利用BP神经网络进行水库滑坡变形预测

滑坡变形监测与预测是滑坡预警预报中一种非常重要的途径。文章首先简单介绍了神经网络的基本原理和学习算法,然后利用某水库滑坡24期的GPS地表位移监测数据及其诱发因素即水库水位、降雨等资料,采用BP神经网络模型对该水库滑坡变形进行建模,最后将6期水库水位、降雨等资料输入模型进行滑坡变形预测,结果表明预测结果与实测数据符合性好,总体上能较好反映变形趋势。     

基于有效降雨强度的滑坡灾害危险性预警

选取湖北省恩施地区1 000 km2区域作为典型研究区, 在全面分析该区域历史滑坡资料的基础上, 根据该区滑坡生成与地层岩性之间的关系, 将研究区地层划分为高、中、低3类易发性岩组.分岩组统计降雨监测数据与历史滑坡信息, 得出有效降雨强度与关键降雨持续时间的散点图, 由此确定不同滑坡发生概率的有效降雨强度阈值, 提出该区的滑坡灾害危险性预警判别模型.基于样本区统计数据建立滑坡预测指标体系, 运用GIS得出研究区域的滑坡空间易发性区划结果, 并根据不同易发岩组-有效降雨强度模型, 叠加滑坡灾害易发性分区结果与降雨危险性预警等级分级结果, 对研究区的滑坡灾害危险性进行了预测预警.结果表明: 不同易发岩组-有效降雨强度模型所得预警结果与实际情况吻合, 预警模型具有考虑全面和预警精度高的特点, 在实际预警中切实可用.      

降雨诱发深层老滑坡复活变形的动态作用机制

强降雨易引发大型深层老滑坡的复活变形,研究其作用机制对建立滑坡变形破坏的降雨阈值,实现滑坡灾害的预警预报具有重要意义.以三峡库区秭归县谭家湾大型深层老滑坡为例,在地表宏观裂缝时空分布规律的精细描述基础上,结合15年的人工监测和2年的实时监测数据,分析了老滑坡的复活变形特征和发展过程.通过滑坡阶跃阶段的位移与降雨（当前降雨和前期降雨）的相关性分析,提出了降雨对深层滑坡复活变形演化过程的动态作用机制.谭家湾滑坡的7次“阶跃”变形与强降雨相关,但累积位移增量与累积降雨量无明显正相关关系,水平位移增量基本相同时,累积降雨量明显不同.引起第一次阶跃变形的累积降雨量和最大日降雨量均明显大于后续阶段,可能受控于强降雨的作用机制由“孔隙渗流”为主,逐渐转变为“渗透性增加的孔隙渗流+裂隙优势流”的综合渗流模式.这对进一步深入研究强降雨诱发深层老滑坡阶跃变形的内在机理与灾害预警具有一定的理论意义和参考价值.      

降雨引起的边坡位移研究

边坡和滑坡的变形是非常复杂的问题,同时也是滑坡灾害预报与预警的一个重要指标。由降雨引起的边坡位移与边坡体中非饱和土体基质吸力变化产生的应变有关。依据实验数据,笔者对非饱和土中基质吸力变化产生的应变进行了研究。建立了非饱和土应变与含水量的变化关系。在此基础上,对降雨引起的边坡位移机制、规律进行了探讨。并对武都古滑坡蠕滑位移进行了分析。     

