地质灾害事件回顾(8):2018年5月5日四川省马边滑坡

在2018年5月5日约12:30,中国四川省马边彝族自治县三三口路段发生了滑坡。 它破坏了道路,损坏了电力设施,并阻塞了一部分河流。 幸运的是,由于有关部门及时撤离和交通管制,滑坡没有造成人员伤亡。


地理位置

马边县位于中国四川省的东南部,距四川省省会成都约200公里。 它的面积约为2,293平方公里,人口为218,300。 该地区处于中亚热带季风气候区,降雨充沛。 年平均降雨量为976 mm,其中大部分在5月至9月,降雨量为795.00 mm,占年平均降雨量的81%。 年平均气温为17.1°C,年平均气温在7.6至25.4°C之间。 该县位于四川盆地和云贵高原之间的过渡地带,山地地貌。 地形从西南到东北逐渐减少。 大部分山脉都在接近NS的方向。 最高海拔为4015 m,最低海拔为456m。

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地理位置图

马边滑坡发生在西藏高原的东南边缘,附近存在走向东西的三河口—延锋断裂带,该区域存在着大量的古滑坡。

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滑坡解译图与地层岩性

地层岩性包括从白垩纪(K)到震旦纪(Z),以岩性为砂岩,粉砂岩,页岩和板岩为主。 其中,页岩(T2)和砂岩(P2)容易滑坡。 马边滑坡位于三河口-凤峰断裂以东3.3公里的河谷内的飞仙关-莱浦坡组页岩中。

遥感影像

从滑坡图像中我们可以看到,马边滑坡附近有一个小滑坡,大概发生在2011年2月至2016年1月之间。该小滑坡的投影面积约为1777m2,投影长度为92 m,宽度为约19 m。 它的滑动面比较光滑,最高海拔为1311 m,陡崖的高度约为21 m。

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历史遥感图

几何特征

马边滑坡在平面上具有穹顶形状,上部较窄,下部较宽。 源区和沉积区的最大宽度分别为99 m和219 m。 平均倾角为41°,主滑动方向为78°。 整个滑坡的投影面积为24,872 m2,最大滑动距离为295 m,从1353至1160 m的垂直高度约为193 m。

在滑动后的图像上,在道路附近仍然可以看到刮痕区,因此源区域的边界在道路附近。 另外,在物源区域和累积区域之间存在重叠区域。 根据滑动后的图像和现场调查,我们划定了物源,沉积和覆盖区,分别为5551平方米,10509平方米和8812平方米。

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滑坡分区图

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滑坡现场图

滑动前后的高程差在源区为0至20.9 m,沉积区的最大高程为22.7 m。

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滑坡造成的高程变化图

滑坡运动分析

采用步长20 m来计算每个步的滑动时间。 将所有步骤的滑动时间相加即可得出运动的总持续时间。 马边滑坡运动时间为15 s,平均速度为15.3 m / s,与实际滑动时间(16 s)基本一致。 分析表明,当源区的滑动块变得不稳定时,其速度在重力作用下迅速增加,并且在短时间内速度达到15 m / s。 然后,随着海拔降低,势能连续转换为动能,速度连续增加,最大速度达到22.8 m / s。 随后,随着地形的平缓,滑动体的速度开始急剧下降,直到滑坡沉积物最终停止。


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使用雪橇模型的滑坡运动模拟

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滑坡发生时的影像截图

PFC 3D数值模拟

以PhotoScan软件处理的高程点云数据(无人机采集)构建的高精度数字高程模型(DEM)作为基本初始数据,利用数据处理和建模软件构建滑坡的3D滑床模型。 ArcGIS,AutoCAD,Rhinoceros和PFC3D。刚性球形颗粒在滑动床模型的滑动体中生成。

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数值模拟模型

从下图所示的变形,失稳和累积的演化过程可以看出,整体失稳是在滑坡产生明显位移之后发生的,滑坡物质直接沿滑动面向下移动并堆积在脚下的坡度。在运动的早期,滑坡前缘的锁定段的岩体在滑坡体的重力作用下被压碎并推压,滑坡失稳产生了整个滑坡。滑动体的势能主要转化为动能。因此,滑动体的速度连续增加。同时,由于存在前缘陡峭,滑动体的前缘的速度略大于中间部分和后缘的速度(图a,b)。滑动体的运动速度在约5 s,约10 m / s时达到最大值(图c)。之后,随着滑坡体的运动,滑体崩解成碎屑岩块。滑坡内部颗粒碰撞和摩擦的能量消耗以及摩擦能量耗散的增加和速度在坡脚不断减小,这使得滑坡体逐渐减速并堆积在坡脚的河道中(图d–i)。在大约16 s时,当大多数粒子相对静止并聚集在斜坡的脚趾处时,只有后缘残余物的一部分岩石-土壤质量出现在滑动表面上,在受力的作用下缓慢向下滑动重力(图f)。

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基于数值模拟的滑坡速度分析

通过比较分析,可以看出,堆积体的3D平面分布特征与模拟结果主要部分的堆积特征与实际特征吻合良好。

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结果精度验证

参考文献

[1] Jiangbo Wei, Zhou Zhao, Chong Xu, et al.Numerical investigation of landslide kinetics for the recent Mabian landslide (Sichuan, China). Landslides,DOI 10.1007/s10346-019-01237-0

[2] Siyuan Ma, Chong Xu, Xiaoyi Shao, et al. Geometric and kinematic features of a landslide in Mabian Sichuan, China, derived from UAV photography. Landslides.DOI 10.1007/s10346-018-1104-z


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