基于边坡单元的公路沿线滑坡危险度概率分析

公路沿线发生的滑坡、泥石流等自然灾害是造成交通停滞的主要原因。对公路沿线边坡进行稳定性评价及滑坡灾害分析对于公路管理和灾害防治具有重要意义。为了能对大范围边坡应用三维力学模型进行稳定性评价,研究中将较大研究区域划分为多个边坡单元（slope unit）,并介绍了边坡单元划分方法。对每个边坡单元,采用随机生成许多假想滑动面并通过一个基于GIS的边坡稳定性三维分析模型计算其安全系数的方法,找出具有最小安全系数的危险滑动面,同时求出在试算过程中安全系数小于某临界值（通常设为1.0）的结果出现的比率,作为该边坡单元的滑坡发生概率,以此作为指标对研究区域进行危险度评价。通过对日本49号国道沿线边坡中的应用对该方法的实用性进行了验证。     

基于GIS的住宅区周边危险边坡三维稳定性评价

为了评价日本千叶县某住宅区周边大范围边坡的滑坡危险度,探讨了一种基于GIS的三维边坡稳定性评价方法。首先根据已有的CAD格式的地形等高线图及有限的钻孔数据,得到地表、地层、地下水的三维GIS数据。在依据边坡倾角、倾向等地形特性对该大范围边坡划分边坡单元的基础上,采用一种基于GIS栅格数据的边坡稳定三维极限平衡分析模型计算了研究区域各边坡单元的安全系数,进行了滑坡危险性分区评价。本研究对于如何利用有限的现场调查数据来进行高精度的数值计算分析,以及GIS在地质防灾领域的更深层次的应用具有一定的参考价值。     

空间三维滑坡敏感性分区工具及其应用

对于滑坡敏感性分区目前有三种方法:定性法、统计法和基于岩土定量模型的确定性方法。定性法基于对滑坡敏感性或灾害评估的人为判断;统计法用一个来源于结合了权重因子的预测函数或指标;而确定性法,或者说是物理定量模型法以质量、能量和动量守恒定律为基础。二维确定性模型广泛用于土木工程设计,而无限边坡模型(一维)也用于滑坡灾害分区的确定性模型。文中提出了一个新的基于GIS(地理信息系统)的滑坡敏感性分区系统,这个系统可用于从复杂地形中确认可能的危险三维(3-D)滑坡体。所有与滑坡相关的空间数据(矢量或栅格数据)都被集成到这个系统中。通过把研究区域划分为边坡单元并假定初始滑动面是椭球的下半部分,并使用Monte Carlo随机搜索法,三维滑坡稳定性分析中的三维最危险滑面是三维安全系数最小的地方。使用近似方法假定有效凝聚力、有效摩擦角和三维安全系数服从正态分布,可以计算出滑坡失稳概率。3DSlopeGIS是一个计算机程序,它内嵌了GIS Developer kit(ArcObjects of ESRI)来实现GIS空间分析功能和有效的数据管理。应用此工具可以解决所有的三维边坡空间数据解问题。通过使用空间分析、数据管理和GIS的可视化功能来处理复杂的边坡数据,三维边坡稳定性问题很容易用一个友好的可视化图形界面来解决。将3DSlopeGIS系统应用到3个滑坡敏感性分区的实例中:第一个是一个城市规划项目,第二个是预测以往滑坡灾害对临近区域可能的影响,第三个则是沿着国家主干道的滑坡分区。基于足够次数的Monte Carlo模拟法,可以确认可能的最危险滑坡体。这在以往的传统边坡稳定性分析中是不可能的。     

填筑和开挖边坡的稳定性分析

在有限元应力应变分析的基础上,采用以剪应力定义的安全系数和模式搜索的方法确定边坡的安全系数及最危险滑动面。在平面应变条件下,对土层均质的填筑和开挖边坡的稳定性进行了较为全面的研究,并同天然边坡的安全系数和破坏面进行比较,计算结果表明,这3类边坡滑动面的形状基本一致,天然边坡安全系数要高于填筑和开挖边坡;同时比较了采用有限元稳定评价方法和采用极限平衡方法计算结果的差别;最后分析研究了计算参数变化对填筑和开挖边坡稳定性的影响。     

