基于地球多传感器网络信息的潜在滑坡判识模型

潜在滑坡的判识是滑坡预测预报中的关键问题,潜在滑坡早期判识能够有效减少灾害的发生。基于滑坡灾害诱发的各种影响因素,利用地球多源时空信息和多传感器网络,遥感监测潜在滑坡体,利用监测设备获取滑坡岩性、坡体结构、地貌形态、活动迹象等关键控制信息,从中选取滑坡灾害诱发的主要控制要素作为判识指标,建立基于多源信息的潜在滑坡多因素判识模型;特别是根据滑坡的成灾规律,分析潜在滑坡孕育过程中地貌形态改变、成灾条件变化与滑坡发生的临滑诱发条件,建立基于不同信息源的滑坡控制因素判识模型。最后,通过汶川地震灾区垮梁子滑坡体实例分析,验证潜在滑坡综合判识模型并进行优化,从而为滑坡灾害的早期判识预测提供依据。     

基于两相双质点MPM的滑坡堵江灾害链生全过程分析

滑坡-堵江-堰塞湖灾害链是高山峡谷地区的典型地质灾害,其中滑坡堵江环节作为该灾害链的衔接过程,往往决定了后续灾害在时间、空间上的延拓规模,合理再现这一复杂流-固耦合过程对于灾害链风险评估至关重要。基于物质点法（MPM）模拟岩土材料非线性的优势,采用Drucker-Prager模型表征失稳运动的岩土体,引入人工状态方程表征水体流动过程,发展了岩土体（固相）与水体（液相）相互作用的两相双质点物质点法（TPDP-MPM）;通过模型试验尺度下滑坡体-水体相互作用过程的仿真分析,验证了TPDP-MPM处理岩土体、水体两相耦合的有效性。以此为基础,针对2011年湖北十堰市二荒村滑坡堵江（平渡河）灾害链,再现了灾害演化全过程,通过演化过程中的速度场与动能分析,认为二荒村滑坡堵江全过程可分为失稳启动、高速滑动、入江制动和堆积成坝4个阶段,揭示了滑坡体在失稳启动和高速滑动阶段的运移模式以及入水制动阶段水体对于滑坡堆积过程的影响规律。研究成果为滑坡堵江灾害链的全过程推演与风险评估提供了理论与方法。     

宿迁市韩山堆填土滑坡稳定性分析与治理设计

宿迁韩山北侧堆填土滑坡自出现滑坡迹象以来,滑坡险情不断加大,严重威胁滑坡区新建建筑物及过往行人安全。文中在对韩山北侧滑坡详细勘查及灾害调查的基础上,对其灾害特征与致灾机理进行了综合分析,并运用Geo-Slope软件对该滑坡体天然、暴雨、地震3种工况下的滑坡稳定性进行了定量分析。结果表明:在暴雨和地震工况下滑坡体处于不稳定状态,滑带位于堆填土与下卧片岩层基覆界面处,与滑坡详细勘查情况一致。同时,采用传递系数法计算出3种工况边坡的剩余下滑力,得到滑坡推力设计值。最后,通过理正岩土软件计算出拟设抗滑桩桩身内力及分布,并提出以抗滑桩板墙为主要支护手段的综合治理方案。该研究可为韩山地区同类型滑坡地质灾害防治提供参考。     

某滑坡变形机理分析及应急治理工程效果评价

在对某滑坡所在区域地质环境分析的基础上,利用极限平衡法和数值模拟方法分析了该滑坡灾害体前部边坡的受力特征、稳定状态,针对该滑坡体的变形破坏机理,提出对滑坡体的应急治理工程措施.在应急治理工程施工完成后,通过对该滑坡工后地表和深孔位移监测,分析了该滑坡当前所处的状态,对应急治理工程的效果做出评价,为该滑坡后期进行彻底治理设计提供了科学的依据.     

震后崩塌体与滑坡体泥沙起动条件研究

"5·12"汶川大地震具有震级高、震源浅、破坏性强、次生地质灾害严重的特点.地震引发了大量的次生灾害,主要为滚石、崩塌、滑坡、堰塞湖和泥石流.大多数次生山地灾害均会产生大量的泥沙进入河道,譬如强烈的主震和余震作用下进入河道的泥沙,堰塞坝开挖泄洪通道岸坡泥沙以及降雨、山洪等因素作用下可能进入河道的崩塌体与滑坡体泥沙等.研究泥沙输移规律对于灾后重建中的滑坡和泥石流灾害监测预警、河道整治与防洪、预防工程诱发灾害以及堰塞湖后续处理与资源利用具有指导作用.根据边坡上泥沙的起动特点,结合已有泥沙起动研究基础,充分考虑相对暴露度、相对粗糙度、形状系数等影响因素对泥沙起动的影响,对震后崩塌体与滑坡体泥沙的再起动进行了研究,得到了震后崩塌体与滑坡体泥沙起动条件.     

