基于不同Bootstrap方法和KELM-BPNN模型的滑坡位移区间预测

为解决传统滑坡位移点预测模型无法对自身预测结果的可靠程度进行有效描述这一问题,引入区间预测方法,提出一种基于不同Bootstrap方法和KELM-BPNN模型的滑坡位移区间预测模型。该模型以4种常用的Bootstrap方法为基础,首先对由各种外界触发因素与滑坡地表位移的监测信息组成的原始数据集,分别进行B次有放回的等概率随机抽样;然后基于不同Bootstrap方法得到的B个伪数据集,分别训练B个KELM模型对系统误差的方差进行估计,并根据估计结果,训练一个BPNN模型对随机误差的方差进行回归逼近;最终将采用相同Bootstrap方法得到系统误差方差和随机误差方差相结合,构造出在不同置信水平下的滑坡位移预测区间,并通过综合对比分析,提出与实际滑坡变形特征相适宜的位移区间预测模型。以三峡库区内具有阶跃式变形特征的典型堆积层滑坡——白水河滑坡为例,选取ZG93和ZG118两个监测点在2004年7月～2013年12月期间的数据进行研究。结果表明,与传统点预测模型相比,该模型不仅能够提供具有一定精度的点预测结果,还能构造出较为清晰、可靠的位移预测区间将真实的位移曲线完全包裹在内。此外,通过预测区间宽度的实时变化,该模型能够较好地量化与解释滑坡演化过程中外界触发因素的动态变化对滑坡变形造成的不确定性影响,为滑坡灾害的预报预警提供了一种新的思路和方法。     

地基承载力的确定和修正

从地基承载力特征值的确定入手,然后从理论上对承载力特征值的深宽修正进行探讨,提出了不同地质条件和基础形式下的承栽力修正方法.     

临江Ⅱ号崩滑体土水特征曲线试验研究

三峡水库蓄水后导致许多滑坡失稳,使人们认识到研究非饱和土性质的重要性。为研究巴东黄土坡滑坡土的非饱和性质,选取临江Ⅱ号崩滑堆积体的滑带土及滑体土作为试验对象,按其天然状态配置成重塑样,分别进行了土水特征试验及变水头渗透试验,得到了滑体土和滑带土在不同基质吸力条件下所对应的体积含水率和渗透系数;并对其土水特征试验曲线进行拟合,Fredlund-Xing方程拟合效果优于Gardner方程和指数衰减方程。同时发现土水特征试验在施加第一级基质吸力时很重要,这将影响试验曲线的形状。研究成果将对水库蓄水作用下的库岸滑坡稳定性评价有指导意义。     

库水和降雨作用下黄土坡临江Ⅰ号滑坡可靠度研究

提要三峡水库蓄水改变了库区原有的地质环境,诱使大量库岸滑坡复活甚至失稳,严重威胁库区安全.为研究库水和降雨作用对库岸滑坡稳定性的影响,该文以黄土坡临江Ⅰ号滑坡为例,对库水位波动下滑坡渗流场进行了模拟计算,同时考虑滑带强度参数的不确定性,采用Monte Carlo方法对滑坡进行了可靠度分析.选取计算所得最危险的三种库水位工况,叠加不同重现期的降雨量,计算了12种工况下滑坡的破坏概率.研究表明:在库水位波动下,滑坡内渗流场变动相应滞后,滑坡的破坏概率变化明显.在库水位下降及低水位时,临江Ⅰ号的深层和浅层滑坡均逐步进入欠稳定状态.在库水和降雨联合作用时,滑坡破坏概率更高,且随降雨重现期(强度)的增大而升高,浅层滑坡更易受库水和降雨的影响.     

基于变分模态分解与GWO-MIC-SVR模型的滑坡位移预测研究

针对目前滑坡位移预测研究中存在的随机性位移无法分解与预测、支持向量机(SVR)模型中输入向量权值无差异、最优训练组合无法确定等问题,基于时序分析理论和变分模态分解(VMD),结合灰狼优化算法(GWO)、最大信息系数(MIC)和SVR,提出一种新型滑坡位移预测模型。该模型首先采用时序分析法和VMD,将滑坡实际累积位移分解为趋势性位移、周期性位移和随机性位移。然后基于滑坡对各类影响因素的响应分析,为3种位移选择合适的影响因子,并采用GWO-MIC-SVR模型对各位移分量进行多数据驱动的动态单步预测。最终基于训练数据的时效性分析,确定最优训练组合,并应用时序加法模型将最优预测值进行叠加,实现对滑坡累积位移的预测。以三峡库区典型堆积层滑坡——白水河滑坡为例,选取监测点ZG93和ZG118从2004年1月~2013年4月的数据进行研究。结果表明,与以往的研究相比,该模型不仅有效预测时间较长,且预测精度较高,具有较高的实用性和推广应用价值。     

