顾及降雨及库水位因素的滑坡时滞分析与预测——以三峡库区新铺滑坡为例

降雨及库水位涨落是引起库岸滑坡形变失稳的主要诱发因素,但滑坡位移速率对此类诱发因素的响应具有一定的滞后性,影响人类对滑坡所处运动状态的判断与预测。针对常规预测模型中未考虑时滞效应的问题,利用三峡库区新铺滑坡的GNSS位移监测数据、奉节气象站降雨数据以及三峡库区库水位涨落数据,通过对监测区内9个GNSS监测点的位移速率序列与降雨量、库水位高程序列进行时滞互相关分析,确定时滞参数,进而应用多变量灰色系统理论方法,建立了时滞GM(1,3)预测模型,并对滑坡位移速率进行预测验证。结果表明:三峡库区新铺滑坡位移速率与降雨量显著相关,对降雨量的响应滞后时间约为5 d,滑体中后部受降雨影响比前缘更明显;位移速率与库水位高程高度相关,对三峡库区库水位涨落的响应滞后时间约为31 d,滑坡前缘受库水位涨落影响更明显,且离长江越近,滞后时间越短;利用加入时滞参数的时滞GM(1,3)模型进行预测,模型拟合优度达到0.702,相比GM(1,1)模型和未顾及时滞因素的GM(1,3)模型,预测精度分别提升了53.8%和58.3%,平均绝对误差百分比分别降低了7.19%和7.47%,在滑坡位移速率预测及库岸滑坡防灾减灾领域具有一定的工程应用价值。     

库水λ变动联合降雨作用下麻柳林滑坡稳定性评价

库水λ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λ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 PＧⅢ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λ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０．３９４７m.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·.      

库水位升降与降雨作用下大型滑坡体渗流稳定性分析

库岸滑坡体分布广泛,在库水位升降和降雨条件下极易失稳。三板溪水电站东岭信滑坡堆积体总方量2 000×104 m3,最大厚度150 m,2006年水电站蓄水后滑坡体开始出现大变形,每年雨季加剧。首先经野外地质勘察和十余年监测数据整理,探明了地质条件和变形规律;其次使用SEEP/W模块对不同库水位升降速率、2019年库水位结合实测降雨条件下的饱和-非饱和流进行模拟,并采用SLOPE/W分别计算不同时刻的稳定系数。分析认为东岭信为超深层滑坡,其变形过程深受库水位升降和降雨影响;滑坡体具有明显的滞水特征,渗流过程复杂;在库水位上升过程中稳定系数不断下降,而在库水位消落过程中稳定性逐渐增强;在库水位上升和强降雨量共同作用下稳定性下降很快,汛后10 d左右达到最低值,此时的稳定性最差。本研究可用于指导库水位升降和降雨条件下大型滑坡体稳定性评价。      

库水升降对漩口滑坡稳定性的影响规律

库水位升降是加剧库区滑坡危险性的主要因素。以西南地区紫坪铺水电站漩口滑坡为例,借助Geo Studio数值模拟软件,分析了库水位变化对滑坡渗流场及稳定性的影响规律,结合监测数据验证了受库水位影响滑坡稳定性的发展趋势。结果表明:通过滑体颗粒级配曲线和修正的Kovács模型所确定的饱和-非饱和渗流参数,能够很好地模拟滑坡渗流场变化。在库水位上升阶段,稳定性系数峰值随着库水位上升速率的增大而增大。库水位下降时,稳定性系数先减小到最低值后逐渐增大,最低值时间与库水位最低点的时间一致。库水位下降速率越快,滑坡稳定性系数越差。库水位升降主要对滑坡前缘稳定性造成影响。      

三峡库区堆积层滑坡间歇性活动预测:以白水河滑坡为例

三峡库区堆积层滑坡在季节性降雨和库水λ周期波动的影响下呈现间歇性活动特征,滑坡活动强度与诱 发因素作用强度和时间关系密切.以三峡库区白水河滑坡为例,分析了堆积层滑坡间歇性活动特征和诱发因素, 发现降雨和库水λ下降是滑坡变形的主要诱发因素.根据滑坡时序曲线特征,将滑坡累积λ移分解为趋势项λ 移和周期项λ移,采用多项式拟合的方法来预测趋势项λ移,利用长短期记忆神经网络模型来预测周期项λ移, 并与极限学习机模型、广义回归神经网络模型的预测结果进行了对比分析,发现长短期记忆神经网络模型预测滑 坡间歇性活动精度更高.      