基于GRASS GIS与TIN滑动面的边坡三维极限平衡方法研究

基于开源地理信息系统(GRASS GIS),建立三维极限平衡Hovland模型,研究了边坡稳定性计算方法。采用空间平面投影方法对椭球滑动面中各组成单元面积计算方法进行改进,提高了计算效率。考虑边坡主滑方向与各单元倾向之间的关系,给出了能反映正负变化的滑动面各单元安全系数表达式。通过引入约束Delaunay三角形剖分方法与网格优化算法来生成滑面不规则三角形格网(简称TIN)模型,弥补了Grid模型在滑动面边界准确表达方面的不足。相比Grid模型,在相同网格分辨率条件下,TIN滑动面获得的边坡整体安全系数更加接近正确解,能够有效提升计算精度。通过考题与工程实例,对所提方法与程序模块的正确性进行了验证。结果表明,通过分析滑动面上各单元的安全系数,可以进一步划分不稳定区域与阻滑区,能够为滑坡治理措施的制定提供重要参考。     

基于Monte-Carlo法的多级黄土滑坡危险性评价

针对存在多级滑动面的黄土滑坡,难以用简单的单一滑动面评价其稳定性,基于Monte-Carlo法理论,结合简化Bishop法,在极限平衡条件下建立滑坡稳定可靠性分析的状态函数,提出基于概率的黄土滑坡稳定性计算方法。通过对各级滑坡在滑动时安全余量的相关系数计算,得到多级黄土滑坡破坏过程各个滑面的破坏概率具有相关性,同时建立基于概率理论黄土滑坡危险性评价指标。以阳庄村滑坡为例,分别计算滑坡体上的Ⅲ级滑坡稳定系数及可靠度,定量的表达出阳庄村Ⅲ级滑坡的危险程度,为滑坡的工程治理,预测预警和危险性评价提供依据。      

基于局部强度折减法的边坡多滑面分析方法及应用研究

边坡最危险滑动面的搜索方法一直是研究的热点,但边坡内部次级滑动面也可能不满足安全设计要求,因此,考虑边坡多条滑动面的分析方法亦应得到关注。在传统强度折减法中,对边坡整个区域的抗剪强度参数进行折减,此方法仅可得到一个临界滑动面和最小安全系数。提出了一种基于局部强度折减法的多滑面分析方法,即首先定义单元安全系数的概念,并且计算边坡每个单元的安全系数,然后自动搜索出单元安全系数处于不同范围内的单元集合,对各个单元集合的强度参数进行折减计算,即可得到不同安全系数对应的滑动面。通过单台阶和双台阶边坡算例验证了该方法的可行性,结果表明,随着安全系数的增大,潜在滑面的深度和潜在滑动区域亦增大。最后把该方法应用到某隧道进口仰坡的稳定性评价中, 通过该方法得到的多级滑动面与现场监测数据吻合较好。     

基于GIS的边坡稳定性计算方法研究

结合GIS（地理信息系统）的空间分析能力和滑动面正应力分布假定模型,建立了基于栅格单元的三维边坡极限平衡模型,提出了基于GIS的边坡稳定性计算方法。该方法首先建立了基于栅格柱体单元的三维边坡稳定性分析模型,给出了模型参数在GIS中的空间表达式;其次,在极限平衡条件下,推导出滑体在GIS中的3个力平衡方程式和1个力矩平衡方程式,形成了用于求解三维安全系数的方程组;最后,基于摩尔-库仑强度准则,以及滑动面正应力分布的假定,求解三维安全系数。同时利用COM（组件对象模型）技术开发出一个基于GIS的三维边坡稳定性分析扩展模块,该模块可实现复杂的算法计算以及多种组合荷载下的稳定性计算,并通过算例验证了该模块的正确性和便利性。     

边坡不稳定性分类的统计模型

本文介绍了研究滑坡灾害评估的可信的统计模型。模型是基于信息论和回归分析建立起来的。信息论是概率论的一个支，最为显著的特征是其不可预测性。回归分析建立在简单的统计学理论基础上。作者采用这两种方法预测了边坡的不稳定性，以便其结果相互佐证。作者设计了用于评价滑坡灾害的Ｆｏｒｔｒａｎ７７程序软件，考虑了影响边坡不稳定的诸因素，以及该地区以往的滑坡历史，将之作为输入文件。用该程序计算了地区的信息和回归值，以     

