典型小流域山洪灾害临界雨量探讨

根据贺兰山沿麓银川市西夏区区域水文气象资料、地质地貌条件、自然地理情况和有历史记录的山洪灾害资料,采用灾害实例调查法、临界雨量分析法、灾害与降雨频率分析法对比进行山洪灾害临界雨量的确定,为区域山洪预测预警提供重要依据。     

泥石流堆积体边坡失稳机理的试验与稳定性分析

泥石流堆积体边坡失稳现象由于其组成物质、形成年代和堆积部位等方面的特点,与其他岩土边坡失稳有不同的表现。根据泥石流堆积体的形态特点与沉积特征,利用条块侧向推力正弦变化的Spencert条分法进行泥石流边坡稳定性的分析,对山地工程减灾分析有意义。利用Spreadsheet自嵌Visual Basic Application编译器编写了描述沿深度变化土体物理参数的稳定性分析程式。程序从确定性分析开始计算边坡稳定性系数,并利用Spreadsheet的约束优化功能寻找可能的圆弧滑动面,在此基础上计算最可能的非圆弧滑面,最后与实际观测滑面稳定性分析进行对比现场试验人工降雨造成超渗产流,实时测得的数据表明,在距表层土体50 cm以下含水量变化很小,边坡并没有产生明显的后缘张裂隙,在集中降雨导致超渗产流的情况下,泥石流堆积体边坡失稳主要是表层50 cm深度以内土体含水量变幅大的土层中发生,而在50 cm以下深度范围内土体基本保持稳定。程序分析表明,随着给定的滑动土层厚度的增加,安全系数逐步降低,只有平均土层深度为2.4 m才有完全满足约束条件的最优非圆弧滑面。研究结果表明,条分法已经不能适用于强降雨条件下泥石流堆积体边坡失稳机理的研究。     

边坡非圆弧临界滑动面的粒子群优化算法

采用粒子群优化算法搜索边坡的临界滑动面及其对应的最小安全系数。粒子群优化算法不断迭代更新试算滑动面，使其安全系数不断减小，经过有限次的迭代分析可确定边坡临界滑动面及其对应的全局最小安全系数。粒子群优化算法具有较好的全局搜索和局部搜索能力，可克服多数常规的优化方法易陷入安全系数局部极小的问题，并具有较高的搜索效率。同时，粒子群优化算法易于与极限平衡法或有限元-极限平衡法相结合进行边坡稳定分析。通过数值算例及与其他学者的结果比较，证明提出的确定边坡临界滑动面方法的有效性。     

逻辑回归模型在降雨型滑坡降雨临界值中的分析与应用

滑坡是我国主要的地质灾害类型之一,滑坡的发生受多种因素影响,如降雨、所在位置地形地貌,高程、坡度、植被覆盖及人工影响等,其中,我国大多数滑坡又以降雨为主要诱发因素,在这类降雨型滑坡研究中,降雨对滑坡产生的定量作用一直是学术界关注的热点和难点。本文根据梧州市万秀区降雨量与滑坡的数据,采用数理统计方法,关联滑坡的时空分布与降雨过程的统计关系,建立logistic回归模型进行分析,从而确定滑坡降雨临界值及滑坡发生概率。     

强震作用下山区滑坡稳定临界位移分析

强震作用下滑坡产生的永久滑动位移是其稳定性的量度参数,对一个滑坡系统,地震作用产生的永久位移是一个系统的状态参量,地震瞬态动力作用变形相当于系统的随机性"涨落"因素。滑坡系统的势能是一个取决于永久位移的能反映其稳定性状态又与具体振动过程路径无关的量,临界位移值实质上对应着系统势能的突变点,如何确定临界位移值的难题可转换为寻找系统势能突变点问题。以山区地震滑坡的地质模型和力学模型为基础建立势能突变理论模型,给出失稳判据和确定临界位移的方法,并对其适用条件进行讨论,发现临界位移值与滑带的几何特征、力学特性和滑体自重相关,与具体的地震波输入等无关,但临界位移作为滑坡稳定性的判据是有条件的。同时指出促使滑体滑动的根本因素是滑体相对下部基岩的加速度惯性力作用,简单地将强震仪记录的加速度直接施加到滑体上是有待商榷的。     