奉节县曾家棚滑坡时空差异性变形特征与成因机制分析

研究库水位波动和降雨影响下滑坡的位移变形特征并分析其破坏机制，对了解三峡库区滑坡的演化过程具有重要意义。以奉节曾家棚滑坡为例，基于GPS地表监测位移分析了滑坡在不同特征库水位运行阶段的变化规律，结合灰色关联度模型确定了滑坡不同部位的变形在不同阶段的主要控制因素，借助GEO-Studio软件模拟了曾家棚滑坡在历史降雨和库水位波动耦合作用下的稳定性变化，并与定量分析结果进行了交叉检验。结果表明:曾家棚滑坡的运动状态随时间变化，从缓慢蠕变状态进入阶跃变形状态。平面上，中东部坡体与西部坡体相比，运动更加强烈；剖面上，前缘变形早且变形量大。曾家棚滑坡变形失稳过程为初期蓄水启动了曾家棚古滑坡，前缘首先发生变形；降雨作为中后期主控因素，和库水位波动联合作用共同诱发了滑坡多次阶跃变形，使滑坡前中后部形成贯通裂缝；最终由二十年一遇的暴雨诱发滑坡发生整体破坏。      

滑床渗透性对超覆型库岸老滑坡稳定性的影响

超覆型库岸老滑坡滑床前缘大多发育一砂卵石层,该砂卵石层的强渗透性将影响滑坡渗流场,从而影响滑坡的稳定性。
以三峡库区万州中学老滑坡为例,在确定该滑坡中地下水作用模式为承压水含水层作用模式的基础上,假定砂卵石层的4种不同
渗透系数,来研究在库水位波动条件下,滑床砂卵石层渗透性对滑坡稳定性的影响。分析表明,超覆型老滑坡砂卵石层的渗透系
数不同,滑坡中浸润线也不同,渗透系数越小,浸润线越低,滑坡中地下水相对库水位的滞后效应越明显;库水位上升阶段、高水位
运行阶段和下降初期,万州中学老滑坡各级滑坡的稳定性系数随砂卵石层渗透系数k2 的增大而减小;库水位稳定在150m时,老
滑坡整体稳定性随k2 的增大而增大,k2 的变化对次级滑体和三级滑体的稳定性影响不明显。这对于库区老滑坡的复活和监测预
警工程有较强的应用价值。      

三峡库区麻柳林滑坡变形特征及演化模拟

在库水位波动和降雨作用的共同影响下，库岸滑坡的变形规律往往更为复杂。以三峡库区麻柳林滑坡为例，基于野外调查、钻探编录、深部位移监测以及数值模拟等手段，分析了库水位波动和降雨作用下滑坡变形特征及演化规律。结果表明:麻柳林滑坡在粉质黏土层和块石层交界处发育一个次级滑带，目前该滑坡主要沿次级滑带运动，导致次级滑动的原因与坡体物质的差异性有关；S_i(S_f)指标分析法揭示滑坡的滑带还未完全破坏，滑坡仍处于蠕变状态；根据三峡水库水位调度规律，将一个完整水文年划分为6个阶段，数值模拟结果表明滑坡在库水位缓慢下降阶段变形速率较小、在快速下降阶段和低水位阶段变形速率持续增大、在快速上升阶段和缓慢上升阶段以及高水位阶段变形速率则保持平稳。其中，降雨的直接影响和降雨导致库水位波动进而对滑坡变形造成的间接影响，使得麻柳林滑坡在低水位阶段的变形显著增加、稳定性最差，应加强该时段内滑坡的监测和预警。      

浙江省玄武岩台地稳定性评价:以嵊州市地雅园滑坡为例

玄武岩台地型滑坡是一种特殊的滑坡类型，此前对其稳定性的研究较少。以嵊州市地雅园滑坡为研究对象，采用三维数值模拟的方法进行了稳定性分析评价，首先基于详细的地质资料采用三维模拟软件进行了建模；然后基于P-Ⅲ型分布曲线确定了降雨重现期，分别采用岩土软件MIDAS进行了滑坡稳定性模拟与三维运动模拟平台DAN3D软件进行了滑坡影响范围计算；最后对影响地雅园滑坡稳定性的因子进行了敏感性分析。结果表明:不同降雨强度对地雅园滑坡稳定性的影响不同，最不利工况为百年一遇降雨工况，此时滑坡稳定性系数为0.946，破坏概率为65.25%，影响范围最大增加了36.83%；内摩擦角和降雨是影响地雅园滑坡稳定性的主要因子。分析原因认为玄武岩台地型滑坡稳定性主要与硅藻土滑带、节理裂隙面的发育情况、降雨入渗滞后性有明显的相关性。本研究成果可为同类滑坡稳定性评价提供参考依据。      

