基于DE-MCMC方法的滑坡堆积体土壤水力参数反演研究

极端降雨条件下,入渗可急剧增大滑坡体中软弱结构面上的土壤含水量和孔隙水压力,是触发滑坡的重要因素。因此,土壤水动力模拟是滑坡预警系统的核心,其模拟结果的准确与否取决于土壤渗透特性的参数化。该文以汶川地震扰动区的银洞子滑坡堆积体为例,以土壤含水量野外观测数据为基础,基于Richards方程构建入渗模型,利用自适应差分演化算法的马尔科夫链蒙特卡罗方法(Differential Evolution Markov chain Monte Carlo,简称DE-MCMC)反演van Genuchten土壤水力参数。通过比较土壤含水量的模拟值与实测值的拟合程度,评估DEMCMC算法在土壤水动力模拟中的适用性。结果表明,基于DE-MCMC算法反演的后验参数极大降低了先验参数分布的不确定性,并显著提升土壤含水量的模拟精度。将DE-MCMC方法应用于滑坡水文,可有效率定土壤渗透特性参数,为降雨型滑坡预警提供更为可靠的土壤水动力模拟结果。

花花岩组滑坡堆积体蠕变特性研究

花花岩组滑坡是一种堆积体滑坡,其滑体由松散的土石堆积体组成,在滑坡缓慢变形中具有明显的蠕动特点。为研究该滑坡堆积体的蠕变特性,确定滑坡堆积体的长期强度指标,对滑坡堆积体进行了直剪蠕变试验。试验结果表明:滑坡堆积体在直剪蠕变试验中表现出明显的减速蠕变和稳态蠕变特征,在较大水平荷载作用下会进入加速蠕变状态;采用Burgers模型以及改进后的Burgers模型对蠕变曲线进行拟合,其结果表明,改进的Burgers模型对非线性的加速蠕变过程拟合效果更好,拟合曲线更接近实际蠕变曲线;通过过渡蠕变法确定了滑坡堆积体的长期强度范围,滑坡堆积体的长期强度为其瞬时抗剪强度的39%~59%。

利用高密度电法勘探盐边县格萨拉巨型滑坡堆积体

探讨盐边县格萨拉巨型滑坡堆积体的滑动面的位置和形态并分析滑坡稳定性进而为拟建高速公路路线设计提供有效的建议。采用高密度电法作为初步勘察阶段的滑坡勘探手段,建立不同采集装置的滑坡正演模型进行数值分析,初步了解拟勘探滑坡的视电阻率拟断面图并确定采集装置类型,结合地质调查结果,确定主要的反演参数,并根据反演结果修正正演模型进行对比判别。结果表明,研究所用的反演参数效果较好,正演模型修正之后的视电阻率剖面与反演结果相匹配,使反演解译成果能够较好地反映出真实滑动面的位置和形态,且通过钻探得到了验证,计算结果表明该滑坡处于不稳定状态。最终,拟建高速公路的选线设计采纳了研究成果,对该巨型滑坡堆积体采取绕避措施,说明高速公路初步勘察阶段采用高密度电法作为巨型滑坡堆积体滑动面勘察的地球物理勘探手段是经济且高效的。

基于土性相关蒙特卡罗法的争岗滑坡堆积体可靠性分析

针对澜沧江古水水电站争岗滑坡堆积体工程地质条件,在室内剪切试验、工程类比、参数反演基础上综合确定了岩土体力学参数及其统计分布规律.采用基于黏聚力c与内摩擦角φ相关抽样下的蒙特卡罗法对堆积体典型剖面进行了多种工况下的可靠性分析,预测了其未来的变形失稳特征.研究结果表明:当前堆积体B—B′剖面在正常运行工况下的破坏概率为23.4%,暴雨工况下为55.2%,若不加治理堆积体极有可能产生失稳,这与现场勘探成果表明的堆积体在正常运行工况下稳定、暴雨工况下处于蠕滑变形状态相吻合.在此基础上根据工程稳定性要求,提出了相应的防护、加固措施,使堆积体支护后在暴雨工况下的破坏概率降低至6.2%.

