考虑降雨及库水位变动的区域滑坡灾害稳定性评价研究

水库区内水位的周期性涨落加之降雨的影响,增加库区两岸已有及潜在滑坡的复活甚至失稳的概率,从而威胁库区沿岸居民的生命及财产安全。基于此,介绍了考虑降雨及水位变动特征的区域滑坡稳定性计算方法。该方法采用Boussinesq方法进行隔水底板倾斜的潜水非稳定运动方程的求解,得到库水位等速下降时库岸边坡中浸润线的近似解析解,继而根据不同降雨历时及强度,采用瞬态降雨入渗模型及三维斜坡稳定性计算模型进行区域滑坡稳定性的计算。以三峡库区万州库岸段为例,详细介绍提出稳定性评价方法的数据及参数获取方法,并以3种工况进行比较计算。结果表明,考虑不同的库水位状态及联合降雨条件下的模拟预测结果在一定程度上反应该地区斜坡稳定性的时空分布特征,区内库岸的稳定性对降雨的响应大于对库水位变动的响应。     

基于GIS考虑准动态湿度指数的滑坡危险性预测水文-力学耦合模型研究

降雨在区域浅层滑坡灾害危险性预测研究中起着关键作用。为综合斜坡地形因素和由降雨引起的地表水下渗、地下水径流对斜坡稳定性的影响,结合基于物理过程的无限斜坡模型和基于数字高程模型 DEM 的简化运动波模型,提出考虑准动态湿度指数的滑坡危险性预测水文-力学耦合模型。该模型基于地理信息系统GIS平台,采用矢量-栅格复合单元对斜坡进行危险性分析(即以斜坡单元为基本研究对象,用栅格数据进行单个斜坡单元稳定性分析)。首先,基于极限平衡理论推导无限斜坡模型;然后,在考虑降雨强度以及持续时间的情况下应用简化的运动波模型计算降雨入渗和地下水径流作用过程中的地形准动态湿度指数,得到滑坡土体饱和因子在时间和空间上的分布情况,并在此基础上实现水文模型与无限斜坡模型的耦合;最后,以三峡库区巴东新城区滑坡灾害危险性预测为例,验证模型在区域浅层滑坡灾害危险性预测中具有较高的精度。     

融合观测信息的降雨诱发斜坡失稳机理及可靠度分析

目前降雨诱发滑坡机理及可靠度研究不仅很少同时考虑土体水力参数和抗剪强度参数空间变异性的影响,而且忽略了“天然工况下斜坡基本上不会发生失稳破坏”这一客观事实。以无限长斜坡模型为例,融合观测信息提前对空间变异抗剪强度参数进行概率反演分析,再建立非平稳随机场模型模拟土体渗透系数的空间变异性及非平稳分布特征,在蒙特卡洛模拟框架下评估不同降雨历时下斜坡失效概率及最危险滑动面分布特征。在此基础上,探讨同时考虑土体水力参数和抗剪强度参数空间变异性的降雨诱发斜坡失稳机理。结果表明：利用概率反演获得的抗剪强度参数后验信息,计算的斜坡失效概率由先验的28.1%降至7.2%。不同降雨阶段斜坡失稳的诱因不同,如果忽略“天然工况下斜坡不会失稳破坏”这一观测信息,将会造成对降雨诱发斜坡失稳机理和失效概率的错误估计,特别是在降雨初期。     

斜坡失稳的降雨阈值模型及其应用

 为了实现对斜坡稳定性的可视化分析与预测,以楚雄双柏一斜坡作为研究工点,在数字高程模型(DEM)的基础上,结合降雨量、地形地貌、土的特性等因素,运用降雨阈值模型计算斜坡单元变形失稳所需临界降雨量,分析降雨入渗以及地形坡度对斜坡稳定性的影响。比较模型预测结果与斜坡实际监测结果表明,降雨阈值模型能较好地模拟斜坡各单元产生滑坡失稳的诱因,即所需降雨量大小;当降雨量大于各单元产生滑坡失稳的临界值时,该单元即有可能产生失稳滑动。模型预测的产生滑坡的斜坡单元与现场失稳情况较为一致。     

