一种多手段、动态、全过程滑坡预警方法

一种多手段、动态、全过程滑坡预警方法
【技术领域】
[0001]本发明属于滑坡预警技术领域，具体涉及一种多手段、动态、全过程滑坡预警方法。
【背景技术】
[0002]滑坡预测预警是一个世界性的难题，对于复杂工程地质条件下的滑坡工程，如水库滑坡、地震滑坡等，其预测预警更为复杂，具有多学科高度综合交叉的特点。
[0003]在理论研宄方面，斋藤迪孝(1965)通过大量的试验，提出了滑坡蠕滑破坏三阶段理论，建立了加速蠕滑的微分方程；Yan Tongzhen(1998，1988，1985)、陈昌彦等(2001)采用多种方法对滑坡规律及其时空预测预报理论进行了研宄。在预测方法方面，施斌等(2004，2005)采用分布式光纤传感技术对滑坡进行监测预警，另有秦四清等(1993)提出的非线性预报、李天斌等(2003)提出的实时跟踪预报、刘汉东等(1998)提出的系统综合预报，以及黄润秋等(1997)提出的全息预报等预测方法。
[0004]在预测模型研宄方面，胡新丽(2002)、Tang Huiming (2005)提出基于GIS方法的滑坡预测模型；秦四清等(1993)、李秀珍等(2007)提出了尖点突变和灰色尖点突变模型；张桂荣等(2005)建立了基于WEBGIS的降雨型滑坡预警预报系统；李天斌等(1999)提出动态分维跟踪预报模型；黄润秋和许强(1997)提出协同预报模型等多种预测模型。可以说，自1968年日本学者斋藤迪孝提出蠕变破坏三阶段理论以来，40多年来，滑坡的预测预报经历了由经验预报一经验方程预报一数学模型预报一数值模拟预报；由定性预报一定量预报—综合预报的发展过程。预报依据也由宏观破坏现象、专家的工程经验、经验数学公式，发展到基于统计、回归、智能理论建立针对性的数学预报模型，再到基于数值模拟的分析结果进行预报，取得了长足的进步。
[0005]分析现有预测预报方法，其不足主要体现在以下三个方面:一是在滑坡判断标准方面，目前大都以滑坡日位移变形量作为滑坡判断标准。但是对于不同性质的岩土材料，滑坡日位移量差异很大，存在大量突变、断点、负值的现象，容易造成错报与漏报，简单的依赖监测结果进行数学推演，通过位移速率、加速度等相对变化来预报滑坡的发展趋势，归根结底还是对位移时间曲线几何形态的再认识，很难达到准确预报的效果。二是在计算和人工智能预报方面，没有充分考虑滑坡变形的动态过程、滑坡稳定性影响因素的变化，以及滑坡强度参数随时间的变化等。这些影响因素在滑坡预报的不同阶段，发挥的作用也不一样，在滑坡发展到不同阶段影响其稳定性的主要因素也不同，常用的数值分析方法大都没有完全反映滑坡变形破坏的实际过程和内、外诸多诱发因素。三是在滑坡的稳定性评判方面，目前缺少统一的标准。宏观现象、监测数据、数值分析三方面的评价标准难以相互对应，判别标准单一，且不充分。没有考虑在滑坡的不同阶段，滑坡预报的特点、判据、期限等的不同。因此，现在亟需针对滑坡变形不同阶段的特点，建立一套综合的滑坡稳定性评价体系。

【发明内容】

[0006]本发明目的之一在于提供一种能够提高滑坡灾害识别、预警与控制水平的多手段、动态、全过程滑坡预警方法。
[0007]本发明提供的一种多手段、动态、全过程滑坡预警方法，包括如下步骤:
[0008]对进行勘测的滑坡进行宏观观察、工程勘察数据监测和位移监测；
[0009]根据所述宏观观察结果进行宏观破坏现象分析和影响因素分析；
[0010]根据所述工程勘察数据监测结果建立数值模型和参数指标测定；
[0011]根据所述位移监测结果进行位移反分析和位移趋势分析；
[0012]根据所述影响因素分析结果对所述数值模型进行校正；
[0013]根据所述参数指标测定结果和所述位移反分析结果确定计算参数；
[0014]根据所述校正后的数值模型和所述计算参数进行数值模拟计算分析；
[0015]根据所述数值模拟计算分析结果，并结合对所述宏观破坏现象分析结果的稳定性分析进行综合评价分析，计算出一系列不同稳定安全系数下的位移-时间曲线；
[0016]根据所述位移趋势分析结果绘制监测位移-时间曲线；
