滑坡变形阶段的划分及短期预报研究
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滑坡时间预测预报研究进展一、概述滑坡作为一种常见的自然灾害,其发生往往伴随着巨大的经济损失和人员伤亡。
滑坡时间预测预报研究一直是地质工程和防灾减灾领域的重要研究内容。
近年来,随着科技的不断进步和大数据时代的到来,滑坡时间预测预报技术取得了显著的进展。
滑坡时间预测预报研究旨在通过分析和处理滑坡相关的地质、气象、水文等多源数据,揭示滑坡发生的机理和规律,进而实现对滑坡发生时间的精准预测。
这对于提前预警、制定防灾减灾措施以及保障人民生命财产安全具有重要意义。
目前,滑坡时间预测预报研究已经涵盖了多个方面,包括滑坡监测技术的创新、预测模型的构建与优化、多源数据融合技术的应用等。
在滑坡监测方面,无人机、遥感、GIS等现代技术手段的应用使得滑坡监测更加高效和精准在预测模型方面,机器学习、深度学习等人工智能技术的引入为滑坡时间预测提供了新的方法和思路在多源数据融合方面,通过对不同来源的数据进行整合和分析,可以更加全面地了解滑坡发生的背景和条件。
滑坡时间预测预报研究仍面临着诸多挑战。
滑坡发生的机理十分复杂,涉及到地质、气象、水文等多个因素,这些因素之间的相互作用和影响关系难以完全揭示。
滑坡数据的获取和处理也是一个难题,由于滑坡事件的偶发性和不确定性,很难获取到完整、连续的滑坡数据。
预测模型的泛化能力和精度也是亟待解决的问题。
针对这些挑战,未来的滑坡时间预测预报研究需要进一步加强基础理论的研究,深入探讨滑坡发生的机理和规律同时,需要充分利用现代技术手段,提高滑坡监测和数据处理的能力还需要加强国际合作与交流,共同推动滑坡时间预测预报技术的发展和应用。
滑坡时间预测预报研究是一项具有重要意义和挑战性的工作。
随着科技的不断进步和研究的深入,相信未来我们能够实现对滑坡发生时间的更加精准预测,为防灾减灾和保障人民生命财产安全作出更大的贡献。
1. 滑坡灾害的定义与危害滑坡是指斜坡上的岩土体受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响,在重力作用下,沿着一定的软弱面或软弱带,整体地或分散地顺坡向下滑动的自然现象。
滑坡预测及其防治措施研究滑坡是一种重要的地质灾害,常常带来严重的经济和人员伤亡损失。
因此,滑坡预测和防治是重要的研究方向,有助于减少此类灾害的发生频率和危害程度。
一、滑坡的定义和成因滑坡是指在斜坡上发生的或是由于沿岸或河床堤防的崩塌,使一部分或全部土、石等物体沿着坡面或边坡向下运动的现象。
滑坡成因复杂,通常有以下几种原因:1.地形起伏:地形起伏是滑坡的主要成因之一。
山区和丘陵地区因地势高低起伏大,坡度大,易于发生滑坡。
2.地质构造:地质构造也是滑坡的重要成因之一。
地震、断层的活动和化学风化等因素,都可能会导致地质构造发生变化,从而引起滑坡。
3.水文条件:水文条件也是滑坡发生的重要成因之一。
长时间雨水滋润,地面饱和,水库调洪或者地下水涌出,都有可能导致地质松动,引起滑坡。
二、滑坡预测方法滑坡的预测是一项非常重要的研究方向,目前常用的滑坡预测方法有以下几种:1.地形分析方法:这种方法侧重于地形特征的分析,依据地物形状、坡度等因素,分析地形是否容易滑坡,同时分析滑坡的位置、范围、规模等。
