堆积层滑坡水动力位移耦合预测参数及其评价方法研究

在系统分析滑坡的物质组成和失稳动因的基础上,分析和研究了地下水在滑坡稳定性演化过程中的卸载与加载动力作用及其位移响应规律和特点。从非线性系统动力学角度,提出了运用地下水卸加载动力与位移响应耦合预测参数来评价边坡稳定性演化规律与失稳特征,即以地下水位变化量作为堆积层滑坡的卸加载动力参数,以相应的位移作为其卸加载响应参数,建立和确定了地下水卸加载动力与位移响应比预测参数与评价模型。同时,运用损伤力学基本原理,建立了其卸加载响应比与坡体损伤变量和稳定性系数的定量关系以及失稳判据。以三峡库区典型堆积层滑坡分析为例,运用地下水动力与位移耦合预测模型对其稳定性进行了分析与评价,发现地下水动力位移耦合预测参数变化与边坡稳定性实际动态演化规律基本吻合。研究成果表明,所确定的参数是水诱发型堆积层滑坡的一种有效位移动力评价参数,可运用该参数对该类滑坡的动态稳定性进行实时监测预警与评价。     

基于系统动力学的卸加载响应比参数及其在堆积层滑坡稳定性评价中的应用

针对堆积层滑坡的物质组成和力学性质,从系统动力学角度,提出以卸加载响应比作为滑坡稳定性评价参数,并对卸加载响应比参数与加卸载响应比参数进行了比较和分析,指出卸加载响应比参数在边坡的稳定性评价和工程实践中更具有理论意义和实际应用价值。通过论证分析,确定了构成卸加载响应比的卸加载参数和卸加载响应参数,并论证了其合理性与可行性,在此基础上建立了月降雨量-位移加速度卸加载响应比模型。并以新滩典型堆积层滑坡为例,运用该模型进行分析计算,发现卸加载响应比时序曲线所反映的稳定状态与滑坡的实际状况基本吻合,当Y' Y'-且Y'0时,滑坡整体失稳,说明卸加载响应比参数和评价模型用于预测滑坡的变形阶段和作为失稳判据是行之有效的。     

库水变动下堆积层滑坡加卸载响应规律与稳定性预测

三峡库区堆积层滑坡稳定性受库水位变动影响十分明显,库水变动下堆积层滑坡的演化过程与稳定性预测研究对防灾减灾具有重要的指导意义。基于库水变动与滑坡变形的响应关系,建立库水动力加卸载与位移速率响应耦合的加卸载响应比预测模型;建立库水变动与滑坡稳定系数的响应关系,进而确定库水变动下滑坡体的渗流场类型,并以滑坡稳定系数的变化率的正负来判断库水变动的加卸载作用。以黄莲树滑坡为例,预测其稳定性,并对预测结果进行验证。结果表明:黄莲树滑坡水平方向位移变化与库水变动存在响应关系,且响应具有明显的滞后性;库水变动下该滑坡的渗流场属于动水压力型,每个水文年中库水动力对滑坡有6个月为加载过程,1个月为卸载过程;滑坡监测点的加卸载响应比在2011年出现整体上升并大于1,揭示滑坡趋于失稳,对库水变动加卸载作用的响应加强。结论得到了宏观变形破坏迹象的验证,说明改进的加卸载响应比预测模型具有良好的预测效果。     

降雨诱发型堆积层滑坡的位移动力学特征分析

根据降雨诱发型堆积层边坡物质组成特点与位移构成性质,建立了边坡粘弹性位移动力学模型与位移动力学方程,并以此为基础系统分析了其位移动力学行为和特征以及位移与地下水位或降雨量定量关系,发现了边坡的位移动力学特征主要取决于边坡的地下水位及其变化规律,且其位移和位移速度在整体失稳前具有强烈的波动性。上述位移动力学规律表明,仅运用位移或位移速度作为单一动力学响应参数来评价与预测该类边坡稳定性存在一定局限性。因此,选择和建立堆积层滑坡的位移多源信息预测理论与模型将具有重要的理论意义与实用价值。     

考虑地下水作用的滑坡时间预测研究

结合三峡库区堆积层滑坡的具体情况讨论了地下水对滑坡的物理化学和力学作用,论证了地下水物理化学作用对三峡库区松散堆积层滑坡稳定性的影响远小于地下水动力作用对滑坡稳定性的影响.在此基础上,引入总压力水头,提出将地下水对滑坡的各种力学作用简化为总压力水头,结合加卸载响应比方法的思路,分别建立了基于库水位涨落和降雨影响的滑坡预...     

