降雨型滑坡安全预警模型研究进展

极端天气条件下,滑坡灾害发生频次更高、影响范围更广、社会影响更大。监测预警是减缓地质灾害风险有效措施之一。降雨是影响边坡稳定性的重要因素,降雨型滑坡安全预警系统的研究方面取得了不少成果。对适用于不同岩土类型的滑坡安全预警模型进行分类总结,对未来的研究工作具有一定的指导作用。对研究成果进行归纳分析发现:滑坡安全预警模型逐渐转向对特殊岩土类型边坡的研究;比例尺较大的县乡级的区域降雨滑坡预警更适合我国的国情;目前降雨型滑坡模拟物理试验及数值模拟试验研究仍显不足,降雨型滑坡安全预警模型在实际预警工作中还存在误差。为提高坡体滑坡监测和安全预警效果,未来应大力开展基于卫星遥控遥测技术的滑坡监测与预警预报系统研发利用,加强对各影响边坡稳定性因素的相互作用研究。     

典型降雨诱发型堆积层滑坡机理研究

以柞水县小岭镇罗庄三组滑坡为研究对象,在野外地质调查的基础上开展室内土工试验,利用大型直剪试验和数值模拟手段,研究不同含水率条件下滑带土的剪切力学特性,进而在此基础上揭示降雨诱发堆积层滑坡的形成机理和变形过程。大型直剪试验表明：在试验前期,剪切应力与剪切位移呈线性关系,随剪切位移增大曲线呈现出非线性特征;在其他试验工况相同时,剪切应力与含水率呈负相关规律;当含水率相同时,剪切应力随法向荷载的增大而增大。数值模拟结果表明：堆积层坡体在降雨因素的作用下,容易发生失稳;随着降雨强度和时长的不断增大,土体含水量增加或饱和后易产生破坏,坡体稳定性系数不断减小。降雨条件下,堆积层滑坡滑体变形较强烈,其变形过程一般经历蠕动变形→加速变形→滑动破坏3个阶段,破坏运动形式以推移式为主,通过推挤作用对威胁对象产生破坏效应,从而造成人员和财产损失。该研究成果对秦巴山区堆积层滑坡的机理研究与防灾减灾具有一定的参考意义。     

降雨诱发型滑坡的降雨阈值及机理研究进展与展望

根据相关降雨-滑坡关系文献,对我国不同地区滑坡发生的季节与降雨特征、滑坡的降雨阈值与模拟模型以及降雨型滑坡的发生机理等方面进行系统整理.结果显示：(1)国内滑坡灾害集中发生在每年5月至9月间且与降雨同步发生(1～2 d内),降雨诱发比例大于80%;(2)降雨诱发型滑坡在孕灾环境条件和致灾因子共同影响下发生,受坡内雨水入渗的渗流作用和地下水作用,其过程主要包括坡肩侵蚀→裂隙发展与贯通→斜坡整体滑动三个阶段;(3)滑坡降雨阈值研究方法包括经验性阈值研究和建立物理力学模型两类.前者存在明显空间差异;后者可以很好地模拟局地滑坡动态,但难以在大范围内推广.总体上看,降雨诱发型滑坡研究已取得大量成果,但由于滑坡产生条件间的复杂相互作用使得所得到的降雨阈值精度不高,导致实际预测预报困难,未来应继续加强研究.     

基于改进型斜率阈值法的滑坡降雨阈值分析

深入研究滑坡变形前的降雨量阈值,对后期滑坡的变形预测具有重大意义.本文在传统降雨斜率阈值预报的基础上,引入有效降雨量求斜率阈值,利用数学问题中求拐点思想,得出滑坡的"类破坏点",对比"类破坏点"在不同观测时段下平均累积有效降雨量斜率Dk,通过加权平均得出"类破坏点"的降雨斜率阈值D,并对滑坡后期变形进行预测验证,结果表...     

三峡库区白家包滑坡变形机理与预警模型研究

三峡库区自2003年蓄水以来,库区有大量滑坡监测累积位移曲线呈阶跃型,此类滑坡在外界影响因素下集中在某一时间段内变形量大,其机理复杂、稳定性判断和预警难度大.通过研究滑坡的变形特征及诱发因素,有助于评估滑坡的稳定性,并构建合适的预警模型.本文以白家包滑坡为研究对象,综合分析15年人工和4年自动GNSS地表位移监测数据,结合野外宏观巡查及勘查资料,研究了白家包滑坡的变形机理;基于改进切线角以及全自动监测数据定量化分析,获取滑坡等速变形速率和变形阶跃点,建立相应的预警模型.结果表明：白家包滑坡整体变形明显,滑坡变形主要集中于每年5—6月,滑坡累积曲线呈现典型的“阶跃”型的动态变形特性,受库水位升降作用影响表现出明显的“推拉效应”;库水位下降是白家包滑坡变形关键影响因素,且与库水位下降速率密切相关,在库水位快速下降期和低水位期,特大暴雨和持续降雨会促进变形;通过改进切线角方法及数据精细化分析,白家包滑坡的位移速率阈值为8.7 mm/d,库水阈值为库水位下降至149 m位移阶跃启动,最小下降速率为0.4 m/d.     