强降雨条件下考虑饱和渗透系数变异性的基岩型层状边坡可靠度分析

边坡土体因其自身的不均匀性及试验监测的不准确性,饱和渗透系数表现出一定的变异性。为探索强降雨条件下基岩型层状边坡的稳定性及失稳破坏概率,以笔者前期对基岩型层状边坡降雨入渗及其稳定性模型的研究为基础,结合Monte Carlo法,建立了考虑饱和渗透系数变异性的基岩型层状边坡稳定性可靠度计算模型,并基于MATLAB将这一计算过程程序化。最后,利用建立的基岩型层状边坡可靠度计算模型,得到了张家湾滑坡在不同饱和渗透系数变异系数及降雨强度下的失稳破坏概率,分析了饱和渗透系数变异系数及降雨强度对滑坡失稳破坏概率及安全系数均值的影响。计算结果表明在一定降雨条件下,当失稳破坏概率小于50%时,变异系数越大、滑坡发生失稳破坏的概率越大;当失稳破坏概率大于50%时,变异系数越小、滑坡发生失稳破坏的概率越大。     

顺层震裂斜坡降雨触发灾变机制及稳定性分析——以三溪村滑坡为例

 震裂斜坡作为震后灾区潜在的高危地质灾害承载体分布广泛,尤其在雨季突发失稳的现象突出。针对该类灾害,以三溪村滑坡为例,通过现场详细调查,采用Seep模块探寻降雨作用下斜坡的水响应规律,并通过室内试验获取不同条件下的强度参数。在此基础上,对降雨触发型震裂斜坡变形破坏的机制模式进行归纳,参照滑坡所处实际情况建立相应的水力学模型,量化计算斜坡稳定性系数。研究表明：(1) 顺层震裂斜坡灾变过程可分为原始斜坡–地震损伤–蠕变弱化–降雨触发–滑坡失稳5个演化阶段。(2) 降雨是岩体形成深部裂隙、节理扩展从而切割岩体呈条块状的重要原因,同时裂隙的贯通促进了降雨入渗,导致滑带饱水软化、加速蠕变变形至失稳。(3) 降雨与震后蠕变效应的耦合作用是影响坡体稳定性的主要因素,经历前期的降雨饱水软化以及同期的蠕变累计变形,最终在暴雨形成的水动力触发下失稳破坏。研究成果为降雨型震裂斜坡稳定性机制分析及工程治理提供参考。     

基于GIS的降雨滑坡渗流–稳定实时评价方法研究

降雨是诱发滑坡灾害的主要因素之一。阐述了不同降雨强度下的雨水在边坡体中的渗透过程,其中考虑了不同降雨强度下的土壤入渗能力变化、降雨入渗量及降雨入渗前锋界面与地下水位的转化关系。将经典的Green-Ampt模型与三维极限平衡模型耦合,假定入渗区域饱和,并考虑任意降雨强度,建立了基于GIS栅格数据格式的降雨渗透-稳定实时评价模型,来定量评价斜坡体的实时稳定状态。通过模型算法和例题分析验证了本文所提方法可对单体滑坡进行实时稳定性分析。     