长江三峡水库区云阳县典型滑坡变形监测分析

采用2004年云阳县滑坡监测数据和降雨量资料,统计了滑坡与降雨的关系。并以杨柳磅滑坡、裂口山滑坡为例,对其深部位移、地表变形与降雨的关系进行了初步分析。云阳县位于三峡西段,为地质灾害多发区。该县每年5月进入雨季,降雨次数增多,降雨强度加大。2004年暴雨有9次,每次都使滑坡出现了异常。特别是6月和9月暴雨,造成了地表较大的宏观变形。变形出现最多的月份与暴雨出现频次最多的月份相一致。随着降雨强度加大,滑坡数明显增多。研究表明当降雨量大于10mm以上时,就有滑坡出现裂缝、错台及深部位移;当降雨量在50mm以上时,滑坡异常的情况增多,甚至出现土流;平缓的地层在暴雨后易形成极大的孔隙水压力而导致滑坡活动;同时,由于页岩、泥岩遇水后易泥化、软化,产生了顺层滑动;大暴雨后,丰富的地表水渗入地下,突然增大的地下水使结构松散的堆积体含水量增加、岩土强度指标降低,造成了局部变形。由于受地理环境等多方面因素的影响,滑坡体的规模与降雨强度大小没有明显的规律。根据宏观地质调查和钻探资料,裂口山滑坡、杨柳磅滑坡上部地层有超过15m厚的粉质粘土夹块石,下部地层有碎裂砂岩和泥岩。在降雨较大的情况下,水通过裂隙进入,使泥岩、粘土层变软,容易失稳。     

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。     

基于水文过程和应力应变耦合的陕北黄土滑坡复活机理分析——以延安二庄科滑坡为例

二庄科滑坡是典型受降雨影响的滑坡，降雨改变了老滑坡的渗流场，削弱基质吸力和土体抗剪强度，导致内部产生张拉裂缝，引发整体滑动和局部大变形，但现有研究很少考虑二庄科滑坡的渗流场与应力场的相互作用。文章基于实际工程地质灾害背景，在现场监测数据和地形物理参数的基础上，建立了几何计算模型，并进行水力耦合数值模拟。通过研究滑坡内部饱和度和孔压的变化规律来探讨降雨入渗规律，从应力位移的角度探讨降雨强度对滑坡复活的影响规律。此外，为了验证方法的准确性和可行性，选取了滑坡实测点位并找到了数值模型对应位置，对位移、土压力和饱和度三个方面进行了对比分析，得出数值模型能较好地反映实际情况的结论。通过数值模拟耦合计算和降雨条件下老滑坡复活机制的研究，对实测数据进行解释并分析滑坡复活过程，为后续工程预警和减灾工作提供理论基础和技术指导。     

滑坡对降雨响应的多指标监测及综合预警探析:以赣南罗坳滑坡为例

降雨量和位移是当前降雨型滑坡监测预警最常用的指标。然而,降雨量和位移监测结果只能反映降雨作用下滑坡的变形情况,不能揭示滑坡内在物理力学性状对降雨的响应。因此,除降雨量和位移监测之外,建立包括体积含水率、基质吸力等反映滑坡动态演化过程的关键指标监测体系必将成为今后更真实地把握滑坡内在演化趋势、更准确地建立滑坡综合预警判据的最有效手段。笔者对赣南地区典型降雨型滑坡进行了多指标监测及综合预警示范研究。结果表明:(1)在降雨条件下滑坡土体内部体积含水率、基质吸力和温度等多指标均产生有规律的动态响应;(2)随着降雨的持续,滑体体积含水率与基质吸力的变化均具有显著的滞后现象;(3)体积含水率和基质吸力变化速率与滑体位移具有显著的正相关性;(4)滑体温度分布变化规律受大气温度和体积含水率的共同影响。以实测数据的滑坡稳定性分析为基准,在考虑实际降雨入渗深度与滑坡稳定性的关联度上,建立了包括日降雨量、体积含水率增加速率、基质吸力减小速率以及位移速度多元指标预警方法体系,提出了基于关键指标综合预警体系及确定方法,旨在为降雨滑坡准确预警提供新模式。     