2.遥感技术:遥感技术是一种高效的预测方法,透过空中或高空遥感图像,观察地貌变化、地形特征等因素,评估地形滑坡的危险性,从而进行预防和设施防治等工作。
3.工程地质方法:工程地质方法旨在提供有关设施建设的地质和工程技术数据,包括地层、地貌、土壤和岩石等参数,这些参数有助于进行滑坡的预测和预防。
4.数学模型方法:数学模型方法是一种计算机模拟方法,旨在预测滑坡的位置、范围和规模等参数。
三、确立滑坡防治措施当发现土地有滑坡现象时,必须立即采取措施进行防止和治理。
下面介绍几种有效的防治方法:1.土方防治法:预防滑坡的最佳方法是采取土方防治法。
土方防治法分为两类:一是采用植被措施,二是采用工程措施。
2.建筑防治法:建筑防治法是通过改善建筑物的结构,从而防治滑坡。
3.固体防治法:固体防治法是通过人工或自然方式,对坡面进行加固,从而防治滑坡。
滑坡预测预报研究发展简述
的基础上,提出滑坡预测预报的必要性;然后系统的论述了滑坡预测预报的含义,从空间预测预报和时间预测预报两个方面深入论述了滑坡预测预报研究的主要方法;最后分析了当前预测预报中存在的问题并展望其未来的发展趋势。
关键词】滑坡;预测预报;存在的问题;发展趋势
0.前言
滑坡是指边坡上的岩土体在自然或人为因素影响下失去稳定,沿贯通的破坏面(或带)整体下滑的现象[1],是生态环境和工程建设中经常遇到的广泛且严重的地质灾害之一,给世界各国人民的生命财产和经济建设带来了巨大损失。
如美国每年因滑坡而造成的损失达10亿多美元[2],欧洲的意大利金1963年发生的瓦依昂水库库岸滑坡,造成2500多人死亡,水库也因此失效。
我国是一个滑坡、崩塌灾害较为频发的国家,据不完全统计,近十年来几乎每年平均有一次重大崩、滑灾害事件[3]。
因此,如何降低、减少滑坡灾害对人民生命财产和我国经济建设的损失,对滑坡进行预测预报预报显得尤为重要。
目前对滑坡灾害预测预报还存在着分歧,有人认为滑坡灾害空间预测相对容易,而时间预测预报则十分困难,因而着重于发展滑坡灾害的时间预测预报研究,而忽略空间预测;也有人认为滑坡灾害的空间预测可以独立于时间预测预报进行,即滑坡灾害空间预测就可以表达不同自然地质条件下的滑坡空间危险性程度。
实际上滑坡预测预报是包括空间。
滑坡时空演化规律及预警预报研究一、本文概述《滑坡时空演化规律及预警预报研究》一文旨在深入探究滑坡现象的时空演化规律,并在此基础上构建有效的预警预报体系。
滑坡作为一种常见的自然灾害,其发生往往伴随着巨大的破坏和人员伤亡,因此对其演化规律的研究以及预警预报体系的建立具有重大的现实意义和理论价值。
本文首先综述了滑坡灾害的研究背景和意义,明确了研究目标和内容。
随后,通过综合分析国内外滑坡时空演化规律的研究成果,揭示了滑坡灾害发生和发展的内在机制。
在此基础上,结合现代遥感、GIS和数值模拟等技术手段,本文深入探讨了滑坡时空演化规律的定量描述和预测方法。
本文提出了滑坡预警预报系统的构建框架和实施策略,为滑坡灾害的防控提供了科学依据和技术支持。
二、滑坡时空演化规律滑坡作为一种常见的自然灾害,其发生和发展往往伴随着复杂的时空演化过程。
深入研究和理解滑坡的时空演化规律,对于滑坡预警预报和灾害防治具有重要的理论和实践意义。
从时间演化角度来看,滑坡的发生通常经历了孕育、发展和触发三个阶段。
在孕育阶段,滑坡体内部的结构和应力状态逐渐发生变化,这一过程往往难以察觉。
