基于运动角差的滑坡监测点相似性评判方法研究

在相同或相似的外界条件下,滑坡位移监测点运动的相似性极大程度地表明了滑坡内部结构和外在表现的相似程度。因此,采用合适的相似性评价方法具有较大的理论价值和实际意义。本文提出了一种基于运动角差的滑坡监测点相似性评价方法。将不同滑坡的变形速度的数值转换为角度,将变形加速度转换为角度差。通过比较角度差的差异,更准确地对滑坡不同监测点的相似性进行评价。针对监测点数据充足的情况下,提出了更为精确的三维运动角差。运用该方法不仅突出了针对相同外界因素下监测点位移的不同响应,而且在很大程度上消除了不同规模滑坡的尺度效应。通过实验认证,将该方法运用到同一滑坡上不同监测点相似性评价后进行分区、三峡库区不同滑坡的相似度评价、以及相似滑坡监测点的位移预测等方面都取得了良好的效果。     

基于运动角差的滑坡监测点相似性评判方法研究

在相同或相似的外界条件下,滑坡位移监测点运动的相似性极大程度地表明了滑坡内部结构和外在表现的相似程度。因此,采用合适的相似性评价方法具有较大的理论价值和实际意义。本文提出了一种基于运动角差的滑坡监测点相似性评价方法。将不同滑坡的变形速度的数值转换为角度,将变形加速度转换为角度差。通过比较角度差的差异,更准确地对滑坡不同监测点的相似性进行评价。针对监测点数据充足的情况下,提出了更为精确的三维运动角差。运用该方法不仅突出了针对相同外界因素下监测点位移的不同响应,而且在很大程度上消除了不同规模滑坡的尺度效应。通过实验认证,将该方法运用到同一滑坡上不同监测点相似性评价后进行分区、三峡库区不同滑坡的相似度评价、以及相似滑坡监测点的位移预测等方面都取得了良好的效果。     

基于状态划分的滑坡位移预测方法研究

滑坡位移预测是滑坡灾害研究中的一个重要内容,然而现有研究将滑坡视为一个对外界响应稳定的系统,即相同的外界条件下,滑坡的位移变化是相同的。实际上,随着时间的推移,滑坡所处状态不断变化,相同的外界激励下的位移响应相差甚远。从滑坡状态与位移的响应规律出发,提出了一种基于状态划分的滑坡位移预测方法以实现更高精度的滑坡位移预测。采用K均值聚类法对滑坡变形速度和加速度进行了聚类分析,获取了表征滑坡变形程度和变形趋势的状态标签。根据状态标签对监测数据进行了划分,对每一类数据均单独构造一个BP神经网络,并依据上一时刻的状态标签选择对应的预测器来完成滑坡位移预测。将该方法运用到白水河滑坡的工程实例研究中,结果表明此方法具有较高的预测精度。     

遗传算法优化BP网络在滑坡灾害预测中的应用研究

在陕西省宝鸡市附近长寿沟地区滑坡详细调查和遥感解译的基础上,完成了1∶10000滑坡编目图。通过使用GIS的水文分析功能,运用正反DEM技术,将长寿沟地区划分为216个自然斜坡单元,其中包括123个滑坡单元和93个未发生滑坡单元,分析滑坡发生与坡高、坡度、坡向、坡形、人类工程活动和水文地质条件影响因子之间的统计规律。利用经遗传算法优化后的BP神经网络对80个滑坡样本和40个未滑坡样本进行训练学习,然后再利用训练好的网络对预测样本进行评价分析。结果表明:43个已滑坡单元中只有3个被误判为无滑坡,正确率为9302%,53个未滑坡单元中有10个被预测为滑坡,正确率为8113%,总体正确率为8646%。通过对被预测为滑坡的10个斜坡单元进行分析,发现这些单元在坡形、坡高等影响因素的组合上已经具备了发生滑坡的条件,虽然目前没有发生滑坡,但作为潜在的滑坡危险区,可以为滑坡灾害预测预报和防灾减灾工作提供参考。     