益阳市降雨型滑坡分析及预警模型构建

为研究益阳市降雨与滑坡之间的关系。文中以益阳市滑坡为研究对象,运用皮尔逊相关性分析得到益阳市降雨型滑坡主要受当日及前三日降雨影响。建立了益阳市I-D降雨模型,用不同概率分布表征斜坡安全性。采用二元Logistic回归模型分别对滑坡易发性和降雨诱发滑坡的概率进行评价,最终得到了二者的概率表达式,运用熵权法得到预警模型为T=0.51H+0.49Y,根据规范QX/T—2019将危险度概念引入预警模型,最终得到预警模型公式T=0.286H+0.274Y,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级分别表示风险很高、风险高、风险较高、有一定风险,通过实例验证确定Ⅰ、Ⅱ预警极有可能发生滑坡,建议暴雨期间采用临时转移安置措施进行避险,对于Ⅲ、Ⅳ级预警建议暴雨期间采用“挪床行动”、“住前不住后”的避险措施。     

坡面型泥石流治理过程中土体变形机制宏细观研究

 试验利用“锚杆–护坡”模拟“锚杆固定大面积护坡”进行坡面型泥石流治理试验,研究坡面型泥石流“锚杆–护坡”治理过程中土体变形的宏细观机制。试验观测表明在“锚杆–护坡”治理下坡体未发生分层滑动,坡体位移场分析中出现了潜在的圆弧状薄弱面,坡体形成类似于黏土的小位移圆弧滑移趋势。采用可视化细观测试系统从细观尺度研究坡面型泥石流“锚杆–护坡”治理下土体的变形机制。细观分析可知,试验过程中,颗粒下沉并在坡体底部积聚,坡体下层细颗粒含量增加,上层以粗颗粒为主,导致坡体上部面积孔隙率大于底部,坡体结构由不同粒径颗粒均匀分布变为“底部细颗粒沉积密实,上层粗颗粒骨架稳定”的相对稳定结构。试验研究表明：“锚杆–护坡”的滤水固土作用,改变坡体的变形机制和结构,减小坡面型泥石流的发生几率,为坡面型泥石流的工程治理提供参考。     

基于贝叶斯方法的降雨诱发滑坡概率型预警模型研究

为提高区域降雨型滑坡的预警精度,以陕南秦巴山区为例,首先通过人工神经网络(ANN)和逻辑回归模型(LR)进行滑坡易发性建模,使用滑坡发生频率比(FR)对易发性模型进行检验和校准,用来表达滑坡发生的空间概率;其次在敏感性分析的基础上选取最优的降雨变量组合和衰减系数,在二维贝叶斯公式的基础上构建概率型降雨阈值模型,用以计算滑坡发生的时间概率,并使用2016～2020年的降雨数据进行验证;之后在贝叶斯公式的基础上对滑坡发生的时空概率进行耦合,构建研究区降雨型滑坡的概率型预警模型(PLEWM),并对2016～2020年的雨季(7～9月份)逐日进行模拟预警;最后分别从预警效果和成本效益角度出发,使用预警成本投入、滑坡造成的损失、预警成功率、漏报率、误报率等指标对预警模型的性能进行评估。结果表明：(1)研究区构建降雨阈值模型最优的变量组合为有效降雨量–持时(EE-D),最优的衰减系数为0.816;(2)概率型阈值模型预测2016～2020年发生致灾降雨213.71起,实际发生201起,累积误差为10.07%,各概率区间内的预测值与实际发生数量沿着斜率为1的对角线分布;(3)模拟预警结果显示,PLE...     

基于变形速率分解的阶跃型滑坡预测——以呷爬滑坡为例

阶跃型滑坡位移预测是滑坡变形现状研究与危害评估的重要工作,而阶跃预测的研究多为平稳波动信号,基于滑坡阶跃运动特征的变形速率分解方法提供了非线性变形阶段阶跃滑坡信号分解的新思路。以呷爬滑坡为例,通过差分与离散小波变换(DWT)平滑方法得到变形速率数据,并基于滑坡阶跃运动特征将变形速率数据分解为由外部诱发因素决定的小尺度波动项与内在控制因素决定的大尺度趋势项,其中变形速率趋势项信号通过添加震荡函数的反Logistic函数模型(ILF)预测,并结合曲率极值法判识滑坡变形状态;变形速率波动项信号则运用长短时记忆神经网络(long short-term memory,LSTM)构建非线性映射模型,以降雨、库水位作为诱发输入,趋势项预测结果作为控制输入进行预测。预测结果表明,基于变形速率分解模型针对呷爬滑坡非线性过程数据的预测精度相比传统的位移拟合分解模型更高,外部因素映射能力更强,因此基于变形速率分解是基于阶跃运动机制预测的有效思路,解决了非线性变形阶段的阶跃滑坡预测问题。     

