堆积层滑坡位移矢量角异常变化分析

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摘要:基于新滩滑坡位移观测资料,运用数理统计均方差异常判据对滑坡失稳过程中的位移矢量角变化规律进行了初步的研究,发现随着边坡的失稳位移矢量角出现异常变化,表明位移矢量角具有较强的预测预报功能,说明在滑坡预测预报过程中,位移矢量角是一个不可忽视的变量。

Abstract: Based on the monitoring data of displacement which result from the Xintan landslide, this paper completes a study on the change of the displacement vector angle in the process of instability using MSE exception criteria.It is found that the displacement vector angle has a anomal along with the gradual failure of slope. It is indicated that the displacement vector angle has a strong prediction function.The result shows that the displacement vector angle is an important variable in the prediction of landslide.

关键词:滑坡;预测预报;位移矢量角;均方差异常判据

Key words: landslide;predication;the displacement vector angle;MSE exception criteria

中图分类号:TU74 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)17-0088-02

0引言

堆积层滑坡是指第四系及近代松散堆积层中的一类滑坡,分布广、规模大、危害严重,在工程建设和运营中经常遇到,对工程潜在威胁巨大。堆积层滑坡是由复杂的土石混合介质组成,具有隐蔽滑移边界条件及明显的坡体变形等特点[2],决定了位移监测与位移预测预报一直是评价和预测该类边坡稳定性的最直接、最有效的方法之一。国内外众多专家学者做了大量工作,取得很显著的成就,使得滑坡的预测预报工作取得了长足的进步[3-5]。但位移矢量场是由位移量和位移方向两个要素共同组成的。位移矢量的大小表现在位移量或位移速率的大小,方向表现在位移矢量角的大小。两者的大小及其变化规律反映了边坡的稳定状态。传统位移预测预报方法只注重边坡位移速率或位移量的研究,而忽视了位移矢量角的研究。根据大量实际滑坡位移资料,不同类型位移边坡在滑动破坏前其坡移速率也不尽相同[6]。因此,依据堆积层滑坡的基本特征与位移矢量角动力学特征,确定科学有效的位移矢量角异常变化与稳定系数定量关系,对进一步完善和提高目前位移预测理论与方法体系的准确性和有效性具有重要的科学意义。

1边坡位移矢量角的定义

位移矢量角是由贺可强教授、阳吉宝高级工程师于1995年在研究堆积层滑坡失稳判据过程中提出来的[7-9]。边坡位移矢量角,是位移矢量与水平面的夹角,即为垂直位移矢量角。对滑坡原始位移监测资料中的垂直和水平位移进行“生成”信息处理,可以弱化原始资料的随机性,增强其有用信息的利用。令x、y分别为水平和垂直位移序列,x、y为它们的累加序列:

其中,x=x y=y,k≤m,令θ=arctan(yx)

则得到观测点的位移矢量角序列。

2位移矢量角异常变化与边坡稳定性定量关系―以新滩滑坡为例

2.1异常判据[10]对位移矢量角的异常变化判别可运用数理统计原理,先统计位移矢量角变化的平均值(均值)Y,之后求解序列均方差σ。根据边坡工程的具体地质条件和重要等级以序列均值加减一倍或二倍均方差作为边坡位移矢量角变化异常判据,即[Y]=Y±σ或[Y]=Y±2σ。位移矢量角具有即时反应特性,物理意义明确且无滞后效应,故可选用此判据作为异常变化判据。

2.2 新滩滑坡概况[11]新滩滑坡位于湖北省秭归县境内的新滩镇长江北岸。1985年6月12日发生高速、巨型堆积层滑坡,摧毁新滩古镇,该斜坡平面形态呈近南北向展布的牛角形,长约1.9km,滑坡面积为0.73km2。新滩滑坡的位移监测于1977年11月开始,监测系统由5条视准线兼水准线计15个变形点15个三角交会观测点及1个监测控制网(6个点)组成(图1)。变形的长期监测为认识和研究滑坡的动态规律提供了丰富的数据和信息。b3点位移新滩滑坡上段前缘,是边坡的主滑区,有代表性。表1为该关键部位点的部分观测资料[12]。

2.3 位移矢量角变化特征分析由位移监测资料,可计算得其矢量角序列、位移矢量角变化序列及位移矢量角异常变化判据,根据计算数据可以画出位移矢量角及位移矢量角变化随观测时间变化曲线图(图2、图3)。从图2、图3中可以看出,位移矢量角变化开始基本不变,到1985年6月新滩滑坡稳定性演化至临滑阶段,位移矢量角变化也出现异常,说明边坡位移矢量角及位移矢量角变化规律与边坡的实际稳定性演化阶段相吻合。

3小结

从上述计算所获得的位移矢量角变化与稳定系数关系曲线图可以看出,位移矢量角变化曲线具有较强的稳定性和抗干扰性,即在边坡稳定阶段,其位移矢量角变化值一般在Y上下波动;但边坡整体失稳前,其位移矢量角变化突然增大(Y>Y+2σ,Y

参考文献:

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