基于滑坡等速变形速率的临滑预报判据研究

前人根据滑坡的变形监测曲线,分别提出了以位移速率、位移切线角、改进切线角等参数作为滑坡预警判据的方法,但因滑坡个性特征差异明显,采用统一固定判据是不充分的。在改进切线角和岩土体材料蠕变强度特征点的基础上,提出了T-t曲线转换的适用范围。以西原模型为基础,研究了蠕变参数在等速变形阶段发展至恒定值或稳定值,等速变形速率可看作滑坡蠕变过程中各参数的综合外在表现,与临滑切线角存在相关性,并呈反比关系。通过对16个典型蠕变滑坡进行阶段划分和T-t曲线转换,获得滑坡等速变形速率和临滑切线角,并建立两者之间关系,相关系数较高,同时结合未破坏滑坡变形过程的最大切线角,以下限作为滑坡预警判据,保证了预测预报的可靠度。     

基于斜率模型的突发型黄土滑坡失稳时间预测

突发型黄土滑坡灾前变形量小,加速阶段历时短,预警预报难度大。为探究该类滑坡失稳时间预测的新途径,降低滑坡造成的经济损失和人员伤亡,以2019年甘肃黑方台地区发生的4起滑坡为研究对象,基于改进的切线角模型确定滑坡变形阶段,提出以改进切线角为指标的简化累计计算方法;采用斜率模型（SLO模型）从滑坡各变形阶段起算进行失稳时间预测,从速度倒数变化趋势、滑坡成灾模式等方面分析预测结果差异。研究发现:（1）斜率模型在突发型黄土滑坡失稳时间预测方面具有一定的可行性,从80°切线角起算得到的预测精度最高;（2）以切线角为划分指标进行简化累计计算能降低数据波动对预测结果的影响,反映预测寿命变化趋势,提高预测精度;（3）速度倒数变化趋势呈“凹”型时提前预测概率大,速度倒数变化趋势呈“凸”型时滞后预测概率大,速度倒数变化趋势呈线性时模型预测精度较高;（4）该模型在黄土滑移崩塌型滑坡中的预测效果要优于静态液化型滑坡。     

一种改进的切线角及对应的滑坡预警判据

斜坡位移一时间曲线具有三阶段演化特征,即可划分为初始变形阶段、等速变形阶段和加速变形阶段.前人根据斜坡不同变形阶段的累计位移一时间曲线斜率的特点提出了位移切线角的概念,并据此建立了滑坡预警判据.但因斜坡位移一时间曲线纵横坐标量纲不同,位移切线角实际上存在定义不严密、数值不确定的缺点.现提出一·种通过对斜坡累计位移一时间曲线进行坐标变换,实现纵横坐标同量纲化,进而获得确定切线角的新方法.利用改进的切线角,给出了斜坡加速变形阶段进一步细分为3个亚阶段的定量划分标准和滑坡临滑预警判据.已有的一些滑坡实例检验结果表明,改进的切线角及滑坡预警判据在滑坡监测预警中具有较大的实用价值.     

基于MACD指标的渐变型滑坡临滑预报模型研究

滑坡的临滑预警预报研究一直以来都是热点也是难点。速度倒数模型是目前广泛使用的临滑预报模型,选择恰当的拟合曲线起始点将提高预报模型的精度。利用经济学上非常成熟的平滑异同平均线指标（MACD）快速寻找速度倒数模型拟合曲线的起始点,也就是滑坡临滑加速变形阶段开始加速（Onset of Acceleration,OOA）点,并以云南省会泽县的区布嘎滑坡为例,使用该指标对滑坡体进行临滑预报,并对该模型准确性进行了评估。结果表明:当变形速度的MACD值在?1~1的区间时,代表滑坡变形速度虽然有所增加,但变形趋势并未整体改变;当MACD值超过?1~1的区间,代表滑坡变形趋势整体发生改变,可将此阶段短期平均线上穿长期平均线的点（同时也是MACD值由负转正的点）,作为滑坡OOA点。利用MACD指标能够快速有效的寻找拟合曲线起始点,利用指数平滑函数（ESF）处理的监测数据,拟合曲线的确定系数最高,误差率最低,误差率低于2%,模型预测结果随着数据的更新,将不断逼近真实结果,具有较高的准确率。     

