顾及降雨及库水位因素的滑坡时滞分析与预测——以三峡库区新铺滑坡为例

降雨及库水位涨落是引起库岸滑坡形变失稳的主要诱发因素,但滑坡位移速率对此类诱发因素的响应具有一定的滞后性,影响人类对滑坡所处运动状态的判断与预测。针对常规预测模型中未考虑时滞效应的问题,利用三峡库区新铺滑坡的GNSS位移监测数据、奉节气象站降雨数据以及三峡库区库水位涨落数据,通过对监测区内9个GNSS监测点的位移速率序列与降雨量、库水位高程序列进行时滞互相关分析,确定时滞参数,进而应用多变量灰色系统理论方法,建立了时滞GM(1,3)预测模型,并对滑坡位移速率进行预测验证。结果表明:三峡库区新铺滑坡位移速率与降雨量显著相关,对降雨量的响应滞后时间约为5 d,滑体中后部受降雨影响比前缘更明显;位移速率与库水位高程高度相关,对三峡库区库水位涨落的响应滞后时间约为31 d,滑坡前缘受库水位涨落影响更明显,且离长江越近,滞后时间越短;利用加入时滞参数的时滞GM(1,3)模型进行预测,模型拟合优度达到0.702,相比GM(1,1)模型和未顾及时滞因素的GM(1,3)模型,预测精度分别提升了53.8%和58.3%,平均绝对误差百分比分别降低了7.19%和7.47%,在滑坡位移速率预测及库岸滑坡防灾减灾领域具有一定的工程应用价值。

奉节新铺滑坡裂缝位移与降雨天数相关性研究

为揭示有效降雨量模型中降雨天数与滑坡裂缝位移之间的关联,提出基于有效降雨量模型与皮尔逊相关系数的计算方法。以奉节县新铺滑坡作为研究对象,利用地质灾害监测系统采集滑坡位移与日降雨量数据,对奉节城市裂缝2的监测点位移与降雨天数进行相关性分析。基于相关度分析结果,对相关系数r与日前降雨量R_(n)中天数n进行曲线拟合,提出针对新铺滑坡不同时期有效降雨量模型天数n的最佳取值。结果表明:奉节县降雨集中时期,监测点裂缝位移剧烈变化,与日有效降雨量R_(e)呈显著相关,日前降雨量R_(n)的降雨天数n最佳取值为15 d;降雨稀少时期,监测点裂缝位移变化缓慢且不明显,与日有效降雨量R_(e)呈低度相关,日前降雨量R_(n)的降雨天数n最佳取值为11 d;日前降雨天数n与相关系数r呈指数函数曲线分布。

新铺下二台滑坡变形机制及中长期预报模型

以奉节新铺下二台滑坡为例,基于GPS位移监测数据、裂缝数据、降雨量及库水位等多源数据,总结分析了大型古滑坡的复活规律,引入滑坡中长期预报模型,实现了以季度或月份为时间单位的跨水文年滑坡位移预测,并通过岩土体蠕变压缩模型,验证了推移式滑坡后缘裂缝形成机理。结果表明:①降雨是下二台滑坡变形的主导因素,滑坡变形使得滑体产生裂缝并成为降雨入渗通道,加剧了岩体破碎与软弱层软化,降低了滑坡稳定性,集中持续降雨可使滑坡失稳破坏;②通过模型预测值与地表监测数据的比较,将年降雨量作为滑坡中长期预报模型中的主控因素具有实际可操作性且有助于提高滑坡中长预报精度;③推移式滑坡后缘裂缝由滑坡推移式位移和岩土体压缩形成,引入蠕变压缩模型计算的裂缝宽度并和监测数据的比较说明,蠕变压缩模型非常适合该类边坡,同时应用岩土体蠕变压缩模型反推得到岩土体平均变形模量,判断岩体破碎程度,可以为滑坡稳定性分析及后续工程治理提供参考。