基于物理力学参数的滑坡灾害监测预警系统研究

针对目前国内采用的预警监测系统现状,展开了云南山滑坡灾害监测预警地高原滑坡灾害研究。以云南省昭通市头寨沟为例进行分析,通过土体粘聚力、内摩擦角、土体位移、孔隙水压力、土壤含水量、土层压力等诱因数据—模拟监测区域降雨—渗流—变形滑动的深度演化模型,剖析滑坡灾害由量变到质变,提出滑坡灾害低成本超前预警理论,实现未来较低成本超前预警,为人民群众及重要基础设施提供生命及财产的安全保障。     

滑坡深部位移监测新技术及预警预报研究

为了探讨滑坡深部位移监测新技术及预警预报方法,介绍阵列式位移计SAA新型监测技术和常规监测方法应用于高原山区公路滑坡的深部位移监测过程,提出监测孔动能计算方法,并对滑坡从变形启动至整体失稳破坏过程中的位移速率、加速度及动能和动能变化率的变化规律进行系统地分析研究,提出基于动能和动能变化率的临滑预警方法。结果表明:阵列式位移计SAA具有量程大、稳定性高、易于实现远程监控等优越性;利用动能和动能变化率曲线的变化特征可以较好地识别滑坡的演化规律及各个阶段,并能够确定滑坡变形过程的时间阙值;通过动能和动能变化率曲线得到的滑坡预警时间和演化阶段与加速度曲线得到的结果较一致,表明所建立的预警预报方法的可行性和有效性,可望真正地实现滑坡的自动预警。     

特大滑坡实时监测预警与技术装备研发

特大滑坡灾害具有体量大、隐蔽性强、突发性强、破坏性强的明显特点,一旦发生将带来严重的人民生命财产损失。实施特大滑坡监测预警对防灾减灾至关重要。与不断创新发展的国际先进技术相比,中国在特大滑坡监测预警领域存在监测装备精度低、成本高等问题,难以实现实时动态跟踪和精准监测预警。基于此,为提升我国特大滑坡灾害防灾减灾水平,在“十三五”国家重点研发计划“特大滑坡实时监测预警与技术装备研发”专项的支持下,项目组突破了滑坡动态跟踪、实时监测、精准预警等关键核心技术,研发了低成本、大视场、智能化、高精度的滑坡实时监测装备,构建了多传感集成的滑坡实时监测预警系统,成功预警多起滑坡事件,实现人员零伤亡和财产零损失,显著提升了中国滑坡灾害防灾减灾水平。     

滑坡灾害的机制与力学特性分析

滑坡灾害主要是指滑体突然产生较大的土体滑动,巨大的滑动力会摧毁其所遇到的建筑物,造成重大的损失。本文采用数值方法的变模量强度折减法,分析滑坡滑动的位移变化过程,发现牵引式滑坡位移突变性大于推移式滑坡,更容易产生滑坡灾害;相反,推移式滑坡在滑动前会有明显的预警位移,因此提出"塑性"坡的概念,"塑性"坡发生灾害滑动前有显著的变形预警,这样,"塑性"坡可以避免或减少滑坡的灾害。此外,通过计算实例的分析结果,表明牵引式滑坡或当滑面上存在应力水平差异大的情况时,整体极限稳定分析法的安全系数存在偏大的风险。上述结论为避免或减少滑坡灾害开辟新的研究思路。     

巫山县龙头山滑坡物理模型实验研究

龙头山滑坡是三峡地质灾害防治监测预警工程中重点监测滑坡,通过对其进行滑坡物理模型试验,对滑坡失稳过程的孔隙水压和土压力以及滑坡位移的变化特征进行了观察总结,并探求库水位变化和降雨条件对滑坡稳定性的影响,为滑坡的监测预警提供依据。     

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。     

光纤光栅埋地管道滑坡区监测技术及应用

长输油气管道沿线的滑坡灾害严重威胁着管道安全。传统滑坡监测手段存在监测组网、数据自动采集困难等问题;光纤传感技术已大量应用于滑坡监测,但是光纤光栅传感技术还未见应用于滑坡的监测中。通过设计的基于光纤光栅传感技术的系列传感器,构建了一套可同时监测管体应变、管土界面压力、滑坡体表面位移以及深部位移的埋地管道滑坡远程监测预警系统。在四川省境内的一特大型滑坡区建立了监测预警示范站。该监测站成功监测到了汶川地震对滑坡及管道的影响。对汶川大地震前后的监测数据分析表明,该光纤光栅监测系统能满足管道滑坡监测的要求,易于布网,成本低,监测精度高,地下长期稳定性好。     