随着时间的推移,滑坡体内部的应力积累到一定程度,开始出现微小的变形和位移,进入发展阶段。
在这一阶段,滑坡体的变形逐渐明显,可以通过地表位移监测等手段进行观测和识别。
最终,在触发阶段,由于外部因素的干扰(如降雨、地震等),滑坡体内部的应力平衡被打破,导致滑坡的发生。
从空间演化角度来看,滑坡的发生和发展也呈现出一定的规律。
一般来说,滑坡体在空间上可以分为滑坡源区、滑动区和堆积区三个部分。
滑坡源区是滑坡发生的起点,通常位于斜坡的上部,这里的地形地貌和地质结构对滑坡的发生具有重要影响。
滑动区是滑坡体在滑动过程中经过的区域,这里的地表位移和变形最为明显。
堆积区则是滑坡体最终停止运动的地方,通常位于斜坡的下部或河谷地带。
为了更深入地研究滑坡的时空演化规律,需要采用多种手段和方法进行综合分析。
第14卷 第4期2003年12月中国地质灾害与防治学报The Chinese Journal of G eological Hazard and C ontrol V ol.14 N o.4Dec.2003滑坡灾害预测预报分类殷坤龙(中国地质大学〈武汉〉工程学院,湖北武汉 430074)摘要:有人主张滑坡灾害的空间和时间预测预报应是并存的,即脱离时间预测预报的空间预测是不可取的。
但也有人认为两者可以相互独立而又互为补充。
事实上,空间预测是时间预测预报的先决条件,只有在明确了预测的对象之后,方可有目的地开展滑坡灾害的时间预测预报。
因而,一般地讲,滑坡灾害空间和时间预测具有先后序次关系。
但从减灾的角度考虑,二者又具有相对的独立性。
即可以在时间预测之外进行空间预测。
目前对滑坡灾害预测预报分类的系统研究不多,所开展的预测预报事例报导基本上属于个例研究。
论文将滑坡灾害预测预报分为空间和时间2大类,并进一步将空间预测划分成区域空间预测、地段空间预测和场地空间预测;将时间预测预报划分成长期时间预测、短期时间预测和临滑时间预测预报。
文章针对滑坡灾害时间预测预报的特点,对预测预报的信息源进行了分析和分类。
并对不同的工程阶段所要预测的滑坡灾害问题进行了分类归纳。
关键词:滑坡灾害;预测预报;分类文章编号:100328035(2003)0420012207中图分类号:P64212文献标识码:A收稿日期:2003204222;修回日期:2003205217基金项目:教育部科学技术研究重点资助项目(03034);浙江省重大科技招标项目“浙江省突发性地质灾害预警预报系统研究与应用示范”作者简介:殷坤龙(1963—),男,教授,博士生导师,主要研究方向是滑坡及其它地质灾害预测预报与防治.1 基本论点目前对滑坡灾害预测预报的理解还存在着不同的意见或分歧。
有人认为滑坡灾害空间预测相对容易,而时间预测预报则十分困难。
因而致力于发展滑坡灾害的时间预测预报研究,而忽略空间预测;也有认为滑坡灾害的空间预测可以独立于时间预测预报进行,即不包括时间预测预报内容的滑坡灾害空间预测可以表达不同自然地质条件下的滑坡空间危险性程度:也有认为滑坡灾害预测必须既是空间的又是时间的。
滑坡形变时间序列预测-概述说明以及解释1.引言1.1 概述滑坡是一种地质灾害,具有突发性和破坏性。
在滑坡事件中,滑坡形变时间序列的分析和预测对于提前警示和采取有效的防灾措施至关重要。
滑坡形变时间序列预测是通过对滑坡形变过程中的数据进行分析和建模,来预测未来滑坡的发展趋势和变形程度。