库岸滑坡地下水位时间序列混沌特征识别与PSO-LSSVM模型预测

地下水位预测对滑坡稳定性分析具有重要意义,三峡库区库岸滑坡地下水位时间序列在季节性强降雨和周期性库水位涨落等诸多因素影响下呈现混沌特征。在对地下水位序列进行相空间重构的基础上,采用饱和关联维数法和最大Lyapunov指数法对其混沌特征进行验证。再用预测性能优秀的最小二乘支持向量机(LSSVM)模型对其进行预测,并用粒子群算法优化选取LSSVM模型的参数,以克服LSSVM模型参数选取困难的缺点。以三峡库区三舟溪滑坡前缘STK-1水文孔日平均地下水位序列为例进行了混沌分析,分别运用粒子群优化的LSSVM模型(PSO-LSSVM)和BP神经网络模型对STK-1水文孔地下水位进行了预测。结果表明库岸滑坡地下水位序列存在混沌特征,PSO-LSSVM模型预测结果的均方根误差为0.193m,拟合优度为0.815,说明预测效果较理想,且PSO-LSSVM模型预测精度高于BP网络模型,具有较强的实用性。      

数据预处理在滑坡位移相关分析中的应用

滑坡位移的变化除受控于其内在的地质条件之外,也受到外在诱发因素动态作用的影响。为更好地揭示滑坡位移变化
与诱发因素的综合关系,运用多种数据预处理方法对滑坡位移监测数据进行了处理分析。以巫山监测预警示范站玉皇阁崩滑体
为例,分别采用t检验准则、正交多项式及三次样条函数进行数据剔除处理、数据平滑处理及数据等距化处理,在得到有效数据的
基础上,对滑坡位移量与降雨量、库水位变化等诱发因素进行了相关分析。结果表明,滑坡位移量与降雨量、库水位变化等诱发因
素存在较强的相关性,同时具有典型的滞后性,其中,连续降雨与库水位下降是滑坡变形主要的直接诱发因素,且连续降雨对滑坡
位移影响的滞后时间为0~6d,库水位下降对滑坡位移影响的滞后时间为0~21d。      

金坪子滑坡动态稳定性分析研究

外界因素是影响滑坡变形和稳定状态的重要因素。进行滑坡的稳定性分析,依据监测资料进行预警预报,都有必要考虑外界因素的作用。以云南省昆明市的金坪子滑坡为背景,运用GIS及3DSlopeGIS的三维极限平衡分析方法,从地震、库水位、降雨三个外界因素单独或复合作用下的安全系数的变化情况,研究滑坡的动态稳定性。研究表明,在外界因素的作用下,通过分析安全系数—地震烈度曲线、安全系数—库水位高度曲线以及安全系数—时间曲线,可以定量判断地震、降雨、库水位对滑坡的影响,以及三者对滑坡影响力的高低顺序,为工程的预警预报提供重要参考。     

