基于强度折减法的边坡安全预警及失稳判据研究

传统强度折减法难以对实际边坡失稳进行动态预测或预警。基于边坡失稳变形的演化规律,获得边坡特征点位移量与稳定状态的关系。利用强度折减法对边坡强度进行逐步折减,进而构建边坡折减系数与特征点位移间关系曲线,结合边坡失稳演化规律,以特征点处位移值的突变作为边坡失稳判定依据,提出一种边坡失稳预警位移值和极限位移值的确定方法,实现了对边坡安全性进行预测预警。     

基于恒阻大变形锚索的滑坡监测预警系统研发及应用

随着人类建设活动的日益频繁,天然边坡人工扰动诱发的滑坡灾害逐渐增多,已经严重威胁到人员和工程构筑物的安全与稳定,滑坡监测变得越来越重要。介绍了一种经过改进后的滑坡监测预警系统,该装置基于北斗卫星和通用分组无线服务技术（GPRS）双路通讯平台,采用zigbee技术构建多跳自组织无线传感器网络,利用具有能量吸收特性的恒阻大变形锚索替换原来的常规锚索作为传力装置,保证边坡岩体变形2 m锚索不被拉断,实现了对大变形滑坡灾害的全过程监测预警目标。另外,按照红、橙、黄、蓝4个颜色等级,建立了临滑、近滑、次稳定和稳定4级预警准则,并开发出3D自动搜索和处理软件系统,嵌入监测区地形地貌遥感图、地质断面图、监测点分布图等矢量地图,具有自动搜索、监测数据智能处理、监测曲线自动显示和监测信息快速查询等功能。该系统已在南芬露天铁矿推广应用,根据预警准则成功对2011年10月5日发生的滑坡灾害提前5 d发出预警信息,并结合降雨量和累计采矿量监测数据,耦合对比分析滑坡前、后各参数的演变特征,证明滑动力监测参数是滑坡超前预警的惟一有效参数。该系统的成功应用为其他类似边坡的超前监测预警提供了理论和实践依据。     

硬岩场地生态环境恢复技术探讨——以山东省东平县石灰石露天采场综合治理为例

为了消除露天采石场残山存在的崩塌、滑坡等地质灾害隐患,减轻废弃土石对大气的污染,恢复原有的生态环境,本文以东平县石灰石露天采场综合治理为例,探讨了硬岩场地矿山地质环境恢复治理的综合方法,包括针对边坡进行放坡、对采坑进行推高垫低的工程施工方法,生态恢复物种的选取和培育方法等,为其它类似采石场地质环境的综合治理提供借鉴.     

用改进的十进制遗传算法确定土质边坡最危险滑面

基于瑞典圆弧法和简化Bishop条分法分析土质边坡的稳定性,以圆弧滑裂面与边坡面的左右交点的两个横坐标和以滑裂面圆心的纵坐标作为优化变量,采用了一种改进的十进制遗传算法对优化变量进行优化。这种改进的遗传算法是以简单的十进制遗传算法为基础,结合优体克隆操作、子体优生操作和多代调环操作。通过计算ACADS考核题验证,该方法有较强的自适应能力,具有收敛速度快、解的精度高和避免出现早熟等优点。     

复杂地质背景下露天采场边坡失稳地质灾害预测及其防治对策

露天采矿场边坡失稳作为露天开采矿山常见的一种地质灾害,对采矿工人的人身安全和矿山开采设施及财产造成了极大危害。本文通过对大宝山露天采场边坡相关影响因素的研究,从影响采场稳定性的地质因素、采空区综合分析,辅以赤平极射投影的方法,探讨了在复杂地质背景下露天采场边坡失稳地质灾害的预测及其综合治理对策。     

基于数据融合的边坡临滑状态确定方法

安全监测及数值模拟是评估边坡稳定性状态的两种重要手段,但是,如何根据监测信息及数值模拟成果确定边坡的临界失稳状态一直是边坡工程领域关注的重点问题。首先基于层次聚类方法计算边坡不同类型状态变量监测点的欧式距离,根据距离大小筛选出边坡的有效监测点;然后,计算同种类型状态变量有效监测点的熵权值,采用熵权融合方法对有效监测点进行数据层融合,得到不同类型状态变量对应的融合监测指标曲线;其次,采用主成分分析法对多种数据层融合监测指标曲线进行特征层融合,得到可反映全部状态变量信息特征的综合监测信息曲线,进而构建了边坡渐进失稳过程中不同监测变量的信息挖掘融合框架;最后,提出了一种缓变曲线的变点搜索方法,采用该方法对综合监测信息曲线开展变点分析,搜索边坡状态渐进演化的突变点（即边坡临滑状态点）。将所提出的方法应用到某公路边坡临界失稳状态的确定中,结果表明,单个监测点或单个融合指标的累积值、变化速率作为边坡失稳判据存在不唯一性,融合多种监测数据建立的综合监测信息序列可以较好地反映边坡状态演化特征,可避免单一状态变量的单一监测点数据对边坡状态的误判,验证了所提方法的可行性和适用性。     