随着传感器技术和数据采集技术的不断发展,我们能够获取到多种多样的滑坡形变数据,包括位移、变形、应力等信息。
这些数据是预测滑坡形变时间序列的重要依据。
通过对这些数据进行分析和建模,我们可以识别滑坡形变的规律,并进行预测。
本文主要介绍滑坡形变时间序列的分析和预测方法。
首先,我们将对滑坡形变时间序列的特点进行分析,包括滑坡形变的周期性、非线性等特征。
然后,我们将介绍常用的时间序列预测方法,如ARIMA模型、灰色预测模型、神经网络等。
这些方法既考虑了滑坡形变时间序列的历史数据,又能够对未来的趋势进行预测。
通过本文的研究,我们可以更好地理解滑坡形变时间序列的规律,并将其应用于实际工程中。
滑坡形变时间序列的预测将为相关部门和工程师提供重要的参考依据,有助于采取及时有效的防灾治理措施,减少滑坡灾害的风险。
随着大数据和人工智能技术的发展,滑坡形变时间序列的预测研究将得到更好的支持和推动。
我们对滑坡形变时间序列预测的研究还有很多待深入探索的领域,包括数据采集、模型建立、算法改进等方面。
我们期待未来的研究能够进一步完善滑坡形变时间序列的预测方法,提高预测的准确性和稳定性,为保护人民生命财产安全提供更好的技术支持。
文章结构部分的内容可以包括以下内容:文章结构部分旨在介绍整篇文章的组织方式和各个章节的主要内容。
下面是文章的结构安排:第一章引言1.1 概述:在这一部分,将介绍滑坡形变时间序列预测的背景和意义。
滑坡是地质灾害中常见且危害性较大的一种,而滑坡形变时间序列预测可以帮助我们提前预警和采取有效的措施来减轻其对人类和环境的破坏。
同时,也会简单介绍一下滑坡形变时间序列分析的相关研究现状。
滑坡动态演化过程
滑坡的动态演化过程主要包括以下几个阶段:
1. 蠕动变形阶段:这是滑坡的起始阶段,主要表现为滑坡体缓慢、匀速、小量的沉陷或滑移,坡面出现裂缝,后缘逐渐被拉裂。
这一阶段历时从数天到数十年,是滑坡的孕育阶段。
2. 急剧滑动阶段:当滑坡体已经发展到一定的阶段并出现明显的标志时,如滑面已经贯通、滑体发生了明显位移,即进入了急剧滑动阶段。
这个阶段滑坡的滑动面和切割面已经形成,各种滑坡形态相继出现,剧滑阶段历时很短,一般约几分钟到几十分钟,快的每分钟数米到数十米,甚至每秒几十米。
3. 渐趋稳定阶段:在自重等作用下,滑坡体土石块逐渐密实,地表裂缝闭合,前缘渗水变清,滑体趋于稳定。
但如遇新的诱发因素,又再次变形破坏。
此外,滑坡的形成环境和影响因素各不相同,因此具体到每一个滑坡并非所有要素都是齐全的,但都会有蠕动这个产生大量破坏的阶段。
如需了解更多关于滑坡动态演化过程的信息,建议查阅地质学相关书籍或咨询地质学家获取。
滑坡发育的四个阶段成分
一个滑坡从孕育到形成,一般都有一个从量变到质变的过程,即经历从孕育、蠕变、剪切、形成四个阶段。
(一)蠕动变形阶段
斜坡在发生滑动之前通常是稳定的。
在斜坡形成过程中,由于斜坡侧向临空面的产生,斜坡附近的岩土体发生卸荷回弹,引起斜坡应力重分布和应力分异、应力集中等效应。
(二)剪切变形阶段
在斜坡内部某一部分因抗剪强度小于剪切力而首先变形,产生微小的移动,往后变形进一步发展,直至坡面出现断续的拉张裂缝。
随着拉张裂缝的出现,渗水作用加强,变形进一步发展,后缘拉张,裂缝加宽,开始出现不大的错距,两侧剪切裂缝也相继出现。
(三)滑动破坏阶段
