堆积层滑坡水动力位移耦合预测参数及其评价方法研究

在系统分析滑坡的物质组成和失稳动因的基础上,分析和研究了地下水在滑坡稳定性演化过程中的卸载与加载动力作用及其位移响应规律和特点。从非线性系统动力学角度,提出了运用地下水卸加载动力与位移响应耦合预测参数来评价边坡稳定性演化规律与失稳特征,即以地下水位变化量作为堆积层滑坡的卸加载动力参数,以相应的位移作为其卸加载响应参数,建立和确定了地下水卸加载动力与位移响应比预测参数与评价模型。同时,运用损伤力学基本原理,建立了其卸加载响应比与坡体损伤变量和稳定性系数的定量关系以及失稳判据。以三峡库区典型堆积层滑坡分析为例,运用地下水动力与位移耦合预测模型对其稳定性进行了分析与评价,发现地下水动力位移耦合预测参数变化与边坡稳定性实际动态演化规律基本吻合。研究成果表明,所确定的参数是水诱发型堆积层滑坡的一种有效位移动力评价参数,可运用该参数对该类滑坡的动态稳定性进行实时监测预警与评价。     

水诱发堆积层滑坡位移动力学参数及其在稳定性评价中的应用——以三峡库区黄腊石滑坡分析为例

在系统分析堆积层滑坡的物质组成和失稳动因的基础上,运用加卸载响应比理论的基本原理,首次提出了将月降雨量及其变化作为该滑坡的加卸载参数,相应月平均位移速率及其变化值为加卸载响应参数,由此所确定的位移加卸载响应比作为堆积层滑坡的位移动力学参数.并根据三峡库区降雨量与堆积层边坡位移相关关系论证了应用该位移动力学参数评价堆积层边坡稳定性的可行性和有效性.最后,运用加卸载响应比动力学参数对三峡库区黄腊石滑坡排水工程实施前后的稳定性进行了评价,评价结果与该边坡排水工程前后的稳定性变化相吻合.这表明了加卸载响应比位移动力学参数是堆积层边坡稳定性评价的一种有效位移动力学参数,可以运用该位移动力学参数对该类边坡的稳定性进行评价与预测.     

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。     

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...     

水库型滑坡复合水动力增载位移响应比物理预测模型及其应用

众所周知,库水位变化和降雨复合动力往往是水库型滑坡的变形和破坏主因。本文在系统分析水库型边坡位移、库水位及降雨变化规律基础上,提出与确定了降雨与库水动力转换系数k的计算方法,并通过转换系数k将降雨动力与库水动力这两种不同的水动力增载效应进行了有机耦合叠加,建立了复合水动力增载参数的计算方法。并将复合水动力变化量及其位移变化量作为动力增载及其响应参数,建立了水库型滑坡复合水动力增载位移响应比物理预测参数与模型。同时,运用该模型对白水河滑坡复合水动力作用下的稳定性演化规律进行了系统分析与评价,结果表明该滑坡复合水动力增载位移响应比的变化规律与其稳定性动态演化规律相吻合,表明复合水动力增载位移响应比参数是一种水库型滑坡有效的物理评价参数,可运用该物理评价参数与预测模型对该类滑坡稳定性进行分析与评价。     

降雨诱发型堆积层滑坡的位移动力学特征分析

根据降雨诱发型堆积层边坡物质组成特点与位移构成性质,建立了边坡粘弹性位移动力学模型与位移动力学方程,并以此为基础系统分析了其位移动力学行为和特征以及位移与地下水位或降雨量定量关系,发现了边坡的位移动力学特征主要取决于边坡的地下水位及其变化规律,且其位移和位移速度在整体失稳前具有强烈的波动性。上述位移动力学规律表明,仅运用位移或位移速度作为单一动力学响应参数来评价与预测该类边坡稳定性存在一定局限性。因此,选择和建立堆积层滑坡的位移多源信息预测理论与模型将具有重要的理论意义与实用价值。     

降雨型滑坡垂直位移方向率及其位移监测预警判据研究

针对降雨型滑坡位移量预测参数失稳判据的局限和不足,并根据滑坡全息论的基本原理,提出和确定了滑坡垂直位移方向率预测参数,且指出该参数是边坡稳定性演化分析与评价的一个有效位移动力参数,具有位移量或位移速率不可替代的评价和预测作用。同时,系统分析了降雨型滑坡位移与地下水位变化规律及其相互作用关系,对该类边坡稳定性的不同演化阶段的表层垂直位移方向率形成机制与变化规律进行了弹塑性力学分析与评价,分别确定了边坡压缩稳定变形阶段和塑性失稳变形阶段的表层垂直位移方向率与其稳定性演化的定量关系,并依此运用数理统计均方差基本原理,建立了该类滑坡垂直位移方向率的整体失稳监测预警判据。最后运用新滩滑坡A_3、B_3监测点垂直位移方向率对该滑坡稳定性演化过程与失稳规律进行了后验分析与评价,其分析预测结果与边坡实际变形失稳规律基本相吻合,表明该参数在该类滑坡预测预报与监测预警中具有一定的有效性与实用性。     

