库岸深层老滑坡间歇性复活的动力学机制研究

库岸深层老滑坡在季节性降雨和周期性库水位变动联合作用下往往表现出间歇性复活特征。在这一复活过程中,滑动期与间歇期交替出现,滑带土经历不同速率的剪切和不同时长的固结。从滑动期内残余强度的剪切速率效应、间歇期内峰值抗剪强度的恢复特征以及间歇期过渡到滑动期的孔隙水压力触发过程3个方面着手,建立了描述库岸深层老滑坡间歇性复活的动力学方程。塘角村1号滑坡滑带土试样的环剪试验结果显示：残余强度在较小速率范围内表现出负速率效应,而当剪切速率达到一定值后残余强度不再减小,且有微弱增长趋势;峰值强度在短时间内有较明显的恢复,但在较小位移后衰减至残余强度;孔隙水压力触发剪切破坏的发生滞后于所施加的水压力,这一滞后过程为孔隙水压力的扩散过程。基于试验成果,根据所建立的动力学方程,对库岸深层老滑坡间歇性复活的动力学机制进行了讨论,从而为此类滑坡的预测和防灾减灾提供有价值的参考。     

知识图谱优化卡尔曼滤波预测库岸滑坡位移

中国三峡库区库岸滑坡灾害频发,预测库岸滑坡位移是降低风险的重要措施之一。文章构建了库岸滑坡中文知识图谱,提出了知识图谱优化卡尔曼滤波预测库岸滑坡位移模型KG-MTKF。以三峡库区奉节县新铺滑坡为例,采用现场监测数据验证了模型有效性。结果表明,与监测数据系列相比,多因素卡尔曼滤波模型（MT-KF）和知识图谱优化卡尔曼滤波模型（KG-MTKF）用于预测库岸滑坡时,在稳定变形阶段均表现出良好的一致性;在滑坡变形的初始阶段和阶跃段,KGMTKF模型预测精度更高。初始段两种模型存在误差,主要由于滑坡初期变形值较小、系统噪声显著所导致。在阶跃段、平稳段与整个监测周期中,两种模型的误差都较小,且KG-MTKF模型的预测精度显著高于MT-KF模型。对于新铺滑坡这类非线性动力系统,KG-MTKF预测模型在不同位置与变形阶段均能保持高精度与强鲁棒性。     

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。     

滑床渗透性对超覆型库岸老滑坡稳定性的影响

超覆型库岸老滑坡滑床前缘大多发育一砂卵石层,该砂卵石层的强渗透性将影响滑坡渗流场,从而影响滑坡的稳定性.以三峡库区万州中学老滑坡为例,在确定该滑坡中地下水作用模式为承压水含水层作用模式的基础上,假定砂卵石层的4种不同渗透系数,来研究在库水位波动条件下,滑床砂卵石层渗透性对滑坡稳定性的影响.分析表明,超覆型老滑坡砂卵石层的渗透系数不同,滑坡中浸润线也不同,渗透系数越小,浸润线越低,滑坡中地下水相对库水位的滞后效应越明显;库水位上升阶段、高水位运行阶段和下降初期,万州中学老滑坡各级滑坡的稳定性系数随砂卵石层渗透系数k2的增大而减小;库水位稳定在150 m时,老滑坡整体稳定性随k2的增大而增大,k2的变化对次级滑体和三级滑体的稳定性影响不明显.这对于库区老滑坡的复活和监测预警工程有较强的应用价值.     