碎石土古滑坡稳定性分析

为准确评价碎石土古滑坡稳定性,通过资料的搜集整理和分析、现场工程地质调查与勘探以及室内外的物理力学试验,采用三维大变形弹塑性接触有限元算法、数理统计分析法和不平衡推力法,结合柘州岭碎石土古滑坡工程实例,运用碎石土边坡地下水管网状排泄系统理论,分析降雨作用下碎石土古滑坡的复活解体破坏过程,计算和分析该类型滑坡稳定性。同时,结合其他工程实例,对弹塑性接触有限元算法在碎石土滑坡稳定性分析中的适用性进行研究。研究结果表明：采用考虑降雨作用的大变形弹塑性接触有限元算法可以考虑滑坡体的空间效应,较好地反映碎石土古滑坡在降雨作用下所处的实际状态及其复活破坏过程;对于浅层、中深层碎石土滑坡和复活碎石土古滑坡,分别采用二维、三维小变形和三维大变形弹塑性接触有限元算法分析相应类型滑坡的稳定性,可以得到符合实际、令人满意的计算结果。     

碎石土渗透特性对滑坡稳定性的影响

结合工程实践，通过现场工程地质调查与勘探和室内外物理力学试验，采用数理统计分析方法和不平衡推力法，对碎石土的一般物理力学特性、渗透特性以及碎石土滑坡中地下水管网状排泄系统对滑坡稳定性和失稳破坏的作用机制进行分析和研究。结果表明，碎块石粒组的含量和以粉粒、黏粒为主的细粒土粒组的含量对碎石土渗透系数影响最大且最为显著，碎石土的渗透系数分别随土中碎块砾石粒组含量和小于0．1mm粒径的细粒土粒组含量的增加而呈自然指数增大和降低；碎石土滑坡中地下水管网状排泄系统对天然边坡的稳定起关键作用；当碎石土滑坡中地下水管网状排泄系统遭受破坏和堵塞时，地下水位将明显上升，从而使潜在滑面的孔隙水压力及下滑力明显增大，导致边坡稳定性系数极大地下降，甚至使边坡失稳解体破坏。     

岩质边坡最危险滑裂面的GA-Sarma算法研究

 基于现有国内外边坡极限平衡法稳定性分析软件在岩质边坡滑裂面搜索中的局限性,将遗传算法(GA)和Sarma法相结合,提出岩质边坡最危险滑裂面的GA-Sarma算法。GA-Sarma算法解决以折线形为滑面形态、以层面等结构面为边界任意条分并满足条块间边界力平衡原理、滑裂路径可追踪顺坡向不连续结构面的岩质边坡最危险滑裂面的全局优化问题。     

泥石流启动过程中水土作用机制的宏细观分析

 利用自制小比例模型槽,结合可控降雨强度的降雨模拟器,进行人工降雨诱发泥石流的室内模型试验,着重研究不同降雨强度对砂性泥石流启动下滑过程的影响。利用精密的基质吸力测量仪器(PF-Meter测量仪),对非饱和砂土基质吸力随含水量的变化关系进行研究。利用孔隙水压力量测技术,对降雨过程中孔隙水压力的变化进行测量。通过水土作用的力学变化规律对泥石流启动时的宏观影响因素进行分析。在宏观分析的基础上,利用CCD微观摄像技术,观测砂土内部砂颗粒的运动规律,运用GeoDip软件从细观的角度对泥石流堆积土体力学变化的成因进行探讨。分析结果表明砂土在雨水作用下,砂颗粒的运动是导致堆积土体内部力学变化的主要因素。     

