地震后浅层滑坡的研究现状

地震后浅层滑坡的研究现状分析摘要：地震后浅层滑坡是我国山区地震灾害的重要组成部分，对人民的生命财产造成极大的威胁。本文对地震后浅层滑坡的研究现状进行了分析，包括其形成机制、预测方法、防治技术等方面。目前，尽管对于地震后浅层滑坡的研究取得了一定的进展，但仍然存在一些问题，如对于地震后浅层滑坡的预测准确度较低，防治技术尚需完善等。因此，未来需要进一步加强地震后浅层滑坡的研究，提高预测准确度，完善防治技术，以保障人民的生命财产安全。关键词：震后；浅层滑坡；持续效应；启动机制引言地震后浅层滑坡是我国山区地震灾害的重要组成部分，往往给人民的生命财产造成极大的威胁。在过去的地震灾害中，我们不难发现地震后浅层滑坡的频繁发生，这使得对其进行深入研究显得尤为重要。本文将针对地震后浅层滑坡的研究现状进行分析，包括其形成机制、预测方法、防治技术等方面，以期为未来地震灾害防治工作提供有益的借鉴。地震后浅层滑坡的形成机制主要包括地震引起的应力变化、地表裂缝的扩展、土壤颗粒结构的变化等。在地震过程中，地表下的应力分布发生改变，可能导致土壤颗粒结构发生变化，从而使得土壤的抗剪强度降低，引发浅层滑坡。此外，地震还会导致地表裂缝的扩展，进一步加剧土壤的稳定性问题，增大浅层滑坡的风险。在地震后浅层滑坡的预测方法方面，目前主要采用经验公式、数值模拟、人工智能等技术进行预测。其中，经验公式是基于历史数据和现场观测数据建立的，虽然简单易于计算，但由于地震后浅层滑坡的复杂性，预测准确度有限。数值模拟和人工智能技术则可以提高预测的准确度，但需要大量的数据和计算资源支持。在地震后浅层滑坡的防治技术方面，目前主要包括抗滑工程、土地整治、生态恢复等。抗滑工程主要包括锚固、喷浆、挖填方等，可以有效提高土壤的稳定性，防止滑坡的发生。土地整治则主要通过改善土地利用结构，避免在易发生滑坡的地区进行不当开发，从而降低滑坡的风险。生态恢复则可以通过增加植被覆盖，提高土壤的抗剪强度，从而减小浅层滑坡的发生概率。尽管对于地震后浅层滑坡的研究取得了一定的进展，但仍然存在一些问题，如对于地震后浅层滑坡的预测准确度较低，防治技术尚需完善等。因此，未来需要进一步加强地震后浅层滑坡的研究，提高预测准确度，完善防治技术，以保障人民的生命财产安全。1、滑坡时空分布变化规律滑坡是一种由岩石、土壤和碎屑物等组成的边坡，在重力的影响下，沿着某一薄弱面或薄弱地带，整体或离散地沿坡面滑移，是一种重要的地貌演变过程。滑坡编目是区域内滑坡发生的地点、时间和活动类型的一种记录，对了解该区域滑坡的分布、类型、模式，评估滑坡的敏感性、评价性和危险性，探讨大尺度的地貌演变规律具有重要意义[1]。目前，国内外学者主要针对滑坡的时序特性开展了大量的研究，但对其时空变异的研究相对薄弱[2]。由于单阶段滑坡目录中包含的滑坡年代信息较少，需要进一步精化其目录资料。基于时间序列的滑坡分类图能够反映不同时期的滑坡类型。基于多时相的滑坡监测资料，可为坡体失稳、失稳的时空演化等研究提供可靠的资料，为开展滑坡灾害的时空演化研究、滑坡危险性评估奠定基础[3]。Samia（2017）等通过对滑坡的多时空编目分析，证明了历史滑坡对后续滑坡发生的影响，为研究滑坡的敏感性提供了新思路。随着研究人员对强震后滑坡发展规律的关注，特别是在对同震滑坡（包括芝罘地震、克什米尔地震和汶川地震）的研究中，通过对多时空滑坡的编目和分析，对同震滑坡的余震效应持续时间和主动发展过程等科学问题进行了研究[4]。一些研究人员还通过分析多时相滑坡编目数据与降水之间的关系，结合气候模型预测未来滑坡的发生。因此，多时相滑坡编目图可以反映出滑坡发展的诸多信息，是进行更深入滑坡研究的重要依据，也是滑坡治理工作不可或缺的前提条件[5]。野外调查和遥感是分类滑坡的主要方法。野外调查能够直接判断滑坡的活动特征，获取滑坡基础参数，但对于大范围滑坡的界限及不可达位置的滑坡识别具有一定的局限性[6]。