滑坡–堵江–涌浪灾害链模拟的DEM–CFD耦合分析方法及其应用

滑坡-堵江-涌浪灾害链的演化过程涉及复杂的滑坡-河流相互作用。为了真实再现这一演进过程,本文提出了一种扩展的离散元法（DEM）与计算流体动力学（CFD）耦合数值方法,通过在局部平均DEM-CFD耦合方法中引入流体体积法（VOF）建立了一套能够描述河流自由水面演化的扩展DEM-CFD耦合数值框架,实现了对滑坡涌浪形成及传播过程的追踪;并提出了一种新的局部孔隙率计算方法即虚拟球模型,来克服网格颗粒临界尺寸比的限制,从而实现复杂地形建模要求;进一步通过多个典型算例验证其准确性和有效性。在此基础上,开展了滑坡-堵江-涌浪灾害链演化模拟,并应用至白格滑坡坝形成过程复演,深入分析了滑坡-河流动态演化过程及耦合作用机理。结果表明：所提出的方法能够准确模拟滑坡-河流相互作用;滑坡-河流-河谷地形的耦合作用驱动了灾害演化,滑坡体驱动了涌浪的传播,而河流则增加了滑坡体的动能耗散,且对其沉积过程在河流流向上产生相反影响;模拟得到的白格滑坡运移路径、沉积形态及涌浪侵蚀面积与实地调查结果吻合度较高,成功再现了2018年10月11日白格滑坡堵江事件。本文所提出的扩展DEM-CFD耦合数值方法为深入研究滑坡-堵江-涌浪灾害链演化机制提供了有力的数值工具,对于灾害预测及防灾减灾策略的制定具有一定的参考价值。     

边坡灾害监测预警物联网系统及工程应用

为了解决倾斜顺层岩质边坡监测预警所面临的预测困难、监测布点繁多等难题.基于恒阻大变形锚索与滑坡体之间的相互作用力学原理,运用物联网技术,提出了恒阻大变形锚索子系统、双路数据通讯子系统、数据接收处理子系统和智能供电子系统,研发了边坡灾害监测预警物联网系统,完善了监测预警模式,实现了对顺层岩质边坡的加固-监测-预警一体化功能.对本钢集团南芬露天矿"10-0731滑坡"和"10-0805滑坡"的成功预警表明,边坡灾害监测预警物联网系统能够实现对倾斜顺层岩质边坡灾害的超前预警.     

地图比例尺定义及多比例尺地图覆盖的拓扑学原理

为了用数学形式表征地图比例尺的本质特征,地图比例尺的概念需要精密的数学表达形式。根据地图比例尺与地球制图半径、可视化点对应点元半径的函数关系,给出两个地图比例尺的数学定义;由函数的定义域推出大、中、小地图比例尺的分类;并从拓扑学覆盖的数学定义,论证制图区域多种地图比例尺覆盖的科学合理性。     

并行电阻率法在滑坡体地质调查中的应用研究

滑坡具有灾害性大、破坏性大的特点,为了规避风险,减小损失,查明滑坡体潜在的滑动面非常有必要。采用高精度并行电阻率法,进行滑坡体数值模拟与探查实践应用,对现场滑坡进行探查解释,给出滑坡面深度等参数。结合现场钻探资料,发现并行电阻率法的探查解释结果可靠,效果良好,为滑坡稳定性评价提供重要的参考价值。     

作用的对立统一规律在滑坡研究中的应用

作用的对立统一规律是将作用规律与对立统一规律结合而建立的一种解决实际问题的应用科学方法.这种方法将滑坡现象发生的原因归结为作用和滑坡物体的质空关系性质两大因素.其中,作用因素由主动作用量的值及其变化状态所决定,滑坡体的性质由表征质空关系特性的虚度和实度参数所决定.研究结果表明：作用的对立统一规律可以直接用于滑坡灾害的预测预报,方法简单实用,而且准确可靠.     

