某滑坡灾害风险评估

下土地岭滑坡灾害风险评估一、滑坡特征1.1滑坡形貌及边界特征滑坡区属于河谷岸坡地貌，地形上为中缓坡过渡到前沿缓坡台地。南西面为山体，其图幅范围内最大高程223米。北东面为袁水河的二级阶地，地面高程为190米，滑坡体后部学校操场为三级阶地，地面高程为210米。滑坡周界特征：远观可以显示圈椅状地形、后缘台坎、前部滑坡舌及部分错落边界台坎，详见下图：1.2滑体空间形态特征及物质组成下土地岭滑坡是一老滑坡，原老滑坡物质组成是以上侏罗蓬莱镇组紫红色泥岩、泥质粉砂岩和灰白色长石石英砂岩为主。滑坡前缘宽度210米，往中后部，滑坡变窄，宽度在80-100米，滑坡纵向长度右侧明显大于左侧，平均长度为170米。滑坡体平均范围约为20000平方米，滑坡体厚度在纵向上也有一定的变化，中上部滑坡体平均厚度约为14米，沿江大道下部的滑坡体厚度逐渐变薄，平均厚度为7米。该滑坡的总体积约为25万立方米。滑坡区及两侧地层总体变化特征为：滑坡区向斜褶曲轴线近南北向，倾伏方向为NNE,构成了该滑坡发生的地质构造背景。滑坡带主要在泥岩强风化层中发育，最大厚度小于1米，ZK4钻孔揭露的滑动带物质是紫红色泥岩碎石，粘性图以及卵砾石。SJ1竖井揭露的滑动面是由棕红色粘土组成，可塑，有明显的镜面和擦痕，镜面光滑，有蜡质光泽，擦痕平直，深1-3毫米，宽约1厘米。擦痕走向为345度。镜面产状∶342°∠8°。滑带土的埋深6.80-7.10米。滑动面总体上呈半圆弧形，受基岩构造形态控制，两侧向中部倾斜，后部倾角较前部稍陡，总体倾向北东，倾角10°左右，整体滑动方向NE10°-20°左右。1.3滑坡参数根据滑坡的勘察资料，整理后可以得到以下滑坡物理力学参数表：滑坡岩土物理力学参数建议值指标岩性天然密度饱和密度抗剪强度（）滑坡体21.523.530.05.224.03.5滑动带19.219.710.02.411.03.1并且根据不同岩土材料的渗透性质，再结合滑坡不同部位岩性的不同可以确定滑坡体的渗透系数取0.60，滑床2.5，滑动带0.001。）1.4地下水浸润线确定以及滑坡体分块根据《中华人民共和国国土资源部行业标准》浸润线确定的方法，如下所述。当地表水体上升时，地下水位浸润线可按下式计算：式中：——水位上升后的地表水位（从隔水层顶面起算）（m）;——水位上升前的地表水位（从隔水层顶面起算）（m）;——水位上升前计算点至斜坡距离（m）;——水位上升后计算点至斜坡距离(m);——水位上升后计算点的地下水位（从隔水层顶面起算）（m）;——水位上升前计算点的地下水位（从隔水层顶面起算）（m）;地表水位上升引起的地下水位浸润线变化示意图经计算可以确定滑坡体内地下水位，并且根据滑坡形态特征，按滑面的倾角以及地下水位线的倾角，可以将滑坡体划分为九块：分块之后经过测量转换计算，可以得到各种参数如下图所示:块号天然工况下滑块块重G/kNN库水位工况下滑滑块重G/kNN