[0017]通过对比所述位移-时间曲线和所述监测位移-时间曲线，确定各个时刻实时稳定安全系数，最终定量确定以安全系数为指标的滑坡稳定状态。
[0018]进一步的，通过所述宏观观察判断，滑坡分为稳定、弱变形、强变形和临滑四个阶段。
[0019]进一步的，通过所述位移监测判断，滑坡可分为零变形、等速变形、加速变形和剧速变形四个阶段。
[0020]进一步的，通过所述不同稳定安全系数指标判断，当安全系数大于1.1时，滑坡无变形，处于稳定状态；安全系数为1.1-1.04时，变形速率接近等速，处于基本稳定状态或弱变形与较强变形阶段；安全系数为1.04-1.01时，变形速率趋于加速，处于加速蠕变过渡段，边坡处在强变形阶段；安全系数为1.01-1.00时，位移与速度剧增，位移增大两个数量级，计算失真，滑坡进入剧速变形和临滑阶段。
[0021]本发明的有益效果在于，本发明通过对滑坡工程现场位移监测数据及宏观现象的分析，结合数值分析得到的滑坡体的变形特征和演化规律，采用稳定安全系数，对滑坡所处各个阶段的稳定性进行定量评价和预测预报，便于工程技术人员理解和操作，有助于提高滑坡灾害识别、预警与控制的水平。
【附图说明】
[0022]图1所示为本发明多手段、动态、全过程滑坡预警方法流程图。
【具体实施方式】
[0023]下文将结合具体实施例详细描述本发明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。
[0024]如图1所示，本发明提供的一种多手段、动态、全过程滑坡预警方法，包括如下步骤:
[0025]步骤S1:对进行勘测的滑坡进行宏观观察、工程勘察数据监测和位移监测；
[0026]步骤S2:根据宏观观察结果进行宏观破坏现象分析和影响因素分析；
[0027]步骤S3:根据工程勘察数据监测结果建立数值模型和参数指标测定；
[0028]步骤S4:根据位移监测结果进行位移反分析和位移趋势分析；
[0029]步骤S5:根据影响因素分析结果对数值模型进行校正；
[0030]步骤S6:根据参数指标测定结果和位移反分析结果确定计算参数；
[ 0031]步骤S7:根据校正后的数值模型和计算参数进行数值模拟计算分析；
[0032]步骤S8:根据数值模拟计算分析结果，并结合对宏观破坏现象分析结果的稳定性分析进行综合评价分析，计算出一系列不同稳定安全系数下的位移-时间曲线；
[0033]步骤S9:根据位移趋势分析结果绘制监测位移-时间曲线；
[0034]步骤SlO:通过对比位移-时间曲线和监测位移-时间曲线，确定各个时刻实时稳定安全系数，最终定量确定以安全系数为指标的滑坡稳定状态。
[0035]进行准确的滑坡预警预报，必须建立相应的评判标准。对多手段、分阶段的预报体系来说，应从滑坡变形破坏的宏观观察数据、位移监测数据、工程勘察数据三个方面分别建立相应的评判指标。不同稳定阶段的滑坡，变形破坏特征存在显著差异。
[0036]通过宏观观察数据判断，滑坡分为稳定、弱变形、强变形和临滑四个阶段。
[0037]通过位移监测数据判断，滑坡可分为零变形、等速变形、加速变形和剧速变形四个阶段。等速变形阶段实际位移时大时小，趋于等速，但变形速度也会稍有变化，呈逐渐增大的趋势；加速变形阶段位移增大加快，由等速逐渐转向加速，速度越来越大；剧速变形阶段多数测点的位移、速度剧增，持续高速增长不再出现明显下降，直至滑坡发生。
[0038]通过不同稳定安全系数指标判断，当安全系数大于1.1时，滑坡无变形，处于稳定状态；安全系数为1.1-1.04时，变形速率接近等速，处于基本稳定状态或弱变形与较强变形阶段；安全系数为1.04-1.01时，变形速率趋于加速，处于加速蠕变过渡段，边坡处在强变形阶段；安全系数为1.01-1.00时，位移与速度剧增，位移增大两个数量级，计算失真，滑坡进入剧速变形和临滑阶段。
[0039]多手段指采用宏观观察、位移监测、工程勘察数据监测分析等多种手段，并将这些手段有机结合，做到从定趋势、定性、定量的角度对位移监测数据、宏观观察数据和工程勘察数据监测分析结果进行综合判断；
