基于表面倾角变化的滑坡临灾预警方法研究

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1、基于表面倾角变化的滑坡临灾预警方法研究王妙茜　谢谟文　胡　嫚（北京科技大学土木与环境工程学院，中国北京100083）【摘　要】监测预警是滑坡灾害预防的最有效手段之一。目前的滑坡灾害监测多采用以位移监测为主的方法成本高，专业性强，难以大面积推广使用。本文提出了基于滑体倾角变化的滑坡预警监测方法，通过滑体上倾角传感器变化规律与滑坡位移及速度等参数的对比研究发现，基于倾角变化的预警方法更加实用有效。.jyqk。数值模拟了滑坡的全过程，采用的主要参数如下：ρ=2.5（g/cm3），E=1.86GPa，摩擦角φ=10.8(°)，粘聚力c=1.276(MPa)。在土体上标记M点，滑坡破坏结束，

2、土体趋于稳定后，M点位置在滑坡前后的位置对比如图2所示。在滑坡破坏过程中，M点的速度—时间以及位移—时间关系曲线如图3所示。若将滑坡预警传感器插于山体之上，诸如M点位置，实时监测其位移、速度、加速度及振动情况，做到及时发现滑坡征兆，为科研和工程监测提供数据。下面对大光包滑坡监测点M进行分析，其速度位移随时间变化曲线如图3所示。分析M点在整个滑坡过程中，随时间推移的速度和位移变化曲线。分析曲线可以看出，在滑坡初始阶段，位移和速度都有不同程度的变化，其中速度比位移对于土体的变化更加敏感，此时时间是在t=1.5s时O点的速度v=0.71m/s，位移S=5.43m。随后，土体失稳进入加速下

3、滑阶段，即OS1段，此阶段加速度为正值，故速度逐渐加大到峰值v2点（t=22.5s，v=41.7，S=456.92m）。从S1点开始，滑体进入减速下滑阶段，直到S4点（t=51.5s，S=1010.83m），滑体达到新的平衡，位移稳定，位移的变化率为零，此时速度v3=2.29m/s。监测点M的垂直监测桩角度分析如图4所示。作对比线L1，L2可以看出，在滑坡的始滑阶段，当位移还不十分明显的时候，此时监测桩已有很大的倾角。如对比线L1划在时间t=0.5s时，此时的角度值θ=32.90°，S=4.77m，可见在滑坡开始的瞬间，监测桩倾倒，根据现在的技术手段，可识别角度改变的最小误差是0.

4、01°，因此在角度超过安全范围，报警器可立即感知，实现报警。再将对比线L2划在时间t=8.5s，此时的角度θ=89.07°，S=16.75m，由图4可以看出，在对比线L2以后的时间段内，角度值是趋于稳定的，而位移值还有一个很大的变化幅度，在监测预报工作中，我们希望早发现早采取措施，因此基于土体的表面倾角变化的滑坡临灾预警方法简单实用。为了能更清楚分析在滑坡初始阶段土体的倾角变化，我们选取前20s的数据进行分析，如图5所示。角度监测对土体的变化十分敏感，角度由初始阶段的θ=32.90°变化到J点（t=1.0s，θ=76.59°），突变明显，易于侦测。到拐点K（t=2.0s，θ=79.

5、75°），若在滑坡开始之初就发出预警信号，为监测预防工作争取宝贵时间。最后土体达到新的平衡，角度稳定，如L点（t=6.0s，θ=88.39°）以后基本稳定在θ=89°，在KL阶段，时间跨度仅为4s，角度增加幅度为10°，远远超过位移或速度的变化率，具有监测预报的现实意义。因此，基于倾角突变的滑坡预警方法比位移或者速度监测更加敏感，易于达到监测目的，角度误差小，监测手段成熟，成本低，利于大面积推广。2　结论本文通过基于表面倾角棉花的滑坡临灾预警方法研究，比较分析滑坡滑动过程中地表监测点的位移，速度及倾角变化，得到如下结论（1）通过地表监测点位移变化与速度变化的关系可知，监测点速度在滑

6、坡滑动开始有一个突变点O点，此时滑坡还基本没有产生位移，难以作为滑坡预警指标，同时滑坡本身可能还有一个较长的滑动位移时间段。另一个速度突变点V2点发生在滑坡产生较大加速位移之后，此时的预警时机较晚，不利于及时避险。（2）结合监测点位移与倾角变化的关系曲线可知，监测点角度在位移拐点S1之前早已产生幅度较大的倾角突变并趋于稳定，可以很好地用于滑坡灾害的避灾预警。总之，采用基于倾角突变的滑坡预警方法可以达到滑坡临灾预警的目的。其系统简单实用，成本大幅度降低，利于大面积推广。.jyqkeofoccurrenceofaslopefailure[C]//Proceedingsofthe6thI

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