基于Sentinel-1数据的三峡库区木鱼包滑坡时空变形演化特性分析

三峡库区脆弱的地质环境、降雨及库水位升降作用,致使长江干(支)流滑坡分布广、数量多、危害大,滑坡监测是地质灾害减灾防灾的主要措施之一.以三峡库区木鱼包滑坡为研究对象,以哨兵1号(Sentinel-1)数据为数据源,获取了木鱼包滑坡及其附近区域2017年4月至2021年3月的120景数据,使用时间序列InSAR分析方法,研究木鱼包滑坡时空形变演化特性,并与地基GNSS监测数据和地质调查结果进行比对.结果表明:SBAS-InSAR与GNSS监测数据具有一定的差异性,但在演化趋势上具有较好的一致性;通过InSAR分析结果与现场调查比对分析,SBAS-InSAR对滑坡边界及滑坡发展演化过程中较大变形具有较强的监测能力.

三峡库区木鱼包滑坡不同库水升降速率变形响应离心模型试验研究

本文采用地表位移监测和离心机模型试验研究了木鱼包滑坡在不同库水升降速率条件下的变形响应规律,取得以下认识:(1)木鱼包滑坡在重力和库水等因素作用下,促滑段不断挤压抗滑段而发生推移式蠕滑变形。(2)木鱼包滑坡变形主要受库水位高程和升降速率影响,降雨对滑坡的变形影响有限。165~175 m水位时,较高的库水上升速率才能造成月累计位移量大于30 mm的滑坡变形事件,而较低的库水下降速率则能造成大量月累计位移量大于30 mm的滑坡变形事件。145~165 m水位时,滑坡对库水升降速率的变形响应降低,滑坡月累计变形量基本处于30 mm以下。(3)滑坡的变形与库水浮力和动水压力有关。库水升降速率较小时,坡体内外水头差很小,库水浮力控制滑坡的变形;在库水升降速率提升后,坡体内外水头差增大导致动水压力增强,促使滑坡在库水抬升阶段的变形减弱,而在库水下降阶段的变形得到加强。(4)木鱼包滑坡的变形响应表现出自调节自适应性,首次蓄水对滑坡稳定性影响最为显著,后续的周期性库水升降过程中,对库水变动响应的敏感性有所减弱。以上研究结果可为三峡库区滑坡防治和库水调度优化提供有益借鉴。

长江三峡库区木鱼包滑坡地表变形规律分析

三峡库区木鱼包滑坡自2006年实施专业监测以来,一直持续变形,对三峡大坝工程和长江航道造成巨大威胁。通过多次野外地质调查资料、长期现场巡查、人工GPS位移监测数据、近1年的全自动监测数据等,深入分析该滑坡在库水涨落及降雨条件下的变形特征、演化规律及变形机制。结果表明,滑坡坡体结构、岩性及地质构造等地质因素控制了木鱼包滑坡的变形,库水位是主要的驱动因素。库水位上升过程中,库水位由145m升到155m左右,月位移量为最小值;动水压力向坡内,滑坡变形最小;库水位155m上升至175m期间,库水入渗前部坡体,对滑坡前部抗滑段形成浮托减重效应,变形有所增加。库水位由175m下降到170m左右,累积位移形成阶跃,坡受向坡外动水压力和浮托减重效应作用,月位移达最大值。库水位由170m降到145m期间,浮托减重效应作用减小,月位移量降低。目前,木鱼包滑坡变形趋势减小,产生大规模滑动的可能性较小,但须进一步加强监测和机制研究。

木鱼包滑坡变形与库水位相关性定量化分析

为研究库水位高程、降雨量对三峡木鱼包滑坡变形的影响,分别从定性与定量的角度分析了位移数据与库水位高程数据、降雨量数据之间的相关性。通过对长期监测数据的定性分析,认为水位高程是影响木鱼包滑坡变形的主要因素,并根据滑坡变形速率的大小将变形过程划分为3个阶段;对多年月监测数据的计算得出滑坡的位移量数据与2个月前的水位高程数据之间的斯皮尔曼相关系数的均值最大,为0.409(中等正相关),而与任意时期的降雨量数据之间的相关系数几乎小于0.2;日监测数据的计算得出滞后期为40 d时滑坡变形数据与库水位高程数据之间的相关系数的均值最大,为0.622(强正相关)。综上可知木鱼包滑坡变形对库水位变动的响应较为明显,并且在时间上存在约40 d的滞后期,而降雨量对木鱼包滑坡变形的影响并不明显。本文所取得结论与其他学者对木鱼包滑坡的认识基本一致,说明相关性的定量计算能够在滑坡变形影响因素方面的研究提供一定的科学依据。