阶跃型位移特征滑坡时间预测预报研究

滑坡时间预测预报目前主要以滑坡最终破坏的时间为目标函数,但对于变形特征为阶跃型的滑坡却难以准确地预测其破坏时间。为此,提出以位移作为此类滑坡时间预报的目标函数。将滑坡位移分解为蠕变位移和波动位移,采用二次移动平均法分别提取,然后采用多项式拟合和灰色GM(1,1)模型分别对蠕变位移和波动位移进行预测,最后将两部分预测位移相加得到滑坡预测的总位移。以典型阶跃型位移特征滑坡——三峡库区八字门滑坡为例,运用其位移监测数据进行验证,并对多模型预测结果进行对比分析,结果表明,该位移预测模型预测精度良好,能较好地预测阶跃型位移特征滑坡位移。     

库岸古滑坡复活变形特征及双滑带稳定性响应

三峡库区存在大量的双滑带及多滑带古滑坡,目前对库岸双滑带滑坡变形复活特征及稳定性响应特征的研究较少.以塔坪滑坡为例,通过工程地质勘察和监测资料分析,揭示了该滑坡变形复活特征.并进一步开展了库水位和降雨联合作用下塔坪滑坡的渗流场和稳定性数值模拟计算,揭示了不同滑带对库水位波动和降雨的响应特征.结果表明,塔坪滑坡为阶梯式变形模式,每年的雨季和库水位下降期,滑坡变形速度增大.滑坡表现为显著的前缘牵引式渐进破坏模式.降雨主要对浅层滑带的稳定性产生较大的影响,对深层滑带的影响较小.库水位抬升,浅层滑带的稳定性降低,深层滑带的稳定性增大;库水位下降,浅层滑带的稳定性增大,深层滑带稳定性减小.     

滑坡地表位移可视化监测系统的研究

主要介绍研究一种非接触式、可视化监测滑坡方法,利用近景摄像仪在固定测点对滑坡体表面及安装的靶标进行实时监测;将得到的数字图像进行自动分析处理,计算出地表的变形量;然后把数据无线传输到室内监测中心,结合实时滑坡外貌图像及其它监测参数进行对比印证,探索实现滑坡全过程监测预警方法。     

滑坡位移动态实时跟踪预测

在滑坡动态观测数据时序系统建模理论方法基础上 ,采用限定记忆最小二乘递推法 ,提出滑坡位移动态跟踪预测问题 ,介绍了该方法的基本原理及预测步骤 ,通过实例的综合研究进一步证明了该动态跟踪预测方法的可行性 ,并达到一定的预测精度 ,可以对一定条件下的滑坡变形位移作出超前动态预测     

滑坡位移多重分形特征与滑坡演化预测

在系统分析滑坡位移监测资料和位移演化特征的基础上,根据多重分形理论基本原理,对滑坡位移演化所具有的复杂性、突变性和非线性特征进行了分析和研究。单一分形维数对滑坡位移的演化趋势预测存在不足,文中分别以新滩滑坡、丹巴滑坡和黄蜡石滑坡为例,计算了滑坡位移时序演化的多重分维数演化特征。分析和评价位移演化规律与多重分维数演化特征的关系发现,多重分维数D1 > D2 > … > D∞时,滑坡趋于稳定;D1 < D2 < … < D∞时,滑坡向失稳破坏演化。当滑坡位移时序多重分维数演化特征出现拐点时,即分维数由D1 > D2 > … > D∞,经D1 > … > Dn < Dn+1 < … < D∞到 D1 < D2 < … < D∞的演化过程时,滑坡向不稳定的状态演化;当分维数由D1 < D2 < … < D∞,经D1 > … > Dn D2 > … > D∞的演化过程时,滑坡向趋于稳定的状态演化。研究表明,可以运用多重分维数演化特征对滑坡位移演化趋势与规律进行评价与预测。     

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。     

云南永善县上坝老滑坡复活机制及新滑坡稳定性分析

通过对永善县上坝老滑坡的地质环境条件的系统调查研究,分析了滑坡地层特征、滑带特征及变形特征,并对老滑坡复活机制进行了深入探究,在此基础上对新滑坡进行了稳定性评价。综合研究表明:(1)上坝滑坡为一个特大型的多级牵引式老滑坡,具有多期、多次逐级后退演化的变形特征;(2)老滑坡和新滑坡存在两类控滑带,即老滑坡的泥页岩软弱夹层滑带,新滑坡的表层松散碎石土与下伏似层状泥页岩接触带滑带;(3)地层岩性是老滑坡复活的核心影响因素,库区水位骤降是老滑坡复活的直接影响因素,降雨及其它条件对老滑坡复活有一定的影响;(4)稳定性结果分析表明,新滑坡目前处于基本稳定状态,受库区水位骤降影响,稳定性急剧下降。     

