岩体滑坡滑动时刻与边界条件预测的系统理论研究

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1、岩体滑坡滑动时刻与边界条件预测的系统理论研究董兆祥，于开宁，杨晓荟.王彦棋，雷霆t石家庄经济学院1、引官许多坡滑研究者早已发现滑坡的淆动对岩土体的破坏面不是一个单一的面，而是一个剪切带.不稳定斜坡由婦变阶段转为滑动阶段时的变形虽取决于剪切变形带可达到的序度u,.以上这些认识被岩石顺层滑坡滑动过程的模型实验所证实(王恭先等，1987),也被室内松散介质模型实验所验证⑵。李明华以成都粘土为实验材料，发现试验材料滑带特征与实际滑坡滑带特征具有甸似性，并经多次实验观测，得到孀变阶段变形量与剪切变形带厚度的回

2、归方程⑶。所以岩体斜坡剪切带蠕变阶段变形耻与剪切变形带厚度的相关性是岩体滑坡时刻预测的关键性问题。众所周知，以往滑坡的体积和滑动面的面积必须投入较大的勘察工作量才能通过计算获得，滑动面的抗剪强度是通过试验获得的。针对滑坡攻关的热点话题一岩体滑坡滑动时刻预测。本文应用了GM(1,1)灰色模型对观测数据进行了序列预测⑷，获得了剪切带厚度与蠕变阶段最大变形量的相关关系。为木文和未来拟采用本文提出的滑坡时刻预测提供这一关键已知条件。滑坡边界条件预测長应用了作者提岀的滑坡数字化动态模型进行反分析的方法示例。2

3、、时刻预报新方法2.1岩石滑坡剪切带厚度与蠕变阶段变形量序列的灰色预测针对观测数据少且较离散的特点，采用了作均匀滤波方法对仅搜集到的国内外5个观测样本进行了滤波处理。为了揭示岩质斜坡剪切带与蠕变阶段位移量内在对应规律，将观测样本原始序列经过这建立灰色新息模型，预测了20项滑坡变形、时间序列。2.2岩体滑坡蠕变虽与剪切带厚度相关性：GM(1,1)模型预测的20组样本数据为较精确地确定岩体滑坡剪切变厚度与蠕变变形虽的关系奠定了前提条件.由预测数据经回归分析得到：S=H°532(1)式中*S―岩体滑坡蠕变

4、阶段最大变形®(m);H—岩体滑坡剪切带或可形成剪切带岩层厚度(m)°上式是以S为自然对数的回归直线，相关系数r=0.998.2.3滑坡时间预报系统方法式(1)将对对中短期滑坡预报起到重要作用。因为这怠味若增加了灰色预测或其它滑坡预测方法的重要已知条件。以往最终变形St是未知的，必将影响滑坡时刻预报的精度。现在有(1)式的帮助,使这一难题得到解决，该参数是本文建立的长期和中短期滑动时刻预测的基本参数。2.4失稳斜坡滑动时刻预报实例解析本文对怠大利互依昂水库滑坡进行了预测检验分析.根据该滑坡位移与时间

5、关系曲线，用新息灰色模型预测值的相关分析结果给出了意大利互依昂水库滑坡加速嫦变阶段的曲线经验公式为：T"O33lnS-22.25(2)式中，T—滑坡滑动时刻(d)；S—滑坡蠕变址(cm)。将由(1)式获得的最大变形孀变量515cm代入上式，则滑动时间T=21.66d,相当于1963年10月9日15时50分24秒，此预报时间比实际滑动时间提前了6个小时48分36秒。本文提出预测法比一般灰色预测方法及其它方法的时间预测精度有大幅度提高，3滑坡边界条件预测3.1滑坡滑动面抗剪强度的预测首先以西柏坡“中共中

6、央解放军总部”旧址滑坡为例⑷，提出发生率虽高的单滑动面岩体滑坡地质结构的滑坡稳定性动态数字化预测模型.根据地质结构的-致性，具备建立反分析方程条件.解建立的联立方程得：C=0,546KPatg®=0.509,4）=26.98-由此获得了软弱夹层的抗剪强度.实际上，该结果是以同样地质条件下的滑坡为实验体的天然系统仿真结果，借助动态模型获得代表性强、室内或现场实验无法得到的宝贵资料.3.2结构体滑坡体积与滑动面面积以不同倾向双淆动面楔型结构滑体为例（5,<6建立稳定性数孑化动态模盘后滑坡体积及滑动面面

7、积的预测的计算显得非常容易.这种稳定性动态分析方法将单位坡高滑移结构体的体积定义为滑坡的单位结构体，以V。表示.单位结构体对应的两个滑动面称为单位滑动面，分别以F和“8表示.它们可以用实体比例投影能够方便地获得，不难证明：F9]卄产n?•F（oi/（3）F«4）Vij=n3•Vo（5）以上3式中，n为坡高：Vij为坡高为n的滑坡体的体积：F

8、提供了关键的已知条件，必将提高滑动时刻的预测精度：我们已经获得了主要地质结构类型的边坡和地下水环境下的稳定性动态分析模型，可以很方便地进行斜坡定量设计171和施工前的稳定性预测及如上所示的边界条件预测为越來越高的工程边坡量化分析提供了新的途径。在本成果的基础上，继续在监测设备条件下进行滑坡的临滑时刻预测是进一步要研究的问题。连续地用跟踪灰色新息模型有希望实现更为精确的滑动时刻预报，使滑坡预测达到系统化，确保人们的生命财产的安全・主要参考文献：[1】E.JI.叶米里杨诺