滑带长

l/m天然工况下滑块块内水位高高度m库水位工况下滑滑块内水位位高度m天然工况下滑块块内水流线线倾角库水位工况下滑滑块内水流流线倾角°

滑面

倾角

o139985339985317.302141066250551333700820.82714122531729054411411755361.57121416444780829868711.22612121255218762875695.61.551010126287082151196101.56108127386108182252151.57105138823948458224151.5101001291022105235105211610010二、滑坡活动概率分析根据该滑坡的工程地质条件及滑坡的特征分析，该滑坡可采用剩余推力法进行稳定性计算。在应用此方法进行计算时，视岩土体为刚体，以平面二维课题来处理，即沿滑面走向取单位宽度的滑体进行计算，不考虑两侧滑体的摩擦力及其之间的挤压力。在考虑重力、静（动）水压力和地震力作用的情况进行稳定性计算。该滑坡在用剩余推力法计算时，考虑水库蓄水后滑坡可能遇到的情况，决定分别对天然状况和175m水位两种工况进行稳定性计算。由于各种参数的随机性、测试的误差、地质体的不均匀性、外界因素变化的随机性等特点，上述影响滑坡稳定性系数的各参数从严格意义上来说，均是随机变量，因而，K也就成为一个具有一定破坏概率Pf的随机分布函数。计算机随机模拟是依据参数的分布类型，产生[0，1]区间的均匀分布随机数，再经变换来实现。对于大多数服从正态分布的参数模拟，采用如下抽样与变换公式：由表1提供的滑坡体的C、的均值σ、方差μ，利用C++语言结合上式编程以对其进行1000次的随机模拟，使用random(0,1)语句产生两组各1000个随机数，再结合上式相对应可得到各1000个的值，然后记入两个数组，再将这两个数组用于下面的稳定系数求解程序。以此可以利用C++语言按照传统的滑坡稳定性计算公式编程就可以计算出得到1000组稳定性系数FS值，记入另一个数组并输出到文本文件。接着采用分布统计方法对计算的N组稳定性系数FS的分布情况予以分区间统计可得到如下柱状图:天然工况下天然工况下0204060801001200.40.60.811.21.41.61.822.22.42.6次数库水位工况下库水位工况下0204060801001201401600.10.30.50.70.91.11.31.51.71.92.1次数可以看出折线图中的线段不平滑，且由于积分的需要，应当利用概率分析中的威布尔概率分布中的密度函数曲线进行回归，以找出其变化规律。威布尔概率密度函数的表达式为：（1）式中，参数分别控制曲线的形态和比例。为了简便起见首先对(1)式取对数，，令，，，，则(1)式可变为：由方差定义，有：为了使拟合曲线与实际数据的方差为最小，分别对系数，，求偏导数，并令其为零，然后将计算得到的不同区间的密度统计数据代入，得到值，可以得到其统计回归表达式,从而可以根据：Pf=P（FS<1）=计算得到滑坡的破坏概率为：天然工况下为14.4%，库水位工况下为50.4%。三、受灾体易损性评价1）承灾体分布类型经过对研究区调查、搜集统计资料，区内主要物质对象包括交通设施、居民财产、柑橘林地三大类。其中交通设施主要为乡间公路120m，居民财产主要为滑坡体上的居民住房及相关财产，包括9户土坯瓦房共计728.77m2，1户砖瓦房共计96.76m2，另外80亩的柑橘林地。另外滑坡上面还居住着10户共计48个居民。2）承灾体经济价值评价对承灾体经济价值评价需了解当地实际经济水平和物价水平等，本文查阅相关资料及文献，归纳出研究区各类承灾体的经济价值：公路造价：5000元/m；房屋造价：土坯瓦房300元/m2；砖瓦房（混凝土框架房）400元/m2；若考虑屋内财产，乘系数1.2；柑橘田造价：6000元/亩·年，以3年损失计；3）承灾体易损性评价易损性是指承灾体受到滑坡灾害冲击后的破坏程度或经济价值损失程度，可利用以下式子表示：承灾体经济价值易损性=承灾体受滑坡破坏损失掉的价值/承灾体的原价值参考殷坤龙著《滑坡灾害预测预报》介绍，对于铁路、公路、桥梁等线性工程设施，如果把这些线性工程设施的损失率按照不同等级表示，完好、轻微破坏、中等破坏和严重破坏所对应的价值损失率分别定义为0、15%、50%、85%。对本区而言，由于道路轴线几乎垂直于滑坡的主滑线，一旦发生滑坡，区内道路必定全部损毁，故易损性选择为85%。对于耕地的损毁按照完好、轻微破坏、中等破坏和严重破坏所对应的价值损失率分别为0、5%、25%、50%，由于滑坡为土质滑坡，坡度不大，发生滑坡时为整体滑移，对其上的柑橘林的损失程度相对不大，可取中等破坏，即50%。而对于研究区的居民房屋的评价，由于建筑物在受到滑坡损毁时也会进一步影响到屋内的财产，因此将建筑物和居民财产归并为一项，对应为完好、轻微破坏、中等破坏和严重破坏等级的价值损失率分别为0、25%、60%、90%，本研究区房屋多为土坯房、抵抗滑坡灾害的能力很低，故取90%。4）人口易损性评价办法传统的风险评价办法采用受灾人群每人折合人民币的办法予以评估，相应可参考《中华人民共和国民法通则》及《最高人民法院关于审理人身损害赔偿案件适用法律若干问题的解释》：“由于发生雷击、暴风、暴雨、洪水、龙卷风、台风、冰雹、泥石流、突发性滑坡等不可抗力的自然灾害，直接或间接造成人身伤亡损失，每人人身伤亡责任赔偿最高限额为人民币20万元；每人医疗费用赔偿限额为人民币10000元，遭受保险责任事故而致残疾的，按残疾程度支付保险金及误工费等”。按照上述规定，可以把人口损伤分为三级：轻伤，重伤，死亡。轻伤折合人民币10000元，重伤折合人民币10万元，死亡折合人民币20万元，由于本区人口一共有48名，由于人口的流动性也要考虑在内，且无法估计在一次滑坡灾害中可能遭受伤害的人员数量以及伤亡程度，因此在此不对人口进行评价，而应当在面对灾害时做到监测有力，责任明确，保证无人伤亡。四、滑坡风险值预测滑坡灾害的风险与滑坡发生的概率、受滑坡灾害威胁的各类承灾体的价值和各类承灾体的易损性有关。用公式表达如下：式中：—滑坡灾害风险预测值（万元）；—滑坡灾害在某种工况下发生的概率；—第m种承灾体的经济价值量（万元）；—第m种承灾体的易损性；首先对天然工况下对下土地岭滑坡进行风险值计算。代入上式得到：相应地，在175m水位工况下，对应的风险值计算如下：五、相关讨论：1.关于Excel的应用。由于产生的随机数数量很大，我试着通过Excel的函数功能按照滑坡计算公式确定出计算的流程，但是发现对于大量随机数的一次性输入有困难，无法想象当要大量取随机数时每取一次随机数就要计算一次的情况。2.关于C++语言的使用出于上述的困难，我决定使用编程语言自己编程，初步的构想是编制两个函数，一个产生并输出随机数，另一个读取随机数并进行1000次计算，但是发现对随机数读取不了。最后只能把两个程序合为一