考虑时滞效应的库区滑坡位移预测——以新铺滑坡为例

库区滑坡失稳每年不同程度影响区内人民生活和生产安全,滑坡位移精准预测对于灾害风险预警及防灾减灾十分重要。常规的位移预测方法未充分考虑降雨、库水位波动等诱发因素对滑坡变形的时滞效应,无法精确识别滞后天数及各因素的影响程度,制约了预测精度的提高。本文以三峡库区新铺滑坡为例,根据2021年度的位移监测与水文气象数据集,利用皮尔逊相关系数法定量描述了山坡尺度上降雨、库水位波动对滑坡变形的时滞效应,结合BP神经网络建立了一种考虑时滞效应的滑坡位移预测模型。分析结果表明:在山坡尺度上,库水位波动对地表变形的时滞效应明显,滞后时间呈现出从近岸向远岸逐渐增加的规律;降雨量对地表变形的时滞效应较弱,在山坡尺度上呈现相关度不高、滞后天数较短的规律;与未考虑时滞因素的模型相比,本研究中的滑坡位移预测模型拟合优度提升了55.77%,均方根误差降低了31.60%,模型预测精度显著提高。研究成果一定程度上揭示了特大型库区滑坡的变形机理,并为同类滑坡的位移精准预测提供了参考依据。     

基于降雨与库水位耦合的三舟溪滑坡渗流模拟及稳定性分析

降雨与库水位升降是诱发库岸滑坡的重要因素,降雨与库水位耦合作用下的非稳定地下水渗流场的确定,是分析库岸滑坡稳定性的关键。以三舟溪滑坡为例,通过对地表位移监测数据、降雨及库水位变化数据的分析,确定了降雨和水位升降是导致滑坡稳定性降低的主要因素。利用有限元分析软件GEOSTUDIO对三舟溪滑坡在研究区实际降雨和三峡工程运行库水位条件下的瞬态渗流场进行了数值模拟和边坡稳定性分析,得到了滑坡的最危险水位升降速度和降雨量,进而提出了水位下降比与滑坡稳定性的关系。     

GPS在三峡水库区云阳县滑坡监测中的应用

文章概述了在库区云阳段建立GPS滑坡监测网的观测实践,以黄泥巴蹬坎滑体为例,介绍了GPS相对定位技术在云阳县滑坡的应用现状和进展。在采用GPS监测、深部位移监测、宏观地质巡视的同时,还监测降雨量、地下水位、库水位及不合理的人类工程活动。通过多种监测方法分析,发现在雨季滑坡容易产生变形,非雨季变形缓慢。目前,雨季日变率均小于5mm,而在非雨季平均日变率小于1mm。认为该边坡处于缓慢变形阶段(警惕线)。此外,在巡视过程中,也发现了多条宽1~5mm、长度不等的裂缝和高度不等的局部错台。根据近2年所获得的观测成果分析,深部位移监测、GPS监测和宏观巡视的结果十分吻合,效果令人满意。文章还总结了在滑坡监测中消除GPS测量主要误差的对策。满足方便快捷的同时,在不同时段采集GPS监测数据,适当延长监测时段,每个监测点至少观测2h的要求。多方收集信息,尽量避开潮汐、太阳黑子等活动的时段进行GPS监测。     

白龙江流域坪定-化马断裂带滑坡特征及其形成演化

沿坪定-化马断裂带发育数个大型或巨型滑坡。这些断裂带滑坡特点明显,成因类似,各滑坡一般发育多个次级滑坡体,滑坡岩土体由次生黄土、断裂带强风化带、断裂破碎带组成,具双层或三层结构。滑坡总体顺断裂走向下滑,历史上曾多次活动。近年来变形监测资料表明,断裂带滑坡目前处于匀速蠕变阶段,表现为蠕滑→拉裂（塑流拉裂）→次级滑坡体启动下滑的特征。它是在断裂活动、地震、降雨、人类工程活动等内外动力耦合作用下形成的,坪定-化马断裂的长期活动为滑坡形成提供了前提条件,断裂带的岩土体性质是滑坡长期活动的物质基础,而降雨、地震、坡脚开挖等是滑坡体失稳下滑的主要诱发因素。因而,有必要进一步研究断裂带滑坡在内外动力耦合作用下的成灾机理,为滑坡灾害防治预警提供科学依据。     