盾构偏航引起的地表位移预测

对于盾构隧道的设计和施工，解析方法预测地表沉降，具有使用简便、物理意义明确的特点。在Sagaseta提出的基于由地层损失引起的地表沉降理论基础上，结合工程实际情况，提出了模拟盾构推进过程的三维地层损失模式，并推导了相应的地表位移计算解析公式，对实际工程具有参考价值。     

龙羊峡水电站库岸大型滑坡研究

随着水利水电建设的发展,库岸滑波涌浪问题已是人们十分关注的重大问题。它不仅对枢纽工程有直接的影响,而且涉及到水库周围和下游人民的安全。“六五”期间,我所在原水电部西北勘测设计院和成都地质学院的密切配合下,在库岸大型滑坡研究上取得了可喜成就,其研究成果获中国科学院1990年科技进步二等奖。     

基于物理模拟试验的岩质滑坡地表位移分析

三段式岩质滑坡是一种典型的斜坡变形破坏模式,运用二维地质力学加载系统对其变形破坏全过程进行物理模拟试验研究,采用激光位移计对坡顶和坡脚位置进行位移监测。结果表明:位移监测曲线总体上表现为锁固段经历长时间的能量积累与应力调整后的突发脆性破坏;由于软弱夹层具有蠕滑特性,前缘蠕滑阶段呈现出与土质滑坡相似的初始变形→等速变形→加速变形特征;后缘拉裂阶段作为最短暂的变形阶段,其位移监测曲线表现为“减-增-减-增”的“W”型变化趋势;锁固段是三段式岩质边坡维持稳定的关键所在,其受剪变形的顺序为先上后下,损伤变形由端部向中部递进,最终锁固段剪断形成突发脆性破坏,滑坡高速启动。     

基于地表及深部位移监测的滑坡稳定性分析

拉线式滑坡地表及深部位移实时监测系统是测量滑坡地表及深部相对位移的监测仪器。通过对内蒙胜利露天矿东帮滑坡现场地质条件调查,分析了该滑坡的地质环境和滑坡特征,研究了内蒙胜利露天矿东帮滑坡发生的地质成因和环境成因。砂类土+黏土+砂质泥岩地层结构是胜利露天矿东帮滑坡发生的控制因素;露天矿不间断进行的开挖、爆破及其他外荷载是胜利露天矿东帮滑坡发生的影响因素;高强度、大量的降雨是胜利露天矿东帮滑坡发生的主要诱发因素。通过对布设在胜利露天矿东帮的地表及深部位移监测数据分析,该滑坡在暴雨之前的3个月,地表位移速率为1mmd-1,处于匀速蠕变阶段,并且由坡顶到坡底,地表位移略有增大,呈牵引式下滑特点,深部位移基本没有变化,暴雨后,两者均发生突变,3种不同深部布设的位移监测点有效地捕捉了滑面大致位置及错动距离,可为该类滑坡的深部位移监测深度确定提供一定的借鉴和参考。     

拉线式滑坡地表位移实时监测系统应用实例

拉线式滑坡地表位移实时监测系统是测量地表相对位移的监测仪器,在很多滑坡中已得到实际应用。该系统的特点是将传统的拉线式测量原理与现代通讯技术有机结合,由数据采集系统,数据处理中心和客户端这三大部分组成。当测点发生位移时,所连接的钢丝线将随之移动发生变化,这一信息由角位移传感器记录并转化为相应的电信号,数据采集系统将电信号转换成数字信号,并利用现有的移动通信网络将信号传输到数据处理中心。最后利用编制的软件进行数据分析,给出被测点的位移随时间变化的规律。同时,数据处理中心可以根据现场情况,对现场的数据采集频率进行更改。通过对凉水井滑坡实时监测数据的分析和对比,对该滑坡的危险性等级进行了评估和险情预警,证明该系统不受地理环境、气候等因素的限制,并说明了此种监测方法运用于滑坡实时监测具有很高的实用价值。但是该系统还需要作进一步改进,以克服自身存在的一些缺陷。     