加卸载响应比理论在水库型滑坡时间预测预报中的应用研究

加卸载响应比理论在滑坡时间预测预报中的应用越来越广泛,但基本都以降雨型堆积层滑坡为研究对象,加卸载参数以降雨量、地下水水位为主,而对于水库型滑坡研究较少。为此,提出了一种以库水位为加卸载参数,以滑坡加速度为加卸载响应参数的预测模型,并以典型水库型滑坡——八字门滑坡为例对其准确性进行验证。研究结果表明,以库水位为加卸载参数的加卸载响应比理论预测模型能较准确地对水库型滑坡进行预测预报。     

水库型滑坡复合水动力增载位移响应比物理预测模型及其应用

众所周知,库水位变化和降雨复合动力往往是水库型滑坡的变形和破坏主因。本文在系统分析水库型边坡位移、库水位及降雨变化规律基础上,提出与确定了降雨与库水动力转换系数k的计算方法,并通过转换系数k将降雨动力与库水动力这两种不同的水动力增载效应进行了有机耦合叠加,建立了复合水动力增载参数的计算方法。并将复合水动力变化量及其位移变化量作为动力增载及其响应参数,建立了水库型滑坡复合水动力增载位移响应比物理预测参数与模型。同时,运用该模型对白水河滑坡复合水动力作用下的稳定性演化规律进行了系统分析与评价,结果表明该滑坡复合水动力增载位移响应比的变化规律与其稳定性动态演化规律相吻合,表明复合水动力增载位移响应比参数是一种水库型滑坡有效的物理评价参数,可运用该物理评价参数与预测模型对该类滑坡稳定性进行分析与评价。     

降雨型滑坡垂直位移方向率及其位移监测预警判据研究

针对降雨型滑坡位移量预测参数失稳判据的局限和不足,并根据滑坡全息论的基本原理,提出和确定了滑坡垂直位移方向率预测参数,且指出该参数是边坡稳定性演化分析与评价的一个有效位移动力参数,具有位移量或位移速率不可替代的评价和预测作用。同时,系统分析了降雨型滑坡位移与地下水位变化规律及其相互作用关系,对该类边坡稳定性的不同演化阶段的表层垂直位移方向率形成机制与变化规律进行了弹塑性力学分析与评价,分别确定了边坡压缩稳定变形阶段和塑性失稳变形阶段的表层垂直位移方向率与其稳定性演化的定量关系,并依此运用数理统计均方差基本原理,建立了该类滑坡垂直位移方向率的整体失稳监测预警判据。最后运用新滩滑坡A_3、B_3监测点垂直位移方向率对该滑坡稳定性演化过程与失稳规律进行了后验分析与评价,其分析预测结果与边坡实际变形失稳规律基本相吻合,表明该参数在该类滑坡预测预报与监测预警中具有一定的有效性与实用性。     

三峡库区堆积层滑坡降雨敏感性分析——以万州塘角2号滑坡为例

堆积层滑坡是三峡库区中常见的一类滑坡,大气降雨是滑坡产生的诱发因素.不同的滑坡体因其工程地质条件不同而表现出不同的对降雨敏感性的动态响应规律.本文以三峡库区万州塘角2号滑坡为例,分析其岩土体介质物理力学基本特征、变形破坏机理,在此基础上,采用MSARAM法边坡稳定性计算程序,分析了大气降雨对滑坡稳定性的敏感性问题.研究表明.在强降雨等诱发因素作用下,稳定性将明显降低,当库区正常蓄水位175 m时,该滑坡的启动降雨强度为20 mm/d,当库区低水位145 m运行时,启动降雨强度为50 mm/d.滑坡的防治措施应注重降雨和库水位等诱发因素的影响.     