滑坡匀速变形阶段快速诊断方法研究

改进切线角预警模型是一种有效的滑坡预警方法，但改进切线角模型的机制是以准确识别匀速变形阶段及其速率为基础的，滑坡的匀速变形速率是随着孕灾环境变化和滑坡演化阶段而波动的，相同模型在不同匀速变形速率下得出的切线角存在较大差异，对滑坡预警不利。因此，笔者提出采用曲线凸凹特性与滤波技术的自适应获取滑坡匀速变形阶段和平均速率，并建立速率可靠性评价规则，从而实现对改进切线角预警模型进行实时修正，确保滑坡预警的准确性。该研究为滑坡监测预警智能化、自动化实时处理监测预警数据提供技术支持。     

基于“阶跃”变形特征的降雨型滑坡预警判据探讨

由于滑坡灾害的发生具有随机性和复杂性,经常给人们生活造成严重的经济损失,甚至威胁生命安全,故建立滑坡预警判据及模型是减小损失的重要手段。文章首先确定了有效降雨量-变形速率-改进切线角为降雨型阶跃滑坡的预警关键判据。然后运用斜率单变点法确定滑坡“阶跃”变形曲线上的“破坏拐点”和“稳定拐点”并提取变形加速区间的详细信息,以此求解有效降雨量-变形速率-改进切线角综合预警判据阈值。最后,结合麻池村1号滑坡各发展阶段宏观变形特征,将时空演化规律有机结合,建立了4级递进式综合判据分级预警模型。结果表明：麻池村1号滑坡的运移形式为牵引式,在降雨因素的激发下,累计位移曲线呈典型的“阶跃”变形特征;麻池村1号滑坡变形受前期降雨影响,前期降雨与当期降雨组成一个降雨过程的时间间隔阈值为10 d,“前期+当期降雨”模式下对应的降雨阈值分别为24 mm、 32 mm;基于监测数据精细化分析以及改进切线角法获取的麻池村1号滑坡的位移速率阈值为12 mm/d。研究可为此类型滑坡灾害的预警提供理论基础和技术指导。     

滑坡预报的多元回归分析方法

在回顾了滑坡预报的概念、类型及已有滑坡预报的几种主要模型的基础上，利用多元回归分析方法，根据最小二乘法原理，建立了非线性回归预报模型，提出滑坡破坏的时间为位移．时间曲线的拐点，此方法一般适合于临滑预报。结合实例，利用黄龙西村滑坡位移．时间监测资料，采用该模型进行滑坡时间预报，和其他滑坡预报模型预报的结果接近，说明该模型具有一定的合理性。     

多元时间序列分析的滑坡演化阶段划分

滑坡的时间-位移曲线一般具有3个阶段特征,即初始变形阶段、等速变形阶段和加速变形阶段,不同演化阶段加速度具有不同的变化特点.目前往往是依据对加速度曲线特征的分析来人为划分演化阶段,缺少相应的理论支持和定量计算.针对上述问题,选取月降雨量、月库水位高程变化量对滑坡的累计位移建立多因素的时间序列预测模型.然后利用Chow分割点检验理论,以所建模型中F和LR统计量最大值点作为分割点对滑坡演化阶段进行划分.以新滩滑坡和三峡库区白水河滑坡为例,利用累计位移、降雨及库水位变化数据进行计算验证.结果表明,对多元时间序列模型进行Chow分割点检验可对滑坡的演化阶段进行准确划分,为滑坡的临滑预警预报提供重要判据.      

基于Verhulst模型的滑坡位移预测研究及其程序化实现

以甘肃省黄茨滑坡位移时间预测为例,在滑坡工程地质条件、成因、发生与发展过程分析的基础上,结合地面监测桩以及位移计监测的位移时间数据,运用Verhulst预测模型建立了该滑坡位移预测研究的思路.在此基础上,运用Ex-cel内嵌的VBA语言编写了相应的位移时间预测预报程序,解决了笔算困难问题.通过具体实例分析,将Verhulst模型、灰色GM(1,1)模型预测结果与实际监测结果进行对比分析,验证了该模型在滑坡位移时间预测中的适用性以及程序的可靠性.研究结果表明,Verhulst预测模型适宜于滑坡临滑预报,而灰色GM(1,1)预测模型适宜于滑坡中短期预测预报,通过Ver-hulst模型预测黄茨滑坡的临滑时间在1995-01-26至1995-01-27之间,预测结果与滑坡实际滑动时间较为一致,由此说明运用Verhulst预测模型对滑坡进行临滑预报是可行的.     

