D-InSAR-based landslide location and monitoring at Wudongde hydropower reservoir in China

Differential synthetic aperture radar interferometry (D-InSAR) has become a useful technique for monitoring ground movement. The technique enables the analysis of very small ground movements in continuous, large areas and has the advantages of high accuracy, high resolution, all-weather adaptability, low cost, and inaccessible area coverage. Thus, D-InSAR has been widely used in the investigation of geologic hazards, such as subsidence, landslide, earthquake, and volcanic activity. In this paper, D-InSAR is used to locate and monitor landslide movement in the wide area of Wudongde Hydropower Reservoir in Jinsha River, China. Five SAR acquisitions are obtained by using the phased array-type L-band synthetic aperture radar sensor of the Advanced Land Observing Satellite. Detailed moving displacement maps in two time periods are derived by using the D-InSAR technique, and potentially moving landslide areas, as well as landslide hazard areas, are then located. The L1R-6 landslide, which is in active state, is investigated in detail. The deforming tendency obtained via D-InSAR is consistent with that obtained via global positioning system (GPS) monitoring. Error analysis of the D-InSAR results is also conducted. Finally, the grid function interpolation method of error reduction, which combines D-InSAR and GPS, is proposed to reduce the single-point error in D-InSAR monitoring and is further verified by the considerable improvement in the accuracy of L1R-6 landslide monitoring.     

Analysis of deformation characteristics for a reservoir landslide before and after impoundment by multiple D-InSAR observations at Jinshajiang River,China

Natural Hazards - The stability of reservoir bank slopes is always of great concern in hydropower construction. After impounding, some unstable slopes may fail, leading to landslides with...     

乌东德水电站地下厂房层状岩体稳定性及变形机制

乌东德水电站右岸地下厂房洞室群密集、开挖规模大、地质条件复杂,开挖期间变形破坏问题突出。在地应力实测资料、工程地质特性、开挖过程分析的基础上,利用离散元程序对右岸地下厂房开挖过程进行数值模拟,再现不同模型的应力场、位移场演化过程,分析陡倾角层面对于主厂房变形的影响作用。同时,构建高精度微震监测系统,对开挖诱发的微震活动实时在线监测;分析微震事件聚集规律、S波及P波能量比值Es /Ep分布特征,识别和圈定潜在风险区域,揭示围岩变形机制。微震监测与数值模拟结果表明：在开挖卸荷作用下,陡倾角层面附近岩石破裂,微震事件聚集,能量释放,引起围岩变形破坏。围岩以结构面控制的应力驱动型张拉破坏为主,并伴随少量重力驱动型变形。该研究结果为乌东德水电站地下厂房的开挖和支护设计方案提供重要依据。     

基于非饱和渗流的水库库岸滑坡稳定性计算

三峡水库蓄水后,库水位涨落和降雨入渗是导致滑坡的主要因素。本文以秭归县下土地岭滑坡为例,在一个水文年内根据库区水位调控方案并考虑库区降雨情况,运用非饱和土力学的渗流和抗剪强度理论,对滑坡稳定性进行了分析,得出在库水位涨落和降雨条件下滑坡渗流和稳定性的变化规律,对库区滑坡稳定性评价和治理有一定的指导作用。     

水库蓄水对库岸滑坡的影响研究

水库蓄水将显著改变库岸的水文地质条件,进而影响滑坡的稳定状态。以鄂西南某水库为例,阐述了库水位对滑坡稳定性影响的一般规律,并采用剩余推力法计算分析了滑带土抗剪参数、库水位变化和地下水疏干系数对库岸滑坡的影响。在此基础上,对蓄水后库岸滑坡的变形模式进行了模拟分析。研究表明,水库蓄水不仅使滑坡稳定性发生变化,滑坡的变形模式也将由推移式转变为牵引式。     

