ISSN 1003-8035 CN 11-2852/P
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当期目录

2025年  第36卷  第3期

栏目
理论研究与调查评价
摘要:

针对现有突发型滑坡变形速率预测方法存在诸如精度不足、计算效率低等问题,提出一种基于动态串联PSO-BiLSTM的滑坡变形速率预测方法。首先,采用动态滑窗方式截取滑坡变形速率,并通过集合经验模态分解(EEMD)对截取的变形速率序列进行分解,得到趋势项及周期项;其次,分别通过多项式拟合和周期项PSO-BiLSTM网络得到趋势项和周期项的变形速率预测序列;再次,经过一系列循环得到残差变形速率序列后,结合趋势项及周期项变形速率预测序列,建立总PSO-BiLSTM预测网络,得到总预测变形速率;最后,以四川省某滑坡监测为例对方法进行了验证。结果表明:基于动态串联PSO-BiLSTM算法的MAEMAPERMSER2分别为0.28、5.41%、0.57、0.98,计算时间为380.22 s,在具有较高的精度的同时保证了计算效率。

摘要:

广州炭步石灰石矿山经30余年开采,形成了最高约195 m的台阶式超高边坡。2012—2022年,矿区发生边坡及危岩体崩塌灾害26起,调查发现坡面仍存有16处危岩体。矿山露天边坡存在的崩塌灾害风险,已威胁到矿山的生产活动。开展危岩体崩落行为分析,对制定矿山危岩体崩塌防范措施意义重大。文章以WY3、WY11危岩体为研究对象,采用Rockfall数值模拟软件,设置1000 kg重量落石,从同一起点分50次崩落,计算落石的崩落轨迹、弹跳高度、运动动能等行为。结果表明:84%以上落石可达坡脚线,落石弹跳高度为5~15 m,落石最大总动能302.3~399.2 kJ。计算落石崩落轨迹与研究区实际发生落石轨迹相符。Rockfall的崩落行为数值模拟分析成果为矿山危岩体落石危险性分区及防护措施选择提供了有效的数据支撑,文章研究也为大型露天矿山边坡危岩体崩落行为研究提供了具体案例参考。

摘要:

2019年7月23日,贵州省六盘水市水城区鸡场镇发生特大山体滑坡,造成了43人遇难,9人失踪。滑坡发生后,残留滑体堆积物与附近不稳定斜坡仍然威胁坡脚村民居住地。基于滑坡现场精细调查,探明了水城滑坡地质环境条件,阐述了滑坡的孕灾环境、诱发因素与破坏模式;首次对滑后残留滑体堆积物与附近不稳定斜坡进行了不同降雨条件下的稳定性分析。结果表明:极端降雨可能促使水城滑坡的大量堆积物发生二次滑坡运动;此外,基于流态滑体运动控制方程及数值求解,对二次失稳破坏后的滑体动力学过程及潜在致灾范围进行了预测。研究结果可对水城滑坡二次破坏的滑体动力致灾机理与坡脚村民生命财产的保障工作起到支撑作用。

理论研究与方法研究与调查评价
摘要:

毛家沟位于川西藏东交通廊道高山峡谷地区,地形切割强烈,山体陡峻,沟内松散物源储量大、分布广,且短时强降雨频发,具备暴发大型泥石流灾害的可能。拟建康定—新都桥高速公路选线比较方案均需穿越毛家沟,泥石流成为控制地质选线的重要因素。文章通过现场调查、遥感解译,基于GIS技术获取了毛家沟及其2条大型支沟沟道流域形态参数。利用雨洪修正法,通过Matlab和Python揭示了沟道不同部位、不同降雨频率下的泥石流峰值流量、流速、泥深及整体冲击力等动力学特征参数,系统评价了康新高速2个选线方案受泥石流暴发威胁程度。结果表明:降雨频率P =1%时,流量在堵溃点陡增20.8%~122.9%,N3线1#桥(K线1#桥)、N3线2#桥、K线2#桥的流量分别为203.71,298.34,148.73 m3/s,影响高度分别为12.06,12.18,11.64 m,4处大桥均存在桥墩被泥石流冲击淤埋的风险,需做好泥石流预警及治理防护措施。

理论研究与调查评价
摘要:

我国是世界上滑坡灾害频发的国家之一,对滑坡的研究一直是防灾减灾的重点。滑带土是滑坡的重要组成部分,对滑带土展开研究不仅有助于深化对滑坡机理的认识,也可为预测滑坡的发生提供有力的支撑和依据。文章首先利用CiteSpace软件对我国近十二年来的滑坡滑带土相关研究进行关键词的图谱分析,归纳了近年来有关滑坡滑带土的主要研究方向;然后重点从滑带土的力学特性以及其在滑带演化过程中起到的关键作用进行文献梳理分析;最后对未来滑坡滑带土研究可能遇到的机遇与挑战进行了展望,提出了从滑坡的预警预报和韧性防控角度出发,结合多学科交叉方法,通过大数据挖掘、人工智能等新技术,对滑坡滑带土进行多尺度(巨-宏-细-微)、全方位、多时序的科学研究将是未来的主要方向。

摘要:

地裂缝灾害对北京局部地区人居安全和城乡规划建设造成了较大威胁。为分析北京地裂缝活动对发育场地动力响应的影响特征、规律和范围,选取发育较典型的通州区宋庄地裂缝为研究对象,基于野外调查,得到了地裂缝现场发育特征和影响范围,并通过地脉动测试手段,获取了场地卓越频率等重要参数;利用3种动力分析方法,对地裂缝场地的动力响应特性和规律进行了研究。结果表明:北京宋庄地裂缝场地的卓越频率和卓越周期与测点选取的位置无明显关系;地裂缝场地有着显著的“上盘效应”,位于地裂缝上盘的傅里叶卓越频率、反应谱卓越周期和Arias烈度峰值总大于下盘,且在距离地裂缝较近的区域,地脉动测试幅值存在着较为突出的“放大效应”;地裂缝对场地动力响应的影响范围宽度为距地裂缝上下盘各12 m。研究可为宋庄地裂缝发育场地的规划建设和工程结构抗震设防提供一定的参考。

摘要:

分析岩石风化速率的变化特征与主控因子是进行石质文物保护工作的基础工作。文章以云冈石窟砂岩为研究对象,将裂隙宽度扩展速率、石窟立柱倾斜角度变化速率、石窟洞门沉降变化速率作为表征石窟砂岩风化速率的定量指标,使用因子分析方法研究了主要环境因素(壁温、环境温度、环境湿度、气压、风速、积雨量)对石窟砂岩风化速率的影响,使用多元线性回归方法得到了影响石窟风化速率的主控因子。结果表明:对裂隙宽度扩展速率来说,夏季是环境湿度、壁温、积雨量影响最大的季节,春季是环境温度、风速影响最大的季节,主控因子是湿度;对石窟立柱风化速率来说,夏季时壁温、环境温度、环境湿度、气压、风速、积雨量的影响最大,其他季节时影响较小,主控因子是壁温;对石窟洞门风化速率来说,夏季时壁温、环境温度、环境湿度、积雨量影响最大,春季时气压、风速影响最大,主控因子是环境湿度。文章结果对砂岩风化速率分析与石窟文物保护具有一定的参考价值。

技术方法与防治工程
摘要:

GNSS变形监测设备是获取滑坡各向变形量及变形发展趋势的主要地面监测设备,由于监测过程中精度误差和偶然误差的存在,常常导致基于变形数据计算的滑坡变形速率出现明显的误差波动,造成实时监测预警的误报。文章针对现有典型GNSS变形监测数据的特点,分析了过滤数据总量与最大偏差量的三阶段关系,明确了GNSS数据过滤量可采用三阶段中缓慢降低阶段起点对应的40组数据进行,同时提出了采用数据缓冲过滤区配合动态变频监测技术实现偶然误差的及时剔除,最终基于最小二乘法和数据剔除方法实现GNSS变形数据的实时过滤,并通过两处典型边坡监测进行验证,为后续基于变形数据的滑坡实时分析预警提供技术参考。

摘要:

