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基于GNSS监测的滑坡预测模型及预警判据初步研究

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基于GNSS监测的滑坡预测模型及预警判据初步研究

作者：喻小成都理工大学

学位级别：硕士

滑坡监测是滑坡灾害防治和预测预警的重要手段之一,通过监测可以了解滑坡的变形发展过程,给滑坡的发展趋势预测和发生时间预警提供了重要依据。目前,具有自动化实时监测特点的GNSS(Global Navigation Satellite System)技术正陆续应用... 详细信息

滑坡监测是滑坡灾害防治和预测预警的重要手段之一,通过监测可以了解滑坡的变形发展过程,给滑坡的发展趋势预测和发生时间预警提供了重要依据。目前,具有自动化实时监测特点的GNSS(Global Navigation Satellite System)技术正陆续应用于滑坡监测领域,滑坡的监测处于非自动化向自动化转变的过渡阶段,利用GNSS监测技术对滑坡进行预测预警成为滑坡灾害防治的一个新方向,因此开展GNSS监测技术在滑坡预测预警中的研究就显得十分必要。基于上述原因,本文在对比了GNSS技术与传统监测技术的基础上,结合GNSS监测的优点,提出GNSS监测的滑坡预测预警应该根据滑坡的变形阶段分为中长期位移预测以及临滑时间预警两个部分,通过查阅相关文献并结合滑坡工程案例,对GNSS技术在滑坡预测预警中的应用开展了初步的研究,取得如下研究成果:(1)结合滑坡变形阶段的三段式理论以及滑坡工程案例的实测S-T曲线,从S-T曲线的形态为切入点将其分为四种类型,并确定了每种类型所对应的滑坡变形阶段;利用滑坡预测模型中常用的灰色、BP神经网络模型对具有不同特征的S-T进行预测,得到不同模型对S-T曲线的预测效果;根据各类模型的预测效果以及S-T曲线所对应的变形阶段,确定了中长期预测和临滑预警模型的选取问题。(2)滑坡的中长期预测以茂县黑虎四村滑坡为例,利用GNSS监测数据确定了滑坡不同变形区域的S-T曲线特征,得到不同变形区域的变形破坏阶段以及危险程度;利用降雨和地下水并结合深部位移数据和多期次剖面变化情况,确定的茂县黑虎四村滑坡的破坏模式;建立了趋势项-周期项的灰色GM(1,1)-BP神经网络位移预测模型,对滑坡的变形趋势进行了探讨;利用周期项的BP神经网络模型确定了以月降雨量为依据的中长期预警指标。(3)滑坡的临滑预警以周至G108路段滑坡为例,依据根据监测点S-T曲线特征结合变形速率、加速度、切线角等判据对G108路段滑坡的变形阶段进行划分,提出以位移速率比为依据的滑坡变形阶段判别定性指标;利用GNSS实时监测的特点,提出瞬时变形速率判断指标并结合瞬时切线角,对进入临滑阶段后变形情况进行动态定量判别,最终成功预警滑坡的发生。

关键词：滑坡灾害 GNSS监测预测模型预警判据

基于监测数据的台风暴雨型土质滑坡预警判据研究

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基于监测数据的台风暴雨型土质滑坡预警判据研究

作者：蔡泽宏福州大学

学位级别：硕士

福建是台风暴雨多发地区,因台风暴雨而诱发的滑坡也是福建省内主要地质灾害之一,对台风暴雨型土质滑坡进行早期预警判据的研究,为防灾减灾工作提供相关的理论依据就具有重要的理论与实际意义。本文以福建省德化县作为研究区,分析闽东南... 详细信息

