滑坡运动距离超越概率评价及危险性区划

孙小平, 曾鹏, 张天龙, 王升. 滑坡运动距离超越概率评价及危险性区划[J]. 地质通报, 2021, 40(9): 1560-1569.
引用本文: 孙小平, 曾鹏, 张天龙, 王升. 滑坡运动距离超越概率评价及危险性区划[J]. 地质通报, 2021, 40(9): 1560-1569.
SUN Xiaoping, ZENG Peng, ZHANG Tianlong, WANG Sheng. Assessment of exceedance probability of landslide run-out distance and hazard zoning[J]. Geological Bulletin of China, 2021, 40(9): 1560-1569.
Citation: SUN Xiaoping, ZENG Peng, ZHANG Tianlong, WANG Sheng. Assessment of exceedance probability of landslide run-out distance and hazard zoning[J]. Geological Bulletin of China, 2021, 40(9): 1560-1569.

滑坡运动距离超越概率评价及危险性区划

  • 基金项目:
    国家自然科学基金项目《土质滑坡冲击强度超越概率定量评价方法研究》(批准号:41977224)、国家自然科学基金青年基金项目《基于稀疏随机响应面法的单体滑坡系统失稳概率定量评估》(批准号:41602304)和四川省科技计划《基于自适应克里金方法的三维单体滑坡系统风险定量评估研究》(编号:2019YJ0405)
详细信息
    作者简介: 孙小平(1996-), 男, 在读博士生, 从事滑坡运动预测研究工作。E-mail: sunxiaoping@stu.cdut.edu.cn
    通讯作者: 曾鹏(1987-), 男, 博士, 副研究员, 从事地质灾害风险评价教学科研工作。E-mail: zengpeng15@cdut.edu.cn
  • 中图分类号: P694;P642.22

Assessment of exceedance probability of landslide run-out distance and hazard zoning

More Information
  • 针对岩土体物理力学参数不确定性强、动态数值模拟方法对滑坡运动距离预测精度有限的问题,提出一种基于拉丁超立方采样法(LHS)的滑坡运动距离超越概率定量评价方法,以提高滑坡滑程预测结果的可靠性。该方法将滑坡计算参数考虑为服从某种概率分布的随机变量,使用LHS对随机变量进行分层抽样,并基于动态数值模型计算每组随机样本对应的滑坡运动距离,最后,通过构建不同运动距离阈值下的极限状态函数计算运动距离超越某一给定位置的概率。应用该方法对大堡子滑坡运动距离进行评价,得到该滑坡运动距离在95%置信水平下的置信区间为[196 m,302 m];并根据运动距离-超越概率图,提出以50%、10%、1%和0.1%作为分界概率值将该滑坡潜在威胁范围分为极高、高、中、低、极低5个危险性等级。计算结果显示,滑坡实际运动距离在95%置信区间内,实际的威胁范围也在划分的高-极高危险区内,说明评价结果合理,证明了基于运动距离超越概率的滑坡运动危险性评价的有效性。研究成果为滑坡运动距离评价及危险性区划提供了新的思路,具有重要的理论意义和工程实用价值。

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  • 图 1  拉丁超立方采样(2个随机变量,5次模拟)[25]

    Figure 1. 

    图 2  104次抽样的随机样本概率密度图

    Figure 2. 

    图 3  滑坡运动距离超越概率计算流程

    Figure 3. 

    图 4  大堡子滑坡位置

    Figure 4. 

    图 5  大堡子滑坡全貌图(a)与剖面(b)[27]

    Figure 5. 

    图 6  大堡子滑坡动态数值计算模型图

    Figure 6. 

    图 7  滑坡运动距离的确定性分析过程

    Figure 7. 

    图 8  运动距离的概率密度

    Figure 8. 

    图 9  运动距离-超越概率图及运动危险性分区

    Figure 9. 

    图 10  不同模拟次数的超越概率计算结果(Lthreshold=275 m)

    Figure 10. 

    表 1  土体参数的变异性级别[29]

    Table 1.  ariability classification of soil parameters

    变异系数 δ≤0.1 0.1δ≤0.2 0.2δ≤0.3 0.3δ≤0.4 δ>0.4
    变异性 很低 中等 很高
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    表 2  随机变量的统计特征

    Table 2.  Statistical characteristics of random variables

    随机变量 ρ
    /(kg·m-3)
    c′
    /kPa
    φ′
    ru
    均值 1800 39 25 0.65
    变异系数 0.05 0.3 0.15 -
    参数范围 [0, +∞) [0, +∞) [0, +∞) [0.5, 0.8]
    分布类型 对数正态 对数正态 对数正态 均匀
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    表 3  事件可能性分类[33]

    Table 3.  Event likelihood classification

    不确定性 描述 概率值/%
    几乎
    确定
    由已知物理条件或过程,事件几乎确定发生 99.9
    非常
    可能
    事件极有可能发生,但也可能不会发生,如果没有发生,人们会感到惊讶 99
    可能 事情是可能发生的,但不一定发生 90
    完全不确定 没有理由相信一种结果比另一种结果更可能或更不可能发生 50
    不可能 事件不太可能发生,但它有可能发生 10
    非常不可能 不能根据已知的物理条件或其他原因完全排除事件发生的可能性 1
    几乎不可能 由已知的物理条件或过程,事件几乎不可能发生 0.1
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出版历程
收稿日期:  2020-04-04
修回日期:  2020-06-05
刊出日期:  2021-09-15

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