基于空间三维极限平衡方法的滑坡危险性分析.pdf

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1、第2卷第1期矿产勘查VoL2No．12011年1月MINERALEXPL0RAT10NJanuary．2011基于空间三维极限平衡方法的滑坡危险性分析刘秋强，王继峰，潘凯(1．有色金属矿产地质调查中心，北京100012；2．北京中色资源环境工程有限公司，北京100070)摘要滑坡体三维信息是进行滑坡危险性分析不可缺少的工程地质因子，三维滑坡体模型可以更加真实地反映边坡的实际形态，因此越来越多的实际工程要求采用三维理论方法进行稳定性分析。文章介绍了一种基于空间三维极限平衡法的滑坡灾害体危险性评价方法，即利用常规地形数据快

2、速获取滑坡体的极限安全系数来分析灾害体发生失稳的概率，并通过空间信息技术实现灾害体影响区域的三维可视化，可为滑坡灾害的危险性分析提供有效、可靠的决策支持。关键词滑坡危险概率三维极限平衡方法边坡中图分类号：TU457文献标识码：A文章编号：1674—7801(2011)01—0093—04据层。而基于柱体单元的边坡三维极限平衡分析模型0引言均可采用GIS栅格数据进行分析。利用GIS的空间分滑坡危险性分析是一个比较复杂的问题，其关析功能将这些数据层转换成相应的栅格数据层。键是对于边坡的稳定性分析。自然及人工边坡的破3DSl

3、ope，GIS是基于商业GIS软件的扩展模块，坏常常造成重大的生命财产损失，因此一直是工程该模块利用GIS三维栅格柱体单元数据结构，建立地质和岩土工程学科中热门的研究课题。上世纪后起基于GIS数据库的边坡三维极限平衡分析方法，半叶，边坡极限平衡分析理论取得了长足的进采用4个模型：Hovland的三维模型、Bishop的扩展步⋯。但是，绝大多数研究都是基于二维分析，仅三维模型、Janbu的扩展三维模型及修正的Hovland少数涉及三维问题且还不成熟。现实中所有滑的三维模型，分析不同工况下的安全系数。坡都是空间问题，即使是

4、完全具备平面应变条件的在滑坡危险性评价中，参数往往是给定范围边坡，其滑动面形状也是空间曲面。因此，空间效应[max，min]，因此采用服从正态分布的概率函数对边坡稳定性的影响是不可忽略的。开展三维滑坡P=．厂(c，)来进行滑坡失稳概率分析。图1所示危险性分析研究具有重要的现实意义。的破坏概率可以用下式计算：本文针对具体滑坡，采用基于GIS的边坡稳定三维极限平衡分析模型，计算滑坡体的三维安全系数及失稳概率，最终实现滑坡影响区域的三维可视．化，实践证明该方法的可行性，为滑坡灾害的危险评价提供有效、可靠的决策支持。1方法介绍

5、对于一个实际的滑坡灾害体，首先将其复杂的地图1破坏概率示意图形、地层、岩土力学参数及地下水等因素抽象为GIS数[收稿日期]2010一O3—24[第一作者简介]刘秋强，男，1982年生，2008年毕业于北京科技大学，获硕士学位，主要从事地质勘查工作。93矿产勘查l很可能诱发滑坡灾害。如果水库蓄水后诱发塌滑，1f卜“)2P(SF3。≤1)=I—e一d(1)入江造成的涌浪会给对岸造成重大危害。因此，有：2。必要对其稳定性做进一步分析。对水库库区上游的潜在滑坡体进行危险性分析时，涌浪危害不可忽视。以滑坡引起的最大涌浪高3．2数

6、据准备度和距离入水点任意距离处的涌浪高度为重点，进利用GIS空问分析功能，将研究区域的地形数行复杂的水库涌浪分析。据转换为DEM栅格数据。根据现场勘查资料得到2过程实现基岩与土层交界处数据，进而经过数据处理得到滑动面栅格文件。同理得到地下水位数据。表1为工在GIS数据库中建立滑坡地表面、滑动面及地程勘察资料提供计算所需物理力学参数。图3为滑下水位面的三维数字模型。以GIS为平台，采用极坡体数据准备过程。限平衡分析方法流程计算滑坡三维安全系数、滑坡失稳概率，进而确定涌浪高度、范围。其流程图如图表1滑坡体物理力学参数2所示

7、提取高程属性，补全修改、检查数据』兰兰根据安全系数的计算方法，可以得出该滑坡在地形数据(TlN文件)不同工况下的极限三维安全系数。根据其正态分布二二[地形数据(gnd文件)的假设得到破坏概率，灾害体各项指标如表2所示。由于库水位较高，滑坡引起的涌浪很可能对周围设施产生一定的危害，故有必要研究其影响范围。涌浪发生时，入水点处浪高几乎最大，在向对岸及上下游传播的过程中逐渐减小。根据捅浪高度计算方法，计算多点涌浪高度，从而得到涌浪高度线，并三维安全系数r—破坏概率P将其转换为栅格数据，与区域地表栅格数据组合，图图2极限平衡分

8、析方法流程4对滑坡体的影响范围实现了可视化，同时确定图5所示的承灾体范围。3滑坡危险概率分析实例3．3分析计算由计算结果可知，蓄水位下降后安全系数有所3．1滑坡概况降低；在考虑地震作用的特殊组合下，滑坡破坏概率位于金沙江干流水库两岸的某滑坡，滑坡体积较大，即滑坡有可能失稳，建议采用扩展的Janbu模大，稳定性差，属于溪洛渡水库蓄水