利用遥感手段，可以更精确、更完整地从远距离上对滑坡体进行测绘，为上述问题提供了良好的解决方案。目前常用的遥感影像、无人机影像及雷达影像等影像资料，都是用来辨识滑坡的。相对于传统的航空影像，光学卫星在固定轨道上可以多次拍摄影像，可以更准确地反映滑坡的发生时间、活动程度等，使得多个时间尺度的滑坡危险性得到了极大的提升，是目前滑坡分类的首选方法[7]。无人机低空探测能够更加高效、方便地获得高分辨光学影像，在空间和时间上都具有较大的优势。飞行器能方便地获得高精度地表信息，有利于植被覆盖区的滑坡监测，但由于造价昂贵，难以开展区域性研究[8]。2、震后滑坡体概述震后滑坡堆积体是地震诱发的松散堆积体在震后受降雨等外界因素影响反复滑动的一类不稳定滑坡。由于地震波的振动影响，震后滑坡体结构松散，渗透性强，主要由碎石、石块夹砂、粘土等组成，粒级较宽，物理力学性质差异大，属于一类特殊的滑坡岩土体[9]。目前，对吸积性滑坡体的一般特征已有详细的研究。为了突出其物质组成和结构性质与一般土壤的区别，将其称为"土石混合物"，其中粒径小于5mm的称为土，粒径大于5mm的称为石，并根据石含量（P5）将土石混合物分为：石质土（P5<25%）、混合土（25%<P5<70%）和土石混合物（P5≧70%）：石质土（P5<25%）、混合土（25%<P5<70%）和土石混合物（P5≧70%）。相关学者系统地总结了滑坡的物质组成、滑动面、水文特性、对降水的敏感性、失稳机理以及灾害模拟的防治措施等方面的特征[10-12]。目前关于震后滑坡的总体特性研究还比较缺乏。相对于普通滑坡而言，震后滑坡的物质成分更加复杂。受地震动力作用，土体结构性疏松，坡面植被分布不均，局部暴露，在降雨过程中，桩身表面形成冲蚀槽，容易诱发滑坡，进而形成泥石流。但是，由于土体本身的天然固结，以及植被的恢复，坡体中的桩基将在地震后逐步趋于稳定。甘建军认为，地震引发的滑坡堆积体不同于普通堆积体，其地质结构复杂、颗粒结构多样。他提出，地震后的堆积体不只是第四系的松散盖层，也是古老的断层岩；堆积体的粒度分布表现出明显的分层和分形特征，相似的颗粒含量高，其工程性能差别较大；巨粒颗粒与粗粒颗粒间的咬合不紧，不致密，在水中受到撞击而溶解[13]。在滑坡标准定义如表1所示，对于不同类型的光学影像，判别滑坡的标志有所不同。滑坡具体分为崩落、滑动、流动三种滑坡类型，如图1所示。表1滑坡标准图1滑坡类型划分；(a)崩落型；(b)滑动型；(c)流动型（图片来源于互联网，下同）同时，研究表明，强震诱发滑坡灾害的类型与表现特征与滑坡区岩性有较明显的关系。从滑坡区岩性的角度，可将滑坡分为硬岩类滑坡、软岩或硬岩表层剥皮型滑坡以等类型。在汶川地震区，广泛分布花岗岩、灰岩、砂岩等硬岩。调查结果表明，汶川地震诱发的绝大多数巨型、大型滑坡都主要发生在硬岩分布区，而不是通常所认为软岩或松散堆积物分布区容易发生滑坡，这也是强震诱发地质灾害有别于天然或暴雨诱发地质灾害的最大差别。（a）青川东河口滑坡（b）安县大光包滑坡图2震裂溃屈形成竖向张裂缝硬岩滑坡又主要为完整块状岩体和近水平层状岩体的高位临空抛射型滑坡。图3抛射型滑坡而在软岩分布区以及硬岩浅表层全强风化带内，强震诱发次生地质灾害的主要形式为坡体浅表部出现大范围的脱落、崩塌和小规模滑塌现象，远处看上去好像山体的皮被剥掉一样，被称为剥皮型滑坡。如图4。图4斜坡表层大面积溜滑、剥皮剥皮型滑坡可能的成因机理为：地震压缩波在山体内传播过程中遇到斜坡自由面会产生双倍放大的反射拉伸波，并造成斜坡表层岩体的拉裂(散裂)破坏。3、震后滑坡及其持续效应3.1国外研究地震“后效应”在强震作用下对边坡稳定性产生了较大的影响，在强震触发下，强震诱发的滑坡、泥石流等地质灾害频发。国际上对地震地质灾害的长期研究是从1923年日本关东7.9级大地震开始的，当时关东发生了大规模的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。