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基于监测数据的抗滑桩变形机理与预警判据研究

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公路 2024年第8期69卷 152-159页

作者：丁文海王朋伟安玉科宋金光甘肃省交通投资管理有限公司兰州市730030 甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司兰州市730030

由于极端降雨和人类工程活动的影响,工程滑坡严重威胁公路基础设施的安全。近年来实施大规模的抗滑桩工程虽然有效地抑制滑坡的变形,但仍然存在抗滑桩支挡失效的问题。基于这一现状,以某高速公路滑坡抗滑桩支挡工程为研究对象,通过野外... 详细信息

由于极端降雨和人类工程活动的影响,工程滑坡严重威胁公路基础设施的安全。近年来实施大规模的抗滑桩工程虽然有效地抑制滑坡的变形,但仍然存在抗滑桩支挡失效的问题。基于这一现状,以某高速公路滑坡抗滑桩支挡工程为研究对象,通过野外实地考察、专业监测和综合分析等研究方法,对此类抗滑桩支挡工程变形演化特征进行分析。结果表明:实施抗滑桩的滑坡形变进入匀速变形阶段时其速率约4 mm/d,累计持续时间10 d左右,加速至失稳阶段持续时间不足2 d,具有突发型滑坡特征;抗滑桩失稳破坏时桩体钢筋应力预警判据不适于抗滑桩安全监测,极可能造成误判;通过桩体弯矩和位移时间序列变化特征分析,发现抗滑桩变形演化可分为初始变形阶段、欠稳定阶段、近滑阶段、临滑阶段、失稳阶段等5个阶段,并以此提出以切线角和弯矩作为抗滑桩安全监测预警指标,实现对抗滑桩破坏的本质监测,可提高此类灾害预警响应效率,为工程滑坡的安全施工与灾害防治提供了指导。

关键词：道路工程边坡滑坡抗滑桩变形演化特征灾害预警预警判据

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滑坡不同变形阶段演化规律与变形速率预警判据研究

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岩石力学与工程学报 2016年第7期35卷 1407-1414页

作者：李聪朱杰兵汪斌蒋昱州刘小红曾平长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010

预测预警是国际滑坡灾害研究的热点与难点,目前滑坡不同变形阶段历时与变形速率临界值方面的研究存在不足。为深入探索滑坡不同变形阶段演化规律与变形速率预警判据,将滑坡变形演化过程划分为初始变形、匀速变形、加速变形和急剧变形4... 详细信息

预测预警是国际滑坡灾害研究的热点与难点,目前滑坡不同变形阶段历时与变形速率临界值方面的研究存在不足。为深入探索滑坡不同变形阶段演化规律与变形速率预警判据,将滑坡变形演化过程划分为初始变形、匀速变形、加速变形和急剧变形4个阶段,基于滑坡数据库信息,采用统计分析方法研究滑坡不同变形阶段历时特征及其与不同影响因素的相关性、总结不同变形阶段裂缝发展及宏观特征、分析不同变形阶段滑坡位移速率预警判据。通过研究发现：（1）滑坡加速变形阶段历时18～1 080 d,接近一半的滑坡加速阶段历时位于区间30～90 d;绝大部分滑坡急剧变形阶段历时小于30 d。（2）滑坡破坏模式、滑体方量、滑面类型与滑坡变形阶段历时相关,其中滑面类型与变形阶段历时的关系最为密切,滑面为硬性结构时滑坡加速与急剧变形阶段历时较短,滑面为软弱层面时加速与急剧变形阶段历时较长。（3）滑坡进入加速变形阶段时裂缝最大宽度为1～50 cm,进入急剧变形阶段时最大裂缝宽度为4～126 cm,其中土质滑坡与堆积体滑坡临界裂缝宽度较大,岩质滑坡临界裂缝宽度相对较小。（4）滑坡进入急剧变形阶段位移临界速率一般不超过50 mm/d,倾倒型滑坡速率临界值相对较大,软弱滑动面滑坡该位移速率临界值较硬性滑动面滑坡大。（5）各种滑坡进入加速变形阶段的位移速率均不大,此速率值与破坏模式关系密切。破坏模式为滑动破坏的滑坡该位移速率阈值基本都不超过4 mm/d,倾倒破坏或崩塌破坏的滑坡该阈值稍大,一般大于4 mm/d。

关键词：工程地质预警判据变形速率演化规律不同变形阶段

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锦屏一级水电站左岸岩质边坡预警判据初探

水利学报 2010年第1期40卷 101-107,112页

作者：刘造保徐卫亚金海元刘大文岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210098 中水顾问集团成都勘测设计研究院四川成都610072