基于有限元的动力稳定性评价方法与应用——以王家墩古滑坡为例

天水市秦安县王家墩滑坡为宝兰客专沿线巨型古滑坡群,秦安隧道穿其而过。笔者以王家墩古滑坡为研究对象,围绕其工程中静、动力抗滑稳定问题,通过室内试验对影响王家墩古滑坡稳定性的地质构造、场地工程条件等内在因素进行分析评价,在此基础上通过有限元动力分析,对王家墩古滑坡在地震载荷下的动力响应进行分析,明确王家墩古滑坡稳定的影响因素、地震荷载与滑坡失稳破坏间的关系。采用动力有限元法和强度折减法结合的方法,开展动力抗滑稳定分析方法研究。分析结果表明,地震作用时的水平推力对古滑坡的稳定性有很大影响,表现为上部坡体的整体滑移和隧道入口段黄土堆积层局部失稳滑塌,采用位移突变的方法来确定边坡动力失稳及动力安全系数。     

地震作用下岩羊村滑坡稳定性与失稳机制研究

以云南香丽高速公路沿线的岩羊村滑坡为研究对象,开展了滑坡动力稳定性评价及失稳机制研究：进行了不同烈度地震下的滑坡稳定性分析,采用滑带弹性区体积占比的变化反映其失稳过程,结合滑坡变形破坏模式,对滑坡整体稳定性进行评价;针对极限地震工况,分别从时间和空间角度描述滑坡失稳过程;建立了同时考虑滑带弱化和硬化的滑坡尖点突变模型,揭示了滑坡失稳的触发机制。研究表明：滑坡在区域Ⅷ度地震烈度条件下基本保持稳定,在锁固段的“锁固作用”下滑坡仅发生局部破坏;滑坡发生整体失稳的临界峰值加速度为2.29 m/s2,其失稳机制为在前缘牵引、后缘拉裂作用下,滑带塑性区贯通导致的整体失稳;地震作用下滑带前缘、中部、后缘并非同步破坏,表现为累积?触发效应;利用改进尖点突变模型推导了刚度效应失稳判据,揭示了滑坡整体稳定性与滑带介质的刚度及尺寸特性密切相关。研究结果为岩羊村滑坡的防治与抗震设计提供了指导,并可为同类工程的动力稳定性评价与失稳机制分析所借鉴。     

滑坡多发区第四系堆积层厚度智能预测与影响因素分析——以重庆万州铁峰乡为例

堆积层厚度是区域工程地质调查的基础数据,对识别滑坡具有重要意义,在滑坡的稳定性评价和风险评估中发挥着重要的作用。传统的空间插值方法对外界因素考虑不足,难以满足精度要求。文章以三峡库区万州区铁峰乡为研究对象,在实地调查的基础上,总结提出了堆积层的成因模式,并据此添加区域堆积层厚度控制点;基于Apriori算法挖掘影响因子与堆积层厚度分布之间的关联准则,利用已知样本点采用三种机器学习方法建立模型,最后将模型应用于整个区域得到堆积层厚度分布图,并对结果进行对比分析。结果表明：选取的13种影响因子中6种因子与堆积层厚度表现出较强的相关性;数据挖掘显示坡度和地形起伏是影响堆积层厚度空间分布差异的主要因素。3种机器学习模型中GWOSVM模型的预测结果与实际最为吻合。研究结果揭示了区域第四系堆积层的成因机制,为机器学习技术在堆积层厚度预测领域奠定了基础。     

碎石土滑坡综合治理及评价决策方法

碎石土滑坡是一类由降雨激发失稳而产生滑动破坏的滑坡类型,要实现对其综合治理和评价决策,滑坡治理稳定性分析及效果评价就不容忽视。基于官家滑坡实际地质条件和变形破坏情况进行变形破坏机制研究和稳定性影响因素分析,在此基础上实施滑坡工程治理规划处置和治理稳定性分析,然后再参照降雨及滑坡变形情况构建加卸载响应比模型来实现滑坡稳定状态反馈和工程治理效果评价。研究表明：降雨作用及地下水变化是碎石土滑坡变形破坏最主要的动力因素,滑坡工程治理依据排水及抗滑原则确定综合处置措施,经治理稳定性分析,其稳定系数可大幅提高,完全满足不低于1.25的规范要求;并且基于加卸载响应比模型分析滑坡经综合治理后处于安全稳定状态,工程治理措施实施科学合理,工程治理效果显著,综合作用下滑坡稳定性好、安全可靠。     