基于A^＊算法的边坡稳定分析方法

岩质边坡的失稳大都是沿各软弱结构面而发生的,其滑动面往往是软弱结构面的组合,呈阶梯状.岩石边坡中存在大量的随机结构面,从中找出抗剪力最小的滑裂面是边坡工程中的一个研究方向.在岩体结构面调查统计的基础上,用随机网络模拟再现结构面的空间分布,在此基础上应用A*算法,搜索出岩石边坡的临界滑裂面,并对临界滑裂面上的边坡体任意斜条分,与Sarma分析方法相结合,形成一种改进的分析岩石边坡稳定性的方法—— Sarma-A*分析法,通过工程实例验证该方法的合理性.     

黄土地区公路边坡降雨失稳预报研究

为了研究黄土地区公路边坡降雨失稳灾害的预测预警方法,通过现场调查和理论分析,研究了黄土地区公路边坡降雨灾害危险性初步判别的标准;在分析公路边坡稳定性主要影响因素(边坡结构、边坡形态和植被特征)的基础上,提出了黄土地区公路边坡标准坡型的模型;以标准边坡坡型为基准,根据边坡失稳资料和降雨数据,建立了公路边坡抗灾能力评分表和评分标准。由此提出了适合于陕北黄土地区(包括砂黄土地区和典型黄土地区)公路边坡降雨灾害预测预警的抗灾雨量法,可以针对某个具体的黄土地区公路边坡的降雨灾害进行工点失稳预报。工程应用表明抗灾雨量法可操作性较好。     

基于改进遗传算法的地下空区边坡稳定性分析

以边坡稳定性计算的非圆弧滑动面条分法为基础,提出一种改进的遗传算法。在无需对边坡最危险滑动面的几何形状进行假设的前提下,自由搜索最危险滑动面及其对应的最小安全系数。通过工程实例,将改进方法与其他方法进行对比分析,结果表明：该方法不仅准确可靠,而且总能搜索到全局最优解。该实例也表明：在其他条件不变的情况下,地下空区是导致边坡失稳的主要因素。     

基于Spencer法的三维极限平衡边坡稳定性研究

以改进的三维极限平衡法模型为基础,通过双二次贝塞尔曲面建立边坡三维滑裂面搜索模型,并采用遗传算法对最危险滑裂面进行搜索,计算边坡的安全系数。以渝昆高速公路某标段路基边坡为实例,分别从二维和三维角度对边坡稳定性进行分析,并进行对比。研究结果表明:三维极限平衡法模型计算得到的安全系数较二维极限平衡法偏大20%左右,可节省边坡防护投资。     

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。     

考虑突变理论的顺层岩质边坡失稳研究

应用突变理论,以顺层岩质边坡为例,考虑地下水对滑面带介质的应变和水致弱化性质,以及地下水对边坡后缘张裂缝的水力效应,构建了边坡的尖点突变模型,分析了顺层岩质边坡失稳的力学机制：边坡失稳过程主要是内部因素和外部因素共同作用的结果,内部因素主要是地下水通过物理化学作用软化了滑面带岩体,使滑面带岩体刚度比降低,在边坡失稳的过程中起主导的定性作用;外部因素主要是指边坡后缘张裂隙的静水压力,不仅使得边坡的滑动势能增加,还对边坡造成一种扰动的作用,加速滑坡的启动。在突变分析的基础上,推导了边坡后缘张裂缝临界充水高度和临界降水强度的关系式,建立了边坡滑移破坏的水力判据;给出了边坡岩体在渐进软化过程中的位移变化规律,剪切位移并非均匀增长,而是呈现出阶梯状跳跃式上升。同时,进行了室内物理模型试验（当刚度比 ）,在一定程度上验证了考虑突变理论来分析顺层岩质边坡失稳的力学机制和边坡岩体在渐进软化过程中位移变化规律的合理性。并提出了此种类型边坡的处治技术与优化方法建议。     

基于改进的遗传算法边坡稳定性分析方法及其应用

在遗传算法和瑞典条分法的基础上,提出了对边坡临界滑裂面的搜索方法及其最小安全系数的求解方法.文中利用安全系数的倒数作为目标函数,可行域根据实际边坡的尺寸和经验给出,而且在计算过程中根据目标函数值进行调节,逐步缩小搜索空间,使搜索效率提高.算法中利用了十进制遗传算法的改进操作优体克隆操作和子体优生操作,提高了搜索的速度和精度.     

