基于光纤监测的边坡应变场可视化系统研究

近年来分布式光纤传感技术已成为土工测试领域的一股新生力量,在岩土体尤其是边坡的变形监测中发挥了日益重要的作用。基于该技术构建的边坡智能监测系统能捕捉坡表和坡体内部应变场的时空分布特征。由于光纤监测可获取海量数据,如何对其进行高效的提取、处理和挖掘是该技术应用中的瓶颈。基于MATLAB开发的边坡应变场可视化系统通过用户界面实现了对海量光纤监测数据的识别、去噪、预测分析和可视化展示,并具有边坡稳定状态诊断及预警的功能。在一组室内边坡模型试验中,采用该系统成功实现了边坡应变场监测数据的可视化,并对边坡稳定性相关的预警阈值进行了回归分析,体现了其处理数据方便、快捷、高效、直观等特点。该系统未来将在现场边坡的监测和滑坡预警预报中发挥重要的作用。     

滑坡速度倒数法预测模型加速开始点识别及临滑时间预测研究

对矿山或自然土质和岩质边坡而言,大多数滑坡预报都是基于边坡变形三阶段蠕变理论,并根据临滑前加速变形阶段即开始加速点(onset of acceleration,OOA)之后的位移进行滑坡时间预测研究。在分析S-SAR型边坡雷达连续监测的位移后,发现以OOA作为速度倒数法(inverse velocity method,INV)分析的开始点(starting point,SP),所预测的滑坡时间具有一定滞后性。基于变形速度随机变量在斜坡处于匀速变形阶段时服从正态分布特征,提出一种应用正态分布置信区间来动态识别SP位置的方法。通过将S-t坐标系统一量纲后转换成T-t坐标系,建立一种T-lgt的滑坡时间预测模型,此模型应用SP位置后的位移数据可以效提高滑坡预测时间准确性。     

边坡地质工程问题研究

 博士学位论文摘要　在大量科研、生产、教学实践的基础上, 系统研究了边坡岩体变形破坏与演化、滑坡稳定性预测与决策、边坡变形体稳定性分析与改造、人工边坡的施工监测与控制以及边坡地质工程本身的学科理论与方法等主要边坡地质工程问题, 取得了系列重要研究成果。主要内容包括:(1) 详细阐述了边坡科学的研究现状和存在的问题;(2) 系统分析归纳了边坡地质工程的研究方法和主要研究内容;(3) 从边坡变形破坏与演化分析入手, 应用浅生时效构造理论, 系统研究了边坡岩体的变形破坏规律, 总结了边坡岩体变形破坏的主要阶段及类型:(4) 用有限单元法, 详细分析了不同剥蚀强度、河谷演化阶段、浅生改造作用对边坡岩体中应力应变场的作用规律及特点;(5) 在分析滑坡预测现状的基础上, 提出了数值模拟预测新方法, 并阐述了该方法的基本思路和原理;(6) 应用数值模拟预测方法, 详细研究了黄河李家峡水电站Ê 号滑坡在水库蓄水期间的变形破坏方式, 并提出用库水位调节控制滑坡破坏方式的措施, 得到了工程检验, 取得了明显的经济效益和社会效益;(7) 阐述了边坡改造工程的分析原理与方法, 应用该方法, 以韩城电厂边坡治理工程为例, 详细研究了边坡改造工程的分析与决策问题;(8) 提出了信息化控制的新概念。结合施工监测, 应用自行设计的土钉应变测试技术与装置, 成功完成了深基坑土钉墙工程的信息化施工;(9) 应用施工监测资料, 讨论了土钉结构对不同土层的适宜性以及土钉的设计、施工问题, 获得了一些有益的认识或结论;(10) 从认识论角度, 对边坡地质工程中存在的一些问题, 进行了哲学反思。     