基于离心模型试验的库岸滑坡变形特征研究

三峡库区蓄水后,大量库岸滑坡发生复活变形,为研究滑坡随库水位升降的变形特征和机制,以库区典型直线形滑面形态滑坡为地质原型,概化设计了大尺度离心模型试验,通过模拟两个水位升降过程,布设高速相机和传感器,获取了滑坡变形演化全过程高清影像、孔压和土压-时间变化曲线,可得以下研究结果:在水位首次下降时,孔压和土压逐渐减小,当下降15 min后滑坡发生整体蠕滑变形,首先是前部产生横向张拉裂缝,中后部则是以竖直位移为主的蠕滑压密变形过程,水位停止下降2 min后变形停止,表明变形对库水位变化具有一定滞后性;当水位再次下降时,前部沿原破裂面再次下滑并失稳,中后部则无变形,变形演化具有典型牵引式特征。在库水首次入渗滑坡时,坡体孔隙水压力对库水位升降具有明显的滞后性,而在下一次水位升降过程中,这种滞后性明显减弱。该类滑坡受水位下降的动水压力效应影响较大,在滑坡变形过程中,中后部滑体变形在竖直方向的蠕滑压密行为使得中后部稳定性有所提高,因此,在后期蓄水过程中不再发生变形,试验现象与实际库岸滑坡吻合。试验揭示了三峡库区该类滑坡在水位升降条件下的变形破坏模式及长期演化趋势,为库区地灾防治提供了参考依据。     

基于滑坡风险评价的卡拉水电站坝址比选研究

以雅砻江卡拉水电站为例,针对滑坡群风险在水电工程坝址比选时的量化评价问题,在考虑滑坡体危险性分析和易损性分析的基础上,引入滑坡体工程影响系数、重要性系数、距离模数、滑坡体状况系数4个指标参数,综合考虑滑坡体客观情况与人类活动的影响,建立以年期望损失为指标的水电工程滑坡风险评价体系。在以坝址安全风险指标、堵江引起发电量损失指标与清淤损失指标和涌浪破坏损失指标为标准的综合评价方法中,运用安全与经济相平衡原则,得出基于滑坡风险评价的坝址比选结果。经实例计算,采用改进后的评价方法可得同一量纲下的计算分析比常规方法更具可比性,综合考虑可为坝址比选提供依据。     

D-InSAR技术在地面沉降监测中的应用

重复轨道差分干涉测量(D-InSAR)技术在监测地表形变方面得到了深入的研究和广泛的应用。本研究将时间序列分析方法引入到差分干涉测量技术中,并和永久散射体技术相结合,提出一种基于PS点的差分干涉时间序列分析方法。该方法以干涉图上两个较近PS点的相位差为研究对象,能够消除大气相位延迟对差分干涉处理的影响。并将该方法应用在天津地面沉降监测实验中,获得了天津地区地面沉降数据和沉降分布图,取得了比较满意的结果。     

基于GIS的库岸滑坡滑速计算方法

结合GIS(geographic information systems,地理信息系统)的空间数据处理能力,将潘家铮法从二维扩展到三维,提出一个基于栅格柱体单元的库岸滑坡滑速计算方法。建立了基于栅格柱体单元的三维滑坡滑速计算分析模型,给出了模型参数在GIS中的空间计算表达式。其次,通过对计算模型进行受力分析,结合牛顿运动定律,选取了沿滑体滑动方向和垂直方向来建立动力平衡方程,从而求解三维滑坡滑速。在GIS中开发出一个三维滑坡滑速计算扩展模块,并通过实例与潘家铮法所得结果进行对比。结果表明,该方法比潘家铮法计算的最大速度结果大15.2%,比启动加速度结果大32.8%,比达到最大速度的滑动时间短1 s。     

Testing and modeling of the mechanical behavior of dolomite in the Wudongde hydropower plant

In order to understand the mechanical behaviours of the surrounding rocks in the underground caverns of the Wudongde hydropower plant, triaxial tests are performed on a type of dolomite. It is revealed that damage induced by crack development is the main factor controlling the nonlinear plastic deformation and failure behaviour of the dolomite in both pre- and post-peak regimes. Based on this understanding, a coupled elastoplastic damage model is developed for capturing the dolomite’s mechanical behaviours. In the model, the effects of plasticity and damage on rocks is described by introducing plastic hardening and damage softening commonly in the plastic yield surface. Which are both derived from a suitable Helmholtz free energy function. The model is used to simulate the triaxial tests. Comparisons between test results and the numerical modelling show that the developed model is capable of describing the macro mechanical behaviours of the Wudongde dolomite.     