以边坡岩土体蠕变理论为基础,结合锦屏一级水电站边坡安全监测情况,重点分析边坡变形时效特性,将边坡变形以至于形成滑坡灾害的发展过程划为4个阶段:(1)变形启动阶段;(2)均匀蠕滑阶段;(3)变形快速发展阶段;(4)破坏趋势阶段。根据室内岩... 详细信息

以边坡岩土体蠕变理论为基础,结合锦屏一级水电站边坡安全监测情况,重点分析边坡变形时效特性,将边坡变形以至于形成滑坡灾害的发展过程划为4个阶段:(1)变形启动阶段;(2)均匀蠕滑阶段;(3)变形快速发展阶段;(4)破坏趋势阶段。根据室内岩石三轴压缩蠕变试验结果,得到的岩石进入加速流变阶段的流变速率极限值为:加速初期变形速率为1.0～2.5mm/d,加速后期2.5～5.0mm/d,破坏阶段为大于5.0mm/d。目前该边坡岩体内部和外观测点的变形速率维持在0.05mm/d左右,有小幅波动,边坡处于均匀蠕滑阶段。结合岩石实验和具体监测情况,拟定了边坡变形速率阀值。在综合分析国内外引起滑坡的降雨强度临界值和坝址区的水文地质和工程地质条件的基础上,拟定降雨强度预警等级。根据边坡安全监测的具体情况,制定边坡进入加速变形-破坏阶段的综合预警判据,为锦屏一级水电站边坡施工期及运行期的安全预警提供了依据。

关键词：蠕变预警判据变形速率降雨强度综合判据

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离层型顶板事故的临界离层面积预警判据研究

采矿与安全工程学报 2012年第3期29卷 396-399页

作者：谢建林许家林朱卫兵中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室江苏徐州221116

为了更好地控制和避免顶板事故的发生,提出了"冒顶机理研究-顶板控制设计-支护质量与顶板动态监测-顶板事故预警"的顶板事故防控体系,并以离层型顶板事故防治为对象进行研究。即将工作面顶板视为各向同性体,并将上覆岩层的运动及破坏简... 详细信息

为了更好地控制和避免顶板事故的发生,提出了"冒顶机理研究-顶板控制设计-支护质量与顶板动态监测-顶板事故预警"的顶板事故防控体系,并以离层型顶板事故防治为对象进行研究。即将工作面顶板视为各向同性体,并将上覆岩层的运动及破坏简化为简支梁的形式,根据简支梁的挠曲线方程,推导出了顶板破断的临界离层面积Smax计算公式,并以Smax作为离层型顶板事故的预警判据。通过工程实例分析,验证了离层型顶板事故发生的临界离层面积预警判据的准确性。

关键词：顶板事故临界离层面积预警判据

由树坪滑坡自动监测曲线分析滑坡诱因与预警判据

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水文地质工程地质 2015年第5期42卷 115-122,128页

作者：苑谊马霄汉李庆岳杜琦吕家华湖北省国土资源厅湖北武汉430074 湖北高通空间技术有限责任公司湖北武汉430223

以三峡库区秭归县树坪滑坡为研究对象,通过远程全自动变形监测系统获取的滑坡监测曲线,结合历年专业监测和库水位、降雨等资料,分析了该滑坡的变形特征,找出了滑坡变形的主要诱发因素,并通过分析滑坡位移曲线、计算实测数据,得出了以变... 详细信息

以三峡库区秭归县树坪滑坡为研究对象,通过远程全自动变形监测系统获取的滑坡监测曲线,结合历年专业监测和库水位、降雨等资料,分析了该滑坡的变形特征,找出了滑坡变形的主要诱发因素,并通过分析滑坡位移曲线、计算实测数据,得出了以变形位移速率和切线角为预警阀值的该滑坡四级预警定量划分标准。研究结果表明:库水位下降是诱发树坪滑坡变形的主要因素,降雨等仅起到雪上加霜的辅助作用;库水位下降速率大,树坪滑坡的变形速率也相应增大;引起树坪滑坡变形加速的关键因素实际上是地下水与库水位间的水位差形成向外的动水压力引起;切线角和变形位移速率的预警阀值仅为定量判定树坪滑坡的预警级别提供了依据,滑坡发展演化阶段的判定还应结合其宏观变形破坏迹象等综合判断。