采空造成的地面塌陷是井工矿开采中最常见的问题,若不及时监测治理可能会影响到整体环境和周围建筑。针对传统沉降监测方法难以在地表高低起伏、沟谷纵横的丘陵地貌矿区开展的问题,文章以内蒙古高家梁煤矿203盘区的20314、20313和20312工作面为研究对象,收集2018年4月至2020年12月期间12景Sentinel-1雷达影像,用短基线集差分干涉测量技术(small baseline subset InSAR,SBAS-InSAR)进行处理,获取采空地面塌陷平均形变速度、时序形变量等数据,进而分析研究区动态特征。结果表明:研究区采空地面塌陷整体平均形变速度呈现出“北部快,南部慢”的特征,最大形变速度为−17.2 mm/a,位于20313工作面的北部三分之一处;采空地面塌陷时序形变量整体呈现出“由南向北,由西向东”的特征,符合实际工作面开采方向和顺序,主要沉降区分布在20314和20313工作面的北部,最大形变量达到了−106 mm。实践表明:SBAS-InSAR技术在丘陵地貌的矿区开展采空地面塌陷监测具有较强的技术优势且效果良好,为矿区采空地面塌陷监测提供方法支持。

摘要:

边(滑)坡抗滑桩在满足承载力要求的前提下常允许产生较大的水平位移。某现场抗滑桩的推桩试验表明,当推力较小、桩顶位移尚不足10 mm时,滑动面附近桩身混凝土就出现了开裂,桩体呈现非弹性的挠曲变形。然而,迄今,人们在设计计算和数值模拟分析中仍习惯性地将抗滑桩视为弹性体,以致计算和分析结果难免与实际存在一定甚至是很大的偏差。为克服这样的问题,以该试桩为例,采用Diana有限元程序建立按实际配筋的混凝土桩体模型,分别采用程序中的材料非线性模型,如总应变裂缝模型、Von-Mises模型和硬化土模型等真实模拟桩、钢筋和土,并考虑桩-土和土-岩接触相互作用的边界非线性和几何非线性,开展了抗滑桩承载性状的全过程数值分析。分析所得桩顶或桩身位移与实测结果高度或良好吻合;在靠近桩顶和桩底未出现裂缝的桩段桩身弯矩与实测吻合较好;桩身开始出现裂缝的荷载和部位与试验观察结果高度吻合。首次从数值模拟角度揭示随着推力增大抗滑桩前滑体出现双半“倒圆锥”形楔体剪切破坏区,与试验者描述的桩前滑体出现三角形楔体被挤起而破坏的现象相符,土体的剪切破坏导致部分位置土抗力的降低现象也与实测情况相符。以上结果表明,文中方法可显著提升抗滑桩设计计算与分析水平,具有推广应用价值。

摘要:

四川炉霍县寿灵寺因建设未来殿需要,于场地西北侧开挖形成一高21.8 m坡度55°~75°的五级开挖边坡。坡脚出现局部崩塌,开挖工程活动已威胁周边群众生命财产安全。现场勘察及数值模拟分析结果表明,边坡于粉质黏土层内形成圆弧形滑动面,坡脚应力集中,在降雨条件下,土体容重增加,黏聚力与内摩擦角急剧减小,最大水平位移可达3.4 m,边坡失稳形成推动式滑坡。研究区处于高烈度地区,地震及大型机器作业产生的震动荷载将给边坡带来不良影响,在地震工况下边坡形成推动式滑坡,对地基土产生剪切破坏,影响深度约5 m。考虑到边坡所需的抗滑稳定性要求及在地震工况下对地基土的破坏影响,采用抗滑桩加格构锚固对边坡进行加固,并已应用到本工程中,治理效果良好,该分析方法及防治方案可为类似人工开挖边坡工程治理提供参考经验。

摘要:

重庆武隆机场南端西侧岩溶发育、地形陡峻,采用了高路堤与超高衡重式挡墙相结合的高填方边坡方案。挡墙基础发育3处岩溶,面积占挡墙的45%以上,全填充,最大深度超过30 m,属于典型的特殊复杂地基。为了解决岩溶地基不均匀性强、承载力低、边坡及挡墙稳定性问题突出等难题,采用开挖一定深度的岩溶充填物并回填混凝土方案。通过理论计算详细分析了不同换填深度下高边坡及高挡墙的破坏模式、稳定性、应力及变形规律,确定了合理的岩溶换填深度。研究结果表明:采用一定深度的岩溶换填方案可有效改善岩溶地基的不均匀性,降低挡墙应力集中效应,减小挡墙及高填方变形,大幅提高挡墙及边坡稳定性。现场监测表明:高挡墙及高边坡工后水平和竖向位移均小于4 mm,变形曲线收敛,边坡及挡墙稳定性良好。研究成果对于复杂山区高填方工程规划设计及施工具有重要的参考意义。