某营运高速公路类土质边坡的稳定性分析及加固设计

某高速公路类土质边坡表层为坡积土,下伏强风化—弱风化泥页岩,公路营运巡检中发现该边坡出现变形破坏迹象。对该类土质边坡变形破坏发展过程、成因及稳定性进行分析研究,研究结果表明,该边坡破坏形式为浅层牵引式滑坡,分别利用有限元强度折减法和瑞典圆弧滑动面法对边坡的稳定性进行分析计算,计算结果显示,正常工况下和非正常工况I（暴雨）下边坡都处于不稳定状态,经综合分析结合稳定性计算,提出采用封闭坡表裂缝+预应力锚杆格梁+仰斜排水孔进行治理,加固后的监测数据验证了边坡的稳定性和治理方案的可靠性。研究成果可为类土质边坡滑坡灾害防治提供参考。     

Deterministic Landslide Risk Assessment at a Past Landslide Site

The slope failure and landslide hazard will possess the same properties within a range including the same engineering geological conditions. To assess the landslide risk of a mountainous area, the study of landslides previously having occurred is very important to evaluate the landslide risk around the area in which they took place. Based on the study of the mechanism of a previous landslide recorded in Kumamoto, Japan, this study initially proposes mechanical parameters for evaluating the landslide hazard using a 3D slope stability method. For each slope unit in the study area, the critical slip surface, which reveals the minimum safety factor of a slope, can be obtained. The affected streams and range of possible landslide masses are analyzed based on the debris flow simulation. This is initially applied to simulate the past landslide event and the result shows the landslide-deduced debris flow effectively re-displayed. Overlayered with layers of infrastructure in Geographic Information Systems (GIS), this risk map indicates which houses and road sections remain in dangerous areas.     

GIS-Based Probabilistic Mapping of Landslide Hazard Using a Three-Dimensional Deterministic Model

Based on a new Geographic Information Systems (GIS) grid-basedthree-dimensional (3-D) deterministic model and taking the slopeunit as the mapping unit, this study maps landslide hazard usingthe 3-D safety factor index and failure probability. Assuming theinitial slip to be the lower part of an ellipsoid, the 3-D critical slipsurface in the 3-D slope stability analysis is located by minimizingthe 3-D safety factor using the Monte Carlo random simulation.The failure probability of the landslide is calculated using anapproximate method in which the distributions of c, andthe 3-D safety factor are assumed to be in normal distribution.The method has been applied to a case study on three-dimensionallyand probabilistically mapping landslide hazard.     

膨胀土公路滑坡的形成过程和机理

以国道G316线安康至汉阴段K25膨胀土公路滑坡为例,介绍了滑坡的地质环境条件,阐述了该膨胀土公路滑坡的形态、滑面滑床特征和变形特征以及气象水文、地形地貌和人类工程活动等,内外营力对该滑坡的影响。采用非饱和土强度理论,对滑坡的形成过程和机理进行了详细分析,得出开挖路堑是该滑坡产生的直接原因。其形成过程及机理为:开挖—非饱和滑带土浸水软化,抗剪强度降低或丧失—坡面隆起、坡顶开裂和坡脚剪切破坏—剪切破坏区向上发展与后缘张裂隙贯通—滑面贯通、滑坡产生。      

季冻区土质边坡滑动界面临界深度的试验研究

为研究季节冰冻区土质边坡春融期常发生的浅层滑坡灾害,考虑盐水冰点低于水的冰点这一物理特性,设计了模拟土坡内部冻融界面的试验方法。比较了在不同含水率时,经冻融循环后土质边坡滑动面的临界深度,验证了在冻融界面上土质边坡的破坏形态,根据试验结果拟合了符合本文土样条件的土质边坡滑动面临界深度的损伤模型。分析表明,冻融循环后,随含水率和冻融循环次数的增加,边坡滑动破坏的临界深度值逐渐减小,经对试验数据拟合提出的临界深度随冻融循环损伤模型,可为季节冰冻区的边坡设计提供参考。     

