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滑坡预报

2020-04-09 21:01

对处于蠕动变形阶段尚未破坏失稳的滑坡进行变形趋势预测和失稳时间预报的工作。有的滑坡虽处于蠕动变形阶段,但有可能失稳剧滑并造成较大灾害,则需对之进行监测,并根据监测获得的变形发展信息预报其剧滑失稳时间。特别是那些不宜采取工程整治措施的滑坡,适时作出滑坡失稳预报尤为重要,以便及时撤离受到威胁的人员和财物,尽可能减轻灾害损失。

滑坡变形监测和失稳时间预报已经成为减轻滑坡灾害的主要手段。中国已经有多个成功预报而减轻灾害的实例。如1985年6月12日发生在湖北秭归县长江北岸的新滩滑坡,使有近千年历史的新滩古镇毁于一旦,但因事前作出了成功预报,及时撤离了全部居民,因而无一伤亡。又如1995年1月29日发生于甘肃省永靖县黑方台边缘的黄茨滑坡,于剧滑前8个月就采取了多种监测措施,获得了大量变形发展的信息,据此进行了成功的预报。

滑坡预报的理论依据是:滑坡形成过程是有阶段性的。先经过一段时间的等速小变形的孕育阶段,之后才转入加速大变形阶段,随之而来的是失稳滑动。前者属线性变形或稳态阶段,后者则属非线性变形或非稳态阶段。变形的信息有两类:①产生于地面和地下的一定方向的位移。②岩体微破裂而产生声发射(acoustic emission,AE)。通过地表、地下位移监测获得的位移—时间过程曲线或通过声发射监测获得的声发射频率随时间的变化,是滑坡预报的主要依据。

20世纪70年代以来,研究较多的预报模型有:马尔科夫模型、GM(1.1)线性模型、最优分割模型、分维模型、自适应过滤法模型、正交多项式模型、起动降雨量模型、泊松模型、GM(1.1)非线性模型、尖点突变模型等。由于滑坡体材料力学性质及滑坡体结构的差异,滑坡变形孕育的时间,短者数天,长者数年至数十年。一般土质滑坡及老滑坡的可预报性较强,岩质边坡及新产生滑坡的可预报性较差。滑坡预报的准确性很大程度上依赖于监测资料的多寡。当监测手段较多,监测资料时段较长时,滑坡的可预报性及准确性大大提高。在缺乏监测资料的情况下,要作到滑坡失稳破坏时间的准确预报是很困难的。

某边坡位移—时间曲线

图给出一滑坡预报的实例。根据图中所示的位移历时曲线,可以进行中长期预报和临滑预报。统计研究表明,突发事件发生前系统的线性变形历时与线性和非线性变形总历时之比是一个普适常数:0.618。所以,从位移时间曲线上得到线性变形起始点和线性—非线性变形转换点(图上A点),即可作出中长期预报。临滑预报的判据则是变形趋向于无限大的点,即变形曲线与其渐近线的切点(图上C点)。由于滑坡的发生受到诸如降雨、气温、流水侧蚀、地震、人工爆破、开挖坡脚等多种自然和人为因素的强烈影响,所以位移历时曲线往往不是如图所示的圆滑型曲线,而往往是波动型、阶跃型或随机振荡型。要根据这些曲线作出预报,就需要首先针对曲线中波动、阶跃或振荡产生的原因,采取相应的滤波或平滑处理措施,将之转化为较为圆滑的曲线(例如阶跃型可采用阶跃起点连线使之平滑化),再根据处理后的曲线作出预报。

当岩体内应力接近岩体的破坏强度时,单位时间内岩体的声发射次数(即声发射频率)迅速增加。所以通过声发射监测获得的声发射频率—历时曲线也可用于滑坡的临滑预报,锡别山露天矿边坡近2万m3危险岩体的临滑预报,就是根据此类监测曲线作出的。

根据主要诱发因素(如降雨)的监测进行预报也是一种常用的方法。例如,根据统计资料确定一个地区的临界降雨强度(日或时降雨强度),超过这一强度,即可能诱发滑坡,并据此作出预报。在这方面中国的香港有很多成功的经验。

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