库水位下降及降雨作用下麻柳林滑坡稳定性评价与预测

研究库水位升降与降雨影响下三峡库区堆积层滑坡的稳定性变化特征,并对其进行预测具有重要意义。建立了三峡库区万州区麻柳林滑坡的地质模型,基于P-Ⅲ型分布曲线对降雨重现期进行分析后共设置了12种计算工况;利用Geostudio软件对滑坡稳定性进行了模拟。结果表明:库水位下降和降雨入渗均会使滑坡稳定性系数减小,不仅变化幅度与库水位下降速率和降雨强度均为正相关关系,而且滑坡稳定性对于降雨条件更加敏感。2种最不利工况条件下的滑坡稳定性系数分别为0.95和0.949,此时滑坡失稳破坏。利用灰色模型对最不利工况下的滑坡稳定性系数进行了滚动预测,其MAPE为2.86%,MSE为0.033,预测精度优于多项式模型。     

降雨入渗堆积层滑坡的稳定性分析与评价

采用SEEP/W和SLOPE/W程序对一堆积层滑坡进行了渗流分析和稳定性评价,揭示了持续性降雨或大暴雨是诱发堆积层滑坡的主要因素,并可通过稳定性系数与降雨历时的关系曲线知在特定降雨强度下开始滑动的大致时间,可为滑坡灾害的预警预报工作提供参考。     

基于颗粒流方法的堆积层滑坡运动过程模拟

以颗粒流离散元为研究方法对勉县杨家湾十组堆积层滑坡破坏方式与运动过程进行数值模拟研究。通过PFC2D双轴模拟试验所标定的岩土体宏观模拟参数与室内试验所获取的宏观实测参数进行对比,确定堆积层滑坡所需的颗粒细观参数,然后将标定的细观参数代入堆积层滑坡模型,对滑坡破坏方式及运动过程进行模拟研究。结果表明:滑坡破坏在初始阶段蠕滑变形累积,滑坡体挤压坡脚,直至坡脚产生剪切破坏,并向上牵引发展,使得滑坡整体顺接触面破坏下滑并堆积于坡脚,表现为典型的牵引式渐进破坏,结果与实际情况基本吻合。研究认为,采用颗粒流方法对堆积层滑坡破坏与运动过程的模拟研究具有较高的适用性,对该类滑坡防治具有一定的参考意义。      

基于XGBoost模型的三峡库区燕山乡滑坡易发性评价与区划

滑坡易发性评价是精细化滑坡灾害风险评价的基础。为了提升滑坡易发性评价模型的精度和稳健性,以三峡库区万州区燕山乡为例,选取工程地质岩组、堆积层厚度等九个影响因子构建滑坡易发性评价指标体系,应用信息量模型定量分析滑坡发育与指标之间的关系。在此基础上,随机选取70%/30%的滑坡样本作为训练/验证数据集,应用极致梯度提升模型(extreme gradient boosting, XGBoost)开展易发性评价。随后从模型预测精度和模型稳定性两方面将其与决策树模型(decision tree, DT)和梯度提升树模型(gradient boosting decision tree, GBDT)进行对比。结果表明：研究区堆积层滑坡主要受长江水系、堆积层厚度和工程地质岩组影响。XGBoost模型具有最高的准确率(94.3%)和预测精度(97.3%)。在模型稳定性验证中,平均预测精度最高(97.3%),优于DT(91.3%)和GBDT(95.7%),模型标准差和变异系数均为0.01,低于其余两种模型。XGBoost在区域滑坡易发性评价与制图中得到了可靠的结果,为滑坡灾害空间预测提供了新的技术支撑。     

加卸载响应比理论在水库型滑坡时间预测预报中的应用研究

加卸载响应比理论在滑坡时间预测预报中的应用越来越广泛,但基本都以降雨型堆积层滑坡为研究对象,加卸载参数以降雨量、地下水水位为主,而对于水库型滑坡研究较少。为此,提出了一种以库水位为加卸载参数,以滑坡加速度为加卸载响应参数的预测模型,并以典型水库型滑坡——八字门滑坡为例对其准确性进行验证。研究结果表明,以库水位为加卸载参数的加卸载响应比理论预测模型能较准确地对水库型滑坡进行预测预报。     

