岩体滑坡冲击能计算及受灾体易损性定量评估

 滑体下滑及对受灾体冲击过程中,由于滑体内部的崩解碰撞将会耗散部分动能,而工程中通常采用简化的方法计算滑体冲击能,没有考虑内部耗能的影响。采用离散元法模拟得到滑体对受灾体的冲击力–时间曲线,根据冲量定律和能量守恒定律换算得到滑体冲击能。以实际工程为例,详细分析滑体下滑过程与冲击受灾体过程中的能耗规律。结果表明：同时考虑下滑和冲击过程中滑体内外部耗能的计算方法与只考虑滑体外部摩擦耗能的计算方法相比,冲击能计算结果相差较大,说明滑体内部耗能不可忽略。另外,还对冲击能和受灾体易损性影响因素进行分析。分析结果表明：在几何条件一定的情况下,冲击能对滑体内摩擦角最敏感,其次是受灾体与滑坡源的相对位置,再次是滑体节理间距、滑体密度与冲击面宽度,对滑体黏聚力最不敏感。另外滑体冲击方向会同时影响冲击能和抗冲击能。     

滑坡灾害易损性定量评估模型应用与比较

针对前期研究中提出的两种滑坡灾害受灾体易损性定量评估模型,以一个实际滑坡灾害为工程背景,描述了这两种易损性定量评估模型的实际应用步骤。结合实例,从概念、基本假设、适用情况等方面,对两种模型的异同进行比较和分析得出,两种模型均定量地反映了典型受灾体在滑坡作用下的脆弱性;其中一种模型从冲击过程量能转化的角度反映了受灾体具体的毁损程度,适用于需要精确计算破坏程度的情况;另一种模型则从概率的角度反映了受灾体破坏的可能性,适用于需要考虑滑坡致灾过程中不确定性影响,且只需考虑受灾体是否破坏的情况。从而为易损性评估模型的选取和应用提供了理论依据和参考实例。     

基于滑体与受灾体共同作用的冲击能计算模型

滑坡冲击能计算是准确评估受灾体易损性的重要依据。对滑坡致灾过程能耗机制分析发现,滑体在下滑及冲击受灾体过程中,由于内部崩解碰撞将会耗散部分能量。基于滑体与受灾体冲击过程能耗机制提出冲击能计算方程组。结合实际,采用斜率为滑体变形模量的斜线逼近滑体真实变形曲线,将受灾体简化为弹性悬臂梁,从而在冲击能计算方程的基础上推导出滑体冲击能简化计算模型。同时提出一种能直观反映冲击能大小的指标,称之为冲击效应系数。该系数反映出冲击能和滑体内部耗能是由受灾体与滑体变形特性共同决定的。受灾体相对滑体越坚固,冲击效应系数越大,则冲击能越小,滑体内部耗能越大;受灾体相对滑体越脆弱,冲击效应系数越小,则冲击能越大,滑体内部耗能越小。结合工程实例,介绍冲击能简化计算步骤。最后通过实例表明冲击过程中滑体内部将会耗散绝大部分能量,与前期模型实验反映的规律在定性上是一致的。     

滑坡灾害典型受灾体失效概率计算方法及应用

从系统研究的角度看,滑坡灾害系统包括致灾体子系统和受灾体子系统.滑坡灾害是这2个子系统共同作用的结果.以往的研究主要集中在致灾体稳定性的评价上,没有全面考虑2个子系统对灾害风险的影响,尤其缺少对受灾体子系统的研究.针对这种现状,对一种典型受灾体(框架结构)在滑坡灾害作用下的失效概率计算方法进行探讨:将滑坡灾害致灾模式简...     

库水位骤变下滑坡–抗滑桩体系作用三维分析

库水位上升产生的浮力作用和库水位骤降时产生的渗透动水压力,将改变原有的水–边坡作用环境与条件,不利于库区边坡稳定。结合三峡库区马家沟I号滑坡的现场监测成果以及库水位波动数据,利用数值模拟方法,建立真三维模型。采用有限差分程序软件内置的Fish语言将分别考虑库水位上升和下降对坡面产生的静水压力作用、动水压力作用耦合于有限差分程序软件,对滑坡在库水位骤然上升与下降的位移和应力场进行分析,研究应力–渗流耦合作用下抗滑桩加固库区滑坡位移和受力特征,探讨滑坡–抗滑桩相互作用体系的防治效果。结果表明：抗滑桩与土体形成土拱效应以及抗滑桩阻滑效应相互作用下防治滑坡效果明显;库水位骤降产生的动水压力相比于库水位骤升产生的静水压力对滑坡–抗滑桩作用体系的减弱作用更大;数值模拟方法为对库水位骤变下滑坡–抗滑桩体系相互作用三维分析具有一定的指导意义。     

