边坡演化的非线性机制及滑坡预测预报研究

综合、系统地总结了前人在边坡工程及滑坡预测预报领域的研究成果。在此基础上,运用非线性理论的相关理论和方法,对岩土力学参数的置信度、边坡演化的非线性机制、边坡的分岔过程与混沌特征、滑坡预测和预报方法进行了较为系统的研究和探讨。 推导了反映岩土体力学参数的不确定性的数字特征公式,建立了可靠性检验模型。边坡系统是一个具有复杂结构和功能的非线性开放系统,非线性性质是其基本属性。为研究这一性质,归纳了研究边坡工程非线性特征的系统范式原则,认为边坡系统从形式、发展到破坏的演化过程遵循一定的规律,如发展的动力、演化的道路及演化的历经状态等符合原则。 边坡在演化过程中,分岔是其发展道路之一,运用分岔理论研究边坡演化的非线性机制可反映出这一过程。建立了边坡演化的分岔模型,并运用线性稳定性分析、数值模拟方法对边坡稳定性、吸引子特征及演化趋势进行了理论研究。结果表明：处于非线性演化状态的边坡在外界小扰动作用下,会发生状态质变,从而为解释边坡变形机制提供了理论依据。 引入有关理论,提出了滑坡预测预报的非线性时间序列方法,建立了滑坡失稳时间的协同一分岔模型,并把混沌理论与神经网络方法结合起来对边坡稳定性进行评价。最后,以新滩滑坡、Ｖａｊ     

边坡稳定性与滑坡预测预报的力学研究

 在文献调研、回顾总结研究发展史的基础上, 进行了滑坡机理及其预测预报的力学研究, 在以下三个方面取得具体成果:(1) 破坏机理与稳定性分析　考虑土体的流变效应, 提出了滑坡渐进破坏的一个力学模型, 同时发展了传统边坡安全因子的概念, 并建议了时间安全因子的定义。运用这个模型分析了三个不同坡角的边坡和一个已实际发生过的滑坡, 得到了传统的边坡稳定性分析方法不能得到的结果。通过数值模拟, 清晰地揭示了边坡渐进破坏的历时演化过程。针对洪水期江河堤岸溃坝问题, 研究了水位变化对堤岸边坡稳定性的影响, 初步论证了因潜水位变化的滞后引起的快速退水的危害性质。其次, 对于存在岩土非线性响应的边坡稳定性分析, 提出了一个线性简化方法, 这个方法既考虑了相关的非线性效应, 又易于工程计算, 且不失必要的分析精度。(2) 滑坡的临界时间预报　建立了基于塑性功率概念的临滑预报理论和方法, 这是对铁道部科学研究院西北分院在“黄茨滑坡”(甘肃永靖县) 预报实践中提出的成功预报方法的完善和发展, 为该方法提供了一个较为严格的理论基础。这一预报模型的建立, 不仅弥补了以往滑坡时间预报只停留在位移2时间变形曲线的数学处理上, 难以反映坡体内应力和强度变化的不足;而且把滑坡预报从单桩预报发展为群桩预报, 使坡体变形的局部特征和整体特征有机地统一起来, 从而提高预报的成功率。通过滑坡实例的数值预报验证, 证实了该方法的可行性。(3) 高速滑坡的强度预测　通过分析高速远程滑坡的动力机制, 提出了一个可以同时考虑变形与滑速的不均匀性、考虑能量转化与损耗的滑坡体运动模型。应用该模型可以模拟滑坡发生后滑体运动的全过程, 并且可预测滑体速度及危害范围。实例计算证实了其有效性。     

降雨型堆积层滑坡的加卸载响应比特征及其预测作用与意义

应用加卸载响应比理论对长江三峡库区典型降雨型堆积层滑坡的位移失稳规律、加卸载动力学作用过程与特点等进行了系统研究，确定了该类滑坡加卸载参数及加卸载响应参数，建立了加载响应比预测模型。以新滩滑坡分析为例，运用加卸载响应比预测模型对新滩边坡关键部位监测点A3，B3进行了加卸载响应比计算，发现该两点的加卸载响应比时序曲线均在边坡失稳前发生突变，其突变时间与边坡实际失稳时间完全吻合。证明了加卸载响应比理论是可应用于中、短期预报堆积层滑坡的一种有效方法。     

降雨与边坡稳定之间的相关性分析

本文通过对目前边坡稳定性预测预报现状的分析，从多角度探讨了降雨如何诱发边坡失稳的破坏机理以及以降雨为主的边坡稳定性预测预报的分析方法。使建立在这些认识基础上的边坡稳定性分析方法和滑坡防治措施将更有理论依据，也更符合实际情况。并展望了边坡稳定性预测预报的发展趋势，为进一步研究边坡稳定性预测预报和防治边坡失稳提供参考。     