降雨诱发堆积层滑坡失稳的位移动力评价预测模型研究

在系统分析持续堆积层滑坡位移与降雨变化规律及其相互作用关系的基础上,运用弹塑性理论与损伤力学的基本原理,提出以持续降雨增载量作为滑坡的加载动力参数,以相应滑坡位移速率或位移加速度变化作为稳定性位移响应量参数的方法,以此建立和确定降雨动力增载位移响应比评价参数与预测模型;此外,运用损伤力学的损伤变量参数与动力增载位移响应比参数的定量关系,建立该类滑坡的位移稳定性判据。并以新滩滑坡为例,运用该降雨动力增载位移响应比模型对其位移失稳规律进行深入的研究,重点对该滑坡的关键变形部位监测点的持续降雨增载过程与位移响应特征与规律进行系统分析与评价,发现监测点的动力增载位移响应比时序曲线均在滑坡失稳前发生突变,且突变时间与滑坡实际失稳时间基本相吻合。研究表明,降雨动力增载位移响应比是该类滑坡一种有效的位移动力监测评价参数,可运用该参数对降雨型堆积层滑坡进行稳定性评价与预测预报。     

斜坡稳定性概率理论和方法研究

 博士学位论文摘要　从随机理论与滑坡学相交叉的角度, 论述了概率理论和方法在斜坡稳定性研究中的应用。构造了概率滑坡学的基本框架和主要内容。根据国内外最新研究文献及作者的研究成果, 系统总结了斜坡稳定性评价中的概率理论和方法, 并配有研究实例, 突出其实用性和可操作性。主要内容为:论述了斜坡系统的复杂性、不确定性和相关性, 指出了传统安全系数方法的缺陷和引入概率方法的必要性。给出了强度参数的变异性和相关性对斜坡系统的可靠度影响。系统介绍和总结了可靠性理论在斜坡稳定性分析中的基本原理、方法。主要包括模拟实验的Monte Carlo 模拟方法, 近似概率方法的一次二阶矩法(FOSM) , 统计矩法(Rosenblueth) 。详述了这些方法的计算步骤、应用条件和实例分析。在斜坡的可靠性分析中, 引入了函数连分式渐近法, 其特点是计算速度快、简捷、精度高, 有效地将斜坡稳定性评价的定值方法和概率方法有机地相结合。简介了随机有限元方法、最大熵密度函数法, 马氏链方法。对上述的主要方法应用同一实例进行对比研究, 结果相近, 结论一致。论述了空间预测预报的理论基础。对比研究了信息量法和回归分析, 结果较吻合。根据破坏概率数值区间(0 , 0. 3) , (0. 3 ,0. 5) , (0. 5 , 0. 7) , (0. 7 , 1) 将斜坡划分成稳定、基本稳定、稳定性较差和稳定性差四级, 弥补了现行划分标准相对性和模糊性的缺陷。引入了描述生物个体空间分布的播散指数应用于滑坡的时空分布研究, 克服了滑坡服从随机分布假设的不足。给出陕南陇南地区重大滑坡的时空分布特征。空间指数大于1 , 区内滑坡分布形态呈丛集分布, 时间指数反映了区内滑坡发生的频次及随时间的变化规律。总结了降雨、地下水对斜坡稳定性影响的作用机理、统计规律、研究方法。给出降雨诱发滑坡概率的计算公式。从理论上定量地给出了滑坡风险评价的原理、方法和主要概念, 提出了单位风险的概念。对比国内外研究资料, 给出滑坡灾害一般可接受的风险水平。天然斜坡年超越概率是10 - 3～10 - 2 , 人工边坡年超越概率是10 - 3～10 - 5 。初步给出了滑坡灾害保险费率的计算公式。     

降雨诱发滑坡的实时概率分析

近年来降雨诱发了大量滑坡,其主要原因是降雨入渗使得非饱和边坡的饱和度增加,从而渗透系数增加,抗剪强度降低,因此滑坡发生的概率随着入渗雨量和时长的变化而变化.本文提出了一种基于实时降雨量计算滑坡实时概率的方法.首先模拟某降雨量下滑坡的孔隙水压力分布及最危险滑裂面,然后统计滑裂面上正应力和孔隙水压力的概率密度函数,最后结合可靠度理论计算边坡在此降雨量下的实时失稳概率.结果表明不同时刻滑裂面上的孔隙水压力的均值随着降雨入渗而增加,边坡的失效概率随着降雨入渗而明显增加.     