Nakamura等对关东震后的84年历史情况（1896-1980）进行了系统的统计和统计分析，并将其分为产生阶段、不稳定阶段、恢复阶段和稳定阶段的4个震后滑坡发展过程。震后滑坡发展过程可持续约40-50年，震后的最初几年为产生阶段，震后滑坡数量快速增加;其后进入不稳定阶段，持续时间约15年，为滑坡的强活动期;随后进入恢复阶段，表现为滑坡活动性显著降低，持续时间约24年;最后逐渐进入稳定阶段，表现为滑坡活动性逐渐恢复到震前水平，该阶段持续时间约10年[14]。2005年巴基斯坦发生Ms7.6级的Kashmir大地震。地震后，Khattak等人研究了Kashmir地震后两年(2005-2007年)的震后滑坡活动演化规律与趋势，结果发现震区9%区域呈现出滑坡面积增长趋势。Khan等人深入统计分析震区5年(2005-2010年)的震后滑坡活动规律，结果表明Kashmir大地震后5年期间，震区10%的区域滑坡面积具有显著的增长趋势。[15-17]。3.2国内研究我国是一个地震多发的大国，然而，对其震后地质灾害的持续性影响研究却相对滞后，直到汶川大地震之后，国内学者才开始关注这方面的问题。Cui（2003）对1976年松潘7.2级大地震后的地质灾害进行了研究，认为九寨沟进入了10多年的泥石流活动期[18]。1999年台湾发生7.6级的集集大地震，有关的研究人员在此基础上，通过对1996年至2008年间（1996-2008年）强震前、后10多年间（1996-2008年），该地区的滑坡活动强度呈现出显著上升的趋势，但其强度在2008年以后显著下降，但仍然高于前一阶段。章等通过对汶川地震6年来滑坡演变过程的研究，发现地震的“后效应”对该地区降水型滑坡的发展和空间分布有较大的影响[19]。邹浩等研究发现，在震后3年内，持续地震对降雨型滑坡的作用减弱了50%左右，而在震后10年内，减弱到了10%左右;\t"/kns8/DefaultResult/knet"刘洪华等人研究发现，震后发生泥石流的降雨、最小降雨均出现了明显减小的趋势，并对其进行了统计分析，发现其水文、地貌阈值均呈现下降趋势。刘等通过对大量资料的分析，发现地震“后效应”在震后滑坡中呈现出幂指数衰减的特点[20-22]。考虑到汶川地震后山体滑坡的持续性影响，崔鹏等根据国内外地震活动特点，认为汶川地震发生5年后，该地区滑坡、崩塌、泥石流等灾害频发，且在震后恢复过程中，该地区滑坡、崩塌、泥石流等失稳的边坡数目将逐步减少，且其频次将呈现10年左右。唐川等学者将日本关东与台湾集集地震后汶川地区滑坡与泥石流活动的演变趋势与空间分布特征进行了对比，发现未来10多年中，汶川地区的滑坡活动呈现出较强的发展趋势；黄润秋等通过对汶川地震（2000-2011年）震后11年（2000-2011年）的破坏性滑坡演变趋势进行了分析，根据地质灾害活动的统计学分析，预测震后3年区域滑坡活动量有明显增加的趋势[23]；同时，结合台湾集集大地震对震后滑坡、泥石流等地质灾害的影响，提出汶川地震震后滑坡活动的演变规律，即汶川震后滑坡在4-5年周期内会出现周期性的衰减，在此过程中，其强度峰值会逐步减弱，直至趋于稳定；张鹏飞等人通过对地震前后7年多源遥感数据的综合分析，以及地震后的泥石流演变机理，建立泥石流的演变模式。芮杰等将遥感影像资料与理论分析相结合，对汶川大震区高家沟小流域震后8年来的滑坡-泥石流灾变特性进行研究，获得震后泥石流重起动演化机制[24-26]。4、震后滑坡起动机制震后山区灾害的持续性影响主要体现在暴雨引发的震后滑坡和泥石流频发。国内外大震滑坡灾变的研究发现，震后滑坡易发生，降雨导致滑坡规模（范围）扩大，临界降雨减少，大量堆积体向泥石流转变。汶川大地震及国内外相关研究表明，在山地复杂地形条件下，震后滑坡常表现为不饱和的浅层[27-28]。在浅层滑坡中，由于降雨的入渗作用，土体中基质吸力不断减小，进而导致坡体失稳，进而为后续泥石流的发生与发展提供了充足的物质来源[29]。