基于长短期记忆网络的甘肃舟曲立节北山滑坡变形预测

立节镇北山滑坡长期处于蠕动变形状态，已多次发生滑坡、泥石流灾害。监测地表形变，以掌握灾害体地表形变规律，是实现地质灾害预警预报的可靠依据。文章引入一种机器学习模型——长短期记忆网络，通过立节北山监测点位移数据，运用该方法对立节北山滑坡变形进行预测，并且将预测结果与实际数据进行比对和分析。文章预测结果评价指标选用均方根误差、平均绝对误差、决定系数以及可解释方差，其中决定系数和可解释方差均达到0.99，预测值和真实值的拟合均方根误差和平均绝对误差也表现较低，说明长短期记忆网络在立节北山滑坡变形的预测中达到了良好的预测性能。     

白家包滑坡变形与库水位、降雨相关性定量化分析研究

白家包滑坡是具有滞后性“阶跃型”变形的滑坡代表,通过定性分析初步认为,库水位下降是白家包滑坡变形的主要影响因素,其影响程度大于降雨。为了进一步明确白家包滑坡变形对库水位波动和降雨的响应程度,本文根据库水位每年波动情况,将其划分为5个阶段,运用皮尔逊相关系数法对白家包滑坡变形与库水位、降雨的相关性进行定量计算,计算结果为各监测点变形与库水位、降雨都在5~6月份综合计算中相关程度最高,且变形与库水位最大相关性系数绝对值为0.75左右,大于变形与降雨的最大相关性系数(0.45左右)。为了充分消除库水位与降雨之间的相互影响,运用皮尔逊相关系数分别计算白家包滑坡变形与库水位、降雨的净相关性系数,最后将得到的净相关性系数与新建GPS自动监测点在2017~2018年的日变形位移和库水位、降雨对比分析,进行相关性验证。结果表明:白家包滑坡的变形对库水位下降的响应程度大于变形对降雨的响应程度,在库水位快速下降阶段响应程度最高,且与新建的GPS自动监测点监测结果吻合度较高。此结果与定性分析结果和皮尔逊相关系数法分析结果一致,该研究可对滑坡变形影响因素的定量分析提供科学的依据。     

基于车载三维激光扫描系统的滑坡变形监测方法

在简述现代变形监测主要方法的基础上,着重阐述了基于车载激光扫描系统的变形监测方法,以灰色系统理论为基础推导了基于点云数据的滑坡变形监测模型,探讨了滑坡监测点选取方法。利用车载激光扫描系统对某区域进行滑坡监测,采用灰色模型方法对监测点数据进行分析预测。实验结果表明:利用车载激光扫描点云数据进行滑坡监测具有可行性。     

库水变动下堆积层滑坡加卸载响应规律与稳定性预测

三峡库区堆积层滑坡稳定性受库水位变动影响十分明显,库水变动下堆积层滑坡的演化过程与稳定性预测研究对防灾减灾具有重要的指导意义。基于库水变动与滑坡变形的响应关系,建立库水动力加卸载与位移速率响应耦合的加卸载响应比预测模型;建立库水变动与滑坡稳定系数的响应关系,进而确定库水变动下滑坡体的渗流场类型,并以滑坡稳定系数的变化率的正负来判断库水变动的加卸载作用。以黄莲树滑坡为例,预测其稳定性,并对预测结果进行验证。结果表明:黄莲树滑坡水平方向位移变化与库水变动存在响应关系,且响应具有明显的滞后性;库水变动下该滑坡的渗流场属于动水压力型,每个水文年中库水动力对滑坡有6个月为加载过程,1个月为卸载过程;滑坡监测点的加卸载响应比在2011年出现整体上升并大于1,揭示滑坡趋于失稳,对库水变动加卸载作用的响应加强。结论得到了宏观变形破坏迹象的验证,说明改进的加卸载响应比预测模型具有良好的预测效果。     

湖北省巴东县新城区滑坡灾害空间预测

论文在综合分析巴东县新城区区域地质背景及滑坡基本特征的基础上,分析了影响滑坡灾害发生的各因素与滑坡发生之间的相关性,提出影响灾害发生的主要因素：地形坡度、斜坡形态、岩性、构造、水的作用、人类工程活动。利用GIS的空间分析功能将各因素图件栅格化为86216个不规则单元。基于逻辑回归的方法对滑坡灾害进行了定量的概率预测。同时,对研究区进行滑坡灾害空间预测分区,将预测结果与该地区历史滑坡灾害发生情况进行对比发现预测精度为85．71％。说明所建立的模型具有较高的预测精度,是可以用于预测分析的。     