堰塞坝背水面坡度对溃决过程影响机理大尺度试验

堰塞坝溃决物理概化试验是当前研究堰塞坝溃决机理较为可行的方法,但在现有堰塞坝溃决试验中,由于试验坝体尺寸较小、试验上游库容不足,导致试验的溃决过程与实际堰塞坝溃决存在较大差异。为尽量克服库容的不足所带来的影响,本文采用了最大库容达380m3的大尺度堰塞坝溃决试验系统。本文以无粘性、宽级配砂砾料堰塞坝为对象开展了多组室内大尺度溃决试验来揭示堰塞坝溃决机理,并通过设置不同背水面坝坡来研究其对溃决过程的影响。通过试验发现堰塞坝溃决过程可以分为沿程冲刷、溯源冲刷、快速发展和溃口稳定四个阶段。在溃决过程中发现陡坎侵蚀和溃口两侧土体失稳坍塌是溃口快速发展的主要机理。不同背水面坡度下的沿程冲刷阶段冲蚀特征基本相似,而溯源冲刷阶段及快速发展阶段溃决过程差异显著,较大的背水面坡度使溯源冲刷阶段跌坎水流更容易得到发展,进而影响溃口处的垂向冲深及侧向发展,导致快速发展阶段更易形成垂向落差较大的陡坎洪水冲蚀。从溃决历时来看,坡度的增加使溃口发展更快、峰值流量出现时间更早,进而导致溃决历时缩短。坝顶溃口宽度及峰值流量也会随着坡度的增加而增加。在本试验还较好地重现了天然堰塞坝下游河道两岸的淤积现象,并根据堰塞坝溃决过程中的水流特点、泥沙运动及溃决完成后下游河道的地貌,初步分析了淤积区的形成机理。     

IDL支持下的滑坡可视化方法研究

以三峡库区榨坊坪滑坡体为例，详细阐述了滑坡体地面模型和滑动面三维模型的构建与可视化显示方法。利用集大型数据分析、可视化和跨平台应用开发为一体的最新可视化软件IDL．将IDL中的TRIANGULATE函数和TRIGRID函数相结合,建立了基于Delaunay三角网的滑坡体规则格网地面模型和滑动面三维可视化模型．实现了该滑坡体的三维模拟与再现,为滑坡体的研究与分析提供了科学、方便、强有力的依据。     

金沙江白格滑坡残留体失稳堵江风险分析

2018年10月10日和11月3日,金沙江上游白格滑坡两次滑动形成堰塞湖,对下游造成了巨大破坏。目前其滑源区边界外仍存在K1、K2和K3等3处规模较大的残留体,有再次失稳堵江的可能性,对下游4座在建水电站构成威胁。受滑坡区自然地理地质条件制约,对白格滑坡残留体的规模、可能的失稳模式、一次失稳体积等方面的研究工作较少,不能为金沙江上游相关建设风险管理提供支撑。针对上述问题,2019年对滑坡残留体开展了精细地形测量、变形现象详细调查、深部结构探测等工作,系统分析了三处残留体的体积、失稳方式、可能的失稳组合;在考虑失稳体的铲刮效应、运动轨迹、松方系数等基础上对残留体入江规模进行了分析;根据河谷地形数据,基于PFC3D软件模拟和“10·10”、“11·3”两次白格堰塞体的形态特征,对不同失稳规模进行了堰塞体堆积形态预测。结果表明,三处残留变形体体积分别为159.3×104m3、460×104m3、142×104m3;滑坡残留体存在小规模坍塌、大范围卸荷变形、一定规模岩土滑移失稳三种变形破坏形式;最危险失稳工况以1-4、2-1、3-1、3-2四个亚区同时失稳可能性最大,失稳总体积达271×104m3;白格滑坡残留体不同失稳工况下,沿主滑槽入江堆积最大堆积高度47.5m,堆积高程2937.5m。沿白格滑坡凹槽上游斜坡入江堆积最大堆积高度28.7m,堆积高程2923.7m。     

大型坝体基础结构新施工方案的综合研究

鉴于坝基结构施工传统沉井方案在大型坝体应用中的局限性,设计采用地下连续墙处理坝基深厚覆盖层、兼具挡土与坝体基础双重作用的新施工方案.分别从结构受力、施工技术以及工程造价的角度对此方案进行了综合研究:依据水工规范,在进行坝体整体结构核算的基础上,采用三维有限元方法,分析坝体整体结构及地下连续墙复合挡土墙体系在最不利工况下的受力变形与稳定特性;并作出方案的技术经济评价.结果表明,结构的受力状况满足规范要求且安全储备较大,地下连续墙技术能够胜任大型坝基施工,新方案与原沉井方案造价约相差5.5%.综合分析验证了新方案的可行性,并针对结构特点提出一些施工建议,为同类大型工程设计施工提供参考.     

