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李玮等-JGR:滑坡链式灾害过程的地震学研究
2019-04-10 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

  滑坡作为山区最危险的地质灾害之一,严重威胁着人类的生命财产安全。基于现代高精度对地观测技术,通过对比分析滑坡前后的地形、地物变化特征,即可很好地重建滑坡的滑移距离、体积等基本参数。然而,灾害性大滑坡具有速度快、规模大、机制复杂等特征,传统方法难以对滑坡的动态过程进行实时观测,从而阻碍了对滑坡致灾过程的认识。滑坡体的加速减速、碰撞破碎等过程,会激发相应的地震波信号,可以为滑坡的动态过程研究提供了宝贵的信息来源。 

  北京时间2017624539分,四川省茂县叠溪镇新磨村后山的山体发生了顺层高位滑坡,滑坡体积达约4.5×105 m3,造成10 人死亡、73 人失踪,整个村庄几乎全被埋没,引起国内外的广泛关注(图1a)。针对此次灾难性大滑坡,国内外学术界开展了大量研究并发表了一批工程地质和灾害防治方面的论文,但缺乏详细的动态过程参数方面的制约。中科院地质地球所岩石圈演化国家重点实验室壳幔结构探测学科组博士后李玮和合作导师陈赟副研究员等人,基于国家地震台网固定台站的波形数据(图1),利用长周期地震信号分析和波形反演,重建了该次灾难性滑坡的加速、减速和堆积三阶段动态过程(持续时长为104 s)。通过与实际滑移距离的拟合,推断滑坡体质量为9×109 kg,最大滑移速度和加速度分别为58.8 m/s 4.38 m/s2 

1 a)新磨滑坡及国家地震台网固定台站位置;(b)新磨滑坡激发的地震信号

  通过综合分析滑坡的动态参数变化、滑坡面视摩擦系数变化、高频地震波信号特征以及滑坡区构造地形特征(图2),研究揭示了地质、气象等多重因素共同控制下的新磨滑坡链式灾害致灾过程(图3):滑坡区先存的大尺度结构破裂等不良地质条件,导致滑源区经历长期变形后重力失稳而发生整体高位垮塌;滑坡发生前持续降雨造成的孔隙压力升高为远程碎屑流的形成创造了有利条件;而堆积区古滑坡体的被动活化和后续参与,进一步加剧了灾害规模的升级。基于地震学方法对滑坡动态过程的约束,综合认识滑坡致灾过程中多重因素的影响,有助于准确评估潜在滑坡危险性,通过主动防范,有效地减轻滑坡灾害的影响。    

2 新磨滑坡地震信号特征(a-b)、滑坡体对地面作用力(c)、滑坡体绝对动量(d)和滑坡面视摩擦系数(e)随时间的变化特征

3 a)新磨滑坡全景及滑坡体运移轨迹示意图;(b)新磨滑坡滑坡体运移轨迹及滑前滑后高程变化;(c)古滑坡体再活化引起的作用力中心位置变化示意图

  研究成果发表于JGR: Solid Earth。(Li W, Chen Y, Liu F, et al. Chainstyle landslide hazardous process: Constraints from seismic signals analysis of the 2017 Xinmo landslide, SW China[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2019,124(2): 2025-2037. DOI: 10.1029/2018JB016433)(原文链接 

 
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