大型滑坡变形稳定性与降雨关系研究

大型灾害性滑坡预测问题是岩土力学的重要的应用性研究课题。对下铺子滑坡进行了详细的地质调查分析,在分析了降雨资料的基础上,利用变形监测资料,对受降雨影响下滑坡体稳定性进行分析,并分析降雨入渗时间、临界降雨量和降雨总量与滑坡体变形的关系,变形增量与降雨量的关系,其结果可以为选择滑坡治理措施提供依据,也为类似的滑坡地质灾害的治理积累经验。     

横断山区汶川县滑坡泥石流降雨致灾阈值研究

基于2001-2020年GPM L3降水数据和第二次青藏科考所获取的2018年汶川县汛期滑坡泥石流灾害隐患点目录,从强度、相对性、绝对性和持续性方面遴选11个极端降水指标,揭示汶川县极端降水时空演变规律;通过构建累积降雨量-降雨时间关系阈值(E-D)模型、优化雨场分割法、量化汶川县降雨型滑坡泥石流样本降雨阈值,分级预测2001-2020年降雨型滑坡泥石流灾害隐患点的危险等级.研究结果表明：1)极端降水指标在汶川县大部分乡镇点位的趋势变化不显著,大多数指标呈现北低南高、西低东高的空间分布特征.极端降水的相对性指标、强度性指标以及部分持续性指标在空间分布上具有一致性,高值区主要分布在汶川县东部和南部地区,其发生由极端降水诱发的滑坡泥石流地质灾害事件的可能较大. 2)汶川县降雨型滑坡E-D阈值曲线为E=41.69·D_0.84(3≤D≤6),降雨型泥石流E-D阈值曲线为E=81.28·D_0.36 (3≤D≤23). 3)汶川县“易发生”的降雨型滑坡隐患点占比46.2%,集中位于水磨镇北部、漩口镇东部、草坡乡东南部、绵虒镇中南部、耿达镇东南部、映秀镇东...     

基于ADINA堆积层滑坡地震作用下动力响应特性及稳定性研究

以堆积层滑坡为研究对象,基于非线性ADINA软件动力有限元分析法,首先分析堆积层滑坡在地震作用下位移、加速度的动力响应特性和应力、应变响应规律,计算表明:动力地震作用下堆积层滑坡的最大位移和稳定系数比静力作用下都低,随着监测点高程的增加,加速度时程曲线振幅不断增大.滑坡后缘出现较大拉应力,易出现拉裂缝.剪应变增量从坡脚开始向坡体内部扩散直到后缘,对坡脚应着重防护.再通过地震动荷载计算出的最小稳定系数平均值与拟静力计算的稳定性系数综合分析滑坡稳定性,说明运用动力有限元法分析堆积层滑坡稳定性对实际工程具有一定指导意义.     

基于MSR300雷达监测的凹山采场降雨条件下的边坡变形及滑坡

降雨是诱发滑坡的主要因素之一,尤其在暴雨条件下,更易激发滑坡.随着南帮边坡开采高陡化,滑坡发生频繁.为研究降雨条件下南山矿凹山采场南帮边坡稳定性特征,采用MSR300型雷达对边坡进行了连续4a的实时稳定性监测,基于采集到的采场降雨数据和边坡滑移数据,分析了降雨量和降雨强度与边坡变形规律,对凹山采场滑坡各阶段进行了划分,建立了凹山采场边坡失稳模型和预警阈值.结果表明:凹山采场变形与降雨量呈正相关,服从幂函数规律;边坡变形速度曲线与降雨强度有良好的一致性,滑坡一般发生在最大降雨强度之后;滑坡阶段主要包括初始变形阶段,稳定变形阶段和加速变形阶段;报警阈值分别为:6h时序内,位移阈值为20 mm,速度阈值1.5mm·h-1;12h时序内,位移阈值为30 mm,速度阈值为2.5mm·h-1.凹山采场滑坡曲线与岩土体非稳定蠕变曲线具有较高的相似性,位移曲线出现了“阶跃”现象,速度曲线出现了“尖凸”现象,这种情况易引起滑坡事故,其中在位移曲线的“拐点”处和相应速度曲线的“凸点”处发生滑坡的可能性最大.研究成果为类似矿山边坡稳定性监测和破坏机制提供了科学依据和参考.     