库水复活型滑坡牵引滑动机理模型试验研究

为深入探索库水复活型滑坡的破坏模式和力学机制,设计研发新型试验装置,装置主体是由若干渗透盒构成的分段式滑面,能够模拟各种几何形态的滑动面。通过向不同区段的渗透盒注水,可模拟滑带土分阶段饱水软化,实现库水位上升条件下相邻滑块间的牵引滑动过程。采用传感元件、数码摄像以及数字图像处理等测试手段,获取滑带土体积含水率、孔隙水压力、坡面水平位移的变化规律以及后缘面演化特征,并探讨滑坡体失稳破坏模式。结果表明:滑带土饱水后抗剪强度大幅度下降是滑坡发生的重要条件,滑动面处的孔压变动是激发老滑坡复活的重要诱因;滑带处孔隙水压力的增大与滑坡位移的增大是同时发生的,滑带土强度衰减与滑体变形具有良好的相关关系;坡面变形区域分为强、弱变形区和牵引区3部分,坡面变形为1～1.5倍的失稳滑带长度;随着失稳滑带长度增加,坡面变形区域变大,对后侧稳定坡体的牵引变形影响变小;后缘破裂面多呈折线型滑面形态,后缘破裂面倾角试验值受失稳滑段位置和滑体厚度影响显著。研究结果为库区滑坡灾变机制的认识和治理提供重要依据。     

滑坡计算参数反演分析的优化算法

对三峡库区已有勘察资料的滑坡进行分类统计，得到滑带土抗剪强度参数的分布函数，并计算其天然强度和饱和强度的相关关系。根据滑坡宏观变形特征确定滑坡稳定性评估指标，用剩余推力法建立滑坡反演分析的平衡方程，并通过敏感性分析得到抗剪强度参数对滑坡稳定性影响程度的比值。提出了反演参数的优化算法，将反演得到的一系列参数值与统计数据进行对比分析，兼顾了滑坡的区域共性和个体特性。     

预应力锚索抗滑挡墙设计理论研究

将预应力锚索和普通重力式抗滑挡土墙进行组合，形成了预应力锚索挡土墙组合抗滑结构，用于对滑坡、高边坡的整治，以最大限度地发挥这两者抗滑结构的优点，达到高效、经济、快速整治滑坡的目的。并对这种组合抗滑结构的工作原理、设计理论以及经济技术比较等进行了研究。结果表明：预应力锚索抗滑挡土墙组合结构完全可以用于对大中型滑坡以及高边坡的整治，而且具有明显的技术经济优势。     

临江崩滑堆积体岩土接触面抗剪强度分析

分析了前期黄土坡滑坡临江崩滑堆积体对于滑带土采用不同方法进行抗剪强度试验的资料,结合反演分析成果,综合分析了黄土坡滑坡临江崩滑堆积体与基岩接触面软弱土层的抗剪强度,为崩滑堆积体稳定性评价提供了一定的依据.     

平庄西露天煤矿滑坡灾害远程监测实例分析

在远程实时监测系统前期研究开发基础上,以平庄露天矿边坡为现场应用研究对象,开展了滑坡监测及预报的现场试验研究.对露天矿山边坡在采动条件下,由稳定到不稳定直至滑动的全过程,进行远程实时监测.至2007年1月14日产生滑坡.在获得宝贵的大型现场试验数据基础上,对比分析了边坡的滑动破坏特征、位移和远程监测曲线,揭示了远程监测曲线斜率增大预示边坡稳定系数降低,曲线斜率突增处是预报特征点.试验表明,该方法实际应用于滑坡灾害监测预报是有效的,与传统的位移监测方法相比,不仅实现了远程无线监测,而且在预报时间上显著提前.     

东苗家滑坡体变形监测系统设计

为确保小浪底工程安全运行,有效防治东苗家滑坡体地质灾害的发生,对滑坡体采取工程整治的同时实施变形监测.在滑坡体地表及深部布设变形监测仪器,建立多种方法、多种仪器、多层次的综合监测系统,通过对滑坡体变形特征全方位的监测,能及时捕捉滑移征兆,做好预测预报工作,并为制定滑坡治理方案和预防措施提供依据.