边坡变形预测与失稳预报研究

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1、图中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文边缝变形亟测皇去氇亟拯硒蕴密级作者姓名：煎』：墨指导教师：王显数班五臣院±生国科堂院地廑皇地韭物堡班豇压学位类别：王堂监土学科专业：地厦工程培养单位：生国科堂院地厦当地篮扬堡班五逝2013年5月ByHeXiaoheiADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesSupervisor：WangSijingDoctorofGeologicalEngineeringI

2、nstituteofGeologyandGeophysics，ChineseAcademyofSciences5，2013中国科学院地质与地球物理研究所研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在王思筮导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得生垦型堂睦垫厦皇垫壁塑堡婴塞压亟墓他夔直扭构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示谢意。论文与资料若有不实之处，本人承担一切

3、相关责任。学位论文作者签名：血!!璺签字日期：2。B年6月I曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国科堂．随地厦皇地壅堑堡班究逝有关知识产权的规定，研究所有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文及论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅；中国科堂院丝厦皇地壁物理研塞压可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文(保密的学位论文在解密后适用本授权书)。保密论文注释：本学位论文属于保密范畴，保密期限年，解密后适用本授权书。学位论文作者签名：领r3黑签字日期

4、：孙马年6月1日导师签名：2象故导师签名：乌矛吲＼签字日期：必侈年‘月J日边坡变形预测与失稳预报研究摘要我国是滑坡灾害频繁发生的国家，尤其是近年来随着人类工程活动的日益加剧，再加上全球气候变暖，重大滑坡灾害不断发生。重大滑坡灾害对人民生命财产构成了严重威胁，而边坡安全性评判和滑坡预测预报是减轻滑坡灾害的最有效方法之一。由于滑坡运动具有复杂性和不确定性，滑坡预测预报仍是世界性难题。本文总结了各种滑坡预测预报模型和预报判据，并认为有些预报模型的假设条件和预报判据缺乏足够的论证。例如，原始Verhulst和协同模型中将位移监测序列中的第一

5、个位移数据作为已知条件缺乏依据，另外，这两个模型将位移速度达到极大值的时间作为预报滑坡发生的时间与取Q为2和3也缺乏足够的论证。此外，前人的研究集中在用加速变形阶段的变形信息进行预测预报方面，在用加速变形阶段以前的变形信息进行安全性评判和预报方面的研究做得较少，而在工程建设过程中，大部分边坡都还处于减速或等速变形阶段，在达到加速变形阶段之前，就需要关注其安全性的变化情况。因此，急需建立基于加速变形阶段之前变形监测信息的边坡安全性评判标准来评判边坡加速变形之前的安全性。本文针对以上所提的几个问题进行了研究，并取得了如下研究成果：(1)

6、针对原始Verhulst模型和协同模型将第一个数据点位移作为已知条件缺乏足够论证的问题，将前人提出的改进方法应用到对原始协同和Verhulst预测预报模型的改进中，实例预测预报结果表明：与原始模型相比，改进模型的位移预测精度更高，速度判据的预报时间更准确。故改进模型优于原始模型。(2)根据Verhulst模型和协同模型将幂指数Q取为2和3缺乏理论依据的问题，将可根据原始位移数据自身的特点来确定Q值的GM(1，1)幂模型引入到了滑坡预测预报中。并对原始GM(1，1)幂模型进行了改进，推导了GM(1，1)幂模型速度最大值判据的预报公式。

7、实例预测预报结果表明：改进GM(1，1)幂模型的预测预报结果好于Verhulst模型、协同模型和原始GM(1，1)幂模型的预测结果。(3)非线性拟合是确定GM(1，1)幂模型参数的一种方法。非线性拟合确定参数的GM(1，1)幂模型预测预报结果优于Verhulst模型和协同模型的结果。(4)通过分析认为原始Verhulst模型和协同模型把速度达到最大值时刻作为预报滑坡发生时间的判据缺乏合理性，用加速度或加加速度最大值时刻作为滑坡预报判据应更合理。通过推导公式，并将不同判据应用于预报中，结果表明速度判据的预报时间误差较大，加速度或加加速

8、度判据的预报时间较准确。对于改i摘要进的Verhulst模型，应以加速度最大值时刻作为预报时间上限值，加加速度最大值时刻作为预报时间下限值的预报时间范围进行预报。对于改进的协同模型和改进的GM(1，1)幂模型，应以加速度最大值的时刻作