滑坡定量预测研究的进展

本文以最近七年来我们做的滑坡定量预测研究工作为基础,对滑坡空间和时间预测的某些理论问题和实际方法问题作了分析,并引用实例对某些预测方法的主要过程予以阐述,供同行参考。     

第五届国际滑坡学术讨论会概况

第五届国际滑坡学术讨论会于今年7月10—15日在瑞士洛桑召开。来自44个国家和地区的380除名同行参加了会议。我国参加会议的有成都地质学院张倬元、中国地质大学(武汉)殷坤龙、铁科院西北研究所王恭先,于济民等,还有台湾大学的张石角、陈荣河,中兴大学的段锦浩。张倬元教授应邀担任了第二议题的主席。     

汉江河谷旬阳段区域滑坡规律及斜坡不稳定性预测

基于斜坡工程地质测绘和实验室分析,文中讨论了研究地段区域滑坡规律。引入信息量及二态变量回归分析建立了斜坡不稳定性两种预测模型。文章重点论证和提出了影响因素筛选、多边形网格单元划分的原则及预测精度评价的原理方法。编制了斜坡不稳定性分区图,检验表明其预测精度高;两预测分区图对比表明有很好的一致性。     

离散单元法在水库库岸滑坡稳定性分析中的应用

在现场勘察和室内试验的基础上,建立了离散单元法的物理力学模型,并且考虑到水库蓄水对地下水渗流场的影响,定量地研究了地下水动水压力对滑坡体稳定性的影响。把该模型应用于三峡库区秭归县下土地岭滑坡的稳定性评价中,计算结果表明,滑坡的失稳主要是由于水库蓄水的影响,滑坡体内的地下水渗流场发生了变化,在自重力、地下水动水压力的共同作用下,滑坡体的后缘和中部滑体首先出现剪切滑移,进而扩展到整个滑坡体,使滑坡产生整体失稳。     

基于SVM-ANN模型的滑坡易发性评价——以三峡库区巫山县为例

本文以三峡库区巫山县为研究区,利用收集的资料,提取出9类指标因子(高程、坡度、坡向、地形湿度指数TWI、地表粗糙度指数TRI、地层岩性、水系距离、构造距离、植被覆盖指数NDVI),利用相关性分析剔除高程因子。将灾害点和指标因子数据带入支持向量机(SVM)和人工神经网络(ANN)模型,得到研究区滑坡易发性区划图。根据ROC曲线对模型的精确度进行评价,得到SVM模型的成功率和预测率曲线的AUC值分别为0.919和0.862,ANN模型分别为0.86和0.837,表明两个模型均适用于研究区滑坡易发性评价。根据以上工作,本文提出了基于Max{LSI(SVM);LSI(ANN)}函数的SVM-ANN模型,并将其应用到该区的滑坡易发性评价中。SVM、ANN和SVM-ANN模型中,历史滑坡灾害点分布在高-极高易发区的比例分别为90.06%、83.18%和94.01%,表明SVM-ANN模型更适用于滑坡灾害风险分析的实际应用。     

不同环境因子联接和预测模型的滑坡易发性建模不确定性

拟深入探讨滑坡与其环境因子间的非线性联接计算以及不同数据驱动模型等因素,对滑坡易发性预测建模不确定性的影响规律.以江西省瑞金市为例共获取370处滑坡和10种环境因子,通过概率统计（probability statistics,PS）、频率比（frequency ratio,FR）、信息量（information value,Ⅳ）、熵指数（index of entropy,IOE）和证据权（weight of evidence,WOE）等5种联接方法分别耦合逻辑回归（logistic regression,LR）、BP神经网络（BP neural networks,BPNN）、支持向量机（support vector machines,SVM）和随机森林（random forest,RF）模型共构建出20种耦合模型,同时构建无联接方法直接将原始数据作为输入变量的4种单独LR、BPNN、SVM和RF模型,预测出总计24种工况下的滑坡易发性;最后分别使用ROC曲线、均值、标准差和差异显著性等指标分析上述24种工况下易发性结果的不确定性.结果表明:（1）基于WOE的耦合模型预测滑坡易发性的平均精度最高且不确定性较低,基于PS的耦合模型预测精度最低且不确定性最高,基于FR、Ⅳ和IOE的耦合模型介于两者之间;（2）单独数据驱动模型易发性预测精度略低于耦合模型,且未能计算出环境因子各子区间对滑坡发育的影响规律,但其建模效率高于耦合模型;（3）RF模型预测精度最高且不确定性较低,其次分别为SVM、BPNN和LR模型.总之WOE是更优秀的联接法且RF模型预测性能最优,WOE-RF模型预测的滑坡易发性不确定性较低且更符合实际滑坡概率分布特征.      

不同日降雨工况下万州区滑坡灾害危险性分析

以三峡库区万州区为例,选择具有代表性的地质环境指标,分析各指标等级,利用逻辑回归、支持向量机和决策树3种数理统计模型,计算全区滑坡灾害易发性程度,分析3种日降雨工况下滑坡的发生概率,得到各日降雨工况下万州区滑坡灾害危险性分布图。确定了支持向量机模型为万州区滑坡灾害易发性分析的最优模型;万州区滑坡灾害高易发区和高危险区主要表现出沿河道水系呈带状分布、沿高程垂直分布、在城镇区集中分布的特点;特定工况下,万州区滑坡灾害危险性随着日降雨量增大而增大。     

基于粗糙集和模糊模型识别的斜坡危险性区划

为了在斜坡危险性区划中考虑岩体结构的控制作用,将粗糙集和模糊模型识别理论用于区域斜坡岩体结构识别,并结合信息量法对斜坡单元进行空间危险性预测。尝试在指标中考虑深部岩体结构特征和岩层变形构造（断层、岩层曲率）,将该方法应用于巴东新城区库岸斜坡危险性区划。结果表明：巴东新城区滑坡的主要影响因素有坡向和岩层倾向关系、坡角和岩层倾角关系、构造条件,可将斜坡分为3种结构类型。不同结构类型斜坡在危险性评价时各指标的影响程度或权重不同,可将巴东新城区划分为4个危险性等级,与现有滑坡比较验证了结果的合理性。     

基于影响因素分布模型的滑坡稳定性敏感分析

提出了基于影响因素分布模型的滑坡稳定性敏感分析方法,该法用于分析影响因素在整个定义域内对滑坡稳定性的敏感程度,以滑坡影响因素为子序列,以其稳定性系数为目标序列,根据子序列的累积分布函数求影响因素区间概率函数,与目标序列差值乘积加和得到敏感性综合决策值。以三峡库区奉节县太山庙滑坡为例,经类比统计得到滑带土抗剪强度参数的分布函数,通过经验分析得到地震水平加速度和库水位变化的分布函数,应用该法计算得到影响因素中对滑坡稳定性最敏感的因素。以内摩擦角为例,分析了影响因素方差与滑坡稳定性敏感分析结果的关系。     

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。