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。     

探讨滑坡地质灾害远程监测预报系统及其工程应用

近些年来,对露天矿边坡是稳定性监控预报技术进行研究对于防控滑坡地质灾害来说具有十分重大的意义。将监控锚索、滑床以及滑体之间相互作用学原理作为理论的基础和前提,将滑床以及滑体相对运行状态力学的监测原理进行提出,将多个因素监测转变成为单一的滑动力力学量监测,并且明确监控预紧力和滑动力之间的关系。通过实施滑坡地质灾害的物理模型试验的结果我们不难看出,在滑坡地质灾害发生之前,边坡岩体自身的内应力会产生连续性的变化,在滑动力比抗滑力大的时候,边坡的岩体也会产生滑动以及变形,而且对边坡岩体里面内应力变化进行捕捉,根据试验的结果我们能够对滑坡地质灾害远程监控预报系统的研究和开发,进而将摄动力的动态变化远程实时监控进行实现,并且提出四种常用的滑坡地质灾害远程监测预警模型,通过在现场实践中应用露天矿山边坡实施边坡稳态预测警报以及实时监控。本文中,笔者就探讨滑坡地质灾害远程监测预报系统及其工程应用。     

蠕滑型边坡动态稳定性系数实时监测及其位移预警判据研究

 滑坡的蠕滑位移过程本质上就是滑坡岩土体的损伤变形演化过程。因此,在系统分析蠕滑型边坡不同蠕滑变形阶段的变形演化特征与损伤破坏机制基础上,运用损伤力学基本原理,探索和揭示边坡蠕滑变形与其稳定性系数的相互内在联系,确定边坡的蠕滑位移与其坡体损伤变量及其稳定性系数的定量关系,并依此建立基于边坡蠕滑位移参数确定其动态稳定性系数的方法;同时,依据位移–时序曲线切线角速率和加速率参数变化规律,研究和确定基于安全系数的边坡稳定性位移监测预警判据 和边坡安全稳定预警时间 。最后,以典型鸡鸣寺滑坡为例,运用蠕滑型边坡动态稳定性系数与位移监测预警判据,对该滑坡的稳定性演化过程进行后验分析与评价,并同时与斋藤迪孝法预测结果进行对比,其分析评价结果与该滑坡实际稳定演化规律基本吻合,表明所提出和确定的有关位移监测预警判据参数,在蠕滑型边坡的稳定性评价与预测中具有一定的实用性和有效性。     

GNSS定位技术在营运高速公路边坡变形监测中的应用

为满足营运高速公路边坡监测的实时性,基于GNSS卫星定位系统开发了适用于边坡变形监测的北斗+综合智能监测云平台。该平台具有多源多维信息智能展示与可视化交互功能,良好的人机交互界面,可扩展性强,能存储、分析与管理现场监测设备实时回传的信息,实现从前端数据采集到监测结果显示的全流程智能化。将该平台应用于江罗高速公路某路堤边坡,监测结果与现场检查情况都表明,该路堤边坡目前处于相对稳定状态,后续依托自动化监测设备和监测云平台可持续对该边坡进行有效监测,为GNSS定位技术在营运高速公路边坡变形监测的应用提供工程参考。     

滑坡实时监测网络地理信息系统研发及应用

 基于ArcGIS Server平台,结合SQL Server数据库,开发适用于滑坡的安全监测网络地理信息系统(GIS)。该系统在研究安全监测对象的空间和属性数据建模及可视化网络查询的基础上,完成滑坡监测信息的断面分析、平面分析及三维分析模块,实现监测信息在断面、平面和三维视图中的图形化表达及插值分析、趋势图分析等多种可视化分析功能,满足滑坡监测的空间数据和属性数据一体化、可视化显示及网络查询、空间分析功能多样化等功能需求。该系统适用性强,对滑坡监测数据的实时分析、安全评估以及预报决策将起到重要作用。     