汶川震区滑坡堆积体体积三维激光扫描仪测量与计算方法

2008年5.12汶川8级地震形成的大量松散滑坡堆积体,破坏农用地,损毁农田基础设施,对震区农业经济造成重大损失,严重威胁震区农业生产安全。本研究所选震区典型滑坡堆积体位于汶川县草坡乡,采用三维激光扫描仪实地测量滑坡堆积体,构建滑坡堆积体几何模型,计算滑坡堆积体体积。扫描仪到滑坡堆积体前、后缘的距离分别为25.74和79.00m,距离扫描仪200m处的扫描精度为20.0cm×20.0cm。根据扫描得到的滑坡堆积体点云数据,采用特征值法拟合近似滑坡堆积体的坡面、滑动面,构建滑坡堆积体几何模型。计算得到该滑坡堆积体体积为19018m3。建立了使用三维激光扫描仪测量和计算滑坡堆积体体积的方法。这种测量与计算方法可为地震受损农用地灾后的土地整理提供重要依据。

争岗滑坡堆积体滑面强度参数反演分析

边坡滑面强度参数的确定是岩土工程领域的难题之一。结合澜沧江古水水电站争岗滑坡堆积体工程地质条件,依据堆积体稳定性受暴雨工况控制的实际情况,对三维滑面及边界条件采用栅格控制和克里格插值法构建了争岗滑坡体的三维滑块模型,并对堆积体的稳定性现状进行合理的假设,利用三维极限平衡方法反算出底滑面综合抗剪强度参数。研究结果表明:该参数可反映滑坡体的总体稳定性及失稳破坏模式,与现场勘察的结果相吻合,证明了反算方法的有效性,在此基础上提出了滑坡堆积体治理的基本思路。相应参数反算方法可为相似工程中参数的确定提供有益参考。

滑坡堆积体降雨入渗过程物理模拟试验研究

降雨强度对滑坡坡面降雨入渗过程有显著影响,进而对滑坡变形稳定起着重要作用,孔隙水压力变化是降雨入渗诱发滑坡失稳的重要因素。为进一步探明降雨入渗过程与堆积体滑坡变形失稳破坏模式之间的内在关系,基于人工模拟降雨室内大型滑坡模型试验,研究了不同降雨强度下滑坡堆积体孔隙水压力变化与土压力的响应规律与变形破坏模式,揭示了降雨诱发滑坡变形破坏机理。结果表明:降雨入渗引起滑坡堆积体内孔隙水压力和土压力增加,且随着降雨强度的增大,滑坡体内孔隙水压力和土压力增长速率随之增大。堆积体滑坡变形破坏与孔隙水压力变化密切相关,滑坡堆积体内孔隙水压力随降雨历时的增加不断变大,进而基质吸力不断减小;滑坡体破坏区上侧会产生拉裂缝,下侧由于挤压作用出现土体隆胀,坡脚处会出现局部流土等现象。降雨强度大小与堆积体滑坡变形破坏模式密切相关,雨强大小为0.44 mm/min时,形成多级后退式滑坡变形破坏;雨强为0.57 mm/min时,滑坡体沿最危险剪切面发生大范围滑动破坏,并最终形成塑性流动。

万州和平广场滑坡堆积体剪裂面特征分析

万州和平广场滑坡区位于重庆市万州区主城区内 ,为长江三峡工程库区重点勘察防治的 4大滑坡之一。已有的勘察成果证实 ,和平广场滑坡区堆积体中分布有一定数量的剪裂面。在以往的勘察成果中称这种剪裂面为次级滑带、滑带或滑面。进一步分析研究发现 ,这些滑裂面在形态上可划分为 3类 ,即平直型剪裂面、弯曲型剪裂面和挤压 (面 )带 ;滑裂面的倾角以中、陡倾角为主 ;剪裂面在空间上分布不连续 ;堆积体中没有发现统一的滑裂面或剪裂带存在。含剪裂面粘土的微观结构大体上可以划分为两类 ,一类为非定向性的松散结构、树枝状结构和粒状堆积结构 ;另一类为定向性的线型擦痕结构和矿物定向排列结构。剪裂面分析研究的地质意义在于 ,它辅助证实了和平广场滑坡区堆积体不具备同一的滑坡成因特点 。

库水作用下青杠坪滑坡堆积体变形演化趋势

青杠坪滑坡为一巨型古滑坡,位于溪洛渡库区金沙江右岸,距坝址约15.5 km,受库水升降作用影响,滑坡局部于2014年4月24日复活,复活体方量约300×104 m^3,灾害使137间房屋及0.6 km乡村公路等毁于一旦,造成约500×10^4元的直接经济损失。鉴于青杠坪滑坡堆积体方量巨大,后期库水升降作用下堆积体可能进一步复活,将对当地居民的生命财产安全造成极大威胁,因此对该滑坡的变形演化趋势进行研究迫在眉睫,研究成果可为类似灾害的防治提供参考。为分析库水作用对滑坡堆积体的影响,以滑坡堆积体上角砾土的现场双环渗透试验和室内干湿循环试验为基础,运用FLAC 3D模拟库区水位升降作用下青杠坪滑坡堆积体变形演化趋势,研究结果显示:青杠坪滑坡表层堆积体平均渗透系数为6.94×10^-2 cm/s,为中-强透水介质;土体抗剪强度指标与干湿循环次数n存在一定量化关系,总体呈线性,但黏聚力与干湿循环次数略具二次函数关系,相比内摩擦角降幅大;库水位稳定于540、600 m高程条件下,坡体整体稳定,随着干湿循环次数的增加,坡体堆积体变形裂缝逐渐加大,稳定性系数不断降低。总体来说,库水升降循环次数达35次时,滑坡体消落带以上780~930 m高程范围及巨型块石上部的堆积体将发生滑动,青杠坪滑坡将再次复活。

