SIG

Aug 19, 2023

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 7684 (2023) Citer cet article

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Combinée à la capacité de traitement des données spatiales des systèmes d'information géographique (SIG), la méthode Pan Jiazheng est étendue du bidimensionnel (2D) au tridimensionnel (3D), et une méthode de calcul de la hauteur des glissements de terrain en 3D est proposée sur la base d'une grille. unités de colonne. Tout d’abord, les données liées au glissement de terrain sont rastérisées pour former des colonnes de grille, et un modèle d’analyse de force des glissements de terrain 3D est établi. En combinant la méthode des bandes verticales avec les lois du mouvement de Newton, des équations d'équilibre dynamique sont établies pour résoudre la hauteur de déferlement. De plus, un module d'extension du calcul de la hauteur des glissements de terrain en 3D est développé dans l'environnement SIG, et les résultats sont comparés à ceux de la méthode 2D Pan Jiazheng. Les comparaisons ont montré que la hauteur de poussée maximale obtenue par la méthode proposée est 24,6 % plus grande que celle basée sur la méthode Pan Jiazheng. Par rapport à la méthode 2D traditionnelle, la méthode 3D proposée dans cet article représente mieux l'état spatial réel du glissement de terrain et est plus adaptée à l'évaluation des risques.

Une catastrophe liée à un glissement de terrain fait référence à une catastrophe provoquée par le glissement global d'une masse rocheuse ou d'une masse de sol sous l'action de la gravité et constitue l'une des principales catastrophes géologiques au monde. Les vitesses de glissement rapides et les longues distances de glissement des glissements de terrain moyens et importants entraînent chaque année des pertes massives de vies humaines et de biens. Parmi ceux-ci, le glissement de terrain des berges du réservoir produit une poussée plus importante lors de son glissement dans l'eau, ce qui cause de graves dommages aux navires qui passent et aux bâtiments environnants, suscitant de nombreuses inquiétudes dans le monde entier. Il existe de nombreux événements de déferlement provoqués par des glissements de terrain dans le monde, tels que les déferlements de 100 m de haut déclenchés par le glissement de terrain dans le réservoir de Vajont, en Italie, en 1963, tuant au moins 2 000 personnes1 ; la roche rouge déferle à Wushan, Chongqing, Chine en 20152 ; et la montée du Dayantang au Hubei, en Chine, en 20143 ; tout cela a entraîné de lourdes pertes humaines et économiques. Il est donc d’une importance vitale d’évaluer le risque d’onde de choc provoqué par le glissement de terrain des berges du réservoir.

Le calcul de la hauteur des surtensions est l’un des indices clés pour évaluer le risque de surtension. Les méthodes de calcul de la hauteur de surtension peuvent principalement être divisées en méthode d'analyse théorique4,5,6,7,8, méthode de simulation numérique10,11,12,13,14 et méthode de modélisation physique15,16,17. Parmi elles, la méthode Pan Jiazheng dans la méthode d'analyse théorique est largement utilisée dans les applications d'ingénierie en raison de ses processus de modélisation simples, qui ont peu d'exigences pour les ingénieurs et une haute précision.

La méthode Pan Jiazheng est originaire de Noda. Noda4 a proposé une méthode approximative pour trouver l'amplitude de la plus grande surtension dans la région non linéaire en utilisant les solutions obtenues par la théorie linéaire. Depuis, de nombreux chercheurs ont mené des recherches plus approfondies. Sur cette base, l'académicien Pan Jiazheng5 a divisé le corps du glissement de terrain en plusieurs bandes verticales bidimensionnelles (2D) et a calculé la hauteur de la poussée en considérant le mouvement horizontal et vertical du glissement de terrain. Cette méthode est appelée méthode Pan Jiazheng. La méthode a été appliquée et améliorée au fil des années. Par exemple, Dai et al.6 ont utilisé la méthode Pan Jiazheng pour calculer la vitesse de glissement du glissement de terrain de Xiaduling dans la région du réservoir des Trois Gorges. Huang et al.7 ont amélioré la méthode Pan Jiazheng en considérant la résistance de l'eau et la modification du coefficient de frottement. Miao et al.8 ont proposé un modèle de bloc coulissant basé sur la méthode des bandes verticales 2D pour prédire la hauteur maximale de la surtension.

Bien que la méthode Pan Jiazheng ait apporté quelques améliorations, elle en est encore au stade 2D et les résultats du calcul seront différents si la section 2D est sélectionnée. Cependant, l’état réel du glissement de terrain est tridimensionnel (3D) et la méthode d’analyse 2D ne peut pas simuler l’état réel du glissement de manière raisonnable. Hu18 a proposé que la valeur obtenue par l'analyse d'état 2D soit d'environ 70 % de la valeur d'état 3D. La méthode Pan Jiazheng basée sur un modèle 2D n'a pas pu obtenir des valeurs de résultat de haute précision, c'est pourquoi l'étude de la méthode Pan Jiazheng basée sur l'analyse d'état 3D est d'une grande importance pour améliorer la précision de ses calculs.