基于 CEEMDAN 理论和PSOＧELM 模型的滑坡λ移预测

对三峡库区中具有“阶跃型”λ移曲线的滑坡进行λ移预测的难度较高,为此,提出了基于自适应噪声完 整集合经验模态分解法的粒子群优化－极限学习机模型,并将该模型用于万州区塘角１号滑坡的λ移预测.首 先利用 CEEMDAN 法提取滑坡趋势项λ移和波动项λ移的不同IMF 组分,并使用 Elman神经网络对趋势项λ 移进行预测;其次结合历史监测资料,通过滑坡λ移对降雨、库水λ等诱发因素的响应分析,确定了７种不同的波 动项λ移影响因素,并使用 CEEMDAN 法分解得到上述因素的各IMF 分量;然后通过模糊熵分析,将波动项λ 移和诱发因素的IMF 分量一一对应,构建 PSOＧELM 模型进行波动项λ移的预测;最后将趋势项λ移预测值和 波动项λ移预测值叠加得到累积λ移的预测值.结果表明:和 ELM 模型、PSOＧELM 模型相比,基于 CEEMDＧ NAN 的 PSOＧELM 模型的预测精度更高,其均方根误差(RMSE)和拟合优度(R２)可达到０．５４mm 和０．９９,为滑 坡λ移预测提供了一种新手段.      

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。      

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。     

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。      

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·.      

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。      

滑坡位移非线性时间序列预测模型研究

从分析滑坡位移的实际变化情况和滑坡位移演变规律的角度出发,将滑坡位移分解为受其自身地质结构属性控制的趋势项位移分量和由外界环境因素影响的周期项位移分量。采用经验模态分解法对滑坡位移趋势项和周期项进行非线性时间序列的分解;在此基础上采用标准GM(1,1)灰色模型、滚动GM(1,1)灰色模型和灰色马尔科夫模型分别对滑坡位移的趋势项和周期项进行预测,将预测结果进行叠加运算,即可得到滑坡位移的预测值。以三峡库区白水河滑坡的位移变化情况为例,通过分析对比滑坡位移的实测值与预测值之间的位移-时间关系曲线,可以很好地预测出滑坡位移的发展变化趋势。这说明对滑坡位移进行时间序列分解,有助于提高滑坡位移的预测精度,并可有效应用于滑坡位移预测的工程实例中。      

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。      

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。      

基于神经网络和多标度特征分析的古滑坡变形预测及趋势评价

提出一种新的古滑坡变形预测方法。首先结合集合经验模态分解(EEMD)和奇异值分解(SVD)对古滑坡变形数据进行分解,然后利用分项组合神经网络预测古滑坡复活区的变形,最后利用多重分形消除趋势波动分析(MF-DFA)进行古滑坡多标度趋势评价。以王家坡滑坡为例分析本文方法的有效性。结果表明,组合分解模型EEMD-SVD较单项分解模型具有更强的数据分解能力,可有效实现滑坡变形数据的信息分解;基于神经网络的分项组合预测模型适用于滑坡变形预测,所得预测结果的相对误差基本在2%左右,预测精度较高,且外推预测显示滑坡变形仍会进一步增加,增加速率为1.23~1.36 mm/周期;MF-DFA模型的多标度特征分析结果显示,滑坡变形具有多重分形特征,变形有进一步增加的趋势,这与预测结果较为一致,可佐证前述预测结果的准确性。     

基于物理模型试验的多层滑带堆积层滑坡—抗滑桩受力特征

研究抗滑桩的受力特征是进行抗滑桩设计工作的关键。我国三峡库区部分堆积层滑坡发育多层滑带,而目前抗滑桩的设计方法仅针对单层滑坡,因此,对多层滑带堆积层滑坡—抗滑桩受力特征的研究具有重要意义。基于三峡库区堆积层滑坡工程地质特征,开展了多层滑带堆积层滑坡物理试验模型,在滑坡的后缘施加推力来模拟滑坡演化过程,同时监测滑坡—抗滑桩体系的多场信息。试验结果表明,在多层滑带堆积层滑坡的演化过程中,桩身受力表现出了很好的规律性。根据坡表位移的变化趋势,将滑坡演化分为4个阶段,在此基础上对桩身受力进行分析。滑坡推力分布图式中出现了4个极大值,土体抗力分布图式中出现唯一最大值,该试验结果为抗滑桩的设计提供了一定的理论支持。      