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     

复杂岩质高边坡工程安全监测三维可视化分析

应用自主研发的岩石边坡工程安全监测三维可视化分析系统(SlopeMoni3D),以锦屏一级水电站左岸高边坡工程为例,建立安全监测分布式分析平台,对边坡安全监测系统与赋存地质条件进行虚拟现实可视化分析。以三维云图的可视化形式对安全监测获得的左岸边坡开挖区域浅表、深部变形发展趋势及锚索测力计锚固力在相同时段变化量的空间分布进行综合分析,完成边坡整体稳定性和变形趋势的分析评估。分析结果表明:(1)以虚拟现实可视化方式解析复杂岩质边坡工程区域地质条件,可直观表达各监测项目测点布置与地质结构的相互关系,便于监测成果与地质条件和施工信息的综合分析;(2)借助三维可视化分析平台所提供的监测数据管理和监测数据场三维云图绘制等功能,可直观比较相同监测时间段不同监测项目所获得监测物理量的三维云图分布,便于从地质、施工等方面综合分析边坡各区域的变形趋势和稳定状态。     

雅安地震区吴家山滑坡变形及稳定性分析

雅安地震引发昊家山地区老滑坡体发生失稳现象，安置GPS监测系统对该地区进行了变形监测。在区域地质条件基础上，运用极限平衡法分析坡体稳定性；利用FLAC3D三维显式有限差分程序建立模型，输入地震波分析地震作用下坡体的变形情况，并结合实际GPS监测结果，探讨变形规律。稳定性分析表明地震作用导致边坡稳定性大幅下降，引起了此次边坡变形失稳；同一地震作用下不同土层的动响应程度不同，老滑坡体对地震作用更加敏感；数值模拟结果揭示了地震作用下坡体的变形情况，与实际监测结果进行了对比分析，对研究坡体变形有借鉴意义。     

基于假设检验原理的边坡临滑时刻的动态识别方法

 位移监测技术在边坡工程中的应用越来越广泛,如何根据动态监测信息及时掌握边坡稳定性状态,判定边坡的临滑时刻是有效实施滑坡预警、避免滑坡灾害发生的关键问题之一。在分析各种典型滑坡判据的基础上,确定将位移加速度大于0作为边坡的临滑判据;基于假设检验原理,将由观测得到的位移数据生成的位移速度变量看作是一随机变量,认为边坡在等速变形阶段时的位移速度变量服从正态分布,一旦进入加速变形阶段时则不服从正态分布,据此提出基于Lilliefors检验的边坡临滑时刻的动态识别方法。结合平庄西露天矿顶帮9•15滑坡过程中的监测数据,对边坡在不同变形阶段的位移速度变量进行形态检验,得出该边坡在等速变形阶段时,位移速度变量服从正态分布,进入加速阶段后服从指数分布,并且在剧滑前的一段时间内位移加速度变量服从正态分布,验证上述方法的合理性。研究结果表明,该方法能够及时、准确识别边坡的临滑时刻,可有效提高滑坡预警的可靠性。     

广东某高速公路K97滑坡成因分析及治理方案设计

工程滑坡是危及高速公路施工及运营安全的重大隐患,查明滑坡成因是治理滑坡的关键。文章以广东省某高速公路K97滑坡工点为例,结合地质勘察资料就其滑坡性质和变形特征进行综合分析,得出滑坡形成的原因,并通过计算对滑坡稳定性进行评价,提出合理的治理方案。     

青海高原龙穆尔沟红层滑坡变形机制的地质分析与模型试验研究

 以西久公路(S101线)龙穆尔沟DH6#红层滑坡为典型代表,采用地质分析与室内模型试验相结合的方法,对河谷下切和雨水浸润作用下青海高原红层滑坡的变形破坏过程进行研究。在地质力学模型试验中,以坡体开挖来模拟河谷下切卸荷作用,采用均匀毛细浸润技术模拟雨水入渗改变岩土强度的现象。以位移量作为重要指标,先分析河谷下切和雨水浸润对坡体变形的单独影响,再将二者综合分析,并分析二者的作用权重。结果表明,河谷下切和雨水浸润作用在红层滑坡的变形过程中均扮演重要角色,认为坡体变形的根本原因是以红层特殊岩土性质为基础的2次强度衰减过程：河谷下切引起的坡体卸荷松弛(第一次强度衰减)以及临空面的出现是滑坡发生的基础;长期的雨水浸润作用造成岩体强度软化(第二次强度衰减)是滑坡发展的直接原因。把以龙穆尔沟DH6#滑坡为典型代表的高原红层滑坡的变形机制归纳为：原始地貌→河谷下切→坡体卸荷松弛→岩土强度衰减→水的作用→岩土强度进一步衰减→坡体整体滑移。     

