基于SBAS-InSAR的库区活动滑坡变形特征与库水位变化响应关系:以四川省黑水县毛尔盖水电站为例

水库滑坡是水电工程建设中的一种常见地质灾害,当滑坡滑入库区中可能会引起涌浪、江河堵塞甚至溃坝,从而造成巨大的经济损失和人员伤亡情况,因此如何高效及时地开展对库岸滑坡早期识别与监测具有重要意义。利用短基线集干涉测量技术(small baseline subsets interferometric synthetic aperture radar,SBAS-InSAR)对毛尔盖库区开展活动滑坡的探测识别,在此基础上,结合高分辨率光学遥感影像、无人机航空摄影测量以及现场调查对库区典型活动滑坡的变形特征与库水位变化响应关系进行初步分析。结果表明:研究区活动滑坡共65处,其中复活型古老滑坡堆积体36处,新孕育型滑坡29处;结合两类典型滑坡来看,坡体变形与库水位快速下降存在正相关关系,且当库水位日平均降速大于0.67 m/d时,InSAR时间序列曲线均会出现加速变形的情况;对于短时间内发生的大变形滑坡,SBAS-InSAR技术很难有效捕捉到滑坡失稳前的真实加速变形信息导致不能提前识别和监测,因此结合多时相高分辨率光学遥感影像可以起到有效补充的作用。研究成果可为库岸滑坡的早期识别与监测提供参考。

基于光滑粒子流体动力学的流动法则对土体滑坡大变形的影响探讨

光滑粒子流体动力学(SPH)是近年来发展起来的一种纯拉格朗日无网格法,并因其在大变形领域内的优势而受到广泛关注。在进行滑坡大变形分析时,流动法则及剪胀角的选取对于边坡失稳后的运动特性有重要的影响。采用Fortran自行编写了基于SPH的边坡稳定性及失稳后大变形分析程序,然后通过2个经典的算例,讨论了不同流动法则及剪胀角的选取对滑坡大变形分析精度的影响。结果表明:(1)剪胀角的选取对土体失稳后的滑动距离有显著影响,随着剪胀角的增大,土体的滑动速度与距离呈明显增大趋势;(2)在关联性流动法则及非关联性流动法则ψ=1/2φ(ψ为剪胀角,φ为摩擦角)条件下,土体在大变形过程中会产生过度膨胀,且运动速度与距离要大于实际情况,而采用关联性流动法ψ=0时,对于非膨胀土可以得到比较令人满意的结果,但对于膨胀土体会使得运动速度和运动距离过小,不符合实际情况。建议在计算膨胀土大变形时,采用非关联性流动法则且适当考虑膨胀性(ψ=(0.1~0.2)φ),可以得到较好的结果。

基于SPH的土质边坡稳定性及失稳后大变形数值模拟

本文采用光滑粒子流体动力学(SPH)法对土质边坡稳定性及其失稳后的大变形进行数值模拟研究。该方法既可以分析边坡的稳定性系数和潜在滑移面,又可以对土质边坡失稳后的大变形过程进行模拟,从而弥补了传统数值模拟分析方法的不足,为土质边坡稳定性及失稳后滑坡大变形分析提供了一种新的方法。首先,采用Fortran语言编写了模拟土质边坡稳定性及失稳后滑坡大变形分析的SPH程序;其次,采用一个经典算例,验证了本文程序和方法在进行边坡稳定性分析时的准确性;最后,为验证该法模拟黏性土质边坡滑坡大变形的准确性,笔者自行设计了一组黏性土体滑坡大变形物理实验并与SPH模拟结果进行了对比。研究成果表明,基于弹塑性本构模型及D-P屈服准则的SPH方法可以较准确的模拟稳定性系数及潜在滑移面,并且可以较准确地模拟失稳后的滑坡大变形发展过程,弥补了目前数值模拟方法的不足,是一种值得推广的新型稳定性及滑坡大变形分析方法。

陆地探测一号卫星滑坡大变形InSAR监测应用

陆地探测一号(Lutan-1,LT-1)01组卫星是中国首个以地表形变合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)为主要特点,以复杂地区自然灾害监测预警为长期应用目标的合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)卫星星座,由两颗参数相同的L波段SAR卫星组成,具有高分辨率、高重访、全极化等成像能力。星座以双星“绕飞”模式实现地形测绘,以双星“跟飞”模式实现地表形变测量。在分析分辨率、波长、重访周期对InSAR可探测形变梯度的基础上,以中国甘肃省舟曲县泄流坡滑坡为研究对象,结合LT-1卫星在轨测试期间分别以4 d、8 d间隔获取的17期条带模式2数据,通过差分InSAR、时序InSAR方法提取了不同条件下泄流坡滑坡的形变量(形变时间序列),以地面角反射器与全球导航卫星系统同步观测为参考,验证了LT-1卫星地表大变形的探测能力和时序InSAR测量精度。时序InSAR监测结果表明,观测期间泄流坡滑坡的后缘、中部和前缘的最大形变速率分别超过25 mm/d、11 mm/d和2mm/d,滑坡体年累积最大形变量超过3.4 m,InSAR视线向形变测量精度达7.5 mm。综合分析成像模式、重复观测间隔、相干性变化、基线控制范围、形变探测能力,结果表明:LT-1卫星综合效能达到设计指标,具备良好的常态化广域地表形变监测能力,其高频次、严格回归、一致的观测模式将在广域地质灾害隐患识别与监测预警中发挥重要作用。

基于SPH的溃屈式滑坡失稳过程分析

光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法已经广泛应用于滑坡地质灾害的研究,然而对大多数滑坡失稳过程的研究仍然是在二维模型或相同岩性基础上开展的。为了研究三维模型下软硬互层岩质顺层滑坡失稳的运动状态,基于光滑粒子流体动力学方法,采用修正Mohr-Coulomb准则并耦合强度折减法对滑坡失稳运动开展数值研究,模拟滑坡失稳后的运动过程。结果表明:结合强度折减法,光滑粒子流体动力学方法可以较准确地模拟滑坡的渐进破坏,并获取潜在滑移面;采用该模型模拟南国大道顺层岩质滑坡失稳变形后,得到的结果与现场结果十分吻合,结果精度相比二维模型提升约20%,同时模型还可以较为清晰地反演软硬互层滑坡轻微弯曲变形、弯曲隆起、滑动面贯通的溃屈式破坏过程;随着折减系数的增加,滑坡危险范围逐渐增加,但增加速率逐渐减缓。