滑坡体基质吸力的观测试验及变化特征分析

降雨是影响滑坡稳定性的主要因素之一，在一个降雨周期内，滑坡体会呈干湿循环变化，坡体的基质吸力和暂态孔隙水压力会随着降雨过程和时间呈现不同的变化趋势。为研究这一复杂的变化趋势和规律，在三峡库区泄滩滑坡体上建立一个深为20m的观测井，对滑坡体基质吸力、孔隙水压力和滑坡区降雨量进行长达2a的观测研究，取得大量的第一手监测数据，分析总结了滑坡体基质吸力、孔隙水压力随时间、空间及降雨的变化规律。这一研究成果为进一步分析降雨对滑坡的影响程度提供了真实而科学的依据。     

岩质边坡楔体稳定分析与临界滑面搜索

 在楔体稳定分析中,滑动模式判断正确与否对楔体稳定性评价以及边坡开挖支护方案的选择具有重要意义。探讨Hoek-Bray方法在判断楔体破坏模式时存在的问题和产生错误的原因,并根据楔体破坏的运动学条件对Hoek-Bray方法进行修正,提出理论上较为完备的楔体稳定性计算方法。考虑到现场测量得到的不连续面的产状通常具有一定的离散性和分布范围,导致构成楔体的某一组或两组结构面并非完全确定。鉴于此,提出楔体稳定性的优化分析方法,采用遗传算法搜索具有最小安全系数的楔体及其临界滑面组成,为工程支护设计提供一个具有保守性优点的低限解答,确保边坡的稳定与安全。     

滑坡转化泥石流起动的人工降雨试验研究

滑坡转化泥石流起动的人工降雨试验研究是把握滑坡转化泥石流过程和机制的重要研究手段。选择泥石流典型流域——云南蒋家沟上游泥石流形成源地的弯房子和下游泥石流堆积地的大凹子沟口分别进行野外人工降雨原型试验。通过对全流域泥石流形成背景的考察来确定典型坡度、土体特征和植被条件等因素，从而选定试验地点。共实施了8场野外人工降雨下滑坡转化泥石流起动试验。采用国内外较为先进的试验设备和观测手段，实时监测了试验过程中土体特征参数的变化，包括土体水势、体积含水量、孔隙水压力和温度等，并录相观测试验过程中发生的现象。通过初步分析发现，泥石流宽级配砾石土具有以下特征：（1）在强降雨下，滑坡转化泥石流的起动机制是振动软化或液化；（2）土体破坏时可能处于饱和状态，也可能处于非饱和状态，试验结果并不支持饱和液化机制；（3）在泥石流源地试验时，部分试验的水势曲线在下降过程中表现出短时间的剧烈波动现象，表明土体破坏过程中存在土体强度的降低和恢复的交替过程：（4）土体破坏过程中存在能量交换；（5）在强降雨下，滑坡启动与泥石流形成是一个连续过程，土体破坏过程中表现出了泥石流的特征。     

泥石流堆积形态分析*

泥石流体的力学性质一般属宾汉(Bingham)体,其运动要克服极限切应力,因此在斜槽中会堆积下来,并在沟口形成扇形地.以往多认为在均一斜面上堆积形态是等厚的,因而就推论出存在不淤坡度等观点.根据实际观测和模型试验,实际上堆积厚度沿程是不等的.根据不等厚度的假定,导出了泥石流的堆积方程式,不仅对堆积形态的计算更接近实际,而且对泥石流运动有了新的看法泥石流在任何坡度下都能够流动,在任何坡度下都会产生堆积,仅仅是其堆积形态和数量不同而已.     

基于风化物水理特征的泥石流对岩性敏感性研究

 泥石流对不同岩性的敏感性存在明显差异,以中国泥石流最发育的小江流域为研究区,采集上、中、下游5个典型泥石流沟,9种类型岩石的19个风化物样品及5个泥石流堆积样品。通过塑、液限及渗透试验获取水理特征参数,选择与泥石流起动密切相关的塑限、塑性指数及渗透系数3个指标,并以欧式距离为基础来构建敏感性计算公式,对各指标进行敏感性综合分析。采用子流域泥石流敏感性统计分析法进行验证,研究结果表明,以风化物水理特征差异规律分析为基础的敏感性能较客观合理地刻画各岩性的敏感性规律,9种岩石的敏感性由小到大依次为：玄武岩、灰岩、白云岩、板岩、第四纪冲洪积、砂岩、粉砂岩、千枚岩以及泥岩。