基于数值模拟的三峡库区典型堆积层滑坡变形预测方法

目前对堆积层滑坡的变形预测大多基于数学模型或方法,忽略了引起滑坡位移显著变化的动力外因及滑坡自身的地质特征,因此,预报准确度和可信度较低。以三峡库区典型堆积层滑坡--鹤峰场镇滑坡为例,通过4组主要控制因素科学组合构建了滑坡的基本地质模型;以此为基础,重点考虑引起滑坡发生变形的库水作用动力因素,建立滑坡的数值-力学模型。通过实际监测点的变形监测结果与数值-力学模型中模型监测点的变形进行拟合分析,获取了实际时间与数值-力学模型中时步的等效关系;基于时间-时步等效关系及三峡水库设计水位调度曲线,得到了不同时步水位的波动特征;通过时步的外延,并在相应的时步段对数值-力学模型施加等效时间的库水作用,预测了滑坡在未来库水位变动条件下的变形。该预测方法既考虑了滑坡的工程地质模型又考虑了地下水作用效应,克服了纯数学方法预测的不足。     

甘肃南部坪定-化马断裂带滑坡变形特征及其防治

以坪定-化马断裂带泄流坡滑坡为例,通过野外调查和变形监测资料分析,深入剖析了断裂带滑坡变形特征和形成机理,提出了断裂带滑坡的防治方法和治理措施。断裂带滑坡一般为大型—巨型滑坡,由多个次级滑坡体组成,历史上曾多次活动。变形监测资料表明,泄流坡滑坡变形目前处于匀速蠕变阶段,呈现蠕滑-塑流拉裂-土（石）流的变形破坏特点。断裂破碎带及其现今活动为滑坡长期蠕滑变形提供了物质基础,而降雨是滑坡体失稳下滑的主要诱发因素。断裂带滑坡按岩性可归类为松散堆积层滑坡。因此,对断裂带滑坡的防治应以防为主,以治为辅,即开展滑坡变形实时监测和群测群防,辅以滑坡表面排水、坡脚压载等措施,以减缓或防止泄流坡滑坡再次形成灾害。     

考虑渐进破坏过程的滑坡推力计算方法

在滑坡防治工程设计当中,推力确定是治理工程设计是否合理有效的前提。本文进行了3种类型滑坡的渐进变形破坏模式分析,从滑带参数弱化的角度阐述了不同类型滑坡的渐进演化过程,并以滑带力学参数经历峰前应力阶段、软化阶段、残余应力阶段刻画了滑带空间形态所经历的峰前应力状态、临界应力状态、残余应力状态3个阶段;基于不平衡推力法,提出3种类型滑坡临界状态条块的确定方法,把滑坡划分为发生剪切段和未发生剪切段,提出了不同类型滑坡渐进破坏过程中推力计算公式及计算过程中滑带参数取值方法。以任意滑坡为例,从不同类型滑坡角度分析了滑坡在渐进破坏过程中推力的变化规律,结果表明：不同类型滑坡渐进破坏到第5状态时,牵引式滑坡、推移式滑坡和复合式滑坡的推力大小分别为4 100,4 980和3 150 kN/m,推移式滑坡推力最大,说明滑坡以不同模式破坏时推力存在明显差异。此计算方法不仅反应了不同类型滑坡的渐进破坏过程,又解决了具有应变软化性质的滑坡推力计算问题,在实际工程中为滑坡的设计提供合理的推力。     

三峡库区滑坡台阶状位移趋势预测的警戒速度方法

对不同类型的35个滑坡进行统计分析,发现滑坡临滑前加速度和速度符合Voight模型的幂函数关系。由于无法准确判断三峡库区具台阶状位移特征的滑坡何时处于最后加速失稳阶段,故不能直接应用该模型进行预报。根据台阶状位移特征的滑坡变形特征,本文采用了基于Voight模型的警戒速度方法。该方法是基于Voight模型采用非线性回归分析求得模型参数,按不同风险级别要求求得紧急状态、警戒状态、提前警戒状态的速度阀值,并与实际监测的速度对比去预报滑坡所处的危险等级。采用警戒速度方法对白水河滑坡和新滩滑坡进行了分析,发现预测结果与实际较为接近,预测效果较好。     

滑坡演化的基本属性与研究途径

我国是世界上滑坡地质灾害最严重的国家,重大滑坡防治是国家防灾减灾重大而迫切的战略需求.自然界经历了漫长的演化过程,演化是滑坡的基本属性,是滑坡工程地质研究的重要基础.滑坡演化机理、演化特征的正确认识及其定量表征,是滑坡预测预报和防控研究的关键组成部分.在归纳自然界演化共有特征的基础上,系统阐述了滑坡动力来源、演化形式、孕育模式、演化阶段和演化状态等基本属性;提出多场关联监测是揭示滑坡演化特征的有效手段,介绍了近期取得重要技术突破——滑坡柔性大变形监测技术;提出了演化在重大滑坡预测预报和防治中的应用途径,指出了重大滑坡演化进一步研究的方向.      