关键词：树坪滑坡自动监测滑坡诱因预警判据

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滑坡预警判据初步研究——以三峡库区为例

吉林大学学报（地球科学版） 2004年第4期34卷 596-600页

作者：吴树仁金逸民石菊松张永双韩金良何锋董诚中国地质科学院地质力学研究所国家科学技术部农村与社会发展司

在三峡库区典型地段滑坡灾害调查评价和统计分析的基础上,结合典型滑坡变形发展的阶段性变形现象、标志和临界诱发因素分析,初步提出3个层次的滑坡预警预报判据27条,包括:(1)滑坡空间预测识别判据11条,主要用于滑坡或潜在危岩体空间识... 详细信息

在三峡库区典型地段滑坡灾害调查评价和统计分析的基础上,结合典型滑坡变形发展的阶段性变形现象、标志和临界诱发因素分析,初步提出3个层次的滑坡预警预报判据27条,包括:(1)滑坡空间预测识别判据11条,主要用于滑坡或潜在危岩体空间识别和危险性区划,是滑坡空间预测的基本判据;(2)滑坡状态判据7条,主要用于滑坡单体稳定性评价的亚临界-临界状态预警判据,是滑坡状态预警判据系统的重要组成部分;(3)滑坡临界时间预报判据9条,主要用于单体滑坡剧烈变形或临滑预报,是滑坡时间预报研究的关键判据。

关键词：滑坡灾害预警系统预警判据临界判据

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排土场灾害四色预警判据研究

金属矿山 2018年第9期47卷 154-160页

作者：栾婷婷吕则恺谢振华胡守涛幸贞雄成朝正北京石油化工学院安全工程学院北京102617 北京市安全生产工程技术研究院北京102617 中国劳动关系学院安全工程系北京100048 贵州省安全生产科学研究院贵州遵义563000 贵州锦丰矿业有限公司贵州贵阳550001

为研究排土场灾害预警指标的阈值标准,提出一种既符合排土场灾害风险分级管控理念,又体现排土场边坡稳定性变化发展的动态性、阶段性趋势的新方法。结合现场调研及企业生产实际,选取地表位移、内部位移、降雨量作为排土场在线灾害预警... 详细信息

为研究排土场灾害预警指标的阈值标准,提出一种既符合排土场灾害风险分级管控理念,又体现排土场边坡稳定性变化发展的动态性、阶段性趋势的新方法。结合现场调研及企业生产实际,选取地表位移、内部位移、降雨量作为排土场在线灾害预警的预警指标,提出排土场灾害预警的四色预警机制;基于FLAC3D数值模拟方法和预警指标在线监测技术,结合边坡稳定性安全系数,对非降雨条件下的边坡表面位移及内部位移的变化趋势进行了模拟。并将模拟结果与现场监测数据相互验证,确保模型的可靠性,采用强度折减法模拟排土场边坡在降雨入渗条件下的稳定性临界状态。以贵州锦丰矿业公司排土场为例,输入实验室给出的数值模拟参数,得出了地表位移、内部位移、降雨量3个预警指标对应红、橙、黄、蓝4个预警等级的阈值标准建议值,为矿山企业排土场灾害监测预警提供理论依据。

关键词：排土场灾害预警数值模拟预警判据

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牵引式滑坡降雨预警判据的模型试验研究

长江科学院院报 2016年第9期33卷 111-115页

作者：潘以恒李雪平吴丽清王威谭福林中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074

以河南省灵宝市麦尖窝滑坡作为试验对象,进行室内人工降雨模型试验,研究降雨作用下牵引式滑坡的变形破坏规律,并提出适用于研究区的降雨预警判据。采用含水率传感器、坡面示踪点和数码相机等仪器设备对关键部位含水率、坡面变形和裂缝... 详细信息

以河南省灵宝市麦尖窝滑坡作为试验对象,进行室内人工降雨模型试验,研究降雨作用下牵引式滑坡的变形破坏规律,并提出适用于研究区的降雨预警判据。采用含水率传感器、坡面示踪点和数码相机等仪器设备对关键部位含水率、坡面变形和裂缝发育情况进行监测、记录。试验表明:在强降雨作用下,边坡表现为自下而上的渐进式牵引变形破坏。通过分析模型各关键部位的变形破坏特征和含水率监测数据,确定牵引式滑坡变形破坏过程中的关键时间节点,并将整个过程划分为变形启动、变形加速和整体破坏3个阶段。基于以上变形破坏模式,提出以滑坡坡脚、坡肩表面出现贯通裂缝时的持续累计雨量E1(75 mm)、E2(180 mm)分别作为麦尖窝滑坡的橙色、红色降雨预警判据。