青岛市S212公路典型岩石滑坡治理工程实例分析

 对青岛市S212公路上石老人观光园段岩石滑坡的基本特征及其成因进行分析,根据该岩石滑坡的特征及治理工程的要求,在治理工程中采用了一种新型复合抗滑桩结构。该复合抗滑结构由普通抗滑桩和微型钻孔钢管组合桩共同构成,即在滑体等易开挖的强风化岩层中采用普通抗滑桩,而在嵌固段等不易开挖的中～微风化岩层中采用微型钻孔钢管组合桩。该复合抗滑结构将普通抗滑桩和微型钻孔钢管组合桩结合为一个有机整体,施工安全方便,同时又具有较大的刚度,特别适合类似岩石滑坡的治理。实践证明该岩石滑坡的治理效果较好,这种新型复合抗滑桩结构的应用为今后类似岩石滑坡工程的治理提供了成功的范例。     

松散滑坡治理中坡体结构与强度的重要性

在土体滑坡和松散滑坡治理过程中，由于忽视对滑坡体结构与强度的研究而容易出现的冒顶剪出、桩间土挤出和锚索预应力衰减等3方面的问题，结合典型的工程实例进行了分析探讨，并强调了松散滑坡及土体滑坡的勘察及加固设计中应遵循的基本原则。     

汶川地震触发高速远程滑坡–碎屑流堆积反粒序特征及机制分析

 中国四川汶川地震触发了众多的典型高速远程滑坡–碎屑流。为论证这些高速远程滑坡–碎屑流堆积的层序特征和形成机制,以谢家店子滑坡、牛圈沟滑坡和文家沟滑坡为研究对象,首先对高速远程滑坡运动路径上的竖向分带性进行详细的描述,并根据各带特征,将其划分与命名为气浪影响区、碎屑流跳跃抛洒区、碎屑流流动堆积区、滑动剪切带以及下伏的原沟谷堆积层。在对各竖向分带进行描述的基础上,以碎屑流流动堆积区为重点研究对象,运用面积取样–面积频率法和室内筛分法,对碎屑流流动堆积区不同粒径范围内的颗粒进行详细的粒组分析,并通过质量–频率法的转换,最终获取碎屑流流动堆积区竖向剖面中不同高度层位上碎屑颗粒的累计频率分布曲线,揭示碎屑流堆积体内部所特有的堆积规律--反粒序结构,该结构是高速远程滑坡–碎屑流运动过程及其运动状态的重要反映,是高速滑坡远程运动机制分析所基于的重要地质证据。根据大量的现场调查和室内试验结果,得到以下结论：碎屑流运动路径上因滑面不规则起伏所激励的振动筛分作用和碎屑颗粒之间碰撞所产生的动力破碎作用以及二者的耦合过程应为反粒序形成的主要原因;并基于滑坡运动学与动力学的过程,对上述作用的能量来源和转化过程进行描述。     

基于地下水位变化的滑坡预测时序分析

 松散堆积土滑坡受地下水位变化影响显著,地下水位变化先于地表位移,易于监测。在坡体表面位移与地下水位之间建立联系,将地下水位监测作为滑坡预测的手段或辅助预测手段具有广泛的应用前景。相关数据序列分析可借助向量自回归模型,其兼顾数据序列的相关性分析和回归分析,可用于研究时间顺序数据间的滞后效应及多种时序间的联系。基于地下水位变化会引起滑坡下滑推力改变的认识,将实测地下水位变化的时序数据转化为推力引起土体位移加速度的改变,建立实测滑坡位移变化加速度与根据地下水位变化引起滑坡推力变化的计算标称加速度的向量自回归模型,可判断坡体表面位移受地下水位影响的规律及相应的滞后时间。所建立模型应用于上虞-三门高速公路6#滑坡分析,验证模型在滑坡位移预测中的有效性,为相关滑坡工程的预测分析提供了参考和借鉴。     