综合研究与区划
摘要:

研究探索了机器学习在评估滑坡易发性中的应用,重点关注非滑坡样本的选择问题。以四川省汶川县、理县和茂县为研究区,选取坡度、坡向、高程、距水系距离、距断层距离、岩性和土地利用7个评价因子,从信息量模型(I)、证据权重模型(WOE)、确定性系数模型(CF)、频率比模型(FR)划分的较低和极低易发区以及缓冲区外(B)和全区(G)随机选取非滑坡样本,构建基于不同非滑坡样本选取方法的支持向量机模型(SVM)并展开易发性评价。结果显示:I-SVM、WOE-SVM、CF-SVM、FR-SVM的ROC曲线下AUC值分别为0.98040.97260.93680.8451,优于B-SVM的0.7869和G-SVM的0.7389,说明采用数学统计模型所选取的非滑坡样本准确性更高,信息量模型是选取非滑坡样本的最优方法,为非滑坡样本的选取提供新思路。

摘要:

中国是世界上发生滑坡灾害最频繁的国家之一,滑坡易发性评价有助于防灾减灾工作。由于不同机器学习模型在不同区域的适配程度不同,为更好开展湖北省巴东县的滑坡灾害防治工作,选取坡度、坡向、曲率、起伏度、地层、覆盖层、归一化植被指数、道路密度、水系密度、斜坡结构10个影响因子,采用逻辑回归、支持向量机、多层感知机和随机森林4种模型进行滑坡易发性评价。并通过受试者工作特征曲线、均方误差与决定系数等指标、滑坡-研究区占比3种评价方式用于评价模型精度。试验结果表明:不同模型在不同评价方式中存在差异,但总体而言,RF模型精度最高且绘制出的易发性分区图更合理。4个模型绘制的易发性区域分布图相似,极高易发区和高易发区主要分布于南边沿江地区,西南沿岸的官渡口镇、焦家湾村等附近地区表现出较高易发性,该评价结果可以为巴东县的滑坡治理提供参考。

摘要:

传统的信息量模型在进行地质灾害易发性评价时,通常只是简单地将各个评价因子的信息量值累加,而忽略了因子之间权重的差异,这在一定程度上影响了易发性分区的科学性和合理性。为了克服这个问题,文章以云南省施甸县为例,引入了随机森林模型来计算各评价因子的权重。在构建了合适的评价指标体系后,逐一计算每个因子的信息量及其权重,然后进行加权求和。按照等间隔分级法,将研究区域划分为极高、高、中、低4个易发性等级。为了验证模型的准确性,选取了近3年内该区最新调查-重点区域地质灾害精细化调查与风险评价成果得到的地质灾害隐患点与易发性分区进行叠加,并通过隐患点密度和ROC曲线进行精度检验对比分析。对比研究结果发现,引入随机森林赋权后,极高易发内隐患点密度由1.754升至1.926,AUC值从0.809升至0.847。研究结果表明:在单一信息量模型中引入随机森林进行赋权能有效表达因子间的权重差异,提升地质灾害易发性分区的精度,在实际应用中具有更高的准确性。

摘要:

为了改变地面塌陷易发性评价主要通过知识驱动模型实现的现状,文章探讨了将数据驱动模型引入城市地面塌陷评价的可能性,选取杭州市填土-粉砂土典型区域为研究区,进行了研究区地面塌陷指标因子的选择以及相关性检验,筛选出了排水管线密度、社会活动密度、地下承压水位埋深、表层填土层厚度、与暗河暗浜距离、饱和砂土顶板埋深、软土层厚度7个评价因子对研究区地面塌陷易发性进行了评价,通过对比RF、I-RF集成模型、RF-BP神经网络模型,得到了在该研究区背景下集成模型相对单模型对地面塌陷易发性评价结果精确度更高,最后选取了效果最好的RF-BP神经网络集成模型进行了易发性评价。评价结果显示:易发性分区与地面塌陷隐患区高度吻合,预测效果较好,证明了数据驱动模型在城市地面塌陷易发性评价方面应用的可能性。