地震与降雨耦合作用下区域滑坡灾害评价方法

 基于莫尔–库仑破坏准则,通过引入地震动惯性力和地下水位系数,推导地震与降雨耦合作用下的滑坡安全系数计算公式。提出应用滑坡体物性、几何参数频度分析和蒙特卡罗模拟联合求算滑坡滑动概率的思路,建立综合坡度、土体类别、地震动强度和地下水位系数等因素的滑坡滑动概率理论判定矩阵。利用计算获得的特定研究区内不同强度地震动的重现概率,可将该矩阵转化为不同复发年限内实际地震发生条件下滑坡滑动概率的理论判定矩阵。依据2类理论判定矩阵,结合GIS技术、数字地质图和高精度DEM数据,即可实现地震与降雨耦合作用下区域滑坡灾害的概率性评价;以日本北九州市为例,给出应用该方法评价区域滑坡灾害的概率性预测结果。     

基于空间三维极限平衡方法的滑坡危险性分析

滑坡体三维信息是进行滑坡危险性分析不可缺少的工程地质因子,三维滑坡体模型可以更加真实地反映边坡的实际形态,因此越来越多的实际工程要求采用三维理论方法进行稳定性分析。文章介绍了一种基于空间三维极限平衡法的滑坡灾害体危险性评价方法,即利用常规地形数据快速获取滑坡体的极限安全系数来分析灾害体发生失稳的概率,并通过空间信息技术实现灾害体影响区域的三维可视化,可为滑坡灾害的危险性分析提供有效、可靠的决策支持。     

乌蒙山区红层软岩滑坡地质演化及灾变过程离心机模型试验研究

乌蒙山区由砂岩、泥岩、页岩等组成的缓倾角红层软岩分布广泛,软质岩石与硬质岩石形成的互层状结构体易形成滑坡。针对该类滑坡,以花生地滑坡为例,采用地质分析与离心机模型试验相结合的方法,对降雨作用下滑坡地质演化和灾变过程进行研究。研究表明,红层软岩具有易软化蠕滑,风化崩解等地质力学特性。岩体损伤与水软化效应耦合作用是影响红层软岩斜坡稳定性主要因素,斜坡岩体受地震、河谷下切等地质作用产生深部裂隙,同时裂隙的贯通促进降雨入渗,导致滑带饱水软化、加速蠕变变形至失稳。最终在暴雨形成水动力失稳破坏。滑坡地质演化和灾变过程可分为原始斜坡→岩体损伤劣化→水软化蠕滑→降雨诱发失稳破坏4个阶段。研究成果为降雨型红层软岩斜坡稳定性机制分析及工程治理提供参考。     

降雨条件下折线型滑面的大型滑坡稳定性离心模型试验

以大型土工离心机为技术依托,采用离心模型试验,研究开挖和降雨对滑面为折线型的大型滑坡变形破坏和稳定性的影响。试验中采用变形标志点、颗粒图像测速技术(PIV)和可承受高离心力的传感器,在获取坡体土压力、孔隙水压力和位移矢量场的基础上,综合分析开挖和降雨诱发大型滑坡变形破坏的特征及失稳模式。试验结果表明,在滑面形态变化大的部位开挖卸荷容易引起折线型滑面大型滑坡的局部复活;受开挖卸荷和降雨影响,滑坡后缘的开挖斜坡位移最大且最先失稳;受降雨的影响,滑坡前部位移较大,坡体表面变形破坏严重,开挖斜坡下部发育一条次级滑裂面,滑坡后缘和开挖平台前沿滑面坡度突变处各形成一条潜在主滑裂面。离心模型试验显示折线型滑面的滑坡受开挖和降雨的影响可表现出分级分块滑动的变形破坏特征。稳定性分析表明,降雨使折线型滑面的大型滑坡不同滑段稳定性系数不同程度降低,滑坡后缘、开挖斜坡和滑坡前缘处于不稳定状态。     