承压水对平推式滑坡的作用分析

 基于地质调查分析,探讨承压水对平推式滑坡稳定性的影响方式。结合下山滑坡的地质环境条件,构建典型平推式滑坡地下水渗流分析模型,提出通过计算承压水作用范围,使边坡稳定计算结果更合理。根据承压水一维稳定渗流理论,推导出承压水作用范围的计算公式;同时计算分析承压水作用范围各影响因素的敏感性。计算结果表明,在一定范围内各影响因素有如下规律：(1) 承压水作用范围随着渗透系数增大而线性减小;(2) 承压水作用范围随渗流量增大而线性增大;(3) 承压水作用范围和透水层厚度呈抛物线关系,且随着透水层厚度的增加呈加速趋势减小。最后分析了承压水作用范围大小对滑坡稳定系数的影响规律,结果表明滑坡稳定性系数随着承压水作用范围增大而线性减小。     

堆积体滑坡稳定性的实时定量评价法

 介绍一种以钻孔倾斜仪深部变形监测为基础的评价堆积体滑坡完整性程度(破坏程度)的完整性指标Si(破坏性指标Sf)的方法,该方法可以在施工过程中根据孔口累计变形中滑带和滑坡体累计变形的各自变化关系计算出Si和Sf指标值,实时定量评价滑坡施工过程中滑带自下而上渐进破坏过程中稳定性的变化。破坏采用相对变形峰值标准,根据这种破坏标准可以看到,滑坡以滑带破坏为标志,滑带破坏则以滑带上盘破坏为标志。滑坡完整时对应Si = 1,Sf = 0;滑坡完全破坏时Si = 0和Sf = 1,不同破坏程度对应于[0,1]之间的某一值。工程实例表明,该方法不仅行之有效,而且非常方便。     

基于三维力学模型的大范围自然边坡稳定性概率评价方法

 为了对大范围自然边坡的滑坡危险度进行评价,利用GIS技术作为平台,把传统的三维极限平衡力学模型耦合到概率统计分析框架中,提出一个基于边坡单元的定量评价的新方法。在把大面积的研究区域划分为边坡单元后,采用一个基于GIS的三维力学模型计算每个边坡单元三维安全系数的分布。假定此分布遵从对数正态分布,再采用一个可靠性指标计算该分布中小于某临界值的概率,并以此来定量评价该边坡单元的整体滑坡危险度。此方法同时也可以求得各边坡单元的最危险滑动面的位置和规模。开发一个专业GIS系统来完成所有的计算分析步骤,本系统能够快速、高效地完成大量的三维建模与安全系数计算,综合了三维力学模型与概率统计方法的优点,实现了对地形地质条件复杂多变的大范围自然边坡的稳定性定量评价。通过对日本一国道边坡应用对本方法的有效性进行了验证。     

地震引起的边坡灾害风险分析实用技术

 提出和讨论在由地震引起的边坡灾害风险分析中的一些实用技术和方法,给出频度分析和影响分析中的具体步骤。为使蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟法更加容易和更加有效,首次提出“临界线”这一新的概念。在计算边坡破坏概率时,只要求计算模型的“临界线”,不用对每一个随机采样点进行安全分析。在评价边坡破坏后可能引起的经济损失影响分析中,关键在于如何正确估计从边坡流下的土石运动速度、到达范围及堆积形状等数据。提出用DDA模拟来解决这一问题,因为DDA模拟不仅可以计算复杂边坡模型的破坏概率,而且可以得到该边坡破坏后从边坡流下的土石运动特性。对一些已破坏边坡的DDA模拟结果表明,计算出的土石运动特性与实际结果基本吻合。因此,提出的方法可适用于地震引起的边坡灾害风险分析。     

石榴树包滑坡机制的有限元分析

石榴树包滑坡是黄蜡石滑坡的组成部分。利用基于位移控制技术的有限元法对滑坡机制进行了分析，展示了Katona接触单元在模拟滑面时的应用。作为对比，还设置了另一计算方案，在此方案中，将整个滑体的力学参数都取为滑带的力学参数，同时，将滑体和基岩之间的界面作为普通的岩性分界面。计算结果表明，两种不同的连接形式的安全系数相近，但失稳机制却不同，从而证实了边坡的稳定性是由滑带的性状控制的。对于常规有限元法所求得的安全系数与经典的极限平衡法的安全系数之间存在较大差异的原因也进行了分析。     

