基于外因响应的滑坡位移预测模型研究

根据滑坡位移序列的单调性和非线性,将滑坡位移分为趋势项和偏离量,建立曲线回归-BP神经网络模型对滑坡位移进行动态预测。以三峡库区树坪滑坡为例,首先通过曲线回归提取滑坡位移趋势项;然后在选取滑坡位移动态变化影响因子的基础上,建立BP神经网络模型逼近位移偏离量;最后将趋势项和偏离量预测值叠加,得到滑坡位移预测值。结果表明,该模型可更好地反映影响因子动态变化对滑坡位移发展的关键作用,预测的平均相对误差为3.3%,有效地提高了预测结果的精度。     

基于诱发因素作用特征的滑坡变形时序模型

降雨、库水位变化是滑坡发生的主要外在诱发因素,降雨和库水位变化的滞后性和周期性是滑坡变形的重要作用特征。考虑降雨及库水位变化的滞后性和周期性对滑坡累积位移的影响,直接将降雨和库水位变化作为滑坡变形位移预测的影响变量,建立多元时序模型。以三峡库区秭归县白水河滑坡为例,首先用灰色模型提取趋势项位移,然后利用滞后的降雨量和滞后的库水位的变化量预测当期的周期项位移,最后将趋势项位移与周期项位移叠加,得到滑坡累积位移的预测值。结果显示,此方法能够很好地反映滑坡诱发因素对滑坡变形的动态影响,预测的平均绝对误差为1.97%,预测精度较高。     

基于滑坡监测数据的时间序列位移预测

滑坡位移变形的产生及演变 ,对于滑坡安全稳定性的评价至关重要.以德化县美湖乡上际村桥亭头滑坡为例 ,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 ,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 ,采用了时间序列的方法对其进行拟合 ,并通过自回归(AR)模型使得非平缓时序转化为平缓时序.最终再通过时间序列加法得到滑坡总位移预测值.结果显示具有较高精度 ,对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.     

阶跃型位移特征滑坡的预测预报研究

针对以往滑坡预测预报模型对于阶跃型变形特征滑坡破坏时间预测精度较低的缺点,需建立以位移作为目标函数来反映滑坡位移变化规律的预测模型。基于时间序列分析方法将滑坡位移分解为趋势项位移和波动项位移,并采用移动平均法分离趋势项位移和波动项位移。然后分别采用多项式拟合和自回归滑动平均(ARMA)模型对滑坡趋势项位移和波动项位移进行预测,最后叠加两个位移分量得到总位移预测值。将此方法应用于三峡库区某典型阶跃型变形特征滑坡,预测值曲线与总位移观测值曲线基本吻合,较好地反映了滑坡阶跃型的演化特征,表明该模型预测阶跃型变形特征滑坡位移精度较高。且该方法计算原理清晰明确,计算过程容易实现,具有较强的工程实用性。     

基于时间序列分析的滑坡变形动态预测研究

针对以往变形预测模型实用性不足的缺点,基于时间序列分析原理,结合系统论和岩土体流变理论,在深入研究影响滑坡变形的外界主控环境变量的基础上,采用移动平均法和多项式函数对位移时序的趋势项进行抽取和建模,用支持向量机建立起环境主控变量与位移偏离项之间的非线性关系,并根据变形对外界环境响应情况建立起动态预测模型。将此预测思路和方法应用于三峡库区某滑坡,通过实例研究表明：该预测思路和方法合理可行,不但具有较强的建模能力、且有较高的精度,可用于相关的工程实践之中。     

大华滑坡位移预测模型研究

针对传统滑坡位移预测过程中的不足,提出了一种基于最小二乘支持向量机(LSSVM)的滑坡位移预测方法。以某流域大华滑坡为例,基于时序分析和集合经验模态分解法(EEMD)将原始序列重构为趋势项和波动项,趋势项位移受滑坡内部因素影响,采用最小二乘法与多项式方程进行拟合预测;波动项位移受库水位、降雨、地下水位等周期性因素影响,结合灰色关联度法和核主成分分析法(KPCA)对输入因子进行筛选与降维,并用粒子群算法-最小二乘支持向量机耦合模型(PSO-LSSVM)进行建模预测。最后将趋势项与周期项预测位移相加得到累计预测位移,并对模型预测精度进行定量分析。结果表明,建立的EEMD-KPCA-PSO-LSSVM组合模型预测效果良好,较传统BP神经网络、LSSVM等单一模型有着更高的预测精度,可为同类型滑坡位移预测提供新的思路。     