通江县沙窝寺滑坡变形破坏分析及防治设计

随着我国山区公路建设的加快,许多公路的修建无法避免会引起边坡灾害,本文以通江县两河口乡沙窝寺滑坡工程为例,通过分析边坡变形历史、滑坡体边界特征及坡体稳定性,得出滑坡体处于缓慢蠕变阶段,属于中型土质滑坡,在遭遇20年一遇强降雨情况下,坡体处于不稳定状态,有可能再次发生滑动。根据滑坡体分布范围、危险区范围、滑坡性质,提出采用桩板墙与后缘裂缝填埋并设置排水沟的治理措施,可以很好地抑制边坡变形,为此类滑坡的治理提供参考,为公路边坡的治理提供示范作用。     

Critical slip surface and landslide volume of a soil slope under random earthquake ground motions

Finding the critical slip surface and estimating the landslide volume are of primary importance for slope seismic design. However, this may be difficult due to the uncertainty of ground motions. To address this problem, a new method for calculating uncertainties is recommended in this paper, especially for the critical slip surface and landslide volume under random earthquake ground motions. Firstly, a series of intensity–frequency nonstationary random earthquake ground motions were generated based on an improved orthogonal expansion method. A given number of potential slip surfaces were set in a soil slope. Subsequently, the factor of safety (FOS) of each slip surface for all ground motions was calculated and the minimum FOS curves were obtained. It was found that the critical slip surfaces and failure times are uncertain under different earthquakes. The Monte Carlo method was used to verify the accuracy of probability density evolution method (PDEM), and the results of the PDEM and the Monte Carlo method are consistent, meaning that the PEDM has higher computational efficiency. Moreover, the distributions of earthquake-triggered landslide volume and landslide depth were analyzed by considering equivalent extreme events. Both landslide volume and depth exhibit a normal distribution for a homogeneous soil slope. The framework of this study is meaningful for slope seismic design in engineering, for example, the location of critical slip surface can be used for slope reinforcement, and the distribution of sliding volume can be used for disaster assessment.     

Shallow landslide hazard assessment using a three-dimensional deterministic model in a mountainous area

Shallow landslides are common in mountainous areas after intense rainfall. Of all landslide hazard assessment methods, deterministic methods provide the best quantitative information on landslide hazard. However, they require a large amount of detailed in situ data, derived from laboratory tests and field measurements, and therefore it is difficult to apply them over large areas. One of the most important input parameters is soil depth. For large areas, it is impossible to obtain soil depth through field measurements. To overcome this difficulty, a statistics-based regression analysis is used to evaluate soil depths. All the terrain attributes that control soil depths are selected as influential factors. By using multi-linear regression, the soil depths at each location can be predicted. Slope stability analysis can then be performed using deterministic methods with the evaluated soil depths. The study area is divided into slope units. For each slope unit, Monte-Carlo simulation and a GIS-based 3D limit equilibrium model are used to locate the critical slip surface and calculate the corresponding safety factor. The effectiveness of the proposed method has been tested by applying it to a mountainous area in Japan.     

青海西宁北山寺斜坡区灾害特征与成因机制分析

滑坡的灾害特征与成因机制是滑坡分析的一个重要方面。为充分了解北山寺斜坡区对人民生命财产与斜坡区内文物古迹造成的威胁,本文以北山寺斜坡区为例,以现场调查及工程地质勘察的方法对滑坡进行分析。结果表明,斜坡区主要发育有老滑坡及其上的林场场部Ⅰ号新滑坡、三清殿Ⅱ号新滑坡和深层潜在滑坡。查明了各个滑坡的形态、长度、宽度与厚度等信息。老滑坡、林场场部Ⅰ号新滑坡、三清殿Ⅱ号新滑坡属浅层滑坡,崩坡积物与下覆基岩接触面间的潜在蠕滑面是控制该浅层滑坡滑动的主要因素之一。总结出深层潜在滑坡的发展模式,即卸荷回弹、前缘沿潜在弱面滑移--后缘拉裂变形--压致拉裂扩展--深层潜在滑移面形成与贯通。