基于Newmark模型的概率地震滑坡危险性模型参数优化与应用: 以鲁甸地震区为例

应用概率地震危险性评价模型进行地震滑坡危险性区划,是解决潜在地震诱发滑坡危险性评价中震源不确定性与诱发滑坡时空不确定性的有效方法.通过理论分析,结合鲁甸地震区的实际情况,对基于力学原理的Newmark滑块位移模型与概率地震滑坡危险性分析方法中的参数的不确定性问题进行了分析,将斜坡岩土体地震作用下的强度衰减效应、地震加速度地形放大效应、断层破碎带效应融合到了斜坡累积位移计算模型中,进行了模型计算参数的优化.改进后的分析模型,更好地反映了高陡斜坡地形与断层破碎带对地震滑坡灾害发育的控制作用,在鲁甸地震区域滑坡应用中,优化模型中的滑坡失稳极高风险区与实际地震滑坡分布表现出了较好的一致性,在超越概率2%的滑坡失稳概率分布中,鲁甸地区包谷垴—小河断裂、鲁甸—昭通断裂带及牛栏江河谷地带地震滑坡高—极高风险区分布面积增幅十分显著.因此,在Newmark滑块位移模型中考虑地震动参数与岩土参数动态响应规律与变量间的定量关系,对于提高区域斜坡稳定性分析的可靠性具有重要意义.      

降雨型浅层黄土滑坡危险性评价与区划

黄土高原是我国地质灾害最为发育的地区之一,其中降雨诱发的浅层黄土滑坡又最为典型。以典型黄土地貌区-柳林县为例,应用SINMAP模型,探讨模型在黄土地区的适用性,分析了随着研究区内降雨量的增加,滑坡变形失稳区域的面积变化、分布位置和扩展趋势。研究表明,随着降雨量的增加,滑坡所处位置逐渐由稳定状态向失稳状态发展,位于失稳分区的滑坡数量逐渐增加,说明降雨对该研究区的斜坡稳定性影响较为明显。通过将模拟结果与实际发生的由降雨触发的滑坡灾害进行对比分析,可以得出SINMAP模型在黄土地区,对区域性降雨诱发浅层黄土滑坡稳定性的模拟预测有效,可以用于黄土地区浅层滑坡的稳定性评价研究。     

卡拉水电站上田滑坡体稳定性分析及评价研究

[摘 要] 为了分析卡拉水电站工程区某滑坡体的稳定性,通过对其滑坡成因、地形地貌、地质构造、 岩土力学参数敏感性等内在因素分析可知,滑坡体随着坡面隆起和坡内扩容加剧,在外界作用下易导致 边坡失稳破坏;其层面与节理裂隙的不良组合为边坡变形失稳提供了边界,陡倾坡内的裂隙,为地下水 的入渗创造了条件;滑坡稳定性随着岩土力学强度参数的提高而增强。通过对降雨、水位升降和地震等 外在因素的敏感性分析可知,库水位骤升骤降对滑坡的稳定性影响较大;短期降雨影响较小,但时间增 长滑坡失稳概率增加;地震峰值对滑坡稳定性影响较为明显。同时根据分析结果对滑坡体进行了工况 及荷载组合,并对各工况组合进行了稳定性计算及评价,得出水位下降时滑坡稳定性处于极限状态,在 蓄水地震工况下失稳概率较大。     

库水位变动联合降雨作用下麻柳林滑坡稳定性评价

库水位变动和降雨是影响三峡水库库区滑坡失稳的重要因素,因此进行不同时段内的库水位变动联合降雨工况下的滑坡稳定性评价具有重要意义。以重庆市万州区麻柳林滑坡作为研究对象,首先在实际监测资料的基础上,将工程地质类比法和GeoStudio数值模拟相结合,对滑坡抗剪强度参数进行反演优化;然后基于P-Ⅲ型分布曲线对降雨重现期进行分析后共设置25种计算工况,利用GeoStudio模拟软件进行模拟计算。并选取了内摩擦角、黏聚力及降雨量3个因素进行了正交试验,采用极差分析法进行稳定性敏感分析。分析表明,麻柳林滑坡稳定性变化幅度与降雨强度呈正相关,变形量与滑坡稳定性系数呈负相关;最不利工况为低水位联合百年一遇降雨工况,此时麻柳林滑坡稳定性系数为0.960,滑坡模拟变形量达到0.394 7 m。极差分析结果表明所选取的3个影响因素的敏感性由大到小依次为:内摩擦角、黏聚力、降雨量。此次研究成果为确定库区滑坡失稳破坏工况和稳定性分析评价提供了一种可行的思路。