基于LS-SVM模型的白水河滑坡台阶状位移预测

滑坡位移是滑坡变形破坏最直观的表现,滑坡位移预测成功与否对于判别滑坡的演化趋势至关重要。滑坡位移曲线是受多种影响因素共同作用的非平稳时间序列,以三峡库区白水河滑坡为例,利用HP滤波分析方法提取滑坡位移的趋势项,趋势项位移主要是由滑坡自身特征决定的,具有较明显的非线性递增特性,采用多项式对其进行拟合预测;周期项受多种诱发因子(滑坡演化阶段、季节性降雨、库水位升降等)影响,利用最小二乘支持向量机模型(LS-SVM)对其进行训练与预测。将趋势项和周期项拟合预测结果叠加即为累计位移预测值,结果表明在监测点ZG93和XD-04的预测中,LS-SVM模型均具备较高的评价精度,在台阶状位移特征的滑坡位移预测中具有较好的适应性。     

考虑诱发因素影响滞后性的库岸滑坡位移预测

针对诱发因素对于滑坡位移变形的滞后影响,采用平均影响值法(MIV)对不同滞后期诱发因素进行筛选,然后结合广义回归神经网络(GRNN)建立了MIV-GRNN滑坡位移混合预测模型。以三峡库区具有代表性的树坪滑坡为例,将滑坡位移时间序列分解为趋势项和周期项,运用多项式和MIV-GRNN模型分别预测趋势项和周期项位移。分析结果表明:MIV-GRNN模型可以较好地反映诱发因素对滑坡位移滞后性的影响,与传统预测模型相比最大相对误差减少了11.2%。     

基于经验模态分解和LSTM模型的滑坡位移预测

建立高精度的位移预测模型对滑坡的提前预报具有重要意义,然而以往的研究多是选用静态预测模型,无法满足滑坡的动态特性。鉴于此,以三峡库区新滩滑坡为例,选用了近期较为流行的长短时记忆网络(LSTM)模型来对滑坡滑动前的累积位移进行动态预测。首先选用经验模态分解法(EMD)将滑坡累积位移分解成趋势项和周期项,然后利用多项式函数预测趋势项位移;再利用动态LSTM模型预测周期项位移;最后将各分量位移累加得到最终的模型计算值。结果表明:LSTM模型预测结果的均方根误差为17.07 mm,相关性系数达0.999,具有较高的预测精度,为"阶梯状"滑坡位移的预测提供了一种可行的思路。     

综合图形权值法在滑坡变形预测中的应用研究

为提高滑坡变形的预测精度,首先采用卡尔曼滤波对滑坡的变形数据进行去噪处理,分离出趋势项和误差项,再利用多种单项预测模型对趋势项进行预测,最后利用综合图形法确定组合权值,实现趋势项的组合预测;其次,利用神经网络模型对误差项进行预测,进而得到滑坡变形的预测值。结果表明:半参数卡尔曼滤波的效果最优,并通过组合预测有效地提高了预测精度,达到了对滑坡变形高精度及高稳定性预测的目的,验证了该预测模型的可行性和有效性。     

滑坡体监测数据的改进变维分形-人工神经网络耦合预测模型

滑坡体变形预测对滑坡灾害治理具有重要的意义。根据边坡的演化特性,在研究得到滑坡是一个非线性动态系统,其监测数据具有分形特征的基础上,利用改进变维分形预测模型对滑坡体的监测数据时间序列趋势项进行预测,并引入人工神经网络对时间序列的偏离项进行纠偏优化,从而建立滑坡体监测数据的改进变维分形-人工神经网络（IVDF ANN）耦合模型,并以茅坪滑坡体的实测位移为例进行预测。预测结果证明,该模型充分利用分形理论的自相似性和人工神经网络的自学习能力,具有良好的抗噪性,对小数据量的监测数据能够达到较高的预测精度和较好的预测长度,为滑坡体安全监控预测提供了新的参考方法。     