基于普适型仪器的滑坡监测预警初探——以甘肃兰州岷县三处滑坡为例

在甘肃省滑坡灾害较为严重的兰州市和岷县,选择了三处滑坡,建设了基于普适型仪器的专群结合监测预警系统。按照《地质灾害专群结合监测预警技术指南（试行）》的要求,选用裂缝计、GNSS、土体含水量仪、雨量计、声光报警器等,对地质灾害体变形破坏、相关因素、宏观前兆等指标开展专业化立体综合监测。监测设备采用蓄电池加太阳能的方案来供电,保证24小时不间断工作;通讯系统采用现场LoRa组网配合2/3/4 G移动通信的方案,能够保证数据传输的效率,同时降低通信成本;监测数据同时发送到国家和省级地质灾害监测数据平台,能够高效支撑地灾预警工作;监测平台能够对实时采集的监测数据自动进行分析,支持用多种预警模型进行判别;监测数据发生变化触发预设条件时,能够自动发送预警信息。通过近四个月的系统试运行,捕捉到了滑坡mm级的蠕变变形,数据可靠,能够满足监测预警的需求。通过三处滑坡监测预警工程的实施,一方面对滑坡变形和环境因素实现了实时监控,同时也为类似问题提供了一个可供参考的解决方案。     

位移-应力协同分析在新近纪软岩质滑坡监测中的应用——以陕西宝鸡市北坡滑坡为例

强降雨可诱发新近纪软岩质滑坡滑移变形。1955年至今,降雨在陕西宝鸡诱发超过十起大型滑坡灾害。2011年9月19日,宝鸡市区72 h内的降雨量达到332 mm,北坡金鼎寺、簸箕山与高家崖滑坡出现裂缝,威胁市区居民安全。为分析滑坡的变形机制与降雨触发的滑体内地下水位的波动关系,2012—2015年,开展了降雨量、地下水位、孔隙水压力、滑坡应力与位移等物理量的实时监测,统计分析了它们的频率、活动强度及累积变化规律,提出了滑坡的位移扩展模型。研究显示:(1)地下水的活动会影响新近纪软岩质滑坡的变形,但降雨量、地下水位、孔隙水压力、滑坡体应力与位移等物理量变化机制有差异,地下水位、孔隙水压力呈周期性变化,滑坡体的应力、位移的变化具有累积效应;(2)宝鸡市北坡滑坡运动变形具有蠕变、快速滑移两个阶段。降雨会触发的滑坡体各物理量出现加速变化,地下水位波动幅度为0.27~1m,孔隙水压力的变化幅度为10kPa,滑体浅层的水平应力变化幅度为5.6kPa;(3)在判断降雨能否诱发滑坡快速滑移过程中,既需分析滑体应力、位移变化的累积效应,又需分析新近纪软岩质滑带的摩擦破坏机制。     

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。     

滑坡动态力学监测及破坏过程案例分析

边坡临滑预警一直是地灾研究的难点与热点问题。本文采用一种力学监测方法(牛顿力监测)对雅安宝兴县某傍山公路边坡进行监测,该边坡位于唐包滑坡老滑坡体下缘边界处。经过4个月的连续监测,获取了大量监测数据,并成功预报了两次局部滑坡。本文首先整合牛顿力监测数据和降雨量监测数据,再将监测曲线与滑坡演化过程进行对比分析,揭示滑坡过程中的力学演化规律,对降雨条件下诱发滑坡的原因进行了分析。然后对牛顿力监测预警成功的案例其临滑预警时长与滑坡体量间的关系进行拟合,发现存在明显的正相关关系。最后讨论了牛顿力监测方法与斋藤模型之间的关联性以及优劣势,并根据各自的特点提出了由面到点的监测预警思路。通过分析,牛顿力监测曲线与滑坡演化过程能较好对应,并可将土质滑坡分为3阶段:(1)牛顿力上升阶段; (2)牛顿力突降阶段; (3)滑坡阶段。本文为牛顿力监测系统的推广提供了实践经验,并为力学监测与位移监测结合的研究提供一个新的思路。