滑坡在整体往下滑动的时候,滑坡后缘迅速下陷,滑坡壁越露越高,滑坡体分裂成数块,并在地面上形成阶梯状地形,滑坡体上的树木东倒西歪地倾斜,形成“醉林”。
随着滑坡体向前滑动,滑坡体向前伸出,形成滑坡舌。
一般为几秒钟到十几分钟,滑动过程即告结束。
(四)渐趋稳定阶段
由于滑坡体在滑动过程中具有动能,所以滑坡体能越过平衡位置,滑到更远的地方,滑动停止后,除形成特殊的滑坡地形外,在岩性、构造和水文地质条件等方面都相继发生了一些变化。
滑坡趋于稳定之后,如果滑坡产生的主要因素已经消除,滑坡将不再滑动,而转入长期稳定。
若产生滑坡的主要因素并未完全消除,且又不断积累,当积累到一定程度之后,稳定的滑坡便又会重新滑动。
滑坡变形力学性质分析滑坡力学性质的正确研究和合理分析,对揭示滑坡的发生、发展、处治等具有重要的作用。
而滑坡力学性质的合理分析,与滑坡的类型是密切相关的。
也就是说,不同的类型的滑坡,其力学性质也是不一样的。
1、典型“三段论”滑坡力学性质分析对于一般的常见典型完整的滑坡,按其在整体滑坡的相对位置可分分前部的抗滑段、中部的主滑段和后部的牵引段三段,即典型滑坡的“三段论”。
位于滑坡中部的主滑段,主要为依附于岩土体中各种既有的相对软弱结构面发育而成。
在主滑段岩土体由于各种原因发生变形时,导致后部岩土体沿既有结构面或沿主动破裂面,在牵引张拉作用下发生变形形成牵引段。
需要说明的是,在后部岩土体牵引拉开以前,后部岩土体是不存在对中部主滑段形成推挤作用力的。
在后部牵引段的岩土体牵引拉开后,结构面或主动破裂面的强度将由内摩擦变形外摩擦,并产生作用于中部主滑段的作用力。
当后部的牵引段和中部的主滑段逐渐贯通时,会对前部的岩土体产生挤压,促使前部抗滑段岩土体从临空面最薄弱的部位附近发生变形。
这种抗滑段滑面的可以是依附于岩体结构面形成,也可以由土体的被动破裂面形成。
一旦由牵引段、主滑段和抗滑段共同组成的滑坡滑面贯通,滑坡将逐渐脱离母体向前整体滑移。
2、土质斜坡的滑坡力学性质分析对于坡体结构均一,无明显优势结构面的土体,滑面由土体中的剪应力控制,从而依附于土体中形成同生面发生滑移。
在滑坡形成以前,土体中并没有既有软弱面,滑面的形成完全取决于斜坡土体内部中的应力场和强度场,并与斜坡的地形地貌和荷载的分布形态有关。
一般情况下,土质斜坡中的某个部位,尤其是坡脚部位由于应力集中产生蠕变。
在坡体的稳定状态不断降低的情况下,坡体的蠕变范围不断扩大并逐渐贯通形成的剪切面。
由于圆弧形态的滑面所要求的剪应力最小,故均质的土质斜坡同生面滑面多近似为圆弧形。
3、平面型顺层斜坡的滑坡力学性质分析平面型顺层斜坡的滑面是依附于坡体中的顺层软弱结构面发育而成,由于滑面近于平直,故此类滑坡的力学性质单一,是上部岩土体沿下伏的软弱结构面剪切下滑形成,故滑坡无抗滑段。
滑坡预测与防范策略研究自然灾害是人类社会永无止境的主题。
滑坡作为一种常见的自然灾害之一,给人类社会带来了巨大的经济和人力损失。
因此,对滑坡的预测和防范策略研究具有重要的理论价值和实践意义。
一、滑坡的特点和成因滑坡是指在地貌上呈现出比较尖锐的坡度上,因为土体的结构和物理性质发生变化所引起的大规模滑动现象。
滑坡的成因极为复杂,常见的包括自然因素和人类活动因素两大方面。
自然因素主要有地壳运动、气候变化、地质构造、水文地质等因素;而人类活动因素包括城市化、建设工程、采矿活动等。
由于滑坡成因的多样性,滑坡预测和防范策略研究具有极高的复杂性。
