具有蠕变特点滑坡的加速度变化特征及临滑预警指标研究

 具有蠕变特点的滑坡从变形启动到整体滑动破坏这一过程一般要经历初始变形、等速变形和加速变形3个阶段,且不同阶段有其不同的变形特点。依托于大量滑坡变形监测数据,对滑坡从开始变形到失稳破坏全过程中的累积位移、变形速率和加速度等的变化规律进行系统地分析和研究,发现加速度的变化表现出与累积位移和变形速率完全不同的特点。在斜坡变形进入临滑阶段之前的所有时间段内,加速度值基本在0附近作上下振荡,而一旦进入临滑阶段,加速度则骤然剧增,呈现出明显的突变特征。也就是说,加速度在斜坡进入临滑阶段前后呈现出迥然不同的特点。针对此特点,提出基于加速度的滑坡临滑预警方法和临滑预警指标d。根据该指标,可望实现滑坡的自动临滑预警。     

蠕滑型边坡动态稳定性系数实时监测及其位移预警判据研究

 滑坡的蠕滑位移过程本质上就是滑坡岩土体的损伤变形演化过程。因此,在系统分析蠕滑型边坡不同蠕滑变形阶段的变形演化特征与损伤破坏机制基础上,运用损伤力学基本原理,探索和揭示边坡蠕滑变形与其稳定性系数的相互内在联系,确定边坡的蠕滑位移与其坡体损伤变量及其稳定性系数的定量关系,并依此建立基于边坡蠕滑位移参数确定其动态稳定性系数的方法;同时,依据位移–时序曲线切线角速率和加速率参数变化规律,研究和确定基于安全系数的边坡稳定性位移监测预警判据 和边坡安全稳定预警时间 。最后,以典型鸡鸣寺滑坡为例,运用蠕滑型边坡动态稳定性系数与位移监测预警判据,对该滑坡的稳定性演化过程进行后验分析与评价,并同时与斋藤迪孝法预测结果进行对比,其分析评价结果与该滑坡实际稳定演化规律基本吻合,表明所提出和确定的有关位移监测预警判据参数,在蠕滑型边坡的稳定性评价与预测中具有一定的实用性和有效性。     

滑坡速度倒数法预测模型加速开始点识别及临滑时间预测研究

对矿山或自然土质和岩质边坡而言,大多数滑坡预报都是基于边坡变形三阶段蠕变理论,并根据临滑前加速变形阶段即开始加速点(onset of acceleration,OOA)之后的位移进行滑坡时间预测研究。在分析S-SAR型边坡雷达连续监测的位移后,发现以OOA作为速度倒数法(inverse velocity method,INV)分析的开始点(starting point,SP),所预测的滑坡时间具有一定滞后性。基于变形速度随机变量在斜坡处于匀速变形阶段时服从正态分布特征,提出一种应用正态分布置信区间来动态识别SP位置的方法。通过将S-t坐标系统一量纲后转换成T-t坐标系,建立一种T-lgt的滑坡时间预测模型,此模型应用SP位置后的位移数据可以效提高滑坡预测时间准确性。     

基于深部位移的蠕滑型滑坡预警指标及预警预报研究

将动能、动能变化率用作为基于深部位移的滑坡预警指标,依托大量滑坡的深部位移监测数据,分析滑坡演化过程中累积位移–深度曲线、不同深度处位移速率、动能、动能变化率的变化特征和规律,构建滑坡不同演化变形阶段的辨识方法。研究结果表明:滑动面以上不同深度处的位移速率数值虽不同,但随时间的变化规律基本一致;滑坡由匀速变形阶段进入加速变形阶段过程中,动能变化率由零增加为较大的正值;临滑变形阶段,动能、动能变化率骤然剧增的特征更加显著;所建立的动能和动能变化率预警指标能够精细地识别出滑坡所处的变形阶段,减小因降雨、人工活动等外界因素常导致的误判率;通过基于深部位移的预警指标变化特征可以更好地识别出蠕滑型滑坡的变形阶段。     