三峡库区某滑坡变形影响因素的灰色关联分析

有效利用滑坡监测资料掌握滑坡变形特征及其影响因素的主次关系是开展滑坡变形预测及工程治理的重要前提。因此,以三峡库区某滑坡为研究对象,基于滑坡位移监测、降雨量和库水位变化相关资料,对滑坡变形特征进行分析,研究表明该滑坡的变形与库水位下降及集中降雨具有明显的相关性;在此基础上,以滑坡位移变形速率为系统特征变量,选取当月降雨量、前两月降雨量、月库水位下降量、库水位下降速率为相关因素变量,运用灰色关联分析方法研究了系统特征变量与相关因素变量之间的响应程度,由灰色关联度的分析结果可知,前两月降雨量与当月降雨量、与该滑坡变形速率的响应程度最高,该滑坡变形的最大影响因素为降雨量,其次为库水位下降。鉴于此,建议进一步完善滑坡区排水系统,采取相应的工程防治措施。     

三峡库区藕塘滑坡变形特点及复活机制研究

为深入研究库区古滑坡变形特征及其复活机理,文章以三峡库区藕塘滑坡为研究对象,通过对钻孔、探槽及平硐等现场勘查资料和监测资料的深入分析,并结合数值模拟方法,探讨了藕塘滑坡的时-空变形特点及影响因素,并揭示其复活机制。电子自旋共振试验和现场勘查结果表明藕塘滑坡由三个次级滑体组成。监测数据显示:总体上,地表累计位移-时间曲线呈阶跃状变化,即雨季滑坡变形速率急剧加快,旱季则骤减;在空间上滑坡的变形速率随高程的增加而增加。库水和降雨是导致藕塘滑坡变形破坏的主要因素:滑坡下部区域变形主要受库水影响,而滑坡中、上部区域变形主要受降雨影响。数值模拟结果也进一步揭示了影响滑坡孔隙水压力响应的主控因素随滑坡高程的变化而变化。库水骤降使得坡体前部渗透压增大,同时强降雨使得坡体中部及上部孔隙水压力升高,二者共同作用下导致滑坡复活。此外库水位下降或降雨量增加,均会不同程度降低边坡的稳定性。以上结论对于指导实际工程及深化库区古滑坡的研究具有一定的理论意义,同时加强古滑坡的研究有助于丰富滑坡稳定性评价及预测预报方法,为古滑坡的治理提供一定的理论依据。     

不同环剪条件下三峡库区童家坪滑坡滑带土强度特性

研究不同环剪条件下库岸堆积层滑坡滑带土强度特性对滑坡稳定性评价具有重要意义.针对目前在库岸堆积层滑坡滑带土力学特性方面研究薄弱的问题,以三峡库区童家坪滑坡滑带土为研究对象,采用ARS-E2环剪仪开展了不同剪切速率下的剪切试验,研究了等速剪切、加速剪切以及减速剪切作用下滑带土强度变化特征.试验结果表明:滑带土试样在恒定的...     

碎石土滑坡综合治理及评价决策方法

碎石土滑坡是一类由降雨激发失稳而产生滑动破坏的滑坡类型,要实现对其综合治理和评价决策,滑坡治理稳定性分析及效果评价就不容忽视。基于官家滑坡实际地质条件和变形破坏情况进行变形破坏机制研究和稳定性影响因素分析,在此基础上实施滑坡工程治理规划处置和治理稳定性分析,然后再参照降雨及滑坡变形情况构建加卸载响应比模型来实现滑坡稳定状态反馈和工程治理效果评价。研究表明：降雨作用及地下水变化是碎石土滑坡变形破坏最主要的动力因素,滑坡工程治理依据排水及抗滑原则确定综合处置措施,经治理稳定性分析,其稳定系数可大幅提高,完全满足不低于1.25的规范要求;并且基于加卸载响应比模型分析滑坡经综合治理后处于安全稳定状态,工程治理措施实施科学合理,工程治理效果显著,综合作用下滑坡稳定性好、安全可靠。     

三峡库区大石板滑坡区排水系统效果评估

结合三峡库区大石板滑坡工程实例 ,以连续 36天的降雨过程为条件 ,利用已有的地下水位观测资料 ,采用人工神经网络方法预测滑坡内地下水位在排水工程实施前后的变化 ,以此作为非饱和饱和非衡定地下渗流计算的特定水头边界。根据计算的地下水位进行滑坡稳定性分析 ,结合稳定分析成果对排水系统工程的效果进行评价。结果表明 ,地下排水工程的实施可较大幅度地提高滑坡的稳定性。     

堆积层滑坡稳定性评价及其时间预报

本文在介绍堆积层滑坡分类及其地质特征的基础上，指出了堆积层滑坡稳定性的主要影响因素，探讨了堆积层滑坡稳定性评与滑坡时间预报之间的关系，提出了堆积层滑坡预报的新方法。     

暴雨与库水位变化条件下晒盐坝滑坡渗流和稳定性数值模拟

为研究暴雨和库水位变化对三峡库区边坡变形和稳定的影响,选取重庆云阳县晒盐坝滑坡为研究对象.运用饱和非饱和渗流理论,采用有限元法,模拟该滑坡在暴雨和库水位升降中渗流场的变化,计算其稳定性系数.计算表明,库水位上升和下降中,该滑坡体的稳定性均先减小后增大.     