上世纪70年代国内有关震后滑坡的研究发现：震后坡体裂隙（裂隙）是震后滑坡的先导，随后降雨沿裂隙（裂隙）入渗并形成壤中流，是震后滑坡形成的重要机制[30]。因此，探明强震作用下滑坡的破坏机制，是准确把握强震作用下滑坡的时空演化规律的关键。在山区，如滑坡、泥石流等，水文过程对其发生、致灾起着关键作用。基于水分平衡理论，将降雨划分为植被吸收、地表径流和壤中流三个环节，其中，降雨引起的孔压增高或基质吸力散失是诱发滑坡的主要机制与力学机制[31]。从20世纪初期开始，世界范围内对非饱和土基质吸力的研究就开始了。该理论后来被广泛地用于工程地质学；尤其是在降雨入渗作用下非饱和浅层滑坡稳定性研究方面有较大进展。上述研究结果表明，在浅层滑坡中，基质吸力是影响其稳定性的关键因素[32-34]。利用水文学的手段，能够较好地模拟饱和或非饱和土壤中的孔隙水压力、基质吸力、含水率等关键参数。地震动可显著改变非饱和土的结构与力学特性，进而改变其渗流与应力场，进而影响其稳定性[35]。由此，强震对边坡土壤水动力过程的影响表现为：一是土体在非饱和土动力作用下发生拉伸开裂，形成大量裂隙，为后续降雨进入优先流提供快速下渗通道。二是在不饱和土中，地震时产生的震密效应，使土中的孔隙、颗粒结构发生变化，进而对其渗透系数产生影响。5、结语地震后浅层滑坡是我国山区地震灾害的重要组成部分，对人民的生命财产构成严重威胁。本文对地震后浅层滑坡的研究现状进行了分析，包括形成机制、预测方法和防治技术等方面。总体来看，尽管在地震后浅层滑坡的研究方面已取得了一定的进展，但仍存在一些问题，如预测准确度较低、防治技术尚需完善等。为了进一步提高地震后浅层滑坡的预测准确度和防治效果，未来研究应重点关注以下几个方面：一是加强对地震后浅层滑坡形成机制的研究，尤其是地震与地质环境相互作用的研究，以更好地了解地震后浅层滑坡发生的根本原因；二是继续探索和完善预测方法，提高预测的准确度，例如结合数值模拟和人工智能技术，提高预测的可靠性；三是优化防治技术，提高防治效果，例如发展更先进的抗滑工程技术和生态恢复技术，以降低地震后浅层滑坡的风险。参考文献[1]AmbrosiC,StrozziT,ScapozzaC,etal.LandslidehazardassessmentintheHimalayas(NepalandBhutan)basedonEarth-Observationdata[J].EngineeringGeology,2018,237:217-228.[2]AufliMJ,HerreraG,MateosRM,etal.LandslidemonitoringtechniquesintheGeologicalSurveysofEurope[J].Landslides,2023,20(5):951-965.[3]BaiS,ChengC,WangJ,etal.RegionalScaleRainfall-andEarthquake-triggeredLandslideSusceptibilityAssessmentinWuduCounty,China[J].JournalofMountainScience,2013,10(05):743-753.[4]SamiaJ,TemmeA,BregtA,etal.Dolandslidesfollowlandslides?Insightsinpathdependencyfromamulti-temporallandslideinventory[J].Landslides,2017,14(2):547-558.[5]SamueleS,VeronicaT,AscanioR,etal.CombinationofRainfallThresholdsandSusceptibilityMapsforDynamicLandslideHazardAssessmentatRegionalScale[J].FrontiersinEarthScience,2018,6:85.