二、滑坡预测方法的分类滑坡预测方法主要可以分为经验预测法、人工神经网络(ANN)预测法、物理模型预测法等几种不同的分类。
经验预测法主要根据历史地质资料进行预测,这种方法具有科学性和实际价值,但是预测精度较低;ANN预测法主要是通过对大量数据进行训练,形成人工智能算法以预测未来的滑坡情况;物理模型预测法则是对滑坡内在机制的深入研究,基于实验室数据建立数学模型,从而进行滑坡的理论预测。
不同的滑坡预测方法各有利弊,未来需要进一步研究探索。
三、滑坡防范策略的研究现状滑坡防范策略主要包括地质防治、工程防治、生态防治等几种分类。
地质防治主要是通过对滑坡区域地质状况进行详细的勘探调查,发现滑坡的形态、构造、物理性质等信息,以做出针对性的预测和防治措施;工程防治则是通过给土体增强或者加固的力学方法减小滑坡的发生概率,如采用体和结构加固等方式;生态防治则是通过沿海保护林、复绿等方式,提升生态体系可达到防止滑坡等自然灾害的目的。
不同的防范策略方法各有利弊,未来需要探讨其可持续性和综合防范策略。
四、结论滑坡预测和防范策略的研究不仅具有科学研究价值,也对人类的社会经济和人力资源带来了极大的影响。
未来需要进一步提高滑坡预测和防范策略的精度和可靠性,同时也需要考虑到其可持续性和综合性的问题。
我们应该在科学理念指导下,找到更加有效和可行的滑坡防范策略。
利用粗糙集的滑坡分阶段位移预测方法--以白家包滑坡为例的
报告,600字
白家包滑坡位于浙江省金华市义乌市境内,是我国典型的小型地质灾害,其发育大小为400m×250m,目前滑坡的动态预测
为金华地区滑坡防治工作提供了一定的指导和服务。
粗糙集理论是一种利用人类经验与统计学方法进行价值判断和决策支持的计算机科学研究,其价值在滑坡灾害风险评估和滑坡动态发育预测中具有十分重要的应用价值。
本文将以白家包滑坡为例,利用粗糙集的滑坡分阶段位移预测方法进行分析。
首先,根据滑坡特征确定粗糙参数,其中包括位移量、滑坡时间等。
为了估计位移量,我们采用多因子分析和情景分析法,其中包括历史滑坡记录、滑坡区地质背景和滑坡触发因素等。
此外,我们还根据滑坡区域的气候条件,进行时间序列分析,进而确定滑坡发生的可能性和发育时间。
随后,基于经验知识和历史记录等信息,确定粗糙集规则。
这些规则涵盖滑坡发育的所有阶段,并对多个因素进行必要的考虑,以确定滑坡的位移量和发育的时间。
最后,基于上述分析结果,建立一套规则系统,以预测滑坡的位移量和发育时间。
这套规则系统利用粗糙集计算,其价值在于准确、快速地预测滑坡的位移量和发育时间,从而帮助滑坡防治部门准确定位滑坡发展趋势,以便采取有效的预防措施。
以上就是本文使用粗糙集的滑坡分阶段位移预测方法--以白家
包滑坡为例的报告,全文总结如下:首先,根据滑坡的特征确
定粗糙参数进行分析;其次,确定粗糙集规则;最后,基于确定的规则进行滑坡位移量和发育时间的预测。
结合粗糙集计算,精确预测滑坡分段位移量和发育时间,可以帮助滑坡防治部门准确定位滑坡发展趋势,从而采取有效的预防措施。
滑坡变形阶段的划分及短期预报研究
摘要:滑坡是一种重要的地质灾害,一旦发生,就会带来严重的后果,本文研究了滑坡变形阶段的划分问题,并在此基础上提出了每个阶段应该进行的相应工作及目的。
当滑坡进入加速变形阶段后期,出于防灾减灾的需要,此时准确预报滑坡发生时间显得尤为重要,结合实际工程本文研究了滑坡进入加速变形阶段的短期预报问题,并取得了较好的效果。
