露天矿高陡边坡稳定性研究现状及发展趋势

在收集整理国内外相关资料的基础上,从边坡稳定性分析方法、边坡监测、预测预报方法等方面总结了目前边坡稳定性研究方法及预测预报研究现状,分析露天矿边坡的工程特点,指出当前露天矿边坡稳定性研究存在的问题,提出“边坡岩体渐进损伤破坏是边坡岩体失稳前兆本质特征”这一学术思路,认为边坡稳定性及预测预报研究发展趋势为建立基于微震监测信息反演的边坡岩体内部损伤演化模型,提出露天矿边坡岩体强度参数识别表征方法和动态稳定性评价方法,寻求边坡失稳过程岩体内部“空间”损伤劣化的微震活动性、强度弱化与边坡动态失稳之间的联系,以微震前兆信息和边坡岩体强度储备系数为失稳判据,实现露天矿边坡稳定性动态分析预测     

基于SLFT的边坡强度折减法失稳判据

强度折减法在评价边坡稳定性时不需要假设和搜索临界滑裂面,相对于其它方法具有一定优势,但失稳判据尚无明 确标准。滑移线场理论（SLFT） 可以计算得到的极限状态下的边坡坡面曲线（简称极限坡面曲线）,已有研究表明极限坡 面曲线与边坡坡面的相对位置关系可以判断边坡稳定性。基于该结论提出一种边坡强度折减法失稳判据：不同折减系数计 算得到不同的强度参数,因此滑移线场理论计算得到的极限坡面曲线将发生变化,当极限坡面曲线与边坡坡面在坡底相离 时,判断边坡为稳定状态;当极限坡面曲线与边坡坡面相交于坡脚时,判断边坡为极限平衡状态;当极限坡面曲线与边坡 坡面相交时,判断边坡为失稳状态。对标准边坡考题的计算结果表明：提出的失稳判据收敛性较好,安全系数计算结果与 标准答案和已有失稳判据分析结论相差较小;传统失稳判据收敛指标的确定没有明确标准,当位移突变曲线光滑时很难找 到突变点,很难准确计算对应的安全系数,更重要的是传统失稳判据判断边坡极限状态受到人为主观因素的影响,而提出 的失稳判据可以实现失稳判据的客观标准化;确定的临界滑裂面形状以及在边坡中的位置都与标准答案基本一致,提出的 失稳判据适用于强度折减法。     

基于SLFT的边坡强度折减法失稳判据

强度折减法在评价边坡稳定性时不需要假设和搜索临界滑裂面，相对于其它方法具有一定优势，但失稳判据尚无明 确标准。滑移线场理论（SLFT） 可以计算得到的极限状态下的边坡坡面曲线（简称极限坡面曲线），已有研究表明极限坡 面曲线与边坡坡面的相对位置关系可以判断边坡稳定性。基于该结论提出一种边坡强度折减法失稳判据：不同折减系数计 算得到不同的强度参数，因此滑移线场理论计算得到的极限坡面曲线将发生变化，当极限坡面曲线与边坡坡面在坡底相离 时，判断边坡为稳定状态；当极限坡面曲线与边坡坡面相交于坡脚时，判断边坡为极限平衡状态；当极限坡面曲线与边坡 坡面相交时，判断边坡为失稳状态。对标准边坡考题的计算结果表明：提出的失稳判据收敛性较好，安全系数计算结果与 标准答案和已有失稳判据分析结论相差较小；传统失稳判据收敛指标的确定没有明确标准，当位移突变曲线光滑时很难找 到突变点，很难准确计算对应的安全系数，更重要的是传统失稳判据判断边坡极限状态受到人为主观因素的影响，而提出 的失稳判据可以实现失稳判据的客观标准化；确定的临界滑裂面形状以及在边坡中的位置都与标准答案基本一致，提出的 失稳判据适用于强度折减法。     