滑坡发生地周围类似滑坡再发分析及灾害评价

在具有相同和类似工程地质条件的山丘地区，其边坡破坏形式及滑坡灾害往往表现为相同和相近的特征，因此在分析大范围山丘区域内的滑坡灾害时，对既往滑坡破坏及灾害的研究可用于邻近区域滑坡灾害再发可能性分析。在调查和分析了发生于日本熊本地区的一边坡破坏及其灾害的机理后，采用边坡三维稳定性分析推求了适应邻近区域边坡稳定性分析的物理力学参数；同时将邻近的研究区域划分为边坡单元，对各边坡单元采用Monte Carlo模拟方法并基于边坡稳定性分析的极限平衡模型搜索了最不利的三维滑体；对照既往滑坡破坏及灾害的影响范围，对整个区域内的可能不稳定滑体的可能影响溪流及影响范围进行了分析，同时在与该地区的道路建筑物等地理信息系统数据集进行叠加后得出了今后可能受灾的民宅及路段。     

油气处理终端山体滑坡风险评估及治理措施研究

某陆上油气终端处理厂作为海洋石油开采过程中的重要组成部分,计划在温州洞头县新建,终端场地为原采石场开挖后所形成,由于人工开挖,终端场地一侧为梯形开挖山体,山体表面情况复杂,滑坡风险大,通过采用边坡稳定性分析工具对山体滑坡风险进行分析,并结合滑坡灾害破坏机理对滑坡后的破坏范围和程度进行了分析研究,在此基础上提出了相应的治理措施和建议。风险评估技术路线可以应用于类似工程施工山体滑坡风险评估和治理项目中,进而有效控制山体滑坡风险。     

基于时间序列与PSO-SVR耦合模型的白水河滑坡位移预测研究

 滑坡位移预测模型的选择及其参数的选取是滑坡位移预测中至关重要的2个问题,以往的模型在预测滑坡位移时具有诸多的限制和不足。以三峡库区白水河滑坡为研究对象,基于时间序列分析方法,分离提取出滑坡趋势性位移与周期性位移。前者主要受控于滑坡的内部因素(物质组成、地质构造、地形地貌等),可用最小二乘法对其进行多项式拟合并预测;后者是由外部影响因素(季节性降雨、库水位变动等)导致,取当月降雨量、双月降雨量、库水位高程、月间库水位变化量、双月库水位变化量和年间累计位移增量作为周期性位移的影响因子,提出采用可优化选参的粒子群优化算法(PSO)与支持向量机回归(SVR)相结合的方法对其进行预测;将各分位移预测值叠加得到累计位移预测值。运用多种方法进行分析对比,结果表明,基于时间序列与PSO-SVR耦合模型的滑坡位移预测精度要明显高于BP神经网络模型、网格搜索法优化的支持向量机模型(GS),其在滑坡位移预测中具有一定的理论基础和良好的应用前景。     

基于诱发因素响应分析的滑坡位移预测模型研究

 滑坡位移的变化除与其基础地质条件相关之外,更取决于诱发因素的动态作用。为建立滑坡位移动态变化与诱因变化的响应关系,采用时间序列分解预测模型,通过移动平均法将位移分解为趋势项及周期项。趋势项位移由边坡的势能和约束条件所决定,利用多项式位移函数进行拟合预测。周期项位移受库水位涨落和降雨等诱因的周期性动态作用而变化,选取当前月降雨量、累计前两月降雨量、月库水位高程变化量及年内总位移累计增量为影响因子,利用BP神经网络进行多变量位移预测。将各分项位移预测值叠加,从而得到总位移预测值。以三峡库区白水河滑坡为例,利用位移、降雨及库水位变化数据进行计算验证。结果表明,基于滑坡诱发因素和位移变化综合分析预测模型,可以较好地反映诱因动态变化对滑坡位移发展的关键作用,提高预测结果的精度和有效性。     

基于破裂度的堆积层滑坡危险性分析方法

分析地表裂缝和滑面状态在滑坡灾害形成过程中表现出来的基本特征,建立地表裂缝和地质体内部破坏状态之间的联系。简单介绍基于连续介质力学的离散元法,对具体的、典型的滑坡进行数值模拟,发现数值模拟结果中的地表裂缝和材料强度有某种相关性,并且存在一个地表最大破裂数。同时定义滑面贯穿时对应的破裂数为滑面最大破裂数。提出破裂度的概念,分地表破裂度和滑面破裂度,取值为滑坡相应位置当前破裂数与最大破裂数之比。研究发现,地表破裂度与滑面的贯通有明确的对应关系,可以直接描述地质体的危险程度,并基于此提出破裂度分析滑坡危险性的基本方法。地表破裂度与网格的划分数目、形状等参数的相关性不大。说明基于破裂度和CDEM分析方法判别滑坡体的危险度是可行的。