滑坡不同变形阶段演化规律与变形速率预警判据研究

 预测预警是国际滑坡灾害研究的热点与难点,目前滑坡不同变形阶段历时与变形速率临界值方面的研究存在不足。为深入探索滑坡不同变形阶段演化规律与变形速率预警判据,将滑坡变形演化过程划分为初始变形、匀速变形、加速变形和急剧变形4个阶段,基于滑坡数据库信息,采用统计分析方法研究滑坡不同变形阶段历时特征及其与不同影响因素的相关性、总结不同变形阶段裂缝发展及宏观特征、分析不同变形阶段滑坡位移速率预警判据。通过研究发现：(1) 滑坡加速变形阶段历时18 ～1 080 d,接近一半的滑坡加速阶段历时位于区间30～90 d;绝大部分滑坡急剧变形阶段历时小于30 d。(2) 滑坡破坏模式、滑体方量、滑面类型与滑坡变形阶段历时相关,其中滑面类型与变形阶段历时的关系最为密切,滑面为硬性结构时滑坡加速与急剧变形阶段历时较短,滑面为软弱层面时加速与急剧变形阶段历时较长。(3) 滑坡进入加速变形阶段时裂缝最大宽度为1～50 cm,进入急剧变形阶段时最大裂缝宽度为4～126 cm,其中土质滑坡与堆积体滑坡临界裂缝宽度较大,岩质滑坡临界裂缝宽度相对较小。(4) 滑坡进入急剧变形阶段位移临界速率一般不超过50 mm/d,倾倒型滑坡速率临界值相对较大,软弱滑动面滑坡该位移速率临界值较硬性滑动面滑坡大。(5) 各种滑坡进入加速变形阶段的位移速率均不大,此速率值与破坏模式关系密切。破坏模式为滑动破坏的滑坡该位移速率阈值基本都不超过4 mm/d,倾倒破坏或崩塌破坏的滑坡该阈值稍大,一般大于4 mm/d。     

基于滑坡监测数据的预警判据研究

位移-时间趋势曲线是研究滑坡失稳预测十分重要的资料依据,它表明了滑坡变形程度及相对的稳定性程度。文章将边坡失稳时的总位移分解成位移的趋势项和位移的周期项,通过时间序列方法对滑坡位移进行预测。文章以德化县上涌镇桂林村马坪滑坡为例,在监测数据的模糊离散性与随机性的基础上以及变形参数所呈现的相关规律,通过GM(1,1)的灰色模型获得位移的趋势项,采用时间序列加法得到滑坡总位移预测值。通过对已获得的滑坡隐患点的监测数据与数值模拟结果的对比分析,建立数学模型,预测滑坡未来的位移趋势,研究滑坡预警判据,最终以位移速率来概化研究区内台风暴雨型滑坡的预警判据。结果显示,该预警判据对于了解边坡位移的发展趋势以及研究边坡的动态稳定性是有效可行的。     

基于自动化监测的镇江地区滑坡机制分析

采用自行设计的监测系统对镇江地区典型滑坡进行监测。根据监测结果详细分析了滑坡累积位移、变形速率以及加速度变化过程,并划分出滑坡变形演化的初始变形、匀速变形及加速变形阶段。结合数值模拟结果判定跑马山滑坡为蠕滑—拉裂型,特殊的地形地貌条件为滑坡提供了良好的临空面,具有弱膨胀性的粉质粘土在水循环作用下,物理力学性质降低,进而影响边坡稳定性。降雨入渗后,形成暂态饱和区,造成土体有效应力降低,并产生指向临空面的静水压力与动水压力,坡体下滑力增加,抗滑力降低。     

滑坡深部位移监测新技术及预警预报研究

为了探讨滑坡深部位移监测新技术及预警预报方法,介绍阵列式位移计SAA新型监测技术和常规监测方法应用于高原山区公路滑坡的深部位移监测过程,提出监测孔动能计算方法,并对滑坡从变形启动至整体失稳破坏过程中的位移速率、加速度及动能和动能变化率的变化规律进行系统地分析研究,提出基于动能和动能变化率的临滑预警方法。结果表明:阵列式位移计SAA具有量程大、稳定性高、易于实现远程监控等优越性;利用动能和动能变化率曲线的变化特征可以较好地识别滑坡的演化规律及各个阶段,并能够确定滑坡变形过程的时间阙值;通过动能和动能变化率曲线得到的滑坡预警时间和演化阶段与加速度曲线得到的结果较一致,表明所建立的预警预报方法的可行性和有效性,可望真正地实现滑坡的自动预警。     

岩质边坡滑坡预报研究

介绍了以多年边坡位移监测资料为基础预测滑坡时间的２种方法。第１种是根据位移时间曲线从等速蠕变阶段转入加速阶段的位移速率作为滑坡临界速率的方法;第２种是用时间序列分析法,根据前几年位移规律预测后几年位移发展趋势,并用国内外滑坡实例确定的滑坡位移速率作为滑坡判据的方法。用这两种方法,提前一年预报的滑坡时间和滑坡位移速率同实测值吻合较好     

三峡库区堆积层滑坡变形破坏演变机理

滑坡的蠕变破坏演化机理指在滑坡各种诱发因素作用下,显示滑坡的发生、变形、破坏的全过程与时空规律。该文从宏观观测、监测数据与数值计算三个方面分析研究了滑坡演化机理,提出了相应的滑坡阶段划分及其评价指标。重点是应用有限元极限分析法和黏弹塑性模型,给出了滑坡监测点的位移-时间曲线;直观显示了滑面的受力、变形到破坏的全过程;通过计算位移-时间曲线与监测位移-时间曲线的对比,给出了滑坡不同时刻的实时稳定安全系数,由此可确定滑坡已经进入哪一阶段,并获得滑坡的临滑时间及预测最终滑动时间,为滑坡的预报预警提供可靠依据。从而使滑坡演化机理的认识提升到可视的、定量的、可预测的阶段。     