福建是台风暴雨多发地区,因台风暴雨而诱发的滑坡也是福建省内主要地质灾害之一,对台风暴雨型土质滑坡进行早期预警判据的研究,为防灾减灾工作提供相关的理论依据就具有重要的理论与实际意义。本文以福建省德化县作为研究区,分析闽东南地区以及研究区内的台风暴雨的时空分布特征与地质灾害间的联系,通过对已获得的滑坡隐患点的监测数据与数值模拟结果的对比分析,建立数学模型,预测滑坡未来的位移趋势,研究闽东南地区台风暴雨型滑坡预警判据。获得的主要成果如下:(1)坡体的含水量、地下水位、地表位移变化趋势基本与降雨强度密切相关,变化规律基本保持一致。坡体的含水量、地下水位均滞后于降雨的发生时间,由此可以看出,降雨入渗具有一定的时间效应。(2)特大台风暴雨条件下马坪滑坡饱和区域在坡体内分布较分散,没有形成贯通的饱和区域。随着降雨入渗,坡脚处最先形成饱和区域,孔隙水压力呈现由下至上,由浅到深的增长趋势。(3)在强降雨的入渗初期会使得坡体的安全系数大幅度降低,但随着时间推移,变化趋势会逐渐变缓,并趋于稳定,但对于局部位置仍有失稳的可能。(4)结合数值模拟结果和实时监测数据,以确定出马坪滑坡的前缘是可能的破坏危险面,存在进一步滑动的可能。演化过程是从深部到表层,由下至上。(5)将滑坡总位移分解为趋势项位移与周期项位移,通过时间序列方法对滑坡位移进行预测,采用GM(1,1)灰色模型对趋势项位移进行时间序列的拟合,选择自回归(AR)模型预测周期项位移。最终再通过时间序列加法得到滑坡总位移预测值。(6)为了概化研究区内滑坡预警判据,采用了实例推理系统分别对六个滑坡隐患点的相似度进行了评价,最终以研究区内滑坡相似度最高的滑坡隐患点的位移速率来概化研究区内台风暴雨型滑坡的预警判据。

关键词：台风暴雨土质滑坡监测数据数值模拟预警判据

山区软岩路堑边坡失稳预警判据与变形预测研究

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山区软岩路堑边坡失稳预警判据与变形预测研究

作者：伍林林长沙理工大学

学位级别：硕士

近些年来,随着气候的变化,各种极端天气接踵而来,特别是频发的持续性暴雨引发了各种地质灾害,特别是边坡失稳破坏,严重威胁了人们的生命财产安全。本文以山区公路为研究对象,开展了山区软岩路堑边坡失稳预警和变形预测研究,具有重要的... 详细信息

近些年来,随着气候的变化,各种极端天气接踵而来,特别是频发的持续性暴雨引发了各种地质灾害,特别是边坡失稳破坏,严重威胁了人们的生命财产安全。本文以山区公路为研究对象,开展了山区软岩路堑边坡失稳预警和变形预测研究,具有重要的理论与现实意义。在现场调查勘测和收集分析相关资料的基础上,通过室内土工试验、理论分析和数值模拟等研究手段,对软岩路堑边坡变形失稳阈值预警判据和变形预测模型进行研究,并结合工程实例对预警预测方法的可靠性和有效性进行验证。研究成果可为相关工程的设计施工提供一定的参考,主要研究内容如下:(1)对依托工程软岩路堑边坡的岩土体进行室内试验,获得了弹性模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角等基本物理力学参数。(2)根据依托工程所在地的气象水文资料,采用数值模拟方法,对不同降雨工况下考虑降雨入渗作用的边坡稳定性变化规律进行分析;结合渗流与应力耦合理论,得到了位移变化与安全系数之间的关系;结合边坡变形阶段的分析以及预警级别的划分准则建立边坡变形位移阈值预警判据。(3)在分析总结灰色系统理论和BP神经网络在边坡变形预测应用中的适用性及局限性基础上,提出了灰色GM(1,1)和BP神经网络并联综合模型和串联综合模型,并基于MATLAB软件编制它们相关计算程序。并通过典型历史边坡实例对比分析得到并联综合模型和串联综合模型在边坡变形预测中精度都大于单一预测模型,而串联综合模型预测精度比并联综合模型的更好。(4)结合工程实例,通过现场实测位移数据与利用综合预测模型的变形预测结果进行对比分析,结果表明模型是有效可靠性的,同时根据预警阈值结合地表位移监测数据对边坡当前的稳定性状态进行了判断,通过综合模型预测结果分析了边坡稳定性变化趋势,并建立了基于预测的预警体系。

关键词：路堑边坡降雨作用预警判据变形预测预测模型

黄土挖填结合场地综合管廊变形破坏安全预警判据研究

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黄土挖填结合场地综合管廊变形破坏安全预警判据研究

作者：南晓敏长安大学

学位级别：硕士

高填方工程建设在提供大量建设场地的同时,也改变了原黄土丘陵沟壑地貌,带来了新的、亟待解决的一系列问题。高填方场地的沉降变形大且稳定时间长,在工程建设中就可能有威胁地下管道安全的问题出现。本文以陕西省科技统筹《延安黄土丘... 详细信息