基于无线惯性传感器网络的山体滑坡实时监测系统

本文针对我国山体滑坡灾害多发,偶然性大、损失严重,却又缺乏相应的监测和预警系统的问题,开展了如何实现对山体实时监测的研究,设计了一套基于无线惯性传感器网络的山体滑坡实时监测系统,解决山体滑坡灾害难以监测和预防的问题,达到了对山体滑坡实时监测和提前预警的目的。从而实现减少或避免因山体滑坡灾害而造成的巨大损失。     

滑坡监测新方法初探

简述了四川地震引起的两例典型的滑坡灾害事件,说明了滑坡灾害的危害性和滑坡监测预警的重要性,并通过分析现阶段滑坡监测技术的发展现状,提出了滑坡灾害监测的TDR技术;并提出利用TDR技术、以及GPS进行滑坡监测新思路。     

基于不同Bootstrap方法和KELM-BPNN模型的滑坡位移区间预测

为解决传统滑坡位移点预测模型无法对自身预测结果的可靠程度进行有效描述这一问题,引入区间预测方法,提出一种基于不同Bootstrap方法和KELM-BPNN模型的滑坡位移区间预测模型。该模型以4种常用的Bootstrap方法为基础,首先对由各种外界触发因素与滑坡地表位移的监测信息组成的原始数据集,分别进行B次有放回的等概率随机抽样;然后基于不同Bootstrap方法得到的B个伪数据集,分别训练B个KELM模型对系统误差的方差进行估计,并根据估计结果,训练一个BPNN模型对随机误差的方差进行回归逼近;最终将采用相同Bootstrap方法得到系统误差方差和随机误差方差相结合,构造出在不同置信水平下的滑坡位移预测区间,并通过综合对比分析,提出与实际滑坡变形特征相适宜的位移区间预测模型。以三峡库区内具有阶跃式变形特征的典型堆积层滑坡——白水河滑坡为例,选取ZG93和ZG118两个监测点在2004年7月～2013年12月期间的数据进行研究。结果表明,与传统点预测模型相比,该模型不仅能够提供具有一定精度的点预测结果,还能构造出较为清晰、可靠的位移预测区间将真实的位移曲线完全包裹在内。此外,通过预测区间宽度的实时变化,该模型能够较好地量化与解释滑坡演化过程中外界触发因素的动态变化对滑坡变形造成的不确定性影响,为滑坡灾害的预报预警提供了一种新的思路和方法。     

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。     

基于深部位移的蠕滑型滑坡预警指标及预警预报研究

将动能、动能变化率用作为基于深部位移的滑坡预警指标,依托大量滑坡的深部位移监测数据,分析滑坡演化过程中累积位移–深度曲线、不同深度处位移速率、动能、动能变化率的变化特征和规律,构建滑坡不同演化变形阶段的辨识方法。研究结果表明:滑动面以上不同深度处的位移速率数值虽不同,但随时间的变化规律基本一致;滑坡由匀速变形阶段进入加速变形阶段过程中,动能变化率由零增加为较大的正值;临滑变形阶段,动能、动能变化率骤然剧增的特征更加显著;所建立的动能和动能变化率预警指标能够精细地识别出滑坡所处的变形阶段,减小因降雨、人工活动等外界因素常导致的误判率;通过基于深部位移的预警指标变化特征可以更好地识别出蠕滑型滑坡的变形阶段。     

降雨作用下滑坡变形稳定性分析

为了更加直观地了解滑坡在降雨作用下失稳的整个演变过程,文章参照某地区坡体特点,采用地质学方法进行模拟试验。通过在坡面不同点位处埋置倾角传感器、孔隙水压力传感器和土压力传感器监测其位移和应力变化规律,分析滑坡破坏阶段特征,最终实现滑坡预警监测的作用。研究结果表明,在降雨作用下,坡脚处会率先产生变形和坍塌,随后坡脚上部土体自下而上逐层发生失稳破坏。降雨量的增加会直接影响土体的纵向变形和土颗粒内部的孔隙水压力,而失稳过程中横向变形可忽略不计。变形滑移所产生的挤压效应会导致滑坡土体土压力的变化。滑坡进入失稳破坏阶段时的主要特征表现为轴向变形和土压应力快速增加,而孔隙土压力快速降低,以上三种测试指标的变化规律可用于滑坡变形稳定性的预警分析。     

基于动力学监测指标的崩塌早期预警研究进展

崩塌灾害的早期预警一直是岩土工程领域研究的热点问题之一.传统的监测预警方法监测指标相对单一,更多关注于加速破坏前兆的识别,使得崩塌的早期预警存在诸多困难.本文首先引入动力学监测指标,对岩土体破坏过程中的动力响应进行综述,得出基于固有振动频率等动力学监测指标可以为危岩体的损伤提供数据支持.随后基于最新的实验研究发现动力学监测指标可以有效反应边坡的物理力学特征的变化,进而可以实现岩体损伤与稳定性的动态识别和定量判断.在对国内外现状进行综述发现,基于分离阶段破坏前兆识别的岩块体崩塌灾害预警思路,具有更好的时效性,是未来崩塌早期预警的发展方向,同时对崩塌的早期预警指标体系进行展望,得出基于动力学指标、静力学指标和环境量指标三位一体的早期监测预警指标体系,必将在工程监测与灾害预警方面发挥更大潜力,为从事应对崩塌等脆性破坏灾害预警预防的研究工作者提供有效参考.     