滑坡监测点运动轨迹的分形特性及其应用研究

 通过对滑坡监测数据的理论分析,表明监测点位移累加值依赖于监测周期,其运动轨迹具有分形特征;同时,基于滑坡的演化过程及地表裂缝的分期配套,提出在滑坡灾变过程中,内部各点运动方向的趋势性将逐渐增强,运动分维数是一个降低的过程。根据三峡库区一复活型滑坡的宏观变形特征,判定出该滑坡处于缓慢变形阶段;利用计盒定理,求解该滑坡2007～2009年的地表GPS监测点运动轨迹曲线的分维数,其值均接近于1,反映出滑坡运动方向趋势性较强,滑坡变形对主控因素的响应较敏感,该结论与滑坡的实际变形特征吻合。监测点运动轨迹的分形理论对滑坡监测数据的有效利用、滑坡演化阶段的判断及变形趋势的预测具有一定的理论与指导意义。     

堆积层滑坡位移矢量角的R/S分析--以新滩滑坡分析为例

基于新滩滑坡位移观测资料,运用分形理论的R/S分析方法对滑坡位移过程中的位移矢量角变化规律进行了初步的研究,发现边坡位移矢量角的赫斯特指数H值随着边坡的失稳而呈明显的下降趋势,表明位移矢量角具有与滑坡稳定状态同步的动态变化过程,说明在滑坡预测预报过程中,位移矢量角是一个不可忽视的变量.     

滑坡作用下输气管道受力分析

以川气东送管道铺设中的管道横穿罗针田滑坡工程为背景,建立管道横穿滑坡情况下的力学模型,并采用静力学解析计算的方法对管道变形、受力状态进行分析研究,获得了滑坡位移、推力与管体的响应特征,如应变或应力的关系,从而为地质灾害安全风险评价及预警提供定量的评价指标。结果表明:该管道横穿滑坡段暂时处于安全状态;管道变形分布曲线呈现正态分布规律,滑坡体正中管道部位变形最大,向两端变形逐渐减小;管道弯矩分布符合两端固定简支梁承受均布荷载弯矩形态,两端应力最大,呈现中部正弯两端负弯态势,管道两端最易发生破坏;研究成果可为类似输油气管道穿越滑坡地质灾害的破坏预警提供理论参考。     

巫山青石滑坡复活机制研究与稳定性评价

受三峡库区175 m水位蓄水影响,引起了古滑坡复活,前后缘出现了大规模的变形,坡体的稳定性降低,直接威胁到景区、航道、电站的安全。本文根据滑坡的地形地貌及滑坡变形的监测数据,结合所处的地质环境条件,对滑坡的复活机理进行了系统的分析,在此基础上采用极限平衡法和FLAC数值模拟方法分析了滑坡的稳定性,得到滑坡目前处于基本稳定状态。滑坡属于牵引式滑移,其整体的稳定性取决于滑坡前缘强变形B、C区的稳定,若前缘强变形区再次发生大规模变形破坏,势必影响滑坡的整体稳定性。最后,针对滑坡提出了采用专业监测预警+裂缝封闭+截排水沟+清除前缘垮塌区表面危险岩块的综合防治方案的建议。     

Rainfall-induced unstable slope monitoring and early warning through tilt sensors

Real-time unstable slope monitoring is essential for recognition of landslide occurrence, as well as for early warning to reduce landslide-induced damages. This study investigated an unstable slope monitoring system that consists of tilt sensors aiming to establish an advanced time prediction model (TPM) for landslide early warning. The monitoring process utilized additional support devices (e.g. pipe strain gauges, water level gauges and a rain gauge) installed on a natural cut slope site. The tilt sensors could detect movements (in tilt angle) within the slope generated by heavy rains. Analysis of the recorded data revealed that the rate of movement, or tilt, was influenced by groundwater table fluctuations and antecedent rainfalls. A relationship between the tilt rate and the horizontal displacement calculated from pipe strain value has been established. Subsequently, a new classification of slope movement was proposed according to the tilt rates obtained from the deformation process of the slope. Considering the movement characteristics, two warning levels were identified such as warning and evacuation. Further, an advanced TPM was proposed in relation to realtime slope surface tilt rates. The TPM could provide efficient results at the continuous acceleration phase of the landslide occurrence. Therefore, we suggest this technique can be applied for monitoring and early warning of rainfall-induced shallow landslides.     

攀枝花市某滑坡监测实施与变形分析

现阶段滑坡监测方法有地表位移监测和深部位移监测,而当滑坡处于加速阶段,主要采用应急地表位移监测.因此,测量机器人就体现出了极大的优势.本文结合攀枝花市某滑坡雨季应急变形监测,在滑坡变形的各个阶段,采取灵活的测量机器人全自动化应急监测方案,获取宝贵的监测数据,以及根据滑坡体区域地形地貌特征和滑坡体类型,做出及时准确的预警...