高填方工程建设在提供大量建设场地的同时,也改变了原黄土丘陵沟壑地貌,带来了新的、亟待解决的一系列问题。高填方场地的沉降变形大且稳定时间长,在工程建设中就可能有威胁地下管道安全的问题出现。本文以陕西省科技统筹《延安黄土丘陵沟壑区工程建设场地规划与设计》为依托,引入故障诊断理论,采用相似物理模型试验与ABAQUS数值模拟相结合的方法,对黄土挖填方区综合管廊的变形特性进行了一系列的探讨,将模型试验结论与模拟分析结果相结合,得出了下述结论:1、综合管廊故障诊断中的故障因素可以分为三大类:管廊变形破坏、火灾因素以及人为因素。最终确定管廊变形破坏的是故障因素中最主要的因素;2、综合管廊变形破坏监测指标有3种,分别为:轴向应变、管与土之间相互作用力以及位移等。根据监测指标分确定用应变片来监测应变、土压力盒来监测管与土之间相互作用力、用位移计来采集位移数据;3、综合管廊变形破坏主要有裂纹和屈曲两种形式;4、挖填方场地黄土不均匀沉降作用下综合管廊沿轴向的应力、位移变化规律;5、挖填方场地黄土不均匀沉降作用下土体的应力、位移、土压力的变化规律;6、本文通过模拟与试验结果分析并结合结构力学理论知识,得到综合管廊变形破坏的3种力学模型和3个预警判据;本文通过文献分析,在已有研究成果的基础之上尝试对黄土挖填方区域综合管廊的变形及受力进行了研究分析,初步得到了一些规律性的认识。本文的研究方法与取得的规律性认识,期望能够对挖填结合场地综合管廊的预警判据研究提供参考。

关键词：综合管廊挖填方场地变形特征数值模拟预警判据

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倾倒滑塌式崩塌预警判据研究

山东理工大学学报（自然科学版） 2017年第6期31卷 42-46页

作者：王延平山东理工大学建筑工程学院山东淄博255049

通过对倾倒滑塌式崩塌变形破坏机制的分析,确定控制崩塌失稳的关键块体及其破坏过程.根据莫尔库伦准则建立崩塌极限状态下的平衡方程,依据断裂力学理论确定临界裂缝深度,并以此确定极限平衡方程中崩塌的自重,再由极限平衡方程反推确定... 详细信息

通过对倾倒滑塌式崩塌变形破坏机制的分析,确定控制崩塌失稳的关键块体及其破坏过程.根据莫尔库伦准则建立崩塌极限状态下的平衡方程,依据断裂力学理论确定临界裂缝深度,并以此确定极限平衡方程中崩塌的自重,再由极限平衡方程反推确定崩塌裂缝的临界宽度,最终建立崩塌裂缝临界宽度预警判据公式.通过对比物理模拟试验结果和崩塌裂缝临界宽度判据计算结果表明:裂缝临界宽度判据公式的计算结果与试验模型破坏时监测到的临界裂缝宽度值接近,裂缝临界宽度预警判据是合理可行的,可以作为倾倒滑塌式崩塌的监测预警的重要依据.

关键词：崩塌预警判据应力强度因子极限平衡方程

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吉林省西部夏季对流性天气预警判据及地面增雨模式初探

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吉林气象 2007年第4期 13-16,44页

作者：杜娟王黎黎高凤岐松原市气象局松原138005

本文针对对流性降水天气形成条件,重点采用热力学参数(稳定度)和水汽条件等物理量因子进行组合筛选,并组建前24-36小时和12-24小时预警方程各一个,结果表明,两个时段预警方程的拟合确率分别为84.2%和86.8%,2005年试报确率分别为83.3%和9... 详细信息

本文针对对流性降水天气形成条件,重点采用热力学参数(稳定度)和水汽条件等物理量因子进行组合筛选,并组建前24-36小时和12-24小时预警方程各一个,结果表明,两个时段预警方程的拟合确率分别为84.2%和86.8%,2005年试报确率分别为83.3%和93.3%。普查38例对流性天气表明,700hPa影响系统多为低涡类(32/38),当700hPaT-Td≤5.5℃即可判定空气处于近饱和状态,可作为简易判别指标应用于日常预报业务中,又根据718雷达回波参数资料分别组建了层状云、混合云、对流云及冰雹云四种临近适宜作业的判别方程,拟合率分别为71%、75%、71%和96.5%,2004年层状云、混合云和对流云的试报确率分别为88%、86%和80%,2005年冰雹云的试报确率为90%。