关键词:滑坡;预报;分析
滑坡是一种重要地质灾害,一旦发生,就会带来严重的后果,导致公路和铁路运输中断、河道堵塞、摧毁厂矿、掩埋村镇,造成重大灾害。
滑坡之所以往往给人类造成严重的损失,究其原因是人们难以事先准确知道其发生的地点、时间、强度和影响,也就预先难以防范,所以对于滑坡灾害,重在预测预报。
[1]
从广义上讲,滑坡预测预报包括时间预报、空间预测和灾害预测。
从狭义上讲,滑坡的预测预报就是指对坡体失稳、发生剧滑时间的预报,即滑坡时间预报。
滑坡时间预报准了,可大大降低灾害影响,避免人员伤亡,降低经济损失。
因而滑坡时间预报是边(滑)坡安全预报的核心。
传统的采用拟合整段监测位移与时间关系曲线的方法[2、3](如Verhulst 模型等)来预估滑坡具体日期的做法并不科学,因为滑坡在发展过程中往往受到降雨、库水位升降及其他一些不可预见的人为因素的影响,而这些影响又是事前未知和不确定的。
在滑坡处于等速变形阶段或者进入加速变形阶段初期时预报滑坡发生时间的可能性很小,因此在边(滑)坡预报研究中,要首先弄清当前滑坡处于何种变形阶段,并且明确各个变形阶段与时间预报相关的任务和目的,为最终准确预报滑坡时间做好充分的准备。
出于上述目的,本文研究了滑坡变形阶段的划分问题,并在此基础上提出了每个阶段应该进行的相应工作及目的。
当滑坡进入加速变形阶段后期,出于防灾减灾的需要,此时准确预报滑坡发生时间显得尤为重要,因此在本文中研究了滑坡进入加速变形阶段的短期预报问题。
1滑坡变形阶段的划分及各个阶段的任务
滑坡变形的典型位移-时间曲线可分为3个阶段,即初始减速变形阶段、等速变形阶段、加速变形阶段,见图1。
实际上大部分滑坡的位移-时间曲线有一定程度的波动和起伏,[4]可以采用文献给出的一些方法对变形数据做相应的处理,使之变成光滑曲线再用于滑坡预报。
根据滑坡所处的变形阶段,可将滑坡预报分为以下几种阶段:长期、中期、短期、临滑四个阶段。
考虑长期和中期预报的一些重复性,可以根据实践经验,
1.1中长期预报
斜坡已经存在某些滑坡迹象(包括老滑坡的残留迹象和新生滑坡的初始迹象),但尚未出现较明显的位移变化,因而是对滑坡今后变形行为和破坏时间的趋势性预报。
预报目的:判断存在滑坡的可能性,决定是否需要对滑坡进行监测和观察。
预报特点:这是一种“可能性”预报,不确定性大,现实中随着外界条件和时间的变化,滑坡变形可能持续发生,也可能在变形之后恢复稳定。
长期预报不要求预报出确切的滑坡时间,但应该指出滑坡处于何种阶段,是以较快的速度开展还是以较为缓慢的速度进行着。
1.2短期预报
边(滑)坡后缘、前缘、两侧全面表现出来可观察到的不断发展的变形和裂缝,而且情况日趋严重。
可根据监测数据和观察资料,对滑坡的短期内的变形行为和破坏时间做出粗略预报。
预报目的:基本上确定滑坡的可能性,必须对滑坡进行详细的监测和密切观察,以便预报剧滑时间和灾害影响范围,并采取应急抢险措施或防范措施,减轻灾害影响。
预报特点:滑坡变形持续增长,位移速度-时间曲线由线性状态转为非线性,出现一定加速。
明显的变形迹象与位移速度加速表明,滑坡的可能性非常大,只有在其他因素(如卸载、压脚、支护等)的影响时,滑坡才可能在变形中趋于平衡稳定。
1.3临滑预报
滑坡的变形破坏现象和详细的全方位的综合监测数据出现突变,表明滑坡即将出现剧滑状态。