[0040]动态是指在研宄过程中，动态考虑滑坡内、外诱发因素变化的影响，分析滑坡位移增长变化的具体原因，能反映滑坡内在强度与稳定性逐渐降低的这一过程，从运动机制上对滑坡的变形与滑动进行分析和预测。为确定滑坡的实时稳定状态，即确定每一时段的滑坡稳定安全系数，需要计算出一系列不同稳定安全系数下的位移-时间曲线，再通过与监测的位移-时间曲线比较，最终确定各个时刻实时稳定安全系数。
[0041]全过程是指从等速蠕变阶段、加速蠕变过渡段到剧速蠕变阶段；从弱变形、强变形到临滑阶段，全程掌握滑坡变形破坏情况，定量确定以安全系数为指标的滑坡稳定状态，并能在临滑阶段对滑坡滑动时间做出准确预报；
[0042]这种预报思路基于完备的勘测资料，对滑坡的地质地貌特征的准确认识、坡体的物理力学参数的测试或反演、详细的滑坡宏观变形破坏现象和位移变形监测数据等前提条件。同时对数值模型和数值计算有较高要求，需要选择合适的粘弹塑理论模型和位移反分析力学参数的方法。
[0043]本发明通过对滑坡工程现场位移监测数据及宏观现象的分析，结合数值分析得到的滑坡体的变形特征和演化规律，采用稳定安全系数，对滑坡所处各个阶段的稳定性进行定量评价和预测预报，便于工程技术人员理解和操作，有助于提高滑坡灾害识别、预警与控制的水平。
[0044]本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。
【主权项】
1.一种多手段、动态、全过程滑坡预警方法，其特征在于，包括如下步骤: 对进行勘测的滑坡进行宏观观察、工程勘察数据监测和位移监测； 根据所述宏观观察结果进行宏观破坏现象分析和影响因素分析； 根据所述工程勘察数据监测结果建立数值模型和参数指标测定； 根据所述位移监测结果进行位移反分析和位移趋势分析； 根据所述影响因素分析结果对所述数值模型进行校正； 根据所述参数指标测定结果和所述位移反分析结果确定计算参数； 根据所述校正后的数值模型和所述计算参数进行数值模拟计算分析； 根据所述数值模拟计算分析结果，并结合对所述宏观破坏现象分析结果的稳定性分析进行综合评价分析，计算出一系列不同稳定安全系数下的位移-时间曲线； 根据所述位移趋势分析结果绘制监测位移-时间曲线； 通过对比所述位移-时间曲线和所述监测位移-时间曲线，确定各个时刻实时稳定安全系数，最终定量确定以安全系数为指标的滑坡稳定状态。2.如权利要求1所述的一种多手段、动态、全过程滑坡预警方法，其特征在于，通过所述宏观观察判断，滑坡分为稳定、弱变形、强变形和临滑四个阶段。3.如权利要求1所述的一种多手段、动态、全过程滑坡预警方法，其特征在于，通过所述位移监测判断，滑坡可分为零变形、等速变形、加速变形和剧速变形四个阶段。4.如权利要求1所述的一种多手段、动态、全过程滑坡预警方法，其特征在于，通过所述不同稳定安全系数指标判断，当安全系数大于1.1时，滑坡无变形，处于稳定状态；安全系数为1.1-1.04时，变形速率接近等速，处于基本稳定状态或弱变形与较强变形阶段；安全系数为1.04-1.01时，变形速率趋于加速，处于加速蠕变过渡段，边坡处在强变形阶段；安全系数为1.01-1.00时，位移与速度剧增，位移增大两个数量级，计算失真，滑坡进入剧速变形和临滑阶段。
【专利摘要】本发明提供了一种多手段、动态、全过程滑坡预警方法，包括：对滑坡进行宏观观察、工程勘察数据监测和位移监测；根据宏观观察结果进行宏观破坏现象分析和影响因素分析；根据工程勘察数据监测结果建立数值模型和参数指标测定；根据位移监测结果进行位移反分析和位移趋势分析；根据影响因素分析和建立数值模型建立校正数值计算模型；通过参数指标测定和位移反分析确定计算参数；根据校正数值计算模型和计算参数进行数值模拟计算分析；根据数值模拟计算分析计算出一系列不同稳定安全系数下的位移-时间曲线；根据位移趋势分析绘制监测位移-时间曲线；对比上述两种曲线确定滑坡稳定状态。本发明能够有效提高滑坡灾害识别、预警与控制水平。
【IPC分类】G08B21/10, G06F19/00
【公开号】CN104881583
【申请号】CN201510303731
【发明人】唐晓松
【申请人】唐晓松, 王永甫
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月4日