质学报 2024年

作者：王长阔黄健黄湘曾探黄祥成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室

崩塌作为一种山区常见地质灾害类型，具有显著隐蔽性、突发性及灾难性特征，实时监测与动力学过程的量化分析较困难。地震动信号可间接反应出高位崩塌坡面撞击碎裂过程的地震动能强弱特征，进而反演崩塌运动过程。本文通过开展高位崩塌... 详细信息

崩塌作为一种山区常见地质灾害类型，具有显著隐蔽性、突发性及灾难性特征，实时监测与动力学过程的量化分析较困难。地震动信号可间接反应出高位崩塌坡面撞击碎裂过程的地震动能强弱特征，进而反演崩塌运动过程。本文通过开展高位崩塌坡面撞击碎裂过程物理模型试验，采集了地震动信号，研究其与坠落高度、方量及碎裂程度的量化关系。结果表明：（1）随崩塌坠落高度或方量的增加，阿里亚斯强度越大，即撞击产生的地震动信号的能量越强。（2）堆积体最远运动距离与覆盖面积与阿里亚斯强度成正比关系，地震动信号能量越强，堆积体最远运动距离越大，覆盖面积越广。（3）崩塌碎裂度是影响堆积体最远运动距离与覆盖面积的关键指标，通过对比分析碎裂度、地震动信号能量及动力学参数之间的关系，得到阿里亚斯强度越大，崩塌碎裂度越大，同样运动距离越远，覆盖面积越大。上述研究可为山区高位崩塌灾害的监测预警提供一种新思路。

关键词：高位崩塌模型试验地震动信号碎裂度

甘肃积石山6.2级地震触发青海中川乡液化型滑坡-泥流特征与成因机理

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：许强彭大雷范宣梅董秀军张晓超王欣成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室

2023年12月18日甘肃积石山县6.2级地震在青海省海东市民和县中川乡金田村和草滩村触发了一起典型地震液化型滑坡-泥流，致使大量房屋被厚达数米的淤泥包围掩埋，因其表现出显著的突发性和超强的流动性，曾被误认为“砂涌”。通过现场调... 详细信息

2023年12月18日甘肃积石山县6.2级地震在青海省海东市民和县中川乡金田村和草滩村触发了一起典型地震液化型滑坡-泥流，致使大量房屋被厚达数米的淤泥包围掩埋，因其表现出显著的突发性和超强的流动性，曾被误认为“砂涌”。通过现场调查和遥感解译分析，确认该地质灾害为地震触发的液化型滑坡-泥流，并探讨了其成因机理。结果表明：（1）此次灾害是地震过程中的振动荷载导致台塬底部饱水粉砂层（黄土层）液化，形成滑坡并转化为泥流，泥流沿沟谷流动到达村庄后漫流成灾，并不是传统意义上的就地“砂涌”；（2）滑源区在液化过程中具体表现为溃散性破坏和侧向扩离两种失稳模式；（3）地震触发土体液化多发生在具有明显应变软化特征的饱水颗粒材料（粉质黄土、细砂等）中。此类地质灾害发生具有突发性，失稳后往往呈流体状远程运动，易造成灾难性后果，应引起高度重视。

关键词：地震滑坡-泥流溃散性滑坡侧向扩离地震液化甘肃地震

滑坡二次灾害三角面积比预警方法及其预警阈值确定

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成都理工大学学报(自然科学版) 2024年

作者：邵玮玺肖先煊成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室

西南山区地质环境条件复杂，滑坡地质灾害频发，首次滑坡后的救援现场可能发生滑坡二次灾害，给应急抢险救援带来新的挑战。现有预警预报常出现延报、漏报及错报等问题，构建更可靠、更精准的预警方法是有效应急防灾减灾的重要出路。论... 详细信息