基于统一强度理论的土石坝边坡稳定分析遗传算法

将非线性统一强度理论应用于土石坝边坡稳定分析中,考虑坝体各应力分量包括中间主应力对土质材料强度的影响,以区别于传统土石坝稳定分析中仅考虑剪切和拉伸极限强度的极限平衡法。提出了一个土石坝边坡稳定优化分析模型,并采用最优化遗传算法对土石坝边坡进行断裂面优化搜索。研究表明,统一强度理论中反映中间主应力效应系数值变化对坝体稳定安全系数有显著影响。利用遗传算法对土石坝边坡稳定进行分析时,不必事先假定滑裂面的形状,根据土石坝非线性统一强度理论的剪裂破坏准则进行滑裂面搜索。针对常规最优化方法容易陷入局部最优解的缺陷,基于MATLAB遗传算法工具箱对土石坝边坡稳定性进行分析,分析结果表明,统一强度理论结合遗传算法能克服常规最优化方法在寻优过程中一些缺陷,计算结果更自然合理。     

基于扩展有限元法对土体滑坡破坏过程的模拟

边坡失稳一般经历滑裂面萌生、扩展和贯通的过程。近年发展起来的扩展有限元法（XFEM）可以合理地模拟这一过程,但在实际应用中仍未克服需要预先设定滑裂面的起始位置,以及滑裂面前端扩展方向的判断精度较低等缺陷。首先介绍滑裂面萌生和扩展的判断和程序实现机制。然后提出了确定滑裂面起始位置的方法,重点描述了其中的自动判断裂缝萌生位置的方法,即根据单元内的应力状态求得拉应力水平和剪应力水平,根据其相对关系并结合应力历史进行判断。接着介绍了联合运用扇形控制域和圆形控制域确定滑裂面前端扩展方向的新方法。该方法可提高XFEM对滑坡破坏过程的模拟精度。最后通过两个边坡失稳算例的计算分析验证所提方法的可靠性。     

基于无人机倾斜摄影的矿山边坡岩体结构编录方法与工程应用

岩体结构特征控制着岩体力学性质并影响岩体工程稳定性,因此岩体结构地质编录一直是岩体工程地质中的重要内容。针对露天矿山边坡,传统的岩体结构编录方法具有危险性大、效率低等缺点,需要引入新技术实现地质编录的安全、高效。随着近年来无人机的民用化,采用无人机倾斜摄影技术改进传统露天矿坡的地质编录工作将成为未来的发展趋势。本文以浙江某露天采石场矿坡为例,阐述了无人机摄影技术在地质编录中的应用方法和工作流程。基于无人机倾斜摄影技术,采用运动恢复结构法将点云数据转化为岩体三维数字模型,并利用点云的坐标信息实现对岩体结构面产状的解译。通过对比罗盘测量的产状和点云计算的产状验证了该技术应用的可靠性。在此基础上划分了结构面的优势产状,为分析矿山边坡稳定性提供了基础数据支持。     

单一地层任意滑移面的最小势能边坡稳定性分析方法

边坡稳定性分析的准确与否是深基坑是否失稳的关键所在。目前常用的计算方法需对滑裂面形状进行假设,且计算过程复杂,往往导致结果精度降低。提出运用最小势能法进行深基坑边坡稳定性分析,不对滑裂面的形状进行任何的近似假定。在对简单的匀质任意滑裂面边坡进行理论分析基础上,通过计算实例进行验证,表明该方法所得计算结果与其他常用方法计算结果比较接近,验证了方法的有效性,而且最小势能法的计算过程非常简单,无需迭代。     

改进的收敛性判据在边坡稳定分析中的应用

针对边坡稳定性分析中失稳判据的选择问题,在对几种失稳判据对比分析的基础上,提出了改进的收敛性判据——运行极限时步法。通过选取一均质边坡,比较不同方法下边坡的安全系数,得出改进的收敛性判据的正确性,并应用该判据于工程边坡加固前的稳定性分析中。同时,本文选取加设双排桩的加固方案对工程边坡进行加固,并采用特征点突变判据于工程边坡加固后的稳定性分析中,得出加固后边坡为稳定状态,验证了该方案的可行性。     

改进的收敛性判据在边坡稳定分析中的应用

针对边坡稳定性分析中失稳判据的选择问题,在对几种失稳判据对比分析的基础上,提出了改进的收敛性判据——运行极限时步法。通过选取一均质边坡,比较不同方法下边坡的安全系数,得出改进的收敛性判据的正确性,并应用该判据于工程边坡加固前的稳定性分析中。同时,本文选取加设双排桩的加固方案对工程边坡进行加固,并采用特征点突变判据于工程边坡加固后的稳定性分析中,得出加固后边坡为稳定状态,验证了该方案的可行性。     

贵州表层岩溶边坡失稳的模式、机理及评价

贵州为全国岩溶面积比例最大的省份,岩溶边坡失稳现象非常频繁,严重危害着生产建设和居民的安全。贵州的岩溶边坡失稳归纳起来可分为两大类(具有连续滑面和没有连续性滑面的失稳类型) 10小类。岩溶边坡失稳现象的频繁发生主要是由于贵州特殊的岩溶化特征导致岩石块体运动所引起,也与人类活动有很大的关系。运用模糊数学方法,结合7项主要影响因子的调查监测,可以对岩溶边坡的稳定性进行判别。