基于多元监测信息融合分析的突水灾害状态判识方法

突水灾变演化过程中伴随着防突结构内的岩土体的信息变化,通过对潜在突水通道围岩多物理场信息进行深度融合分析,揭示了多元信息的逻辑共生关系,建立了突水演化状态判识的理论方法。从岩体渐进破坏突水与充填结构失稳突水两种典型的突水相似模型试验入手,建立了多元监测信息与量化表征函数的关联性。基于主成分分析理论揭示了多参量间的逻辑共生关系,确定了围岩多物理场信息对突水灾害的影响权重,这为突水灾害监测设计与预警提供了理论依据。结合函数拟合曲线中表征函数变化趋势发生转变的极值点与驻点,建立了突水灾害演化状态综合判识方法,最终将两种突水类型的演化阶段划分为：平静期、发展期、突变期和灾后期,并提出了任意时刻下突水灾害发生概率的能量判别方法,该理论方法为隧道及地下工程突水灾害监测预警提供了参考。     

基于SLFT边坡双折减系数强度失稳判据

基于滑移线场理论（SLFT）,提出了一种边坡双折减系数强度折减法失稳判据:当由滑移线场理论计算得到的极限状态下的边坡坡面（简称"极限稳定坡面"）与原坡面相交于坡脚时,判断边坡处于极限状态。基于提出的失稳判据构建了双折减系数倒数空间的临界曲线,并推导了整体安全系数计算公式。边坡算例计算结果表明:初始点和临界曲线的3种相对位置关系（点在曲线上方,点属于曲线,点在曲线下方）对应3类边坡整体安全系数（FS>1,FS=1,FS<1）,整体安全系数计算结果与边坡状态相符合,确定的临界滑裂面形状以及在边坡中的位置都与已有结论一致。提出的失稳判据适用于计算配套系数和整体安全系数,实现了失稳判据的客观标准定量化。      

基于强度折减法的边坡安全预警及失稳判据研究

传统强度折减法难以对实际边坡失稳进行动态预测或预警。基于边坡失稳变形的演化规律,获得边坡特征点位移量与稳定状态的关系。利用强度折减法对边坡强度进行逐步折减,进而构建边坡折减系数与特征点位移间关系曲线,结合边坡失稳演化规律,以特征点处位移值的突变作为边坡失稳判定依据,提出一种边坡失稳预警位移值和极限位移值的确定方法,实现了对边坡安全性进行预测预警。     

基于IBIS-L的某黄土高填方边坡支护结构变形特征

直立式填方支护在建筑、机场、公路、铁路、矿山等大型基础设施建设项目中的作用不可或缺,但黄土地区边坡支护结构易出现桩基沉降、桩体弯曲、桩板墙开裂的现象。为进一步定量分析其变形特征,采用地形微变监测仪（IBIS-L）进行全天候不间断监测,通过对采集的点面数据进行研究,结果表明：1）支护结构变形总体上具有明显的区域性差异,近15 d的最大变形量为26.6 mm;2）对象监测点位移呈间隔24 h"波浪形"增长规律,且无收敛趋势,极可能导致边坡整体失稳;3）结合温度监测,以监测点Pix8为例,理论计算结果与监测数据相吻合,揭示了s-t曲线呈"波浪形"增长的原因,得出大体积混凝土在大气温度场条件下的变形具有"滞后效应"的响应特征。     

长大顺层边坡渐进滑移失稳演化机理研究

目前对长大顺层边坡在开挖过程中的变形与渐进破坏过程研究较少。因此,深入进行长大顺层边坡变形破坏机理的研究,能为边坡稳定性分析和治理提供重要依据。首先对长大顺层边坡进行定义,随后通过对长大顺层边坡进行数值分析,得到了长大顺层边坡滑面应力的基本特征,在此基础上分析得到了长大顺层边坡的渐进失稳演化机理。鉴于模型实验研究方法具有直观性的优点,研究中引入模型实验,并通过试验现象和675组试验数据分析,发现这类边坡的主要变形方式均为滑动变形,破坏模式为滑移—拉裂破坏,滑动过程为分级滑动。模型试验和数值分析均表明长大顺层边坡的破坏模式为渐进多次滑移拉裂失稳模式。     