广西博白县近50年洪涝灾害发生特点与规律研究

通过对广西博白县洪涝灾害的特征、灾害等级和灾害的成因进行分析,结果表明:博白县在1960～2009年50年中共发生洪劳灾害58次.平均每年1.2次,主要集中在4～9月,个别年份也发生在10月;2005～2009年为洪涝灾害发生最频繁阶段,每年3次,洪涝灾害的发生呈现明显增多和增强的趋势.6～8月的南流江水位与博白气象站的降水量相关显著,南流江水位有5、11、4年的周期变化.降水量随季节的转换而发生突变,降水强度也随季节的转换而有明显的差异,且县内南北地区的降水量有明显的差异.降水的变率大、过于集中和暴雨日数多且强度大是造成洪涝灾害的主要原因.     

降雨重现期标准化及其在某滑坡稳定性评价中的应用

鉴于三峡库区降雨标准化、定量化研究对库区降雨型滑坡稳定性评价与预测具有重要意义,采用数学期望公式(Weibull公式)与P-Ⅲ型频率曲线相结合,在海森几率格纸上绘制降雨频率曲线的方法求取不同降雨重现期时万州区4~6月单次最大降雨过程,在此基础上,以万州区某滑坡为例,对稳定性与破坏概率进行计算。结果表明,通过降雨频率曲线,可以找到不同极值降雨过程重现期对应的降雨量;库水位下降期间浸润线逐渐趋于凸型;该滑坡是库水+暴雨复合型滑坡;在20年(及以上)一遇暴雨与库水位联合作用下,滑坡将达到欠稳定状态。     

三峡库区水位变化条件下白水河滑坡抗剪强度弱化趋势分析

滑坡演化的本质是滑带土抗剪强度参数在多因素影响下随时间弱化的过程。使用试验法和工程地质类比法得到的滑带土抗剪强度都属于某一时间点，具有时间上的局限性。以滑坡实际监测的位移曲线及其趋势为依据，采用数值模拟手段对滑坡不同时间段的抗剪强度进行连续、继承反演分析，得到滑带土抗剪强度参数随时间有弱化的趋势。并以三峡库区白水河滑坡为例，运用GEO-studio数值模拟软件实现该反演过程，数值模拟结果与监测数据具有较好的一致性, 表明通过参数反演得到的不同时间段的抗剪强度比较合理。     

基于灰狼支持向量机的非等时距滑坡位移预测

以三峡库区白水河滑坡为例,针对滑坡位移监测数据的非等距性和复杂性,结合非等距时间序列分析法、灰狼优化算法(GWO)和支持向量回归机(SVR)模型,提出新型非等距位移时序预测模型.利用自然三次样条插值法对滑坡位移数据进行等时距处理,基于时间序列分析理论将位移数据中的趋势成分和周期成分剥离,采用基于稳健最小二乘法的三次多项式拟合和GWO-SVR耦合模型分别对这两者进行预测,利用时间序列加法模型得到滑坡累计位移的预测值.研究表明,基于灰狼支持向量机的非等时距滑坡位移预测模型不仅预测精度高,预测误差较小,且寻优参数设置简单,计算收敛迅速.     

基于随机场-贝叶斯的滑面抗剪强度参数反演

为了合理地表征滑面的抗剪强度参数,针对参数的空间变异性与不确定性问题,以三峡库区白水河滑坡为例,基于随机场、自适应条件抽样与可靠度贝叶斯更新方法,建立滑面抗剪强度参数的反演框架. 采用新的全局敏感性方法PAWN,研究不同位置条块滑面抗剪强度参数对稳定性的贡献度. 基于滑面抗剪强度参数随机场模型的反演结果,开展库水位下降工况下非侵入式随机有限元滑坡渗流变形的模拟,分析更新前、后滑面抗剪强度参数的变化特征及空间变异性对滑坡变形的影响. 结果表明：敏感度大的区域分布在滑坡前缘和后缘道路附近;反演后平稳随机场变为非平稳状态,滑坡前、后缘的位移变异性分别增大和减小.