巫山青石滑坡复活机制研究与稳定性评价

受三峡库区175 m水位蓄水影响,引起了古滑坡复活,前后缘出现了大规模的变形,坡体的稳定性降低,直接威胁到景区、航道、电站的安全。本文根据滑坡的地形地貌及滑坡变形的监测数据,结合所处的地质环境条件,对滑坡的复活机理进行了系统的分析,在此基础上采用极限平衡法和FLAC数值模拟方法分析了滑坡的稳定性,得到滑坡目前处于基本稳定状态。滑坡属于牵引式滑移,其整体的稳定性取决于滑坡前缘强变形B、C区的稳定,若前缘强变形区再次发生大规模变形破坏,势必影响滑坡的整体稳定性。最后,针对滑坡提出了采用专业监测预警+裂缝封闭+截排水沟+清除前缘垮塌区表面危险岩块的综合防治方案的建议。     

三峡库区典型滑坡的稳定分析及预测研究

以三峡库区某典型滑坡为例,介绍了滑坡基本特征,结合Morgenstern-Prince法对滑坡进行了稳定性计算,分别计算出各个监测点水平位移17种预测模型的5年预测数据,分析了预测数据变化趋势和滑坡变形趋势。     

板梁状滑坡形成条件、成因机制与防治措施

 以发生于四川省南江县兴马中学滑坡和大河中学滑坡这2个新老滑坡为典型案例,通过详细调查和分析解剖,提出一种新的平推式滑坡类型——板梁状滑坡。板梁状滑坡平面上呈扁长矩形,纵向长度远小于横向宽,剖面上呈薄板状。其主要发生于由近水平巨厚层砂岩和薄层泥岩构成的斜坡陡崖附近,坡内存在一组平行于坡面的长大陡倾结构面。在强降雨条件下,平行于坡面的张裂缝被快速充水至某一临界高度后,强大的静水压力将外侧岩体整体平推出去,形成平推式滑坡,而后随着裂缝内水头的骤降,滑体很快会自行止动。在较系统地研究并查明形成板梁状滑坡必须具备的岩性条件、坡体结构条件、裂缝储水条件以及强降雨触发条件的基础上,针对板梁状滑坡的后续变形破坏模式,提出加强截排水,消除在裂缝内形成高水头的条件;在板梁外侧根部采取短桩或抗滑键阻止板梁进一步向外滑动;顶部采用连梁或锚索约束其倾倒变形等有针对性的工程治理措施。     

溪洛渡库区典型滑坡堆积体变形与防灾探讨

水库运行过程中,库岸滑坡堆积体表现出不同的变形、破坏特征及其演化规律。根据溪洛渡库区滑坡堆积体的地质调查、变形监测资料,选择了干海子、雨林二组2个滑坡堆积体作为典型实例,分析了水库运行期2个滑坡堆积体的变形破坏现象及其演化特征,探讨了不同滑坡堆积体的变形破坏特征及其与剖面形态之间的关系;依据剖面形态,将滑坡堆积体划分为躺椅型和座椅型两类,进一步分析了躺椅型、座椅型滑坡堆积体的剖面形态特征、势能特点、变形破坏特征以及可能的灾害效应,并提出了针对性的防灾减灾对策。     

叠溪地震滑坡振动台试验研究

实验室振动台模拟试验是研究地震滑坡的手段之一.本文选取1933年岷江上游叠溪地震诱发各类滑坡中的两种(岩质顺层滑坡和深覆盖层孔隙水压力激增型滑坡)为例,借助水平加垂直双向振动模拟试验台,进行地震滑坡的振动台模拟试验.以此分析和探讨各种斜坡在地震力的作用下的变形破坏的规律和机制,并以此验证前人所建数值模型和计算模型的正确性.斜坡模型的建立是在对叠溪地震进行详细的分区分带研究,对叠溪地震形成演化机制的深入探讨后建立起来的,具有较强的针对性和模拟性.