基于集合经验模态分解与支持向量机回归的位移预测方法:以三峡库区滑坡为例

三峡库区滑坡地表位移-时间曲线多呈台阶型特征。基于位移响应成分模型的滑坡位移预测方法是该类滑坡位移预测的主要方法之一。针对目前水库滑坡波动项位移预测工作中尚未考虑主要诱发因素的高频成分与低频成分的问题,提出了基于时间序列集合经验模态分解(EEMD)与重构的粒子群优化-支持向量机回归(PSO-SVR)位移预测方法。以白水河滑坡2003年7月至2013年3月117个地表位移数据为例,采用EEMD法将位移时间序列分解为趋势项位移和波动项位移,该趋势项位移用最小二乘法的二次多项式拟合预测;根据EEMD和t检验法,确定高频降雨量、低频降雨量、高频库水位和低频库水位,结合其他常用因素,采用灰色关联分析确定白水河滑坡影响波动项位移的优势因素为高频降雨量和月间库水位变化,基于优势因素建立PSO-SVR模型预测波动项位移。结果表明,总预测值的平均相对误差为0.009 8,方差比为0.023 9,小误差概率为1,预测效果较好。利用该方法对三峡库区其他5个台阶型滑坡进行了预测,预测位移与实测位移较吻合,进一步证明了该方法的有效性,对同类滑坡的预测预报具有一定的借鉴意义。     

关键影响因子作用下三峡库区堆积层滑坡分布规律及变形破坏响应特征

三峡库区崩滑地质灾害频发,堆积层滑坡是最常见的滑坡类型.在分析三峡库区145处库岸堆积层滑坡资料基础上,选取地形地貌、地质岩性和斜坡构造作为控制因素、降水和库水波动作为主要诱发因素,探究堆积层滑坡在上述关键影响因子下的分布发育规律及变形破坏响应特征,阐明内在机理,结果表明:(1)受区域地质构造和基岩地层岩性显著控制,滑...     

地形坡度对鄂渝地区水库型堆积层滑坡贡献率研究

堆积层滑坡是库区常见的滑坡类型之一,而地形坡度是滑坡发育的重要内因,研究地形坡度与堆积层滑坡发生概率之间的关系对水库型堆积层滑坡的危险性评价具有重要意义。以三峡库区及丹江口库区的139处堆积层滑坡为例,首先,将滑坡地形坡度以每隔5划分为一个区间,总共分为7个区间; 在此基础上,采用贡献率方法,定量研究了地形坡度分别对滑坡数量、面积、体积的贡献率; 最后,通过迭加统计,得到了不同坡度区间对滑坡发生的综合贡献率。结果表明, 15～25的地形坡度对水库型堆积层滑坡的贡献率最高, 10～15及25～30的地形坡度对水库型堆积层滑坡的贡献率中等,小于10及大于30的地形坡度对水库型堆积层滑坡的贡献率最小。研究结果可为具有类似地质背景的水库型堆积层滑坡危险性评估及防治规划提供参考依据。     

库岸堆积层滑坡位移的分量响应模式及多因子模型

为了更加真实地刻画库岸堆积层滑坡位移与影响因素间的显式关系,克服现有的叠加型分量响应模式难以构造位移回归函数的不足,定义了一种新的分解模式——波动比,将位移增量表述为波动比与趋势项增量之积。结合三峡库区王爷庙滑坡实例,采用低通FFT滤波方法得到趋势项位移分量,确定当月降雨量、当月水位变化、前一月波动比值为核心因子组合,通过K-Means算法建立各单因子与波动比值的相关性函数关系,并提出由诱发因素项和状态控制项组合而成的多因子概化模型。同位移实测值及叠加型的ARIMA、SVR、RF、BP预测模型进行对比分析,该方法运算简便、预测效果较好、且位移成分可解释。选取库区其他4个典型滑坡案例综合比较研究,结果进一步验证了该方法的合理性。该模式及模型能够准确反映出滑坡位移随时间推移、多因素影响、状态约束的综合响应,为研究该类型滑坡的演化机制及时空预测提供了新思路。