考虑突变理论的顺层岩质边坡失稳研究

应用突变理论,以顺层岩质边坡为例,考虑地下水对滑面带介质的应变和水致弱化性质,以及地下水对边坡后缘张裂缝的水力效应,构建了边坡的尖点突变模型,分析了顺层岩质边坡失稳的力学机制：边坡失稳过程主要是内部因素和外部因素共同作用的结果,内部因素主要是地下水通过物理化学作用软化了滑面带岩体,使滑面带岩体刚度比降低,在边坡失稳的过程中起主导的定性作用;外部因素主要是指边坡后缘张裂隙的静水压力,不仅使得边坡的滑动势能增加,还对边坡造成一种扰动的作用,加速滑坡的启动。在突变分析的基础上,推导了边坡后缘张裂缝临界充水高度和临界降水强度的关系式,建立了边坡滑移破坏的水力判据;给出了边坡岩体在渐进软化过程中的位移变化规律,剪切位移并非均匀增长,而是呈现出阶梯状跳跃式上升。同时,进行了室内物理模型试验（当刚度比 ）,在一定程度上验证了考虑突变理论来分析顺层岩质边坡失稳的力学机制和边坡岩体在渐进软化过程中位移变化规律的合理性。并提出了此种类型边坡的处治技术与优化方法建议。     

四面楔形体监测敏感部位试验研究

针对岩质四面楔形体的监测敏感部位问题,利用自主研制的边坡模型试验平台,开展岩质边坡四面楔形体物理模拟试验,对楔形体在滑动失稳全过程中结构面处的内部位移和内部应力进行监测。结果表明:随着楔形体滑动位移的增加,各位移监测点处位移变化速率的差异越小,楔形体表现出的整体滑动特性更为明显。在楔形体失稳过程前期,位移监测和应力监测敏感部位均在楔形体下部,临近失稳时,楔形体上部为位移监测敏感部位,楔形体中上部为应力监测敏感部位。在楔形体失稳过程前期,监测到的应力值较初始状态便有明显增大,应力监测相比位移监测的反馈更为提前,能够更及时地对边坡变化产生响应。研究结果可对岩质边坡楔形体的安全监测提供参考依据。     

基于贝叶斯-粒子群算法的溜砂坡稳定性评价

溜砂坡具有突发、不易预测,且产生危害大的特点。文章对拉萨市周边实地调研测量收集数据,采集了12组具有代表性的溜砂坡灾害点数据集合,运用贝叶斯网络与粒子群算法相结合,并利用算法更新公式弥补单一算法的不足,引入信息熵分析了降雨量、坡度、坡高和植被覆盖率在算法中的权重,以及各因素对溜砂坡稳定性的影响,并对溜砂坡的稳定性进行了等级划分,实验证明该方法有效,对溜砂坡稳定性评价具有一定参考价值。     

青岛崂山路拓宽工程边坡加固稳定性研究

针对青岛崂山路拓宽工程中高陡岩质边坡加固问题,选择典型（C区）坡体,建立数值分析模型,基于强度折减法采用三维快速拉格朗日法（FLAC3D）对该边坡加固前后的稳定性进行了数值模拟。通过对计算边坡稳定性的3种失稳判据进行比较分析,选取特征点位移突变为失稳判据,确定了边坡加固前后安全系数的变化。基于现场实际监测数据,对加固后边坡的稳定状态和加固效果进行评价。对该边坡的数值分析及监测结果分析表明,边坡处于安全状态,加固工程取得了明显的效果。      

Entropy-Based Approach to Remove Redundant Monitoring Wells from Regional-Scale Groundwater Network

An entropy-based approach is applied to identify redundant wells in the network. In the process of this research, groundwater-monitoring network is considered as a communication system with a capability to transfer information, and monitoring wells are taken as information receivers. The concepts of entropy and mutual information are then applied to measure the information content of individual monitoring well and information relationship between monitoring well pairs. The efficiency of information transfer among monitoring wells is the basis to judge the redundancy in the network. And the capacity of the monitoring wells to provide information on groundwater is the point of evaluation to identify redundant monitoring wells. This approach is demonstrated using the data from a regional-scale groundwater network in Hebei plain, China. The result shows that the entropy-based method is recommendable in optimizing groundwater networks, especially for those within media of higher heterogeneities and anisotropies.     