预报目的:必须严密监视滑坡的动态变化,随时根据影响因素的变化对预报结果做出修改,并采取一切措施,最大限度地减少灾害。
对于临滑状态的滑坡,需要立即彻底转移危险区内的人员和物资,对危及交通安全的滑坡区域,实施严格的交通管制。
预报特点:坡体的变形破坏出现突变,位移-时间曲线处于剧速蠕变阶段,对滑坡临滑所做出的时间预报表明滑坡即将发生,临滑预报是滑坡时间预报中最为重要的阶段。
2临滑阶段的滑坡时间预报
当边坡变形进入加速变形阶段后期,滑坡在短期内发生已成为一种必然,此时才可以选用一些合适的数学模型来模拟变形-时间曲线,预报滑坡时间。
斋藤预报法是国内外为数不多的成功事先预报滑坡的方法之一,其原理可表示为下述微分方程。
[5]
式(1)中,ε表示变形,t0可取为加速变形阶段后期的任意时刻。
要求解方程(1),可在位移-时间关系曲线上取三点,见图2,使其在位移上所对应的两个间距△L相等,由此可求出参数a和b,进而可以推出滑坡启动时间为:
式(6)中,A、B、C、tr为待定参数。
滑坡进入临滑阶段后,各个监测点的变形在总体上趋于一致,在获得大量滑坡监测点的位移时间序列之后,可以采用优化算法(如梯度下降、遗传算法等)。
根据实测数据拟合出各个监测点如式(6)的变化趋势,从而根据tr判断滑坡发生时间。
2.1滑坡进入加速变形阶段后期的判别
要采用式(6)来预报滑坡发生时间,必须先判断滑坡是否进入滑坡加速变形阶段后期,可以采用如下三个标准来判断:
(1)滑坡进入加速变形阶段后期,基本呈现整体破坏的趋势,滑坡上所有的测点一起加速变形,同步现象十分明显;如果只是个别点出现剧烈的加速变形,滑坡可能只是局部发生破坏,而非整体破坏。
(2)变形速率大幅度增加。
进入加速阶段后期,滑带的结构基本破坏,滑体在失去约束的情况下,变形速率与加速阶段前期相比必然有大幅度的增加。
(3)变形速率除了大幅度增加外,而且是持续增加。
有些边坡在遇到降雨或库水浸泡时,滑坡岩土体的强度降低,引起滑坡产生变形。
但降雨过后或库水消退后,岩土体强度又会升高,变形速度随时间减小,最后边坡趋于稳定。
所以边坡变形速率出现大幅度增加时,首先要查明原因,并且进行加密观测,随时注意滑坡发展动向。
如果在外界影响因素没有很大改变的条件下,滑坡变形速率一直持续增加,说明滑坡的结构基本破坏,在短时间内极有可能发生剧滑。
2.2基于加速阶段后期的时间预报法在黄茨滑坡上的应用
黄茨滑坡位于甘肃省永靖县盐锅峡镇黄茨村,铁道部科学研究院西北分院通过地质调查、宏观现象分析,认为该滑坡于1994年7月已进入滑坡加速蠕变后期。
[6]从1994年9月底到滑坡剧滑前对其进行了大量的监测,积累了丰富的变形数据,为滑坡预报研究提供了一个不可多得的实例。
黄茨滑坡滑体上多个监测点的位移-时间曲线见图3。
图3黄茨滑坡的多个测点的变形曲线
用式(6)对上述四个测点的位移-时间曲线进行拟合,通过优化方法得到相应的参数tr、A、B、C,拟合效果见表1和图4。
3结束语
从表1和图4可以看出,应用公式(6)拟合出的曲线可信度较高,相关系数均大于0.9,证明该方法上适用于未经任何加固的黄茨滑坡的临滑预报。
黄茨滑坡剧滑发生的真实日期是2005年1月31日凌晨2时30分,通过斋藤法计算得到的滑坡时间在2005年1月28日至2月1日之间,而且有3个点预测得到的滑坡日期就在1月31日,可见对于此类滑坡,该方法的预报效果已经能够满足工程需要。