[6]BattistaG,SchluneggerF,BurlandoP,etal.SedimentSupplyEffectsinHydrology‐SedimentModelingofanAlpineBasin[J].WaterResourcesResearch,2022,58(7):e2020WR029408.[7]BayerB,SimoniA,MulasM,etal.DeformationresponsesofslowmovinglandslidestoseasonalrainfallintheNorthernApennines,measuredbyInSAR[J].Geomorphology,2018,308:293-306.[8]BehlingR,RoessnerS,GolovkoD,etal.Derivationoflong-termspatiotemporallandslideactivity—Amulti-sensortimeseriesapproach[J].RemoteSensingofEnvironment,2016,186:88-104.[9]陈卫金,程东会,陶伟.vanGenuchten模型参数的物理意义[J].水文地质工程地质,2017,44(06):147-153.[10]陈晓清,崔鹏,赵万玉.汶川地震区泥石流灾害工程防治时机的研究[J].四川大学学报(工程科学版),2009,41(03):125-130.[11]陈仲颐,周景星,王洪瑾.土力学[M].北京:清华大学出版社,1994.[12]崔鹏.汶川地震山地灾害形成机理与风险控制[M].北京:科学出版社，2011.[13]崔鹏,韦方强,何思明,等.5·12汶川地震诱发的山地灾害及减灾措施[J].山地学报,2008,26(3):280-282.[14]S.NakamuraD,E.KennedyT.Netrin-1marshalsmitochondrialmovement,morphology,andmetabolisminmyelin[J].NeuralRegenerationResearch,2021,16(12):2399-2400.[15]KhanSF,KampU,OwenLA.Documentingfiveyearsoflandslidingafterthe2005Kashmirearthquake,usingrepeatphotography[J].Geomorphology,2013,197:45-55.[16]KhattakGA,OwenLA,KampU,etal.Evolutionofearthquake-triggeredlandslidesintheKashmirHimalaya,northernPakistan[J].Geomorphology,2010,115(1-2):102-108.[17]KirschbaumD,StanleyT,ZhouY.Spatialandtemporalanalysisofagloballandslidecatalog[J].Geomorphology,2015,249:4-15.[18]CuiP,ZhouG,ZhuXH,etal.Scaleamplificationofnaturaldebrisflowscausedbycascadinglandslidedamfailures[J].Geomorphology,2013,182:173-189.[19]冯文凯,胡云鹏,谢吉尊,等.顺层震裂斜坡降雨触发灾变机制及稳定性分析——以三溪村滑坡为例[J].岩石力学与工程学报,2016,35(11):2197-2207.[20]邹浩,何霏,白俊龙.黄冈地区降雨型滑坡影响因素及与降雨量的关系[J].长江科学院院报,2023,40(02):124-130.[21]刘洪华,张兰阁