基于滑坡风险评价的水电站坝址比选研究

针对滑坡风险在水电工程进行坝址比选时量化评价的问题,提出了基于滑坡风险评价的坝址比选研究方法,在综合考虑滑坡危险性分析、易损性分析和破坏性评价的基础上,引入滑坡体重要性系数、工程影响系数、距离模数、滑坡体状况系数、工况发生年概率等5个指标参数,综合考虑滑坡体客观情况与人类活动影响因素,建立以年期望值为指标的水电工程滑坡灾害评价体系。用坝址安全风险指标、堵江引起发电量损失指标、河道清淤指标、库内清淤指标、涌浪破坏损失指标、人口易损性指标和自然易损性指标等指标作为标准对坝址选择进行风险综合评价,可有效避免在安全风险指标相似情况下坝址风险确定难的问题。通过对滑坡体造成的破坏损失评价,运用安全与经济性相平衡原则,得出基于风险评价的坝址比选结果。以雅砻江卡拉水电站坝址选择为计算实例,得出同一量纲下的计算分析结果,该结果更直观可靠,为坝址比选提供了依据。     

考虑水库岸坡特征的滑坡稳定性计算修正传递系数法

随着低碳能源的推行,大量水电站的兴建引发了大量库岸滑坡问题。库岸滑坡与普通滑坡有着显著区别,但在实际工程的稳定性计算过程中,工程人员常将二者归为一体,采用同样的思路和方法进行研究。为了更好地治理库岸滑坡,根据库岸自身的特点,在长期野外地质调查和室内文献调研的基础上,提出按结构面特征、坡体位置和滑体物质成分进行库岸斜坡分区的原则;针对库岸滑坡的特点,推导了被牵引段有推力+后缘拉裂面有剪力、被牵引段不存在推力+后缘拉裂面有剪力、被牵引段不存在推力+后缘拉裂面无剪力三种情况的水库岸坡滑坡稳定性计算公式;结合工程实例,验证基于水库岸坡特征滑坡稳定性计算修正传递系数法的正确性。     

基于GIS的三峡工程万州库区滑坡灾害信息系统

三峡工程万州库区滑坡灾害监测系统已经平稳运行5年时间,并获取了大量的观测数据,如何处理分析这些数据已成为一个重要问题。作者在综合分析各种监测数据特征的基础上,开发了滑坡灾害信息系统。该信息系统是以MapInfo为依托平台,以可视化编程语言VISUAL C++为开发工具,采用地图集成开发模式完成的。本文首先介绍了系统的研制目标和开发环境,以及地图数据和观测数据的组织和构成;而后介绍了系统的体系结构和主要功能;最后,作者介绍了系统开发中所运用到的地图集成及信息回调等关键技术和方法。该信息系统已经成为管理和处理各种类型的监测数据的强大的工具,并在相关部门获得了成功的应用。实践也证明地图集成开发是一种较为有效的GIS应用的开发模式。     

基于强度折减法的库岸滑坡三维有限元分析

通过现场踏勘调研,根据滑坡的环境地质条件,详细探讨了该库岸滑坡的成因机制和演化过程,并重点分析了滑坡失稳的影响因素。建立滑坡体的三维有限元模型,运用有限元强度折减理论对其稳定性进行了计算分析。结果表明,滑坡体在天然状况下是稳定的,库水位上升至正常蓄水位时将超过滑坡前缘高程,滑坡安全系数降低,不满足规范规定的最小安全系数的要求,在考虑降雨入渗、库水位骤降时,滑坡进一步趋于危险;在考虑蓄水+地震工况时,库岸滑坡有失稳的可能。据此提出了削坡减载治理措施,治理后滑坡在各工况下的安全系数均满足规范的要求,研究成果对滑坡的治理具有较大的参考价值。     