山东省崩塌、滑坡、泥石流灾害发育现状与趋势分析

山东省崩塌、滑坡、泥石流灾害具区域分布相对集中 ,形成条件大致相近 ,周期性变化规律。其诱发因素主要是地震和降雨。本文采用统计法和标准点密度法对灾害的时空分布特征作了分析 ,并根据地质背景条件及气象周期、地震活动规律预测了灾害的多发部位和多发时段     

基于滑带完整性指标的三峡库区堆积层滑坡失稳破坏判据

滑坡稳定性评价是滑坡防治中关键问题之一, 滑坡失稳破坏判据研究可为滑坡稳定性评价提供支持。为了提高滑坡稳定性评价的精度, 以滑坡深部位移监测数据为基础的滑坡失稳破坏判据不失为一种有效方法。基于滑坡深部位移监测数据, 引入滑带完整性指标, 推导得到了滑带完整性指标与滑坡抗剪强度参数之间呈正比例关系; 运用滑坡稳定性计算方法和三峡库区堆积层滑坡简化模型, 获得了滑带完整性指标与滑坡的稳定性系数之间呈正比例关系。建立了考虑滑带完整性指标的三峡库区堆积层滑坡失稳破坏判据, 即: 当滑坡滑带土完整性指标大于滑坡滑带土完整性指标的临界值时, 滑坡处于稳定状态; 当滑坡滑带土完整性指标小于滑坡滑带土完整性指标的临界值时, 滑坡发生失稳破坏。以三峡库区典型堆积层滑坡——五尺坝滑坡为例, 通过实例分析发现该判据具备可靠性, 对堆积层滑坡适用性好。研究成果表明, 滑带完整性指标失稳破坏判据可以用于评价滑坡的稳定状态, 为滑坡失稳破坏判据研究提供了一种新思路。      

滑坡变形预测灰色神经网络耦合模型的构建及适用性分析

结合灰色模型和神经网络的数据处理特点,提出串联、并联和混联式3种结构的灰色神经网络滑坡变形预测模型。串联式将滑坡变形位移时序分解为趋势项和随机项,采用灰色模型提取滑坡位移时序趋势,利用神经网络逼近随机波动;并联式以灰色模型和神经网络分别对滑坡预测,采用智能非线性组合,按照预测目标精度动态调整权重,从而获取最终组合预测结果;混联式通过增加灰白化层及灰模型群,对神经网络拓扑结构进行优化,达到弱化滑坡原始监测数据随机性、提高预测模型稳健性的目的。将3种模型应用于古树屋滑坡变形预测,并对其适用性进行讨论。结果表明,3种结构的灰色神经网络耦合模型均提高了预测精度,适用于复杂状况下滑坡体的变形预测。     

基于滑坡灾害预警分级的应急处置措施

滑坡灾害应急处置能力是地质灾害减灾防灾的重要方面。目前,基于滑坡灾害预测和预警分级成果,系统性的应急措施分类研究还鲜有展开,因此,以三峡库区白水河滑坡为例,运用时间序列加法模型将滑坡累计位移分解为趋势项位移与周期项位移,并分别应用多项式拟合及自回归（AR）模型对2个分量进行预测,在此结果上采用聚类分析方法将滑坡变形分为匀速变形与加速变形阶段,综合判断滑坡灾害预警等级,开展了针对滑坡预警分级的应急措施研究。结果表明:白水河滑坡预警等级主要为蓝色和黄色2种类型,对处于不同的预警等级下的滑坡,可根据滑坡变形特征快速决策,基于滑坡灾害预测和预警分级结果能更有效地指导滑坡应急处置。      