黄土滑坡临滑预报的应变控制方法

我国西北部地区黄土沉积巨厚，地质构造复杂，土体强度低，水敏感性强，各种类型的黄土滑坡广泛分布。黄土滑坡具有滑动规模大、滑动速度快、灾害损失严重等特点。黄土滑坡滑动时间预报，特别是临滑预报在地质灾害防治领域具重要意义。根据黄土力学性质试验与典型黄土滑坡变形分析研究结果，在对比分析黄土剪切应变特性与滑坡滑动破坏机制的基础上，论文提出了一种黄土滑坡临滑预报的应变控制方法。建立了中、浅层与厚层黄土滑坡的应变破坏标准。经多处滑坡实例验证，结果基本合理，可应用于黄土滑坡临滑预报。     

由树坪滑坡自动监测曲线分析滑坡诱因与预警判据

以三峡库区秭归县树坪滑坡为研究对象,通过远程全自动变形监测系统获取的滑坡监测曲线,结合历年专业监测和库水位、降雨等资料,分析了该滑坡的变形特征,找出了滑坡变形的主要诱发因素,并通过分析滑坡位移曲线、计算实测数据,得出了以变形位移速率和切线角为预警阀值的该滑坡四级预警定量划分标准。研究结果表明:库水位下降是诱发树坪滑坡变形的主要因素,降雨等仅起到雪上加霜的辅助作用;库水位下降速率大,树坪滑坡的变形速率也相应增大;引起树坪滑坡变形加速的关键因素实际上是地下水与库水位间的水位差形成向外的动水压力引起;切线角和变形位移速率的预警阀值仅为定量判定树坪滑坡的预警级别提供了依据,滑坡发展演化阶段的判定还应结合其宏观变形破坏迹象等综合判断。     

切线角及GM(1,1)模型在滑坡预警中的应用

根据位移切线角在斜坡演化过程中不同阶段的变形特点,可以快速地对滑坡所处演化阶段作出判断,但无法对未来的发展情况作出有效预测。针对此缺陷,本文采用灰色理论GM(1,1)模型与位移切线角相结合的方法对山西某滑坡的滑动趋势作出了预警预报。预测结果表明,利用此预测方法可以判断滑坡不同位置的滑动情况,有效预测滑坡未来的发展趋势。根据预测结果可以提前采取有效整治措施,避免滑坡灾害带来的巨大经济损失。     

红外热像技术在滑坡物理模型试验中的应用

将红外辐射成像技术引入滑坡物理模型试验中,通过红外热像仪与三维激光扫描仪所搭建的监测系统,对滑坡模型坡体表面变形破坏全过程进行温度与位移的监测。基于滑坡表面监测数据,将原始红外热像监测图形进行数据修正与差值处理,采用处理后获得的温度场数据,将其与模型坡表位移演化规律进行对比分析。结果表明,滑坡模型在进入加速变形阶段前,潜在破裂区域温度随荷载的增大而均匀上升,破裂带内、外温差较小;滑坡模型进入加速变形阶段后,会在潜在破裂区域的红外热像上出现条形的高温异常区域,破裂区域的破裂带内、外温差迅速拉大,两者相差最高为0.49°C,整体滑动失稳前夕,平均红外辐射温度-时间曲线上再表现出破裂带内温度陡增后降低的规律。研究结果表明,红外热像技术可以应用于滑坡模型试验,利用温度可对滑坡进行预测预报提供参考。     

堆积层滑坡临滑预报的新判据

研究表明，仅用速率大小作为滑坡的临滑判剧是不充分的。笔者在分析新滩堆积层滑坡位移矢量角动态特征的基础上，提出了堆积层滑坡临滑预报的新判据。     

滑坡的变形破坏行为与内在机理

自20世纪60年代日本学者斋藤借助于蠕变试验成果进行滑坡预测预报以来,人们就一直不停地对斜坡变形破坏行为和滑坡预报方法进行研究和探索,先后提出了数十种滑坡预测预报模型和方法。随着滑坡变形监测实例的不断增多,其变形监测资料越来越丰富,各式各样的变形-时间曲线相继产生。斜坡变形-时间曲线的类型、特征以及形成这些变形-时间曲线的力学条件等诸多问题都是滑坡预警预报必须查明的最基本科学问题。本文通过对各类滑坡变形破坏行为和变形-时间曲线的分析总结,结合岩土体流变试验成果,根据斜坡变形-时间曲线特征,将滑坡分为稳定型、渐变型、突发型3类,并给出了产生这3类变形行为的力学条件。同时,从细观力学的角度分析认为,斜坡产生宏观变形破坏行为的主要原因是岩土体细观尺度颗粒的"流动"和"微破裂",但在不同岩性组成的斜坡和同一斜坡的不同变形阶段,"流动"和"微破裂"将分别发挥不同的作用。     