降雨作用下泥岩老滑坡渗流特征及稳定性分析——以互助张家村滑坡为例

为准确评价降雨入渗条件下泥岩老滑坡的稳定性,以互助张家村滑坡为例进行资料收集、现场调查、渗透试验利用Geostudio软件建立了老滑坡有限元渗流计算模型,采用SEEP/W和SLOPE/W模块分析了降雨条件下老滑坡的渗流特征和稳定性。结果表明:在59 mm/d的降雨条件下,1～5 d后老滑坡仅在浅表层土体出现饱和,且随着降雨时间的持续,入渗深度逐渐加大,3 d后向坡外的渗流显现,4 d后入渗深度增加不明显,但向坡外渗流的强度明显增大;与渗流特征相对应,降雨3 d和4 d后老滑坡中后部浅表层的稳定性系数分别降至0.914和0.911。在持续的降雨作用下,老滑坡体的垂直入渗深度浅,入渗后向坡外的侧向渗流明显,对老滑坡浅表层的稳定性影响较大,表现为浅表层局部次级解体,但老滑坡整体稳定性较好,研究结果为对类似泥岩老滑坡防灾减灾具有指导和借鉴意义。     

重庆地区降雨型滑坡统计-降雨入渗耦合预报模型

重庆地区属于我国降雨型滑坡高易发区,目前气象部门采用的滑坡灾害气象预报模型属于统计模型,适用于滑坡灾害区域性预警预报,不能实现对单体滑坡发生概率的气象预报。引入考虑强降雨作用下土质滑坡表层的最大入渗深度,并考虑滑坡体后缘拉张裂缝水压力,修正了工程上常用于确定滑坡稳定系数及滑坡推力的传递系数法;结合采用有效累计降雨量和当日最大小时降雨量两个指标建立的降雨型滑坡统计预报模型,构建了重庆地区降雨型滑坡统计-降雨入渗耦合预报模型,该模型利用滑坡发生指数将滑坡预报等级分为5级,分别表示滑坡发生的可能性为极小、小、较大、大和极大,通过室内模型试验验证了该模型的合理性。实用中,可将该模型嵌入重庆市地质灾害气象预报系统中,实现对重庆境内典型单体滑坡在强降雨条件下发生可能性的气象预报。     

降雨渗流对堆积型滑坡稳定性影响的数值模拟 －以贵州大榕滑坡为例

降雨是堆积型滑坡失稳破坏的主要诱因之一,滑坡的失稳和破坏与雨水渗流紧密相关。选取贵州省岑巩县大榕滑坡为研究对象,大榕滑坡为典型的古滑坡堆积区失稳,通过详细分析该堆积型滑坡形态特征、地层岩性、物质结构及变形特征,根据工程水文地质条件建立数值计算模型,利用饱和-非饱和渗流有限元模拟降雨入渗时滑坡堆积体的瞬态渗流场,将计算得到的瞬态孔隙水压力和基质吸力对非饱和土抗剪强度的影响用于滑坡极限平衡分析,根据渗流场和应力场数值耦合分析不同降雨雨型、强度、历时对滑坡稳定性的影响。研究表明:降雨是滑坡持续变形并失稳的诱发原因,与降雨类型相比降雨强度对滑坡稳定性影响较大;滑坡稳定性在降雨结束后延滞一段时间达到最小,此时对滑坡的稳定性最不利,随后稳定性逐渐上升。     

基于三参Weibull分布的泥石流降雨动态预警模型

降雨是触发泥石流灾害的重要因素。现有的泥石流预警模型多为半定量的预警,通过划分不同的预警级别来预报灾情,没有做到任意时刻泥石流爆发的定量计算。通过分析文家沟5次大型泥石流灾害的降雨数据,引入泥石流爆发降雨驱动指标RTI并运用三参Weibull分布确定了绵竹市清平镇文家沟泥石流的降雨阈值,提出了计算任意雨量下的泥石流的瞬时发生概率。最后通过Weibull分布结果和泥石流堆积方量的计算值拟合出文家沟泥石流爆发概率和堆积方量的关系。该模型不仅实现了文家沟泥石流灾害的动态定量预警,同时也给出了任意概率下泥石流堆积方量的域值区间。最后以2012.8.13文家沟泥石流事件为例验证了该模型,说明三参Weibull分布可以用于泥石流分析并建立预警模型,可将此法推广到其他地质灾害的分析及预警中。     