降雨诱发深层老滑坡复活变形的动态作用机制

强降雨易引发大型深层老滑坡的复活变形,研究其作用机制对建立滑坡变形破坏的降雨阈值,实现滑坡灾害的预警预报具有重要意义.以三峡库区秭归县谭家湾大型深层老滑坡为例,在地表宏观裂缝时空分布规律的精细描述基础上,结合15年的人工监测和2年的实时监测数据,分析了老滑坡的复活变形特征和发展过程.通过滑坡阶跃阶段的位移与降雨（当前降雨和前期降雨）的相关性分析,提出了降雨对深层滑坡复活变形演化过程的动态作用机制.谭家湾滑坡的7次“阶跃”变形与强降雨相关,但累积位移增量与累积降雨量无明显正相关关系,水平位移增量基本相同时,累积降雨量明显不同.引起第一次阶跃变形的累积降雨量和最大日降雨量均明显大于后续阶段,可能受控于强降雨的作用机制由“孔隙渗流”为主,逐渐转变为“渗透性增加的孔隙渗流+裂隙优势流”的综合渗流模式.这对进一步深入研究强降雨诱发深层老滑坡阶跃变形的内在机理与灾害预警具有一定的理论意义和参考价值.     

滑坡位移分解预测中的平滑先验分析方法

目前在滑坡位移预测研究中,先将滑坡位移数据分解为趋势项及周期项后再分别进行预测已成为普遍做法。平滑先验分析法(Smoothness Priors Approach,SPA)是一种计算过程简单、计算量极小,且能快速分离原始数据趋势项和周期项的数据处理方法。在介绍SPA基本原理基础上,以三峡库区白家包滑坡典型监测点位移数据为例,对通过调节SPA正则化参数而获得的不同趋势项及周期项进行特征分析;进而结合对滑坡变形演化机制过程的先验分析,根据位移分解特征确定合理的参数取值;最后针对不同参数SPA位移分解数据,采用支持向量机进行位移预测对比分析。结果表明,SPA是一种适用于滑坡位移预测的位移分解方法,通过调节正则化参数并结合滑坡变形机制先验分析,能够获得较为合理的位移分解结果,进而提高滑坡位移预测精度。     

基于位移的滑坡时间概率预测方法

滑坡位移是滑坡稳定性状态的重要表观特征。对数拟合法是一种基于位移观测数据对滑坡时间进行预测的常用方法。在实际应用中,受测量误差、环境噪声和模型假设等因素的影响,滑坡时间很难准确预测。本文将滑坡时间预测中的不确定性分为观测不确定性和模型不确定性两类。基于残差Bootstrap方法,提出了观测不确定性的标定方法;搜集了降雨型滑坡案例,标定了对数拟合法预测降雨型滑坡时间的模型不确定性。在此基础上,提出了可同时考虑以上两种不确定性的滑坡时间概率预测方法。算例表明,概率方法既能提供滑坡最可能发生的时间,也能提供滑坡在不同时间点之前发生的概率水平,其预测结果与实际观测滑坡时间更为符合,可为滑坡灾害的灾害预警提供有用的信息。     

溃屈型滑坡大位移分析及预测

黄河上游某大型水电站近坝库岸有一大型滑坡,该滑坡为顺层溃屈型滑坡。滑坡离大坝轴线上游约800m至2100m处,总方量2000万m3左右,如果一旦下滑,不仅对大坝安全影响极大,而且将对下游地区人民生命财产造成巨大的损失,据多年连续监测,该滑坡曾出现多次异常大位移,因此,制约了库水位迅速升高。