学术前沿【JRMGE】| 一种考虑时间相关行为而非仅地貌特征的面向过程潜在滑坡识别方法

文摘   2024-12-23 10:01   德国  

标题TITLE

期刊:Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering

作者:Xiang Sun a ,  Guoqing Chen a ,  Xing Yang a ,  Zhengxuan Xu b ,  Jingxi Yang c ,  Zhiheng Lin b ,  Yunpeng Liu c 

年份:2024


摘要ABSTRACT


地貌特征通常用于识别潜在滑坡。然而,过分强调这些特征可能导致误判。本研究提出了一种面向过程的潜在滑坡识别方法,该方法考虑了时间相关行为。该方法综合了全面的遥感和地质分析来定性评估边坡稳定性,并采用数值分析来定量计算老化稳定性。具体而言,开发了一种背斜边坡的时间相关稳定性计算方法,并在离散元软件中实现,结合了时间相关的力学和强度折减计算。通过考虑边坡的时间相关演化,该方法强调了地貌特征和时间相关行为在滑坡识别中的重要性。该方法已应用于青藏高原的加里山边坡(JRS)作为案例研究。结果表明,尽管 JRS 具有滑坡地貌,但它是一个稳定的边坡,突出了仅依靠地貌特征时误判的风险。这项工作为 JRS 的地貌特征和演化历史提供了见解,并为研究具有类似滑坡地貌的边坡提供了有价值的指导。此外,结合时间相关演化的面向过程方法为评估潜在滑坡提供了一种手段,减少了由于过度依赖地貌特征而导致的误判。



图表FIGURE


a. 研究区域在图 1.(a)夹儿山斜坡(JRS)地理位置。(b)金沙江断裂系统地质背景。(c)夹儿山斜坡地质背景。中国的位置;b. 研究区域内滑坡的空间分布。

图 2. 面向过程的方法考虑随时间的演变来评估一个斜坡是否为潜在滑坡。

图 3. 应变软化时效本构模型中岩体强度参数劣化曲线。其中,εrps 是剪切塑性应变阈值,c(εps)是黏聚力退化函数,φ(εps)是内摩擦角退化函数,εrpt 是拉伸塑性应变阈值,σt(εpt)是抗拉强度退化函数,c0 是初始黏聚力,cr 是残余黏聚力,φ0 是初始内摩擦角,φr 是对应于剪切塑性应变阈值的残余内摩擦角,σt0 是对应于拉伸塑性应变阈值的初始抗拉强度,c0′、cr′、φ0′、φr′、σt0′分别是 c0、cr、φ0、φr、σt0 强度降低后的相应力学参数。

图 5. 几何模型、计算网格和边界条件。

图 7. 展示 JRS 平面分区的图像


图 10. 图像和照片展示了岩溶区地貌特征:(a)岩溶作用形成的石头;(b)岩溶作用形成的石墙;(c)岩溶作用形成的加宽地层;(d)岩溶作用形成的加宽结构面和泥状物质。

图 14. 基于 Sentinel-1 数据的 SBAS-InSAR 时间序列分析:(a)SBAS-InSAR 结果和(b)同一位置的高分二号卫星图像。

图 19. 金沙江上游地区地貌历史变化示意图:(a、b)早更新世至中更新世,夷平面崩塌,斜坡变形;(c)更新世期间冰川发育;(d)晚更新世,河流快速下切,岩溶发育停止;(e)现今,呈椅状和多级缓坡脊以及交替的槽状地貌;以及(f、g)该地区的冰川地貌和砾石状物质。



结论CONCLUSION

位于青藏高原的节理岩质斜坡(JRS)呈现出与滑坡通常相关的典型地貌特征。认识到仅依靠遥感方法进行滑坡识别的局限性,采用了一种考虑时间相关演化的过程导向方法来评估滑坡发生的可能性。本研究的结果总结如下: 

  1. 地貌特征通常被认为是滑坡最直接的证据。然而,过度强调地貌特征会导致误判。综合遥感、地质和数值分析的组合方法是从定性分析到定量计算的过程。在这个框架内,时间相关演化的概念对于老化稳定性的分析和计算至关重要,提供了对斜坡历史演化的更深入理解。通过使用这种方法,可以有效减轻与过度强调地貌特征的遥感方法相关的潜在误判。 

  2.  无人机、遥感和 InSAR 的综合遥感分析表明 JRS 可能是一个潜在的滑坡。本研究基于地貌特征确定并提出了两种潜在的不稳定模式。然而,通过历史演化分析和岩石结构分析进行的综合地质分析反驳了这两种不稳定模式的可能性。相比之下,数值分析通过评估当前稳定性和老化稳定性为斜坡的稳定性提供了定量支持。结果表明,蠕变斜坡可能需要 80 多年才可能出现浅层滑动。

  3.  JRS 被认为是一个具有典型滑坡地貌的稳定反倾斜坡,而不是一个潜在的大规模岩质滑坡。其独特的地貌特征类似于滑坡,是整个青藏高原和其他深倾斜山谷地区的特征和代表。这项工作为 JRS 的地貌特征和演化历史提供了见解,并为研究具有类似滑坡地貌的其他斜坡提供了有用的灵感。


参考文献REFERENCES

Sun, X., Chen, G., Yang, X., Xu, Z., Yang, J., Lin, Z. and Liu, Y., 2024. A process-oriented approach for identifying potential landslides considering time-dependent behaviors beyond geomorphological features. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 16(3), pp.961-978.



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