水库蓄水对莫洛村滑坡的影响研究

莫洛村滑坡上分布有大量的古藏碉群,猴子岩水库蓄水后,可能影响位于库尾左岸莫洛村滑坡的稳定性,从而对藏碉群文化遗产构成威胁。本文分析了莫洛村滑坡的稳定性现状,预测蓄水可能对莫洛村滑坡稳定性的影响,指出即使采用1 852m初拟最高水位,水库蓄水对堆积体的稳定性影响也是有限的,不会对藏碉群文化遗产构成威胁,今后藏碉群文化遗产的保护应该放到防治莫洛村滑坡的局部解体和藏碉周围的水沟防渗上。     

水库库岸滑坡体稳定性与三维可视化模拟分析系统研究

基于滑坡体稳定性极限平衡分析方法、滑坡三维数字建模技术和可视化动态仿真技术等理论方法和技术,采用VC++研制开发了水库库岸滑坡体稳定性与三维可视化模拟分析系统VisualSlope。该系统的实现过程分为系统分析、系统设计、系统开发与实施3个阶段。VisualSlope系统通过图形对象库和数据库读取几何参数数据,进而完成稳定性计算、结果可视化分析和失稳三维动态可视化模拟与演示分析,软件功能丰富,具有一定的通用性,实用性强,为水库库岸滑坡的稳定性分析与防治提供了技术支持平台。     

极限蓄水位下洞坪水库大沟湾滑坡稳定性预测

滑坡灾害具有很强的空间变异性和随机性,应作非线性动态系统考虑。利用传递系数法,反演出极限蓄水位时大沟湾滑坡在不同安全系数下临界状态的剪切强度参数关系,对试验得到的剪切强度参数进行分析,结合工程地质类比法,由统计方法得到滑带土剪切强度参数的分布规律,并生成随机剪切参数。假设Mohr-Coulomb准则在滑坡体自重应力范围内服从线性分布,由试验参数在? -? 坐标内的分布曲线,结合天然状况下滑坡体正应力范围得到c-? 包络多边形,由此考虑剪切参数相关性,筛选出有效的随机剪切参数。通过Monte Carlo模拟,统计有效样本与反演得到的不同安全系数条件下极限平衡c-? 关系曲线的位置分布关系,得到不同安全系数滑坡的破坏概率。对极限蓄水位条件洞坪水库大沟湾滑坡稳定状况进行预测,结果表明,滑坡届时处于极高风险状态,稳定性很差。结合蓄水过程中两次对滑坡体实地考察得到的滑坡体变形特征表明,研究结果吻合。     

基于DEM的黑方台焦家滑坡变形分析

以甘肃省永靖县黑方台焦家滑坡为对象,借助1977年、1997年、2001年和2010年4个时期测制的地形图资料,建立了在ArcGIS平台下基于DEM的滑坡变形分析模型,探索了一种基于DEM的滑坡变形分析的技术方法。滑坡壁后移侵蚀速率计算结果为:1977年到1997年为4.42m/a;1997年到2001年为5.81m/a;2001年到2010年为1.64m/a。     

探地雷达技术在煤矿采空区探测中的应用

不明采空区对煤矿的安全生产构成潜在危害,而人工地震勘探对埋深较浅的采空区存在盲区。采用RAMAC/GPR探地雷达仪配备的超强地面耦合天线(RTA50MHz)探测采空区。由于煤层及采空区相对雷达探测的有效范围较深,综合考虑探地雷达的分辨率与探测深度的关系,选用合适的雷达参数和探测模式进行数据采集,并采用了VC++开发了三维系统进行了补充解释,实现了探测目标体的准确定位,取得较好的探测效果。     

库水变动下水库滑坡变形演化机理

滑坡变形演化是滑坡内动力物质系统与外动力激励系统相互作用的结果,对于库水变动影响下的水库滑坡而言,内外系统相互作用的过程则是通过地下水的力学作用效应得以体现的,为此可通过库水变动过程中滑坡地下水力学作用效应的强弱关系及其演化规律来揭示水库滑坡的变形演化机理.基于上述思路,以三峡库区巴东县李家湾滑坡为研究对象,首先利用敏...