区域地震滑坡危险性评价的改进Newmark方法

Based on the interpretation of high-resolution aerial photographs and satellite images combined with field investigation after earthquake, accurate landslides inventory and shear-strength test, combining these data sets in a dynamic model based on Newmark's permanent-deformation(sliding-block) analysis yields estimates of coseismic landslide displacement in each grid cell from the Wenchuan earthquake, and construct a Weibull probability curve relating predicted displacement in any ground-shaking conditions. The calibrated new model is then compared with the digital inventory of landslide, located in Beichuan county, trigged by the Wenchuan earthquake for testing and developing. Subsequently, focus on the long-term consequence on slopes: many landslides triggered by the Wenchuan earthquake may be reactivated and associated debrisflow following periods of intense or prolonged rainfall, the new model coupling Newmark model and TRIGRS method is planned to be developed. The calibrated new model can be applied not only to predict the coseismal landslides hazard and mapping in any strong ground motion but also to predict the hazard of post-earthquake landslides reactivated or trigged by following intense or prolonged rainfall. This improvement of the Newmark method not only can compensate for the lack of post-earthquake rainfall evaluation relating regional seismic landslide hazard assessment, but also will assist in emergency preparedness planning and in making rational decisions regarding development and construction in active fault zone of the southwest mountain areas susceptible to seismic slope failure.

本课题拟通过汶川大地震震后详尽的滑坡灾害调查、高精度遥感解译、较精确的滑坡编目数据，结合室内试验的区域性滑坡岩土体抗剪强度参数获取等手段，建立汶川震区Newmark永久位移与地震滑坡失稳概率的韦布尔拟合关系式，然后在研究区进行评价结果的复核、评价模型的改进，再在北川等宏观震中区进行模型验证和完善。同时，目标震后的滑坡松散堆积物在后续强降雨作用下形成泥石流灾害的危险性评价，拟开发耦合Newmark方法和TRIGRS方法的评价模型。该改进的Newmark方法不仅可用于震前预测某一震级地震发生后可能诱发的滑坡危险，还可用于震后的地震滑坡在后续强降雨作用下的危险性。此改进的Newmark方法不仅能弥补目前区域地震滑坡危险性评价缺失震后降雨作用评价的不足，还可作为西南山区高地震风险的活动断裂带的城镇地质灾害风险评估的基础，为政府的减灾防灾区划、突发性地震滑坡应急提供技术支撑。

本项目针对现今滑坡灾害风险评估领域越来越受重视的区域地震滑坡危险性评价Newmark方法普适性和验证性差的不足，充分利用汶川地震灾区的特殊天然地震滑坡试验场，以映秀震中区为主要研究区域，结合研究区高精度遥感解译和详细的地震滑坡编目，在震后项目组完成详尽的地震滑坡调查基础上，开展了地震滑坡发育分布特征和孕灾地质环境条件分析；探讨了现今区域地震滑坡危险性评价的Newmark方法的适用条件及其在我国西南山区应用的不足，并对此方法进行了改进，初步构建了适合我国西南山区的区域地震滑坡危险性评价的改进Newmark方法。研究主要取得了以下三方面的成果：（1）对地震滑坡危险性评价的Newmark方法的适用性进行了探讨，指出在进行区域滑坡危险性评价时要依据研究区域的大小及相关资料的详细程度选择恰当的评价方法。较小的区域，如果能获得岩土工程的详细资料，可用Newmark等确定性模型来评价；研究区域较大，且对历史滑坡研究较充分的地区，可用统计模型或综合指数法来进行评价。无论选用何种评价方法，重中之重是滑坡编目数据的准确和全面。滑坡编目数据的详细程度、精度、比例尺是决定滑坡危险性评价精度和比例尺的关键要素。（2）以映秀震中区为样本，建立了汶川强震区的Newmark累积位移评判标准，同时，建立了以Newmark累积位移为自变量的地震滑坡失稳概率威布尔分布函数，弥补了国内外相关研究中直接选用美国地调局经验公式的不足。（3）建立了地震滑坡稳定性评价及失稳概率的定量评价模型；基于ArcGIS空间数据模拟功能，建立了斜坡体静态安全系数Fs和临界加速度ac的空间分析图解模型，指出可直接以Newmark累积位移DN作为划分地震滑坡危险性评价的依据，并提出了进行快速评价的技术方法流程。.研究成果中改进的Newmark方法和模型可直接应用于西南山区高地震风险区地震滑坡灾害危险性的快速评价，还是进行地震滑坡等突发性地质灾害预警预报和风险管理的基础。可为西南山区高地震风险城镇的防灾减灾区划、突发性地震滑坡应急救灾等提供技术支撑。