基于多指标的甘肃黑方台黄土滑坡早期识别研究

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我国有着世界上面积最大,最集中的黄土,占全世界黄土面积的4.9%,这些黄土主要分布于全年降雨稀少的半干旱地区,因此黄土地区的农业发展需要大量的灌溉,而长年不合理的灌溉方式改变了黄土地区的地下水平衡,诱发了大量的黄土滑坡灾害。位于甘肃省永靖县的黑方台地区由于50多年的农业灌溉导致地下水位抬升,诱发滑坡200余起,严重威胁着当地人民生命财产安全。对黄土滑坡进行监测预警是行之有效的防灾避险措施,而黄土滑坡的监测预警需要以滑坡的早期识别成果为科学依据,因此精细化的黄土滑坡早期识别对该地区的防灾减灾有着重要的指导意义。本文通过对黑方台党川段2015-2019年间的10起滑坡滑动前后多期裂缝、塬边微小变形、滑坡堆积体变形以及地下水位埋深数据的对比分析,得出了基于该四类标识的黑方台黄土滑坡早期识别综合判识标准。首先,通过目视解译无人机高清影像统计2015-2019年党川段裂缝数据,使用RTK测点进行现场核查,分析裂缝时空分布特征,得出基于裂缝的滑坡早期识别判识标准;然后,通过对15期无人机三维纹理网格差分,识别塬边微小变形与坡脚堆积体被地下水的排泄侵蚀产生的变形,分析变形特征与滑坡类型的对应关系,得出基于塬边微小变形和滑坡堆积体变形的滑坡早期识别判识标准;其次,采用高密度电阻率法对党川段塬边地下水位埋深探测,识别塬边地下水分布特征,得出基于地下水的滑坡早期识别判识标准;最后,通过对四类判识标准的分析,总结得出黑方台黄土滑坡早期识别综合判识标准,并对监测预警仪器布设提出指导性建议。本文主要结论如下:(1)黑方台党川段2015-2019年累计发育842条裂缝,长度超过15000m,分布在距塬边140m范围内;裂缝自西向东演化,与滑坡演化有对应关系,且随着滑坡的发育,裂缝经历四个阶段:出现阶段、发展阶段、贯通阶段、消亡阶段;依据成因机制将裂缝分为张拉裂缝和湿陷裂缝,其特征对各类滑坡有如下指示意义:塬边距为90-140m的湿陷裂缝指示中型静态液化型滑坡;塬边距小于40m的张拉裂缝指示滑移崩塌型滑坡与小型静态液化型滑坡,其中分布级数小于3级的直线张拉裂缝指示前者,级数大于4级的弧形张拉裂缝指示后者。(2)基于无人机三维纹理网格差分识别的形变量与GPS监测的形变量之间对比的误差为厘米级,可用于分析坡体的变形。党川段塬边微小变形量在1m之内,变形集中在距塬边100m范围内,其特征对滑坡指示意义为:局部变形明显且边界清晰的变形特征指示滑移崩塌型滑坡,变形覆盖面积超出张拉裂缝分布区的变形特征指示中型静态液化型滑坡,而对于小型静态液化型滑坡无明显变形特征。(3)党川段滑坡在地下水排泄作用下,易形成坡脚堆积体侵蚀变形,侵蚀厚度为0~3m,该过程可增大坡脚坡度,进而影响坡体的稳定性,其对滑坡的指示意义为:对于滑移崩塌型滑坡和中型静态液化型滑坡,其前缘堆积体无明显侵蚀变形特征,对于3例小型静态液化型滑坡,侵蚀变形特征明显,其发生侵蚀前平均坡脚坡度为40°、33°、35.5°,发生侵蚀后对应坡度变为60.3°、54.6°、51°,故堆积体侵蚀变形特征指示小型静态液化型滑坡,坡角50°为该标准的判识阈值。(4)高密度电阻率法可用于揭示黑方台地下水位埋深,该方法揭示的党川段滑坡后缘塬边方向地下水位埋深在9-25m内波动,整体上呈现自西向东埋深增加的趋势,局部存在水位壅高现象,壅高高差5m至10m不等;分析其壅高特征与滑坡对应关系可知:地下水的局部壅高指示滑移崩塌型滑坡与中型静态液化型滑坡,而小型静态液化型滑坡无地下水壅高特征。(5)通过对四类标识的综合分析,可得出黑方台黄土滑坡早期识别综合判识标准:首先将裂缝设为初步筛查标准,初步识别各类型滑坡潜在隐患的范围,然后将塬边微小变形和滑坡堆积体侵蚀变形作为详查标准,对塬边坡体宏观变形详细识别,确定潜在隐患滑坡的类型与范围,其次以地下水为补充识别标准对地表无明显变形的斜坡的内部进行识别,最后将识别的四类特征有机结合,综合分析得出对应的滑坡特征。根据早期识别结果,指导监测预警仪器布设,并成功预警黑方台党川段3起滑坡,证明该标准有良好的应用效果
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