汶川震区滑坡堆积体土石混合坡面土壤侵蚀率与水力学参数关系室内模拟

将采自汶川震区滑坡堆积体的土石混合物分别过2mm,7mm筛网,留取粒径〈2mm的土壤和2-7mm的碎石,按质量重新配成全土,石土比1∶3,1∶2,1∶1的土石混合体,在不同坡度、不同流量条件下进行室内冲刷试验,由此探究土壤侵蚀率与水力学参数的关系。结果表明：全土条件下,坡面土壤侵蚀率随流速增加而减小,而含碎石条件下的总体趋势则表现为土壤侵蚀率随流速增加而增大;冲刷试验水流雷诺数均远大于500;除石土比1∶2条件下的冲刷外,全土,1∶3,1∶1条件下坡面土壤侵蚀率均与水深、雷诺数呈正相关;全土及石土比1∶1条件下的坡面土壤侵蚀率随弗汝德数的增大而减小,其他条件下的冲刷结果反之;土壤侵蚀率与阻力系数、曼宁系数的拟合性,除了全土条件下的拟合性较好外,其他条件下的冲刷拟合性稍差,其中规律性不强。本研究旨在运用室内冲刷试验,在不同流量、不同坡度、不同石土比条件下,建立土壤侵蚀率与水力学参数的关系,为今后对汶川震区滑坡堆积体的深入研究提供参考依据。

汶川震区滑坡堆积体坡面侵蚀量测算方法

在汶川县选取典型滑坡堆积体,采用三维激光扫描仪实地测量滑坡堆积体形态,用图像分析方法鉴别沟道,用于估算堆积体形成后的土壤侵蚀量。根据滑坡堆积体坡面实测点云数据,采用最小二乘法拟合二次曲线,近似为堆积体坡面沟道各横截面发生侵蚀前的坡面线。结合堆积体发生侵蚀后的坡面沟道实测数据,测算各段沟道侵蚀量后估算出滑坡堆积体坡面侵蚀总量。典型滑坡堆积体坡面侵蚀总量为355 m3。采用传统断面法对计算结果进行验证的结果表明,拟合断面法计算的各分段侵蚀沟体积略大于传统断面法计算结果,相对误差为15.6%。5条分段沟道中最大相对误差为27.1%,最小相对误差为7.9%,拟合断面法计算侵蚀沟体积的精度较好。

汶川震区滑坡堆积体土石混合坡面细沟水流曼宁系数特征研究

为研究汶川震区滑坡堆积体土石混合坡面细沟水流曼宁系数的变化过程及其影响因素,在两级坡面(坡度为34°、36°)、三级流量(4、8、12L/min)、四种石土比(质量比为0∶1、1∶3、1∶2、1∶1)的组合条件下,进行室内放水冲刷试验。结果表明,曼宁系数n随冲刷历时呈先缓慢增大、再迅速增大、最后急速减小的变化趋势。不同石土比条件下,n平均值大小顺序为n(1∶3)>n(1∶2)>n(1∶1)>n(0∶1)。n随流量的增大而减小,但变幅不大。水深h与n呈幂函数正相关关系。雷诺数Re与n关系不显著,弗劳德数Fr与n呈显著的幂函数负相关关系。n/h与Re呈显著的幂函数负相关关系,n/h与Fr关系不显著。研究结果为建立汶川震区滑坡堆积体坡面土壤侵蚀模型提供了理论依据。

水动力型滑坡堆积体渗流稳定性数值分析

汛期强降雨对水动力型滑坡堆积体渗流稳定性有着重要影响.本文结合三板溪水电站库区东岭信滑坡堆积体工程,揭示了正常蓄水位条件下降雨入渗对深厚滑坡堆积体孔隙水压力变化的影响机理,开展了不同工况下滑坡堆积体渗流稳定性数值分析.数值计算结果表明,滑坡堆积体前缘局部稳定性主要受库水位和降雨入渗联合作用;滑坡堆积体中后部稳定性主要受降雨入渗影响,受库水位影响不明显,因此,汛期强降雨是影响深厚滑坡堆积体整体稳定性的关键因素,设置排水洞可有效提高东岭信滑坡堆积体整体稳定性.研究结果可为类似水动力型堆积体滑坡灾害治理与防范提供参考.