边坡工程可靠性分析的最大熵方法

边坡工程可靠性分析的最大熵方法,利用已有样本的部分信息来使熵最大化,充分利用了随机变量的高阶矩信息,由样本矩来推断边坡可靠性功能函数的概率密度函数,求解边坡的破坏概率。该方法对基本随机变量的分布没有特别要求,避免了常规方法计算过程中在迭代点处对非正态随机变量进行近似当量正态化处理的缺陷。通常,功能函数的真实概率密度函数很难、甚至无法求得,将Pearson曲线族引入岩土参数随机变量高阶矩的求解当中,可以很容易地得到功能函数的高阶中心矩,然后,基于最大熵原理拟合得到功能函数的最大熵密度函数,采用区间截断法和高斯-克朗罗德数值积分法分别确定最大熵密度函数的拉格郎日系数和边坡的破坏概率。算例分析结果表明:该方法计算效率高,结果可靠,克服了传统方法求解过程复杂、精度低的缺点,将其应用于工程边坡的可靠性分析当中,发展潜力大,具有一定的应用前景和实用价值。     

应力监测在公路岩质边坡中的应用研究

针对山区高速公路岩质边坡数量大、失稳难以及时预警的问题,提出对边坡支护锚杆进行应力监测的方式以评价其稳定性。以广陕高速改扩建工程沿线的一处典型岩质边坡为例,采用FLAC3D软件对岩质边坡的开挖支护过程进行模拟,利用强度折减法分析随岩体强度降低过程中支护锚杆的轴力变化规律,确定应力监测预警值,并结合现场试验结果对边坡安全状况进行评价。研究结果表明,试验边坡监测位置应以泥岩结构面处为主,应力监测预警是一个整体的预警系统,监测点位任一处达到预警值均应提出预警。监测结果显示,应力监测在120 d时出现明显变化,而位移变化则较为滞后,在167 d后才出现明显变化;综合应力与位移监测的结果可以得出,试验边坡处于安全运营状态,所提出的应力监测评价公路岩质边坡的稳定性具有可行性。     

Application of Extension Theory Based on Improved Entropy Weight Method to Rock Slope Analysis in Cold Regions

In view of the problems existing in the evaluation process of slope stability in cold regions, the improved entropy weight method and extension theory are used to evaluate the slope stability. Nine indexes which affect the slope stability in cold regions are selected, the matter element system of slope stability evaluation is established by extension theory, and the extension correlation degree between evaluation index and evaluation grade is calculated. The improved entropy weight method is used to calculate the entropy weight of the matter element index system, and then the stability grade of the slope matter element is determined. Based on the extension theory and improved entropy weight method, the slope stability of Beizhan open pit mine is predicted. The results show that the prediction results are consistent with the actual situation of the project, and the evaluation method can be applied to the slope stability evaluation in cold regions. By using extension theory and improved entropy weight method, the evaluation index can be changed from a single determined value to an interval value, and the influence degree of the evaluation index can be analyzed more comprehensively. This method improves the evaluation accuracy and provides a new method for the slope stability evaluation in cold regions.

     

Research Progress and Prospect of Integrated Drought Monitoring Based on Multi-source Information

At present, drought monitoring has changed from single factor to multi-factor comprehensive direction. In order to better promote the development of comprehensive drought monitoring theory and related models, the conceptual connotation of comprehensive drought monitoring was comprehensively and systematically analyzed, and the construction methods of comprehensive drought monitoring model were sorted out, which were divided into fiveWater balance model method, linear model combination method, multi-variable joint distribution function method, principal component analysis method and multi-source information data mining method. Furthermore, in view of the current challenges and shortcomings of integrated drought monitoring, the direction of future development of integrated drought monitoring model was put forward, that is, at the theoretical level: The first is to study the internal mechanism of drought and its occurrence and development process, clarify the relationship among the factors affecting drought, and construct a comprehensive quantitative drought monitoring model integrating multiple factors; The second is to enhance the pertinence of drought monitoring model, develop suitable drought monitoring model according to different regions, underlying surface, growing season, etc.;The third is to construct the precision verification index system of comprehensive monitoring model for drought in view of the difficulty of model validation. At the technical level, the integration and fusion of drought-related multi-source information is studied to improve its comprehensive utilization level and provide abundant data support and technical support for drought monitoring.