基于NPR锚索监测的顺层岩质边坡多阶变形规律研究

山西煤系地层多发育砂泥岩互层的顺层岩质边坡,受降雨及地下水等影响,滑坡灾害较为频发。为研究含软弱夹层顺层岩质边坡在NPR锚索支护下的多阶变形规律,对于坡体受控于多条陡直贯通裂隙的边坡,基于极限平衡法,全面考虑坡脚临空面高度h、岩层倾角β、坡面倾角α、滑体重度γ、滑面长度L,滑带软岩强度(c,φ)力学参数,建立力学分析模型,通过公式推导确定滑带岩土在软化及蠕变过程中不同强度参数下NPR锚索支护边坡的2种类型:整体稳定型和局部稳定型,从机制上分析强降雨过程中2种类型边坡的多阶变形规律。且由公式推导对是否设置NPR锚索的同等条件边坡失稳时滑面长度变化进行定性分析,得到对滑坡规模变化的影响,并对影响滑坡规模变化的参数敏感度进行分析;此外对设置NPR锚索的同等条件边坡,是否考虑水力作用,定性分析其失稳时滑面长度变化,得到对滑坡规模变化的影响。最后利用何满潮团队研发的滑坡地质灾害牛顿力远程监测预警系统在山西省柳林县禄聚茆滑坡的应用,得到监测数据所反映的实际预警结果与理论推导的边坡失稳模式相符,而进一步佐证相关理论研究。

滑坡地质灾害牛顿力远程监测预警系统及工程应用

滑坡灾害的精准监测和及时预警是防灾减灾的关键。针对目前滑坡监测预警存在的预警成功率低、预警时间滞后等问题,提出基于“滑坡发生的充分必要条件是牛顿力变化”这一学术思想的监测预警新方法,研发滑坡地质灾害牛顿力远程监测预警新系统。从滑坡牛顿力远程监测预警的“道”、“器”、“术”及工程应用4个方面进行总结论述。首先,在岩石力学领域首次提出地质体灾变牛顿力变化定律,构建基于牛顿力变化测量的滑坡双体灾变力学模型和数学表达,形成一套完善的滑坡牛顿力测量理论体系。再者,自主研发滑坡地质灾害牛顿力远程监测预警系统以及具有高恒阻、大变形、超强吸能特性的适用于滑坡牛顿力监测的负泊松比(NPR)锚索,提出滑坡牛顿力灾变预警模式及预警等级,形成滑坡加固–监测–预警一体化控制技术。最后,该系统在全国26个示范区的543个监测点进行实际工程应用,布点范围内的16次滑坡灾害全部预警成功,挽救了百余人生命和数以亿计装备财产,成功解决了滑坡短临预报的科学难题。