堆积层边坡表层位移矢量角及其在稳定性预测中的作用与意义

根据边坡不同稳定性的位移矢量角的形成机制以及对新滩边坡实际资料的分析，发现堆积层边坡的表层位移矢量角是描述和评价边坡整体稳定性的基本参数之一。它有明确的物理意义与预测预报标准，且受局部或随机因素影响较小，同时反映了边坡的变形受力条件与整体稳定性状态，在滑坡预测预报中有着位移或位移速率不可替代的作用。在此基础上，重点对边坡塑性滑移阶段的位移矢量角及其与稳定性的关系进行了系统的分析。运用数理统计趋势位移分析原理建立了边坡位移矢量角和位移速率双参数统计预测预报判据，克服了传统位移时序分析法单一参数预测理论的不足，并运用新滩边坡F系列监控点实际资料进行了双参数的后验稳定性验算与判别。预测结果与边坡的实际失稳时间与规律相吻合，说明该理论判据具有一定的精度和实用性。     

滑坡地质灾害远程监测预报系统及其工程应用

 露天矿边坡稳定性监控预报技术研究,对滑坡地质灾害防控具有重要意义。以滑体、滑床和监控锚索相互作用力学原理为理论基础,提出滑体和滑床相对运动状态的力学监测原理,把多因素监测变为单一滑动力力学量监测,给出滑动力与监控预紧力的关系。通过滑坡物理模型试验得出,在滑坡发生前,边坡岩体内应力会连续发生变化,当滑动力大于抗滑力后,边坡岩体会发生变形和滑动,且捕捉边坡岩体内应力的变化优于对岩体位移的监测。基于上述原理和试验结果,开发了滑坡地质灾害远程监测预报系统,实现摄动力动态变化的远程实时监测。提出4种监测预警模型,通过对露天矿山边坡等的现场实践应用,该监控新技术成功地进行边坡稳态实时监控和预测预报。     

边坡位移与时间的关系

用两个典型的工程实例,详述实测资料,分析边坡位移与时间关系的发展规律及边坡失稳机制,为预报滑坡的具体时间提供依据,降低地质灾害。     

降雨与边坡稳定之间的相关性分析

本文通过对目前边坡稳定性预测预报现状的分析,从多角度探讨了降雨如何诱发边坡失稳的破坏机理以及以降雨为主的边坡稳定性预测预报的分析方法。使建立在这些认识基础上的边坡稳定性分析方法和滑坡防治措施将更有理论依据,也更符合实际情况。并展望了边坡稳定性预测预报的发展趋势,为进一步研究边坡稳定性预测预报和防治边坡失稳提供参考。     

基于渐进演化的高边坡非线性动力学预警研究

在高边坡预测预警问题研究中,结合地质体非均质性和渐进演化特征,考虑滑动面岩土体剪应力松弛,基于改进的Bishop条分模型,研究边坡条块间力的变化特点;以单变量摩擦定律为基础,结合边坡条块简化动力学模型,建立由滑动面剪应力(、滑坡速率V、滑坡位移u定义的单条块分岔演化模型;引入协同学绝热近似假设,提出边坡位移速率预测的分岔预测模型;通过引入边坡失稳的速率变化极值条件,获得边坡非线性演化失稳破坏的时间推演式;提出边坡单点预测到系统预测的方法;同时,根据鞍点出现条件,提出边坡混沌动力学演化预警标准.通过实例分析,验证预测模型和预警标准的可靠性,并指出在滑裂点附近开展预测研究能够有效提高预测的准确性,为边坡安全预警理论提供新思路与新方法.     

边坡演化评价的质量传输模拟方法

大多数边坡在失稳以前都要经历一个长期的演化过程。因此，边坡演化过程的监测与评价非常重要。利用质量传输模拟方法，根据边坡地下水径流途径上任意两个已知点间的化学组分及同位素组成的变化，可以模拟水岩之间质量传输的矿物形式、数量、淋溶速率及动态变化，其结果可以为边坡加固及滑坡预报等提供依据。以某边坡为例，介绍了该方法在边坡演化评价中的应用。     

地理信息系统支持下的滑坡-水文耦合模型研究

降雨及地形特征等因素对于滑坡发生有明显的控制作用。为了有效地将地表地形与斜坡的地下水运动特征结合起来，进行滑坡的稳定性分析，将工程中广泛采用的极限平衡方法与基于DEM的水文分布模型进行有效的集成，提出滑坡-水文耦合模型，在GIS中实现对滑坡快速有效的分析、预测，并建立了滑坡稳定的综合判定标准。通过模型的验证达到较高的精度。     

Using a kernel extreme learning machine with grey wolf optimization to predict the displacement of step-like landslide

Bulletin of Engineering Geology and the Environment - Landslide displacement prediction is an important aspect of landslide hazard research. In this paper we assess the characteristics of landslide...     

Prediction of time to slope failure based on a new model

Bulletin of Engineering Geology and the Environment - Landslide failure time prediction is considered a challenging issue in landslide research. A significant goal of landslide research is to...     

Spatial prediction of landslide susceptibility using projected storm rainfall and land use in Himalayan region

Bulletin of Engineering Geology and the Environment - Landslide susceptibility assessment (LSA) is a method used to reduce landslide vulnerability defined as landslide spatial prediction with the...     