关键词：牵引式滑坡模型试验累计雨量破坏规律预警判据

堆积层滑坡临界位移预警判据研究——以芦山灾区震后滑坡为例

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堆积层滑坡临界位移预警判据研究——以芦山灾区震后滑坡为例

作者：何健保成都理工大学

学位级别：硕士

堆积层滑坡分布广、数量多、危险性大。一次强震往往会形成大量的松散堆积物。2013年4.20芦山地震后,仅宝兴县就新增200多处滑坡灾害隐患点,其中堆积层滑坡占有相当大的比例。目前针对堆积层滑坡采取监测预警是常用的防灾减灾手段之一... 详细信息

堆积层滑坡分布广、数量多、危险性大。一次强震往往会形成大量的松散堆积物。2013年4.20芦山地震后,仅宝兴县就新增200多处滑坡灾害隐患点,其中堆积层滑坡占有相当大的比例。目前针对堆积层滑坡采取监测预警是常用的防灾减灾手段之一。开展堆积层滑坡预警判据研究具有重要现实意义。滑坡位移预警研究是国内外学者广泛关注的课题,也是一个值得深入探索的问题。已有研究显示,对于堆积层滑坡虽然没有一个普适的临界位移指标,但是对于一个特定的堆积层滑坡,往往是在滑坡变形发展到一定程度后才会发生。因此,本文针对与滑坡变形发展过程相适应的临界位移问题进行了探讨和研究。论文首先针对堆积层滑坡变形演化过程进行了分析,界定了研究中的临界位移。接下来以国内外典型堆积层滑坡为样本,通过统计分析、运用数量化理论I构建了堆积层滑坡临界位移预测模型,同时采用数值模拟的方法对特定滑坡的临界位移进行了模拟分析。最后将上述方法应用于芦山地震灾区震后典型堆积层滑坡,分析提出了其临界位移预警建议值。取得如下成果和认识:(1)堆积层滑坡变形曲线具有三阶段演化特征,研究发现以滑坡加速变形阶段的位移增量作为滑坡临界位移具有一定科学性和实用性,滑坡临界位移的取值时间点对应于滑坡塑性变形(加速变形)阶段末期,由蠕变位移、压缩位移、塑性位移和整体滑动位移4部分构成,其大小与滑坡岩土体物理力学性质、滑体长度、厚度、坡度等因素有关。(2)选取滑坡变形模式、滑坡方量、滑坡长度、滑坡坡度、滑体厚度、滑体物质组成共6个变量作为一级指标,结合数量化理论方法,将预测指标细化分为11个指标,建立了滑坡临界位移预测指标体系。通过相关性分析得出各指标与滑坡临界位移的线性相关性较好,且指标间的共线性问题不是很严重。收集国内36例典型堆积层滑坡样本,运用数量化理论I构建了堆积层滑坡临界位移预测模型,并经拟合度、残差分析回判效果检验了预测模型的合理性。根据偏相关系数对滑坡临界位移影响指标权重进行分析得到滑坡临界位移大小主要取决于滑坡几何特征,其次是滑体物质组成和滑坡变形模式。(3)以典型滑坡中的新滩滑坡为对象,基于FLAC3D有限差分软件进行了临界位移模拟分析,选取“特征点位移突变”作为失稳判据,对构建的地质–力学–变形模型进行强度折减计算,得出各监测点折减系数与合位移满足指数函数方程=a(?+),分析推导得到新滩滑坡临界位移预测值为10.824m,与实际监测值9.1758m非常接近。研究认为通过数值模拟方法获取堆积层滑坡临界位移预警判据具有一定可行性。(4)综合工程地质分析与数值模拟结果:顺山路滑坡变形主要集中在滑坡前缘,位移量由坡表至坡内逐渐减小,坡脚处剪应力集中易形成剪出口;滑坡以浅层次级滑动破坏为主,整体滑动可能性不大,破坏机制属于“蠕滑–拉裂”型,变形发展模式为渐进后退式;对于降雨型滑坡,降雨引起滑坡非饱和区岩土体基质吸力降低是导致滑坡稳定性下降的主要原因。(5)将堆积层滑坡临界位移预测模型应用于芦山地震灾区顺山路滑坡,得出该滑坡整体破坏临界位移预警建议值为1.8023m,前缘局部破坏临界位移预警建议值为0.2860m,经论证预报结果准确。可见,在滑坡工程地质分析的基础上,结合本文提出的临界位移预警判据对滑坡进行综合预判,方法合理、技术可行、预测结果较准确。

关键词：堆积层滑坡临界位移预警判据数量化理论强度折减法