关键词：对流性天气预警判据地面增雨模式

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高边坡锚固失效效应与稳定性预警判据研究

高边坡锚固失效效应与稳定性预警判据研究

和谐地球上的水工岩石力学——第三届全国水工岩石力学学术会议

作者：张宏博宋修广李英勇窦志刚山东大学土建与水利学院山东省交通厅公路局

预应力锚索被广泛应用于边坡加固工程中,由于持续承受高拉应力作用,并长期埋置于潮湿的岩土环境中,在应力腐蚀、循环荷载等综合因素影响下,存在失效的可能。为了明确高边坡锚固失效效应,确定合理的处理时机,结合某具体工程,针对不同的... 详细信息

预应力锚索被广泛应用于边坡加固工程中,由于持续承受高拉应力作用,并长期埋置于潮湿的岩土环境中,在应力腐蚀、循环荷载等综合因素影响下,存在失效的可能。为了明确高边坡锚固失效效应,确定合理的处理时机,结合某具体工程,针对不同的锚固间距及锚固力,研究了锚索失效后对邻近锚索受力特征、边坡位移量增长及坡体塑性区扩展规律的影响,提出了边坡局部失稳预警的具体量化指标。通过调研相关工程资料,提出了预应力锚固系统长期稳定性预警的直观判据、位移判据及力学判据等,可为类似工程提供良好的借鉴意义。

关键词：高边坡预应力锚固系统失效效应数值模拟预警判据

来源： cnki会议评论

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湖北省黄冈市降雨型滑坡气象预警判据

地质科技通报 2022年第6期41卷 45-53页

作者：朱文慧晏鄂川邹浩陈兵肖炜波湖北省地质局第三地质大队湖北黄冈438000 中国地质大学(武汉) 武汉430074

黄冈市是湖北省汛期地质灾害频发区之一,地质灾害类型以滑坡为主,其中75%为降雨型滑坡。通过统计分析黄冈市近10年滑坡与降雨的相关关系,在考虑黄冈市地质灾害易发性分区基础上,研究黄冈市降雨型滑坡的降雨阈值,利用逻辑回归模型建立滑... 详细信息

黄冈市是湖北省汛期地质灾害频发区之一,地质灾害类型以滑坡为主,其中75%为降雨型滑坡。通过统计分析黄冈市近10年滑坡与降雨的相关关系,在考虑黄冈市地质灾害易发性分区基础上,研究黄冈市降雨型滑坡的降雨阈值,利用逻辑回归模型建立滑坡发生的概率预测模型,再针对不同等级易发区提出对应的气象预警判据。最后以历史降雨及其滑坡事件检验预警判据的合理性与可信度。结果表明,所建立的气象预警判据在时间尺度上由以往依托气象部门的中长期预警精细到了24 h的短临预警,在空间尺度上确定了不同等级易发区的降雨型滑坡气象预警判据。预警准确率大幅提升,显著提高了黄冈市降雨型滑坡气象预警精度,可为临灾转移提供精细化的技术指导,有效降低降雨型滑坡灾害带来的生命财产损失。

关键词：黄冈市降雨型滑坡易发性分区降雨阈值逻辑回归模型预警判据

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基于降雨量逐步逼近法的泥石流预警判据

长江科学院院报 2023年第7期40卷 146-151页

作者：侯燕军田婉婷康永强甘肃省地质环境监测院兰州730050

为获得泥石流地质灾害普适型监测预警设备准确的预警判据,提高单点地质灾害隐患点监测设备预警精度,减少误报率,提高基层地质灾害防范能力和应对能力,创新性地提出了降雨量逐步逼近法及其步骤。已经安装在泥石流沟中的雨量计测得的降雨... 详细信息

为获得泥石流地质灾害普适型监测预警设备准确的预警判据,提高单点地质灾害隐患点监测设备预警精度,减少误报率,提高基层地质灾害防范能力和应对能力,创新性地提出了降雨量逐步逼近法及其步骤。已经安装在泥石流沟中的雨量计测得的降雨量,对比分析不同降雨量条件下是否发生泥石流,逐步修正上一次设定的预警判据,最终达到或接近准确的预警值。其步骤首先收集实测或已有降雨量资料,再通过初始值和是否发生泥石流灾害逐步逼近,最后根据预警标准,确定不同预警级别的预警判据。以陇南市文县强坝干沟泥石流为例,采取该方法,确定了雨量计不同预警等级的预警判据,为甘肃省泥石流普适型设备监测预警提供参考指导,具有实际意义。

关键词：泥石流预警判据降雨量逐步逼近法监测预警普适型仪器预警精度

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