基于滑体渗透性与库水变动的滑坡变形滞后规律研究

三峡水库运行过程中库岸滑坡的变形演化往往滞后于库水位的变化, 表现出时间滞后效应, 而且随渗透系数和库水位波动速率的不同, 滞后效应亦不同。以三峡库区白家包滑坡为例, 通过现场调查、监测数据分析以及数值模拟的方法, 研究了滑坡在不同渗透系数k和不同库水位下降速率v条件下的变形滞后时间变化规律。研究表明: 滑体渗透系数一定时, 库水位下降速率越大, 地下水滞后越明显; 库水位下降速率一定时, 滑体渗透系数越大, 地下水下降越快。当滑体渗透系数一定时, 库水位下降速率越大, 滑坡的变形滞后时间越短; 滑体渗透系数k=0.85 m/d时不同库水位下降速率作用下滑坡的变形滞后时间为3.74~9 d, 当0.47＜v/k＜1.18时, 0.24＜相对变形滞后时间＜1;当1.18＜v/k＜2.38时, 0＜相对变形滞后时间＜0.24。当库水位下降速率一定时, 滑体渗透系数越大, 滑坡变形滞后时间越短, 不同库水位下降速率下滑坡变形滞后时间随渗透系数的变化规律大致相同; 库水位下降速率v=1.8 m/d时不同滑体渗透系数下滑坡的变形滞后时间为1.7~8 d, 当0.52＜v/k＜0.84时, 0＜相对变形滞后时间＜0.16;当0.84＜v/k＜2.12时, 0.16＜相对变形滞后时间＜0.43;当2.12＜v/k＜9时, 0.43＜相对变形滞后时间＜1。研究成果对水库滑坡预测预警具有较强的应用价值。      

不同日降雨工况下万州区滑坡灾害危险性分析

以三峡库区万州区为例，选择具有代表性的地质环境指标，分析各指标等级，利用逻辑回归、支持向量机和决策树3种数理统计模型，计算全区滑坡灾害易发性程度，分析3种日降雨工况下滑坡的发生概率，得到各日降雨工况下万州区滑坡灾害危险性分布图。确定了支持向量机模型为万州区滑坡灾害易发性分析的最优模型；万州区滑坡灾害高易发区和高危险区主要表现出沿河道水系呈带状分布、沿高程垂直分布、在城镇区集中分布的特点；特定工况下，万州区滑坡灾害危险性随着日降雨量增大而增大。      

降雨作用碎石土堆积层滑坡变形规律

降雨诱发碎石土堆积层滑坡十分普遍,野猫面滑坡则是典型的碎石土堆积型滑坡,也是三峡库区内距三峡大坝最近的
特大型滑坡体,研究其在不同降雨条件下的变形规律具有示范性和实用价值。首先,在滑坡区域地质分析的基础上,研究了碎石
土堆积层滑坡的组成结构;然后应用Modflow软件建立了滑坡地下水渗流场数值模型,对不同降雨强度和降雨历时条件下,降雨
入渗补给地下水的规律进行了模拟;最后,运用FLAC3D软件对不同降雨工况条件下,渗流场变化引起的滑坡变形规律进行了模
拟。研究结果表明:①野猫面滑坡碎石土堆积层表现为三层结构,上部为碎块石土,中下部为块石土、钙质胶结碎块石,下部滑面
为碎石土和黏土夹碎石;②降雨强度和降雨历时增加均使滑坡地下水头抬升,在斜坡前缘临近库岸部分的水力坡度明显增大;③
降雨作用下,滑坡位移量增加,变形由地表向深部、由前缘向后缘发展,在滑面处剪应变集中;极端大暴雨条件下,前缘存在整体变
形区;④碎石土堆积层滑坡地表径流疏导与生态防渗可有效防治滑坡。      

基于多源数据的谭家湾滑坡变形机制及稳定性评价

针对2016年5月发生于秭归县西北部的谭家湾滑坡,结合卫星遥感影像、现场勘查资料以及历史资料等多源数据,初步明确了滑坡的影响区域、特征及发生时序;综合采用钻探、槽探、物探等手段,开展室内外相关实验,明确了滑坡区的地层特性以及岩土体物理力学性质指标,通过分析该区裂缝位移及GPS数据,对该边坡的变形机制进行了探讨,并对该区稳定性进行了评价。结果表明:①谭家湾滑坡属于不规则"圈椅形"中型松散层的水库下降型滑坡,滑坡区的地表形态、地质构造及岩性等因素决定了滑坡的形成和发育,库水位和降雨的共同作用激励了滑坡的变形;②滑坡根据时序共分为3级滑体,总体呈现多次、多层、相互影响的演化特点,第三级滑体具有牵引式特征;③滑坡体内地下水位随库水位下降而下降,但下降速率缓于库水位,随之坡体内水力梯度和渗透力显著变大,此时碰到强降雨,将会导致坡体地下水赋存,岩土体软化,加剧滑坡变形,须施加必要的防护措施。④稳定性分析表明,该滑坡现处于临界稳定状态,一旦发生降雨和库水位变化,局部段可能发生失稳滑动。      