基于多算法参数优化与SVR模型的白水河滑坡位移预测

滑坡预测对于减轻地质灾害的危害十分重要,但对科学研究却很有挑战性。基于变形特征和位移监测数据,建立了三峡库区白水河滑坡的时间序列加法模型。在模型中,累计位移分为3个部分:趋势、周期和随机项,解释了由内部因素（地质环境,重力等）、外部因素（降雨,水库水位等）、随机因素（不确定性）共同作用的影响。在对位移数据进行统计分析后,提出了一个3次多项式模型对趋势项进行学习,并利用多算法寻优的支持向量回归机（SVR）模型对周期项进行训练与预测。结果表明,在预测精度上,基于时间序列与遗传算法-支持向量回归机（GA-SVR）耦合的位移预测模型要明显优于网格寻优（GS）以及粒子群算法（PSO）优化的支持向量回归机模型。因此,GA-SVR模型在滑坡位移预测方面可以得到较好的应用。在“阶跃型”滑坡位移预测中,GA-SVR将具有广阔的应用前景。     

Prediction on landslide displacement using a new combination model: a case study of Qinglong landslide in China

Prediction on landslide displacement plays an important role in landslide early warning. Many models have been proposed for this purpose. However, the accuracy of the prediction results by these models often varies under different conditions. Rational evaluation and comprehensive consideration of these results still remain a scientific challenge. A new comprehensive combination model is proposed to predict the landslides displacement. The elementary displacement prediction is made by the support vector machine model, the exponential smoothing model, and the gray model (GM)(1,1). The results of the models are comprehensively evaluated by combining the results and introducing the accuracy matrix. The optimal weight in the evaluation work is obtained. A rational prediction result can be attained based on the so-called combination model. The proposed method has been tested by the application of Qinglong landslides in Guizhou Province, China. The comparison between the prediction results and in situ measurement shows that the prediction precision of the proposed model is satisfactory. The root-mean-square error (RMSE) of the combination model can be reduced to 1.4316 (monitoring site JCK2), 1.2623 (monitoring site JCK4), 2.3758 (monitoring site JCK6), 2.2704 (monitoring site JCK8), 1.4247 (monitoring site JCK11), and 0.9449 (monitoring site JCK12), which is much lower than the RMSE of the individual models.

     

考虑地下水作用的滑坡时间预测研究

结合三峡库区堆积层滑坡的具体情况讨论了地下水对滑坡的物理化学和力学作用,论证了地下水物理化学作用对三峡库区松散堆积层滑坡稳定性的影响远小于地下水动力作用对滑坡稳定性的影响.在此基础上,引入总压力水头,提出将地下水对滑坡的各种力学作用简化为总压力水头,结合加卸载响应比方法的思路,分别建立了基于库水位涨落和降雨影响的滑坡预...     

滑坡灾害防治的新技术路线及分析

论文指出了滑坡灾害防治中面临的工程问题和科学问题。提出了“监测为首、排水为主、结构为辅、预测预警、科学决策”新的滑坡防治技术路线,介绍了其涵盖的基本内容。监测的首要性在于山体地质结构的复杂性和具体滑坡的个体行为。通过监测有可能获得地质体当前的状态、提高排水工程的可靠性、确定工程治理适用范围、创造滑坡灾害预测预报的条件、为科学决策提供依据;排水不仅可以预防滑坡灾害的发生,还应作为工程治理的主要措施。它以较低的成本维持山体的整体强度;与排水技术相比,借助于工程结构治理大型滑坡,是以较高的代价换取山体局部区域的强度提高;滑坡灾害的预测预警和科学决策,依赖于科学监测数据和可靠的分析方法。新技术路线的可靠性、合理性和实用性还需更为全面深入的论证,对相关问题开展讨论,有助于提高我国滑坡灾害防治水平。