2019-02-11 07:10:02
干旱 洪水将稳定的山体滑坡变成了灾难

“稳定的山体滑坡”听起来像是一个矛盾,但地球上确实存在着土地缓慢,稳定和无害地长达一个世纪的地方。但稳定并不一定会持续下去。美国宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室和合作机构的研究人员首次记录了稳定,缓慢移动的滑坡向灾难性崩塌的转变,显示干旱和极端降雨可能会破坏滑坡的稳定性。

2017年5月20日,加利福尼亚州大苏尔附近的Mud Creek山体滑坡在加利福尼亚1号公路上倾倒了约600万立方码(500万立方米)的岩石和碎片。损坏花费了一年多的时间,修复了5400万美元。在此次活动之前,Mud Creek没有记录任何长期动议,但该州交通部门的工作人员在倒塌前几周注意到了小泥流,并作为预防措施关闭了高速公路。

JPL领导的团队使用一种名为无人机载合成孔径雷达的机载JPL仪器,使用称为干涉合成孔径雷达处理(InSAR)的技术处理八年的数据集,将Mud Creek确定为稳定的滑坡。他们计算出Mud Creek自2009年以来每年的平均速度约为7英寸(17厘米)。他们使用欧洲航天局的Sentinel-1A / B卫星数据来记录滑动区域的行为如何变化。

然而,机载和卫星数据测量仅在地面变化。 “从那时起,我们试图推断滑坡的滑动面可能发生了什么,地下数十米,这使得Mud Creek滑坡从稳定过渡到不稳定,”该研究的主要作者,美国宇航局博士后研究员Alexander Handwerger表示。在JPL做研究。

在这个地区一个多世纪以来最湿润的一年中,经过几天的强降雨,这次事故就发生了。在2017年之前,五年的干旱产生了加州几个最热和最干燥的年份。利用水对土壤影响的计算机模型,研究人员研究了强降雨使干旱地面饱和时会发生什么。水将取代土壤颗粒之间微小空间中的空气,大大增加了颗粒上的压力。这种压力变化可能使地下滑动表面不稳定并引发坍塌。

仅加利福尼亚就有超过650种已知的稳定滑坡。如果一个人在未来开始失去稳定性,那么InSAR数据是否可以揭示这一变化?为了回答这个问题,该团队将Mud Creek图像与类似土壤和岩石中另外两个稳定滑坡的图像进行了比较。

Paul's Slide,位于Mud Creek以北13英里(21公里)处,经历了相同的天气条件,但没有发生灾难性的失败。加利福尼亚州北部的山体滑坡比Mud Creek多降雨量超过3英尺(1米),没有发生灾难性故障。 “我们认为,如果我们将这两个没有失败的案例进行比较,我们可能会发现一些特征性的速度模式,这将警告说幻灯片将会发生灾难性的失败,”Handwerger说。

这个想法得到了回报。 Handwerger发现,在冬季雨季开始后,所有三个稳定的滑坡都会略微加速,然后随着季节的继续,再次放缓并稳定下来。这是他们通常的年度模式。但在季末雨后,泥溪再次加速,速度加快直至最终崩溃。其他幻灯片没有。

“我们认为第二次加速可能是一个有意义的信号,但我们只有这一个案例,”Handwerger说。 “既然我们现在知道这个地区的稳定滑坡可能会发生灾难性的失败,而且我们在这里有很好的数据覆盖率,我们的计划是监控太平洋海岸公路的整个区域并寻找这些不寻常的速度变化。如果我们得到足够的例子,我们可以开始真正找出控制这种行为的机制。“

关于这项研究的论文,题为“从干旱到极端降雨的转变推动了稳定的滑坡到灾难性的失败”,今天发表在“科学报告”上。

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