应用不同去噪方法及分形理论判断滑坡变形趋势

为达到准确判断滑坡变形趋势的目的,首先采用多种去噪方法对滑坡变形数据进行去噪处理,分离滑坡变形的趋势项和误差项数据,并采用分形理论对各序列的变形趋势进行判断和对比研究;然后,再利用神经网络对滑坡变形进行预测以验证滑坡变形趋势判断的准确性。结果表明:不同去噪方法的去噪效果具有较大的差异,其中半参数卡尔曼滤波的去噪效果最优,且滑坡具有变形加剧,稳定性减弱的趋势;同时,对比趋势判断变形预测结果,两者的一致性较好,证明了滑坡变形趋势判断的准确性。研究成果可为滑坡的变形趋势判断提供一种新思路。     

基于RBF多变量时间序列的滑坡位移预测研究

斜坡是一个受到多种因素影响的混沌动力系统,斜坡位移是其内部力学现象的宏观表现,具有很强的不确定性,从而导致难以建立斜坡位移的确定性方程。滑坡是斜坡的一种成因类型,具有相同的系统特性。滑坡经过防治后,其位移的主要外在动力因素除地下水外同时还受到防治设施的控制。滑坡位移及其影响因素所构成的混沌时间序列能够反映滑坡位移动力系统的历史行为。根据观测获得的多变量时间序列重构原滑坡位移动力系统,采用RBF神经网络实现变量间的映射关系,对滑坡位移进行了预测。预测结果对比分析表明:采用多变量时间序列预测模型能对滑坡位移进行有效预测,取得比单变量时间序列预测模型更好的预测效果;多变量时间序列预测模型具有更明确的物理力学意义,更能反映滑坡演化变形的实质特征。     

库水与降雨作用下白水河滑坡加卸载响应比分析

根据加卸载响应比理论的基本原理,以月降雨量和库水位的变化量作为堆积层滑坡的加卸载参数,以滑坡变形加速度作为其加卸载响应参数,计算白水河滑坡上监测点的加卸载响应比,并总结白水河滑坡加卸载响应比的特征。研究结果表明:相对于常规的基于位移时序曲线的滑坡变形分析,加卸载响应比可以考虑滑坡"外部荷载-位移-时间"三者之间的关系。在滑坡受到外界因素扰动后,变形趋势加剧,其加卸载响应比升高,稳定性系数减小;外界影响因素消失后,变形趋势减弱,加卸载响应比又有所降低,稳定性系数有所回升。利用加卸载响应比的这一特征可以对滑坡进行预报。     

二郎山和平沟滑坡变形监测及趋势分析

在分析滑坡外貌、地质结构及变形破裂特征的基础上 ,布置地表及深部位移监测点 (孔 ) ,及时分析、反馈信息 ,研究滑坡影响因素 ,预测滑坡发展趋势。不仅确保了暂住施工人员的安全 ,而且为滑坡治理方案设计提供了依据。     

大坝变形的小波-云预测模型

大坝变形原始观测信号可视为真实信号与白噪声的叠加。为实现对大坝变形的有效预测,将小波去噪与云模型相结合,提出一种大坝变形时间序列分析的小波-云预测模型。首先利用小波多分辨分析特点,分解出大坝原始变形时间序列中的真实信号项及噪声项;其次,创建变形预测的云模型语言规则,利用最大隶属度原则,确定被预测变形所属的规则前件及相应的历史云,结合历史云与被预测变形所在的当前云生成预测云;最后,以对某实际大坝进行变形预测为例,比较了传统统计模型、云模型和小波-云模型的预测精度。结果表明:所提出的小波-云预测模型能够提供更准确的预测结果,能够为大坝的安全运行提供有效依据。     

二郎山和平沟滑坡变形监测及趋势分析

在分析滑坡外貌、地质结构及变形破裂特征的基础上,布置地表及深部位移监测点(孔),及时分析、反馈信息,研究滑坡影响因素,预测滑坡发展趋势。不仅确保了暂住施工人员的安全,而且为滑坡治理方案设计提供了依据。