基于Fisher判别分析法的滑坡稳定性评估模型及其应用

我国西南地区滑坡灾害点多面广、规模小、危害大,预测预报很大程度依赖群测群防体系。针对这种现状,该文提出了一种基于Fisher判别分析法的滑坡稳定性定性评估模型。该模型从致灾因素方面考虑,以发育地层类型、地貌类型、坡度、前后缘相对高差、灾体面积和灾体体积为判别因子,在历史资料的基础上,建立判别模型,对未知潜在滑坡进行判别归类,是一种典型的工程类比模型。该文对建立模型的原理和方法进行了论述,并以重庆酉阳县部分滑坡灾害隐患点资料为样本,详细说明了评估过程,并验证了模型的正确率,证明该模型可靠度比较高,并且简单实用,便于在群测群防体系中大范围推广使用。     

Assessment and validation of GIS-based landslide susceptibility maps: a case study from Feltrino stream basin (Central Italy)

Landslide susceptibility studies focus on producing susceptibility maps starting from landslide inventories and considering the main conditioning factors. The validity of susceptibility maps must be verified in terms of model accuracy and prediction skills. This paper deals with a GIS-based landslide susceptibility analysis and relative validation in a hilly-coastal test-area in Adriatic Central Italy. The susceptibility analysis was performed via bivariate statistics using the Landslide-Index method and a detailed (field-based) landslide inventory. Selection and mapping of conditioning factors and landslide inventories was derived from detail geomorphological analyses of the study area. The susceptibility map was validated using recent (shallow) landslides in terms of both model accuracy and prediction skills, via Success rate and Prediction rate curves, respectively. In addition, a pre-existing official landslide inventory was applied to the model to test whether it can be used when a detailed (field-based) inventory is not available, thereby extending its usability in similar physiographic regions. The outcome of this study reveals that slope and lithology are the main conditioning factor of landslides, but also highlights the key role of surficial deposits in susceptibility assessment, for both their type and thickness. The validation results show the effectiveness of the susceptibility model in both model accuracy and prediction skills given the good percentage of correctly classified landslides. Moreover, comparison of the susceptibility map with the official Regional landslides inventory proves the possibility of using the developed susceptibility model also in the absence of detailed landslide mapping, by considering inventories that are already available.     

A new prediction model for rock slope failure time: a case study in West Open-Pit mine,Fushun, China

Establishing an accurate method for predicting the failure times of rock slopes subject to creep deformation is challenging, but at the same time crucial for preventing damage to properties and loss of life. In this paper, the Medium–short Term Prediction of Landslide by Polynomial (MsTPLP) model is proposed based on the Levenberg–Marquardt (LM) algorithm. The West Open-Pit mine in Fushun, NE China is currently the largest open-pit coal mine in Asia. The landslide on the southern slope of the West Open-Pit mine was selected as the study case. Global Positioning System (GPS) monitoring is employed in landslide displacement monitoring. Based on the analysis process of the MsTPLP model, the displacement time series derived from GPS monitoring points is selected as the input. The model parameters of the MsTPLP model are obtained using the Levenberg–Marquardt (LM) algorithm. The predicted failure time of a landslide, which is the output, can be determined according to the prediction criteria of the model. The prediction results show that the MsTPLP model can provide accurate landslide displacement predictions (correlation coefficient R ² > 0.98 and average relative error ARE < 17 %). The forecasting results of the landslide show that the estimated failure time is Mar 5, 2014. Based on field investigation and displacement analysis, the landslide on the southern slope of the West Open-Pit mine occurred on Mar 9, 2014. The predicted and actual failure times are significantly close, demonstrating the potential of the new method in landslide prediction.     

钻孔测斜曲线特征及其在滑坡稳定性判识中的应用

结合深部位移监测,总结归纳了滑坡深部累积位移曲线"V"形、"D"形、"B"形、"r"形、"钟摆"形及复合型等几种常见的特征类型的研究及其意义,提出了依据滑坡深部位移监测资料判别滑坡稳定性的判识方法。     

滑坡预测预报研究现状述评

滑坡是主要的地质灾害类型之一 ,其危害和影响程度仅居地震、火山之后。如何对滑坡发生的时间和空间进行预测预报是当今的一个研究热点。本文主要介绍了目前国内外使用较多且较成功的预测预报方法 ,分析了当前预测预报中存在的问题 ,并提出了相应的建议。     

重庆万州万达项目滑坡地带基坑开挖土体变形控制技术研究

滑坡治理方案的选择是继滑坡体勘察之后的一道重要而复杂的工作,然而当深基坑开挖遇到滑坡体时,无疑对方案选择又带来更加复杂的因素,我们既要考虑滑坡治理的方案选择,同时还要考虑到由于基坑开挖可能导致的不利因素,并防范工程滑坡的发生。国内外目前对滑坡治理以及基坑支护方面的实践问题已经有一定的研究,但是对于两者同时存在的状况的讨论确并不多见。该文探讨了滑坡治理及深基坑开挖同时存在的情况下,如何安全、经济、高效地选择变形体控制方案。