天水市北山地震黄土滑坡风险分析

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天水市位于西秦岭北麓黄土高原,是我国西北交通要塞,位于南北地震带和秦岭地震带的交汇地带,历史地震频发,有记载以来,天水市及周边共发生55次6.0级以上地震,该区域属于潜在强震区或强震扰动区。地震引发了大量的滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害,对该地区造成巨大的生命、财产损失。论文基于天水市麦积区、秦州区东部和清水县南部地区地震黄土滑坡的调查研究,选取北山地震黄土滑坡作为研究对象,通过野外调查和室内综合分析,结合前人研究成果和已有资料,系统总结了地震黄土滑坡的孕灾背景,剖析地震黄土滑坡的发育特点。以红旗山地震黄土滑坡为典型案例,模拟分析了地震滑坡的形成机理与演化过程,在ArcGis平台上运用改进的Newmark累积位移模型对天水市北山地震黄土滑坡进行了风险分析,为天水市成纪新城在建工程和拟建工程防灾减灾提供技术支撑和地质保障。天水市主要为黄土梁峁冲沟地貌,地形高差大,地质环境脆弱,断裂活动性强,历史地震频发,诱发了大量地震黄土滑坡。西秦岭北缘断裂带现今活动性强及周边强震频发是研究区地震黄土滑坡多发的主要孕灾背景。北山地震黄土滑坡具有滑体方量大、滑面切割深、失稳斜坡低角度、滑距远、后壁紧挨梁顶、滑动方向具有优势方向角、多期活动性、成群成带发育等特点。北山红旗山地震黄土滑坡模拟结果表明:黄土斜坡在动荷载作用下,坡肩位置对地震波具有放大效应,斜坡坡面、坡肩及坡脚位置土体剪应力急剧增加后发生剪切破坏,潜在滑动面贯通,最后导致斜坡的失稳。红旗山滑坡是降雨与多期地震耦合作用下的斜坡失稳组合形成,上覆黄土与下伏泥岩物理力学性质呈显著差异,易导致潜在滑坡动面的形成、扩展与贯通。其次,斜坡中下部分下滑由河流侵蚀坡脚形成的临空面引起,坡体中上部下滑则主要由强震作用诱发。北山土体厚度大、坡度大、靠近黄土梁顶的斜坡,如红旗山-秀山-孙家坪一带、叶家沽沱周边-水眼寨周边和西湖湾村-陈家山一带的斜坡安全系数低,在地震或降雨作用下易于发生失稳。在PGA=0.3g地震工况下,陈家庄一带和成纪新城的孙家坪、肖家庄、水眼寨南、靳庄村周边一带斜坡失稳概率约为19.2%,属于高-极高风险区域,面积约为北山总面积的4.5%;当斜坡同时遭遇地震和降雨时,北山发生滑坡的风险大大增高,高-极高风险区面积比例增加到10.1%。改进的Newmark模型中引入优势坡向角因子,可以有效提高地震滑坡危险性评价的准确性。对易损性因子图层使用“矢量-栅格-点-密度分析”的方法,相比插值法具有更高的精度,此方法值得进一步研究和推广。
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