西南山区地质环境条件复杂，滑坡地质灾害频发，首次滑坡后的救援现场可能发生滑坡二次灾害，给应急抢险救援带来新的挑战。现有预警预报常出现延报、漏报及错报等问题，构建更可靠、更精准的预警方法是有效应急防灾减灾的重要出路。论文基于滑坡位移-时间曲线三阶段演化规律，建立了滑坡二次灾害三角面积比（Φ）预警方法。该方法依据各变形演化阶段曲线特征，提出了不同阶段的三角面积比计算公式并初步确定了其预警阈值：Φ1，变形加剧阶段。在此基础上，以四川省普格县白水河滑坡二次灾害为例，在对地基合成孔径雷达（GBSAR）和小基线集干涉合成孔径雷达（SBAS-InSAR）位移-时间曲线提取基础上，研究了传统预警指标（包括变形速率V、累积加速度a、改进切线角α’）与预警阶段的对应关系，将利用三角面积比计算公式所得数值依照传统指标预警阈值划分标准进行了分析，变形加剧阶段可分为3个亚阶段，对应的三角面积比预警阈值为：①缓慢加剧阶段，11.4。研究认为，三角面积比预警阈值与传统预警阈值相结合可实现更为准确的预警预报。这为滑坡二次灾害监测预警预报提供新思路。

关键词：滑坡二次灾害 GBSAR SBAS-InSAR 预警指标三角面积比

降雨数据稀缺山区地质灾害的降雨阈值研究——以茂县为例

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：李昊宇许强李品良巨袁臻蒲川豪成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室

降雨诱发地质灾害导致大规模人员财产损失，建立降雨阈值可有效降低地质灾害的危害性，而在数据稀缺山区，缺乏雨量信息来构建降雨阈值。因此，本文对全球降水计划数据产品进行降尺度处理，并利用雨量站验证其数据的有效性。结合灾害数... 详细信息

降雨诱发地质灾害导致大规模人员财产损失，建立降雨阈值可有效降低地质灾害的危害性，而在数据稀缺山区，缺乏雨量信息来构建降雨阈值。因此，本文对全球降水计划数据产品进行降尺度处理，并利用雨量站验证其数据的有效性。结合灾害数据提取降雨事件，采用频率法建立茂县地区不同灾害、不同精度的临界阈值，并分析了震后阈值曲线随年份的演变规律。结果表明：（1）降尺度处理可有效提高降雨产品的空间分辨率和捕捉降雨能力；（2）茂县地区的降雨型滑坡主要受长时弱降雨控制，而泥石流主要受短时强降雨控制，临界阈值方程可分别为：E=4.17D0.18（80.24（100.19（80.21（4更多还原AbstractFilter('ChDivSummary', 'ChDivSummaryMore', 'ChDivSummaryReset');

关键词：地质灾害降雨阈值 GPM 降尺度频率法

2024年4月广东韶关江湾镇极端降雨诱发群发性滑坡初步分析

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年第8期 1264-1274页

作者：许强徐繁树蒲川豪李为乐范宣梅董秀军王晓晨李志刚成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室

2024年4月中下旬，广东省韶关市发生极端强降雨事件，在韶关江湾镇地区诱发大量滑坡灾害，造成部分地区持续断联近36 h，引起了社会的广泛关注。快速准确地查明滑坡基本特征、发育分布规律及形成条件对于灾害应急决策和风险隐患排除处... 详细信息

2024年4月中下旬，广东省韶关市发生极端强降雨事件，在韶关江湾镇地区诱发大量滑坡灾害，造成部分地区持续断联近36 h，引起了社会的广泛关注。快速准确地查明滑坡基本特征、发育分布规律及形成条件对于灾害应急决策和风险隐患排除处置至关重要。利用灾后的光学遥感影像并结合深度学习模型，对韶关江湾镇降雨诱发滑坡进行了快速智能识别与人工校核，共解译出1 192处滑坡，总面积约3.14 km2。滑坡规模以中小型滑坡为主，主要沿河流呈北东-南西向聚集带状分布，群发性效应显著。空间统计分析表明，滑坡主要分布在200～300 m高程范围内、坡度为10°～30°的凹坡上。进一步使用随机森林模型与SHAP理论对滑坡的地貌主控因子进行量化分析，发现不同地形地貌因子对滑坡形成均有不同程度的非线性影响，高程、坡度和汇水条件等多因素耦合作用共同控制了滑坡的形成。该研究突出了基于深度学习的智能识别与分析技术在滑坡灾害应急调查与形成条件分析中的巨大优势，可为灾害损失快速评估和风险隐患排查提供重要技术支撑。