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。      

降雨型滑坡高速运动与堆积特征模拟研究:以宁乡县王家湾滑坡为例

降雨型滑坡在强降雨条件下常突然发生，启动后运动速度大，破坏力强，对其运动与堆积过程的预测是滑坡危险性分析中的难题。以湖南省宁乡县２０１７年７月１日突发的王家湾滑坡为例，在现场调查的基础上，系统研究了滑坡诱发因素和高速运动机理，发现强降雨和孔隙水压力上升是王家湾滑坡的主要诱发因素，高速滑动主要由于滑坡处斜坡坡度陡、滑带抗剪强度快速损失所致。利用 Ｓｕｒｆｅｒ和 ＡｒｃＧＩＳ软件处理基础数据，建 立了 滑 坡 三维模型，并基于有限体积法采用 ＤＡＮ３Ｄ 软件模拟分析了王家湾滑坡整个运动过程，研究了滑坡启动后运动速度、滑移范围和堆积厚度，模拟结果与现场调查数据基本一致。      

降雨作用下青石镇政府后山堆积层滑坡渗流与稳定性

以黄冈地区青石镇政府后山堆积层滑坡为例，在分析了其工程地质特征及地质结构特征的基础上，采用有限元法研究了非饱和土瞬态体积含水量及孔隙水压力的分布，采用考虑孔隙水压力的Janbu法分析计算了降雨对堆积层滑坡安全系数的影响。研究结果表明:①降雨入渗导致坡体孔隙水压力升高，滑面抗剪强度降低，安全系数也随之逐渐降低，其中在降雨前期，两侧的抗剪强度下降速率比中部快，而到了后期中部的抗剪强度下降速率明显快于两侧；②安全系数变化表现为前19 d以0.008/d的速率缓慢下降，19~30 d以0.03/d的速率缓慢下降，30 d以后下降速度降低，至36 d之后不再发生变化，其中在0~11 d两侧抗剪强度变化对滑坡整体稳定性变化的贡献比中部大，19~36 d中部抗剪强度变化对滑坡整体稳定性变化的贡献要比两侧大；③降雨入渗过程中，地下水从坡体表层和两侧流向坡体中部，负孔压区面积向中部不断压缩，中部地下水变化受到两侧及上层的制约，体积含水量及孔隙水压力变化相对滞后；④该滑坡的防治重点是做好降雨前期坡体后缘地下水截流以及前缘地下水排泄工作，同时，做好地表排水，减少降雨入渗。      

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。      

降雨与开挖作用下黄土滑坡失稳过程分析: 以关中地区长武县杨厂村老庙滑坡为例

降雨入渗和人工开挖是诱发黄土滑坡的重要因素, 为了研究在这2种诱因作用下关中地区黄土滑坡失稳过程及其对稳定性的影响, 以陕西省长武县杨厂村老庙滑坡为研究对象, 通过现场调查、地质测绘和钻孔勘探, 查明了该滑坡变形特征, 定性分析了滑坡变形演变过程; 基于滑坡变形前15 d内日降雨量实测值, 采用有限元软件, 对坡脚开挖后连续降雨作用下滑坡形成过程进行了仿真模拟; 基于强度折减法对该滑坡稳定性变化规律进行了研究。结果表明: ①关中地区特殊的地层结构是滑坡变形的内因, 降雨是最主要的诱发因素; ②滑坡失稳演化过程表现为: 坡体处于蠕滑状态, 坡脚开挖后, 坡体前缘失稳, 牵引中后缘坡体向下错动而产生张拉裂缝, 在降雨作用下, 雨水沿裂缝渗入坡体深部, 滑坡中部岩土体浸水后抗剪强度降低, 从而导致黄土层与红黏土层接触面饱水形成贯通滑带, 诱发深层滑坡; ③滑坡开挖后较初始状态, 稳定性系数降幅为0.102, 此后受连续降雨影响, 稳定性系数在前10 d以平均0.010/d的速率缓慢下降, 第10~13 d以0.034/d的速率快速下降至最低, 第13 d以后开始回升。研究结果可以为该类滑坡防治提供有效依据。