云南丫堵新寨滑坡稳定性分析

丫堵新寨滑坡威胁坡底数十户居民的生命财产安全,因此对该坡体进行地质结构调查和稳定性研究十分必要。基于现场地质钻探,采用极限平衡理论计算滑坡的稳定系数。斜坡整体处于稳定状态,滑坡H在工况一条件下,滑坡处于欠稳定状态,工况二条件下,滑坡处于不稳定状态,工况三条件下,滑坡处于欠稳定状态。降雨条件下滑坡稳定性系数出现显著降低,存在滑动失稳的可能。     

多年冻土地区斜坡稳定性评价问题

根据土体温度的截然不同,多年冻土区的斜坡稳定性可以简单地划分为正冻土斜坡稳定性和正融土斜坡稳定性两大类。正冻土斜坡的变形以蠕变为主,基于蠕变,文中介绍了坡体不同深度处变形速率的计算方法。正融土斜坡变形与失稳兼顾了蠕变、滑动、坍塌和倾倒等几种变形与破坏,其中地下冰的融化在斜坡失稳中起到了十分重要的作用。基于典型热融滑塌型斜坡失稳,针对不同的渗流条件建立了其稳定性评价方法。     

浅议西部大开发中的黄土滑坡灾害

本文分析了黄土滑坡在我国的区域分布规律 ,详细的总结了黄土滑坡的形成条件及产生滑坡的影响因素 ,介绍了一种滑坡稳定的验算方法———滑坡推力法 ,通过对某一工程进行稳定性验算表明该法的合理性 ,并且结合该工程讨论了滑坡稳定性评价中计算参数的选取方法及治理方案。     

概率性地震滑坡危险性区划方法及其应用

未来地震的发生具有一定的随机性,以研究区遭受一定超越概率水平地震动作用所开展的滑坡危险性区划,忽视了部分潜在发生的地震的影响,是一种条件概率下的危险性区划。基于概率地震危险性分析及Newmark累积位移评估模型,以滑坡概率为危险性指标,提出一种考虑潜在地震影响的概率性地震滑坡危险性区划新方法,并可对震源机制、场地类型及地形高度的影响进行修正。以天水研究区为例,采用第五代地震动参数区划图的潜在震源区划分方案,结合研究区工程地质岩性分组及地形高程数据,对研究区未来50 a内地震滑坡危险性进行区划,结果表明地震滑坡中、高危险区主要集中于黄土覆盖或泥岩出露且斜坡坡度大于30°的地区,其中又以渭河及其支流藉河、牛头河两岸部分地区的地震滑坡危险性较高,对天水市区周边及陇海铁路线构成威胁。     

基于破裂度可靠性的边坡灾变状态评价方法研究

基于岩土介质的非均匀性,提出基于破裂度可靠性的边坡灾变状态评价方法。该方法基于岩土力学实验获得的材料参数的均值、方差及分布形式,利用拉丁超立方抽样(LHS)生成符合其概率分布特征的岩土参数随机样本;利用连续–非连续数值模拟方法(CDEM)进行大量计算,获得每个样本参数对应的破裂度;基于大数定理,给出达到或超过设定灾变状态的概率。以凉水井滑坡抽象出的几何模型为例,探讨黏聚力及内摩擦角的概率分布对破裂度的影响规律,给出了设定计算参数下凉水井滑坡发生整体性失稳滑移的概率为60.7%。     

Rosenblueth方法在斜坡稳定性概率评价中的应用

介绍了Rosenblueth矩估计方法的基本原理及在斜坡稳定性概率评价中的应用。给出了斜坡的安全系数，可靠指标和破坏概率。这种方法可有效地将传统安全系数与概率分析相结合，使其相互补充，为建立斜坡稳定性安全系数与可靠度相结合的二元指标评价体系，提供了一种好的方法，以若村滑坡为例进行了计算，结果与实际相吻合。