间歇复活型库岸老滑坡地表位移预测

库岸老滑坡的间歇性复活给决策管理者判断滑坡处于何种变形阶段,以及未来将会出现何种发展趋势带来了极大的困难。将周期性库水位变动及季节性降雨入渗统一到滑坡体的地下水位变动,基于刚体极限平衡原理与Mohr Coulomb强度准则,推导了描述库岸老滑坡间歇性复活过程的复活速率与地表位移预测模型。以三峡库区三舟溪滑坡为例,首先通过数值模拟获得2009年1月1日至2009年12月31日的滑坡体地下水位序列,然后利用所建模型计算得出该时间段内滑坡复活速率序列,根据初始位移得出地表位移预测序列。与实测位移的比较结果显示预测效果良好,表明所建模型是合理的。此外,影响该模型预测精度的关键因素在于获得精确的实时地下水位与符合滑坡实际情况的模型参数。      

三峡库区大型-特大型层状岩质滑坡成因模式及地质特征分析

三峡库区大型-特大型滑坡发育，尤以层状岩质滑坡的危害性大。因库区各段地质条件差异使得滑坡成因模式各不相同，这影响了滑坡的运动形式和岩土体解体程度。在收集三峡库区51处典型的大型-特大型层状岩质滑坡调查资料基础上，根据堆积岩体结构和区段地质条件反推该段滑坡破坏成因模式，而不同成因模式下的滑坡坡体渗透性不同，分析已有滑坡对库水位变动存在的复活响应差异，据此得出以下结论:①在成因模式上，除顺层滑移型滑坡在库区中均有分布外，从库首至库尾随着岩层倾角的逐渐减缓，滑坡成因模式从崩塌型、反倾弯曲型逐渐过渡到平推式；②在坡体渗透性上，成因模式造成的岩体结构变化与坡体中的泥质含量共同作用，导致顺层滑移型滑坡前后缘渗透性存在较大差异；反倾型滑坡渗透性则整体变化较小；③在库水位变动影响下，不同坡体渗透性与滑面形态共同决定了滑坡的复活变形差异。      

新铺下二台滑坡变形机制及中长期预报模型

以奉节新铺下二台滑坡为例, 基于GPS位移监测数据、裂缝数据、降雨量及库水位等多源数据, 总结分析了大型古滑坡的复活规律, 引入滑坡中长期预报模型, 实现了以季度或月份为时间单位的跨水文年滑坡位移预测, 并通过岩土体蠕变压缩模型, 验证了推移式滑坡后缘裂缝形成机理。结果表明: ①降雨是下二台滑坡变形的主导因素, 滑坡变形使得滑体产生裂缝并成为降雨入渗通道, 加剧了岩体破碎与软弱层软化, 降低了滑坡稳定性, 集中持续降雨可使滑坡失稳破坏; ②通过模型预测值与地表监测数据的比较, 将年降雨量作为滑坡中长期预报模型中的主控因素具有实际可操作性且有助于提高滑坡中长预报精度; ③推移式滑坡后缘裂缝由滑坡推移式位移和岩土体压缩形成, 引入蠕变压缩模型计算的裂缝宽度并和监测数据的比较说明, 蠕变压缩模型非常适合该类边坡, 同时应用岩土体蠕变压缩模型反推得到岩土体平均变形模量, 判断岩体破碎程度, 可以为滑坡稳定性分析及后续工程治理提供参考。      

库岸深层老滑坡复活对诱发因素的滞后响应机制

以三峡库区某复活型深层老滑坡为例,着重分析前缘监测点累积位移与库水位变动及降雨量的相关性,发现该复活型深层老滑坡前缘的变形与库水位下降具有明显的对应关系,并存在一定时间的滞后。根据太沙基有效应力原理与Mohr Coulomb强度准则,揭示了诱发因素影响下的孔隙水压力扩散是这一滞后响应的关键机制。对于极限平衡状态下的库岸深层老滑坡,由降雨及库水位变动产生的孔隙水压力增量需经一定时间段后才能传递到滑动面处,并影响滑动面处的孔隙水压力进而产生滑动速度,且这一滞后时间与滑坡体的水力扩散系数及滑坡体厚度密切相关。基于理论分析,对取自于该滑坡前缘的滑带土进行了孔隙水压力扩散的模拟试验,证实了该机制过程的合理性。同时,该机制的揭示对解决当前滑坡位移预测模型尚不能考虑滞后效应这一问题具有参考价值。