青海黄土滑坡成因及预测方法研究——以湾子滑坡为例

为了有效地预防青海东部黄土滑坡的发生,本文重点研究了该区黄土滑坡的诸多因素,总结出了异常现象法和因素组合法的预测方法。     

降雨型滑坡诱发电网连锁故障风险评估模型研究

针对我国西部地区极端降雨型滑坡灾害诱发高压输电线路停运的现状,分析了极端降雨气象导致电力设施所处位置发生滑坡地质灾害的特点和影响线路故障率的途径。基于降雨历史数据与滑坡致灾机理,建立输电线路失效概率的混合模型;同时提出降雨气象诱发电网线路群发性故障集筛选原则,并根据效用理论和风险理论建立降雨型滑坡导致电网连锁故障的风险评估模型。最后,以我国西南某地质多发区域电网进行仿真分析,通过仿真结果比较分析,验证了所提方法的合理性。     

降雨-库水耦合作用对滑坡变形演化的影响研究 ——以白家包滑坡为例

三峡水库在2003年6月蓄水后,大量滑坡产生了复活变形.库区滑坡的复活变形受到每年水位升降和汛期降雨的影响,为研究库区滑坡在降雨-库水的耦合作用下滑坡的变形演化特征,选取了三峡库区典型的白家包滑坡为案例,通过分析其自2006年至2018年间的监测数据,研究了滑坡在时间和空间上的演化过程;基于领域粗糙集理论,对滑坡变形演...     

降雨型滑坡模型相似判据研究

根据“π定理”和“相似三原理”，利用因次分析和方程推导两种方法初步求解了各向同性的饱和弹性和非饱和弹塑性降雨型滑坡模型相似判据，并把两者的结论进行对照，这对整个滑坡仿真模型试验研究具有重要的意义．     

青海省囊谦县某高寒山区滑坡灾害特征与预警阈值分析

以青海省玉树州囊谦县白玛俄林寺滑坡为研究对象,从滑坡地质灾害的形成机理出发,综合考虑了环境特征、地貌特征、岩石力学性能、水文地质条件、岩性特征、人类工程活动等影响因素,结合雨量监测、地表位移监测、裂缝发育监测等实测数据对研究区滑坡的失稳机理和预警阈值进行分析。基于实时监测调查资料,结合失稳机制等建立稳定性预测,以滑坡稳定性状态阈值划分标准为统一标尺,建立多参数监测,结合岩石力学、水文地质、工程地质等预警指标判断标准,为高寒山区降雨型滑坡早期预警提供新的研究思路和经验支撑。     

降雨条件下某滑坡堆积体稳定性研究

基于非饱和土力学及孔压应力耦合理论,以某库区滑坡堆积体为例,对暴雨工况下堆积体渗流及动态稳定性进行了分析,研究了坡体内流场对堆积体稳定性的时间效应.研究成果表明:由于该堆积体结构相对较松散、透水性较强,且后缘裂缝的出现为雨水入渗提供通道,使降雨沿堆积体表面裂缝入渗后,堆积体、滑带岩土体力学性质弱化,随着降雨的持续、入渗影响深度增加,坡内水的运移对滑坡体前缘产生渗透水压力,堆积体局部变形,处于临界稳定状态.通过排水前、后的堆积体稳定性分析,揭示了堆积体在暴雨条件下边坡稳定性变化趋势与滑坡机制,可为类似堆积体稳定性的预测与治理提供参考.     

降雨条件下花岗岩残积土边坡失稳模式及预警阈值现场试验

降雨是诱发边坡失稳的主要因素,为探明不同降雨强度条件下花岗岩残积土边坡的失稳模式,通过75mm/h、125mm/h、150mm/h、175mm/h等4组不同降雨强度下边坡失稳现场试验,基于工程边坡原位监测试验采集的含水率-时间与位移-时间曲线研究了花岗岩残积土边坡渐进失稳破坏特征,并提出了降雨条件边坡失稳的持续时间与降雨量阈值。研究表明:降雨条件下花岗岩残积土边坡为渐进失效破坏,根据降雨强度斜坡失稳破坏可分为“浅层局部滑动”、“浅层整体滑动与崩塌”、“深层局部滑动”、“深层整体滑动”等四种模式,斜坡发生变形失稳的区域主要位于坡脚位置,坡中次之,坡顶最小。边坡深层滑动从显著变形到失稳破坏历时18~20min,而浅层滑动持续时间为25min~135min。土壤界限含水率可特征边坡失稳破坏过程,当斜坡土壤含水率上为42～45%时,斜坡开始出现开裂、蠕动变形等失稳征兆;当土壤含水率上升到47～50%时,坡面土体开始崩解并迅速发生滑坡、崩塌。