库水位—降雨联合作用下木鱼包滑坡变形与稳定性分析

三峡库区木鱼包滑坡自2006年实施专业监测以来发现处于持续变形中。为此,通过现场调查和15年监测数据整理分析,探明其变形规律,采用Geo-studio软件对不同库水位升降速率、2020年库水位结合实测降雨数据进行数值模拟,分别计算出稳定性系数。结果表明,木鱼包滑坡为库水滑坡,降雨对滑坡变形存在一定的影响但不甚明显;库水位上升时稳定性逐渐下降,而在库水位下降时稳定性系数逐渐增加;木鱼包滑坡加速变形主要发生在库水位处于高位运行且有下降趋势时。目前滑坡为蠕动变形,处于基本稳定状态。2020年分析结果显示库水位169.95~166.38 m(下降时)为最不稳的阶段,建议加强监测。

大型岩质水库滑坡复活变形过程的影响因素分析

鉴于识别处于复杂环境下的滑坡体变形影响因素是目前滑坡变形机理研究的重点。以三峡库区木鱼包滑坡为例,基于监测数据识别出滑坡变形的阶跃段,统计得出阶跃段往往出现于高库水位阶段,约在175.0~165.0m之间波动。应用格兰杰因果检验得出库水位高程变化将导致滑坡阶跃段的出现,并进一步以Geo-Slope模拟实际库水位波动与不同库水位变化速率下滑坡稳定性的变化。结果表明,木鱼包滑坡的阶跃段出现与稳定系数下降段相对应,均处于库水位的高水位阶段,且库水位处于172~175m时滑坡稳定性系数将接近最小值,确定了滑坡复活变形的影响因素是高库水位阶段。研究成果对滑坡的复活变形机理研究及防灾预警均具有重要意义。

三峡库区浮托减重型滑坡对库水升降的响应规律

三峡大坝自2003年蓄水以来,库区形成大量涉水滑坡。长江三峡库区的浮托减重型滑坡随库水位升降,变形非协调性增加,此类滑坡变形与库水位关系的不明确性,为其监测预警预报工作带来困惑。以木鱼包滑坡为研究对象,通过全自动GPS变形监测系统获取的滑坡监测资料,结合多次的野外考察、15年专业监测和库水位升降等资料进行分析,运用有限元软件Geo-studio进行数值模拟,模拟库水位以不同速率在175~145m间升降下对滑坡稳定性的影响。研究表明:(1)库水位由145m升至175m的过程中,滑坡的稳定系数变化为先减后增再减,库水上升速率越大,前期稳定系数减小的时间段越小,随后稳定系数增加的速率也越快;(2)在库水位由175m下降到145m的过程中,整个稳定系数变化趋势为先减小后增大,呈“V”字形,存在一个最危险水面,不同的库水下降速率对应的最危险水面高度也不一样,库水位以0.4,0.6,0.8,1.0,1.6m/d的速率下降时对应的最危险水位分别在169.8,167.8,162.6,162.0,162.2m左右;(3)木鱼包滑坡作为三峡库区典型的浮托减重性滑坡,在库水位大幅度及周期性升降的影响下,一直保持着蠕滑状态,平均日位移量为0.4mm/d,目前处于基本稳定状态。所得结论对三峡库区浮托减重型滑坡预警预报工作有一定的参考与借鉴意义。

基于双判据联合判别的滑坡监测预警研究

为实现滑坡预警等级的准确划分,在分析预警准则的基础上,以三峡库区木鱼包滑坡为例,以累计变形判据和变形速率判据联合构建了双判据滑坡预警模型,其中,累计变形判据是在极限位移预警分析基础上,结合变形预测的发展趋势进行预警等级划分,而变形速率判据与之相似,也是在极限变形速率预警分析基础上,结合其M-K分析的发展趋势评价进行预警等级划分。实例分析结果表明:在累计变形判据的预警过程中,按极限位移判断滑坡预警等级为Ⅱ级,但通过变形预测,得出滑坡变形呈上升趋势,进而应提高一级预警,即通过累计变形判据得出滑坡预警等级为Ⅲ级;在变形速率判据的预警过程中,不同监测点的预警结果存在一定差异,预警等级间于Ⅰ~Ⅲ级,按不利原则,确定变形速率判据下的滑坡预警等级为Ⅲ级。两者分析结果一致,相互佐证了两类判据的准确性,综合确定滑坡预警等级为Ⅲ级,即滑坡目前处于中等危险,应进行较高频率监测,并做好避让措施准备,切实保证区内居民的生命财产安全。