基于降雨监测的群发性滑坡灾害预警技术研究

降雨极易诱发浅层土质滑坡,降雨入渗后土质边坡会产生湿润锋,边坡会沿着湿润锋形成的“软弱结构面”发生平面滑动。基于Green-Ampt降雨入渗模型,采用计算区域边坡单元体稳定性系数的定量方法进行区域群发性浅层滑坡灾害预警。通过湿润锋最大深度与相对雨强、降雨历时的关系,建立了边坡稳定性系数与降雨参数的数学模型,提出了一种基于降雨监测的区域群发性滑坡灾害预警系统设计。系统通过对降雨监测数据实时采集、DEM图边坡单元体自动划分、物理力学参数合理调取,利用预警分析功能,批量计算边坡单元体稳定性系数,实现区域群发性灾害空间范围的分级预警。     

基于沉降倾角综合测量仪的边坡变形分析

依托某高速公路路堑边坡监测项目,采用沉降倾角综合测量仪,建立一套边坡自动化监测系统。通过该自动化监测系统,可以实现对边坡沉降情况的采集、传输和管理。监测数据表明,该系统监测数据精度高、采集效率高、数据具有时效性,该系统成功预警了该路堑边坡的滑坡灾害,提前发出预警信息,减少了不必要的人力、物力损失。建立的自动化监测系统测量精度高、仪器成本低,可在边坡监测项目中推广应用。     

攀枝花市某滑坡监测实施与变形分析

现阶段滑坡监测方法有地表位移监测和深部位移监测,而当滑坡处于加速阶段,主要采用应急地表位移监测.因此,测量机器人就体现出了极大的优势.本文结合攀枝花市某滑坡雨季应急变形监测,在滑坡变形的各个阶段,采取灵活的测量机器人全自动化应急监测方案,获取宝贵的监测数据,以及根据滑坡体区域地形地貌特征和滑坡体类型,做出及时准确的预警...     

基于WEBGIS和四库一体技术的三峡库区滑坡灾害预测预报系统研究

 在三峡库区开展的地质灾害稳定性评价、危险性区划、风险分析以及滑坡灾害预测预报所获成果的基础上,利用三期灾害地质图编绘、专业监测中崩塌滑坡预报模型和预报判据等资料,根据气象、库水位变化、人类工程活动、滑坡监测等信息,开发基于WEBGIS和四库一体技术的滑坡灾害预测预报系统。该系统主要包括区域滑坡灾害危险性评价、单体滑坡灾害时间预报、滑坡涌浪计算、灾情评估以及信息实时发布等功能模块,集成20多种适应于库区地质环境规律和滑坡灾害发育特点的模型;四库一体模式(模型库、方法库、数据仓库、知识库)即以模型为主导,调用方法,提取数据,模型求解,最后将专家决策结果作为知识源存入知识库。该系统在示范区巴东新城区和典型滑坡八字门和白水河滑坡上进行试运行,取得较好的应用成果,该系统的设计与实现为库区地质灾害预警决策和应急指挥提供技术支持,为库区人民生命和财产安全提供强有力的保障。     

考虑蠕变特性的滑坡稳定状态分析研究

岩土体的蠕变特性是影响滑坡变形和稳定状态的重要因素。进行滑坡稳定性分析,依据位移监测资料进行预警预报,都有必要考虑滑坡的蠕变特性。以重庆云阳凉水井滑坡工程为背景,采用考虑蠕变特性的强度折减法,从宏观观测现象分析、监测位移趋势分析和数值模拟分析3个方面,研究滑坡变形破坏机理。研究表明,通过对比监测位移–时间曲线和不同安全系数所对应的计算位移—时间曲线,定量判断滑坡稳定状态,结合定性经验分析,可准确进行预警预报,为工程决策提供重要参考。     

319国道龙岩市新罗区龙门考塘滑坡监测分析

本文介绍了３１９国道龙岩市新罗区龙门考塘滑坡监测内容、仪器及方法,分析了长达一年的监测成果,阐明滑坡位移与降雨量、地下水水位变化与降雨量、水位与滑坡位移、水温变化与滑坡位移的关系,并可根据地下深部位移监测成果推断主滑面。