关键词：极端降雨群发性滑坡智能识别分布规律形成条件

基于模型试验的阻-透型岩溶塌陷演化过程与机理研究

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：王英肖先煊许模成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室

地下水位下降是诱发地面塌陷的关键因素之一，为研究地下水位下降触发岩溶地面塌陷的过程和机理，以塌陷区上阻下透结构盖层（上层为粘性土、下层为砂性土）的典型塌陷坑为研究对象，通过室内土工试验获取了盖层土体的物理力学性质和水... 详细信息

地下水位下降是诱发地面塌陷的关键因素之一，为研究地下水位下降触发岩溶地面塌陷的过程和机理，以塌陷区上阻下透结构盖层（上层为粘性土、下层为砂性土）的典型塌陷坑为研究对象，通过室内土工试验获取了盖层土体的物理力学性质和水理性质参数，并在室内构建地质物理模型，设计符合现场实际的5组试验工况，探讨了不同排水速率条件下的溶洞内真空负压变化与盖层表面变形的本质关系。进一步地，基于极限平衡理论分析盖层的受力特征，提出了盖层稳定性的判别模型。并利用判别模型对物理模拟试验结果进行验证，显示两者总体吻合。研究表明：（1）盖层表面变形、塌陷与溶洞内地下水位下降速率关系密切。当盖层处于塌陷临界状态时，溶洞内真空压强到达峰值，地下水位下降速率到达谷值，孔隙水压力出现“倒V形”曲线段。（2）地下水位下降产生的渗透压力、真空吸蚀力是触发岩溶地面塌陷的关键因素，控制着盖层的变形和演化行为。（3）致塌力、抗塌力均随地下水位的下降而增大，当地下水位的初始下降速超过临界值8.9×10-3m/s时，产生的致塌力超过抗塌力，塌陷发生。塌陷演化过程总体可划分为盖层逐渐向下变形和突然失稳塌陷两个阶段。研究成果具有一定合理性和参考意义，可为塌陷区防灾减灾工作提供重要技术支撑。

关键词：阻-透型盖层地下水位下降物理模拟试验判别模型岩溶塌陷机理

直剪过程中砂岩渐进损伤及渗透演化的离散元模拟

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岩石力学与工程学报 2024年第S1期43卷 3161-3174页

作者：陈旭余飞阳汤明高肖义曾鹏钟志彬成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 成都理工大学环境与土木工程学院四川成都610059

为探究砂岩在直剪作用过程中的渐进损伤和渗透演化规律,在物理试验的基础上,采用离散元软件PFC^(2D)建立砂岩试样的颗粒流数值模型,开展4种不同法向应力条件下的直剪渗流数值模拟研究,讨论砂岩在直接剪切破坏过程中的细观裂纹扩展规律... 详细信息

为探究砂岩在直剪作用过程中的渐进损伤和渗透演化规律,在物理试验的基础上,采用离散元软件PFC^(2D)建立砂岩试样的颗粒流数值模型,开展4种不同法向应力条件下的直剪渗流数值模拟研究,讨论砂岩在直接剪切破坏过程中的细观裂纹扩展规律、能量耗散机制以及渗透率演化特征。结果表明:(1)直剪过程中,细观裂纹表现出由萌生、扩展、合并、连接、形核到最终形成宏观贯通剪切带的渐进特征,破坏产生的裂纹总数随着法向应力的增大而增加。(2)峰前阶段输入的总能量主要以颗粒间黏结键应变能的形式储存,峰后阶段耗散能快速增加,最终岩样破坏时的耗散能接近总能量的40%。(3)直剪作用下岩样渗透率的变化受控于内部优势渗流通道,渗透率的突增是剪切过程中“孔隙流”转化为“裂隙流”的表现。

关键词：岩石力学直剪试验渐进损伤渗透演化颗粒流离散元