万州和平广场滑坡堆积体形成时间与堆积过程

万州和平广场滑坡堆积体是三峡库区重点治理的4大滑坡之一,该滑坡堆积体是以崩滑堆积为主、坡积与河流冲积为辅,混合成因的松散堆积体.通过堆积体物质分布高程对比、滑带土绝对年龄测定和新构造运动分析,证实堆积体形成的时间为中更新世中期(Q22)至中更新世晚期(Q32),距今约30万～20万a;经历了多序次的长江河床下切与物质堆积过程.

滑坡堆积体滑带土强度参数反算研究

根据滑坡堆积体的特点,提出一种新的反算滑坡堆积体滑带土强度参数的方法—差分进化支持向量机方法.该方法在滑面位置已经查明的情况下,建立堆积体稳定性计算模型,根据堆积体变形情况确定计算剖面的稳定性评价指标.利用均匀设计方法,构造2因素25水平的计算方案,采用极限平衡分析计算出各剖面在不同c、φ值下的安全系数,将其作为学习样本.通过支持向量机学习,建立参数与安全系数之间的非线性映射关系,基于这种关系,利用差分进化算法搜索滑带土强度参数.以溪洛渡水电站左岸谷肩堆积体为例,采用基于极限平衡法的差分进化支持向量机方法反算滑带土强度参数,利用反算出的强度参数,对堆积体的稳定性进行分析.研究表明,计算出的安全系数与稳定性评价指标误差较小,说明该方法效果良好,适用于反算滑坡堆积体滑带土强度参数,对工程具有指导意义.

有限单元法在边坡稳定分析中的应用实例——天龙湖电站较场滑坡堆积体稳定性评价

经采用非线性有限元方法对天龙湖电站较场滑坡堆积体在自重应力、九度地震状态下和削坡整治后的应力、应变、单元安全系数和塑性区分布情况分析认为 :天然状态下较场滑坡堆积体是稳定的 ,九度地震条件下较场滑坡堆积体处于临界破坏状态或不稳定 ;经削坡整治后较场滑坡堆积体能处于稳定状态。

基于单纯形积分的滑坡堆积体体积计算方法

以西藏昌都地区芒康县索多西乡的雪隆囊滑坡的三维点坐标为基础,利用单纯形积分理论和Delaunay三角剖分理论计算了滑坡堆积体体积。将滑坡后壁、滑坡周界、堆积体表面等关键位置点的三维坐标拟合为曲面方程,得出最佳拟合滑动面,结合堆积体表面数据得到完整堆积体的坐标。利用Delauany三角剖分算法将滑坡堆积体剖分成三棱锥,用单纯形积分方法计算堆积体的体积。最后将三维单纯形积分方法计算结果与地质勘察报告值、传统几何方法及经验公式法的计算结果进行对比。结果表明:单纯形积分计算结果与勘测值基本吻合,与传统几何方法计算结果相差27.4%,与经验公式法计算结果相差5.2%~75.3%,说明基于单纯形积分理论的计算方法可用于堆积体体积计算。

滑坡堆积体稳定分析及工程治理研究

滑坡堆积体是我国常见的一种地质灾害类型,其中库区滑坡堆积体除了具有滑坡堆积体的普遍危害外,还对于水电站工程的安全运行和经济性影响较大。笔者以某库区滑坡堆积体为例,在分析滑坡地质环境条件的基础上,对其成因机制进行了分析,并对其进行了稳定分析和安全评价,然后采用多种处理方案进行了技术经济比较,确定了技术合理。

滑坡堆积体前缘层状岩体工程特性分析

西部水电工程存在大量滑坡堆积体,部分滑坡堆积体前缘堆积物未分解,结构完整,形成坡体前缘的层状岩体。由于这些层状岩体处于滑坡堆积体底部前缘,分析其对上部堆积体,以及整个坡体的稳定性影响有着重要意义。利用某水电工程的滑坡堆积体实例,计算其在水位下降工况下前缘块状岩体稳定性;同时分析其对上部堆积体的稳定性影响。通过分析计算,该滑坡堆积体前缘层状岩体对滑坡堆积体有阻滑作用,可以当作天然挡土墙处理,不需要稳定加固处理。论证了将这些滑坡体前缘层状岩体当作挡土墙处理的可行性。

争岗滑坡堆积体滑坡灾害数值模拟预测分析

基于云南省古水水电站争岗滑坡堆积体地质调查,根据现状对滑坡体稳定性进行了初步判断,同时利用颗粒离散元方法进行宏观细观参数标定,建立了滑坡细观分析模型;在此基础上预测了滑坡过程、滑坡速度、滑坡堆积、冲出距离与滑面摩擦系数的内在关系,并根据堆积体天然含水量试验进行了滑坡灾害分析,将计算结果与现场勘查的拉裂隙分布进行了对比研究。在此基础上对滑坡体的稳定性及失稳破坏机理进行了探讨,提出了滑坡堆积体治理的基本思路。