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岩质老滑坡是现代河漫滩时期发生在岩层斜坡中的滑坡。据调查统计,大型灾难性滑坡的发生主要表现为老滑坡的整体或局部复活,因而对老滑坡进行预测和防治研究,有针对性地建立滑坡灾害识别和预测的技术方法体系显得十分必要。由于滑坡地质体演化过程复杂、影响滑坡发展的因素众多,导致滑坡运动具有复杂性和不确定性,滑坡预测至今仍是地质工程界研究的热点和难点,众多的学者对滑坡预测模型进行过大量研究,但没有形成较为系统的预测方法。本文基于变形监测资料研究岩质老滑坡预测模型,具有重要理论意义。
本文以三峡库区监测预警工程中的滑坡勘察与监测资料为基础,从滑坡的地质条件和变形监测曲线的特征出发,对滑坡的地表与深部变形监测曲线建立分类体系,获得各类曲线反映的滑坡变形状态信息的主要控制因素;再结合地质模型对基本曲线类型建立适宜性预测模型的使用规则并以柳池村滑坡为例对振荡型监测曲线进行预测模型研究,验证监测曲线类型及适宜性预测模型的工程应用性。
本文结合地质模型要素和滑坡诱发因素对岩质老滑坡的地表、深部变形监测曲线和预测模型深入分析,并取得了如下成果和认识;
(1)根据地质模型要素及曲线形态将地表位移曲线划分为稳定型、振荡型、多阶梯型、突变型和趋势型5种类型;其中稳定型适用变形阶段为初始蠕变或等速蠕变、影响因素为降雨施工开挖地震等的顺层或破碎岩滑坡;振荡型曲线适用于变形阶段为等速蠕变、影响因素为非周期性外界因素(如降雨、库水位、人工活动)的切层岩石滑坡;多阶梯型监测曲线适用于变形阶段为等速或加速蠕变、影响因素为周期性降雨和开挖爆破等的顺层岩石滑坡;突变型监测曲线适用于变形阶段为临滑阶段、影响因素为突发性强外因作用的切层岩石滑坡;趋势型监测曲线适用于初始蠕变、匀速蠕变和加速蠕变变形阶段、受持续外因作用的破碎岩石滑坡。
(2)根据曲线形态将深部位移曲线划分为V型、D型、B型、r型、钟摆型5种类型。其中V型曲线适用于尚未形成明显滑动面,B型曲线可能有多个滑面但以其中一个滑面的相对移动为主,二者均处于蠕滑阶段,存在潜在滑动破坏的可能性;D型曲线滑面位置较深,r型曲线画面位置较浅,二者均处于失稳阶段;钟摆型曲线尚未形成明显滑面,滑体处于相对稳定状态。
(3)根据所依据理论及其所使用数学方法的不同,可将预测模型归纳为基于时序分析的统计预测模型(趋势模型、滤波模型、灰色模型、时序模型、回归分析模型)、非线性预测模型(神经网络模型)和组合预测模型等。趋势模型适用于稳定型、振荡型、趋势型曲线,对发育阶段处于等速蠕变、加速蠕变阶段的岩石和破碎岩石滑坡进行预测;滤波模型广泛适用于稳定型、振荡型、多阶梯型、突变型、趋势型监测曲线,对发育阶段处于加速蠕变阶段的岩石和破碎岩石滑坡进行预测;灰色模型适宜于稳定型、振荡型、多阶梯型、趋势型监测曲线,对加速蠕变阶段的破碎岩石滑坡进行预测;时序模型适用于各种类型的曲线,对发育阶段处于初始蠕变、匀速蠕变、加速蠕变阶段的岩石和破碎岩石滑坡进行预测;回归分析模型适宜于稳定型、趋势型监测曲线,对发育阶段处于等速蠕变,加速蠕变和临滑阶段的破碎岩石滑坡进行预测;神经网络模型适用于稳定型、趋势型监测曲线,对发育阶段处于蠕变、加速、临滑阶段的滑坡进行预测;组合预测模型普遍使用于各种岩质老滑坡。
(4)将多元统计学中的主成分分析与模糊综合评判方法相结合,建立了以模型精度评价矩阵为基础的预测模型优选方法。通过对柳池村滑坡的大量监测资料分析统计,认为其监测曲线类型为振荡型。基于柳池村滑坡的地质模型从滑坡变形监测曲线类型研究适宜性模型,发现非平稳时序预测模型是该滑坡的适宜性预测模型。