基于实例推理系统的滑坡预警判据研究

为研究滑坡预警预报指标,建立了31个典型岩质滑坡组成的滑坡数据库,基于滑坡数据库、工程类比和模糊综合评判方法开发了滑坡实例推理系统。首先将滑坡特征属性分为6大项:破坏模式、滑面倾角、滑面类型、边坡岩体结构、边坡倾角、滑坡的诱发因素(降雨、地下水、水库蓄水、开挖、爆破、地震),用11个特征值表示边坡的特征属性;其次采用比值法相似度计算理论在滑坡数据库中搜索与目标边坡最相似的滑坡,通过工程类比给出滑坡预警判据建议值;最后依据模糊综合评判模型修正建议值,得到预警判据确认值,形成滑坡实例推理系统。以锦屏一级水电站为例,通过计算找到了滑坡数据库中与锦屏一级水电站左岸边坡最为相似的5个滑坡实例;其中大冶铁矿狮子山滑坡和安家岭露天矿滑坡有较为完整的变形监测数据,深入分析类似边坡变形破坏过程,分4个阶段给出了锦屏一级水电站左岸边坡预警判据建议值;并建立边坡预警判据修正的模糊综合评判模型,修正相似边坡预警判据,给出锦屏一级水电站左岸边坡进入加速变形阶段的位移速率阀值的精确区间为1.0～1.2 mm/d。     

基于一元线性回归模型八字门滑坡累积位移预测

我国滑坡灾害发生频繁,但滑坡的变形预测预报一直是难题,因此每年都因滑坡的变形破坏导致重大的人员伤亡和财产损失。以三峡库区八字门滑坡为研究对象,基于十多年的监测数据分析,研究分析了该滑坡的变形特征:八字门滑坡变形的主要影响因素为降雨和库水位下降,并且累积位移曲线具有"阶跃型"的变形特征。当外界因素去除或者减小的情况下,累积位移-时间曲线将变得平稳。根据此特性,选取每年变形曲线"阶跃段"（6~8月份）的监测数据,以累积位移为目标函数,基于一元线性回归模型,对八字门滑坡2004年到2017年同期的滑坡监测数据进行分析。结果表明:一元线性回归模型能够很好地模拟八字门滑坡"阶跃段"的变形过程,此变形阶段累积位移与时间呈线性关系,直线斜率基本相同。根据此线性关系,对滑坡的累积位移进行了预测,结果表明与实际监测数据相比较,预测误差在±5 mm以内,相对误差在1%以下,精度可以满足滑坡监测预警要求,可以为八字门滑坡的防治工作提供参考。     

人工神经网络模型与新安江模型的应用比较

新安江模型是我国研制的经典的概念性流域水文模型,其参数往往通过人工试错法进行率定,在洪水的实时预报中需建立误差自回归模型来修正预报值.人工神经网络模型是一种数据驱动模型,它可以通过算法调节权值和偏王值来模拟信息,实现了模型参数的自动率定.在实时预报的应用中,人工神经网络模型可以根据计算误差调节权值和偏置值,反映水文过程的时变性,模型结构显得更加简洁.本文将两种模型应用于潢川流域并作比较.它们的预报结果都达到了作业预报要求.在实际应用中可以根据资料情况选择模型进行洪水预报.     

速度倒数法滑坡预警模型流变试验研究

滑坡失稳的预测预报研究是地质工程领域中的一项重要课题,准确地确定预测预报理论模型的参数是实际应用中的难点。在实际滑坡监测中通常可以观察到位移曲线呈现阶梯形,这些阶梯形位移变化点就是滑坡的变形突变点。为研究滑坡变形突变点的变形特征,进行了不同荷载作用下的天然试样以及不同荷载、不同含水率作用下的浸水试样的流变试验,得到了累计位移-时间曲线以及变形速度-时间曲线。依据秦四清的锁固段理论以及速度倒数法滑坡预警模型对试验结果进行分析。研究结果表明：荷载和含水率的变化对模型参数没有影响,模型参数是关于材料属性的函数;变形过程中突变点的变形特征与破坏时的变形特征相似,并且速度倒数法预警模型在突变点和破坏点确定的模型参数基本一致。因此,滑坡监测曲线中早期位移突变点确定的模型参数可以用于确定滑坡破坏时的预警模型。     

三峡库区滑坡综合预报系统的设计与实现

由于滑坡变形演化过程的复杂性、随机性和不确定性，大大增如了滑坡预报的难度。文章提出的预报系统是将20多种滑坡预报模型集成滑坡预报库，利用专家系统将定量、定性预报有机结合实现综合预报，并根据更新的监测资料对预报参数、预报结果进行修正和完善。随着时间的延伸和监测资料不断更新，预报准确度越来越高，实现动态追踪预报。整个系统基于GIS平台开发，利用了GIS本身所具有的强大空间数据和图形管理功能，同时还具有数据维护与数据处理等功能。