滑坡的预测预报

地质灾害监测预警

滑坡动态预报理论概述

地质灾害预报模型

监测目的、监测内容、监测方法预报监测点

监测点的选择

滑坡临滑判据滑坡动态预报理论

引言

滑坡预测预报的研究历史与现状滑坡预测预报的具体含义滑坡灾害空间预测预报滑坡灾害时间预测预报滑坡预测预报的发展前景一、概述1地质灾害预报模型确定性预报模型：极限分析模型；斋藤迪孝模型；HOEK模型；流变试验预报模型。非确定性预报模型：灰色系统预报模型；协同预报模型；突变理论预报模型。综合信息模型：黄金分割类比分析等。2监测目的（1）监测为校核评价地质灾害体的活动性或稳定性提供依据；（2）动力监测可以提供变形块体的运动学与动力学（破坏机制）特征，为建立地质力学模型，正确进行稳定性评价和防治工程设计提供依据；（3）动态监测可以为勘察施工安全提供预警预报，及时反馈勘探施工对山体的扰动作用，为确定合理的勘察施工部位或防治工程施工强度服务；（4）勘察期的动态监测可为治理工程施工监测和竣工后长期的工程效果检验监测奠定基础。（1）气象因素：气温、湿度、蒸发量、降雨量等等；（2）地下水：水温、水流量、地下水位、水化学及其酸碱性；（3）地质力学动态：位移、应变、应力、声发射、区域地壳活动背景；

其中应力与位移监测是重点。3监测内容4监测方法（1）在勘察阶段，一般以简易监测或观测为主；

（2）对于位置重要，危害较大，必然要开展治理工程的地质灾害体，应相继投入多种相互补充验证的监测技术方法；（3）根据技术的可行性，应及时开展数据实时处理数学建模研究；

（4）利用勘探工程（孔、平洞等）进行岩土体深部位移监测；

（5）监测技术选择应考虑其工作环境（通视条件、地形条件、气候条件、洞内湿度、化学腐蚀性等）；（6）电测与机测相结合；

（7）监测周期；二、预报监测点1监测点的选择主要依据：根据预报阶段需要、预报点的代表性、滑坡的运动机制三方面，且三方面必须兼顾，才能做好。

选点工作必须依赖于滑坡失稳机制的分析研究。不仅一开始就要选择合适的点，而且随着变形发展，有必要做适当的调整，以提高预报精度。2滑坡临滑判据（1）临滑变形值判据：滑前变形量、速度或加速度可以间接用于判断滑坡临滑状态的数据包括变形协调性（变形方向，不同部位量值）、降水敏感性（启动降雨量、降水敏感性系数）以及未来一定时段内的降水量等。（2）临滑综合判断可从以下五方面着手分析：2滑坡临滑判据（1）变形速度（u）：小于1mm/d，1-51mm/d，5-101mm/d，大于101mm/d；（2）外动力地质现象（dy）：不明显；剪出口成形；有滚石现象；前缘小滑塌时有出现；（3）边界切割贯通性（Bd）：有裂缝出现；后缘有弧形裂缝；边界切割基本贯通；后缘严重下座；（4）水文异常性（Hy）：无异常；泉点增加或减少；地下水浑浊或前缘出现湿地；喷水冒砂；（5）变形协调性（Un）：一致的不到50%；一致的占50-70%；一致的占70-85%；一致的大于85%。

相应的，将临滑稳定性分成四类：尚有余度；安全度快速衰减；整体滑动发展形成；滑动在即。三、滑坡动态预报理论1引言2滑坡预测预报的研究历史与现状滑坡理论的发展阶段：（2）位移—时间统计分析预报阶段：进入80年代后，许多学者大量引入数学方法和理论模型，用于拟合不同滑坡的位移—时间曲线，根据所建的模型作外推预报。（3）综合预报模型及预报判据研究阶段：20世纪90年代，逐步形成了跟踪预报的思想。（1）现象预报和经验式预报阶段：这一阶段处于20世纪60~70年代，滑坡预报主要以现象预报和经验预报为主。3滑坡预测预报的具体含义空间预测：区域性或区域段预测；

场地性的滑坡空间预测时间预报灾害范围及程度预测：灾害范围及程度预测即预测滑坡灾害的影响范围及可能产生的危害程度三、滑坡动态预报理论4滑坡灾害空间预测预报

空间预测：主要是通过滑坡条件分析，确定出对滑坡作用有利的因素组合，根据这些有利因素组合来预测区域上某斜坡段将来产生滑坡的可能性，圈定出可能产生滑坡变形的范围。

空间预测的理论基础——工程地质类比法：类似的工程地质环境可能发生类似的滑坡。

迄今见于报道的预测方法可归纳为：统计学方法、信息量法以及各种确定性模型计算。

各种方法的共同之处：充分考虑各种地质环境因素的叠加作用来评价某特定地质环境中产生滑坡的可能性，以期在研究区圈出相对不安全的“危险区段”。预测结果一般都采用预测分区图的形式来表达。不同之处：预测评价过程中所采用的叠加方式不同而已。4.1传统的稳定系数预测法当Fs<1.0时，边坡处于不稳定状态；当Fs=1.0时，边坡处于临界状态；当Fs>1.0时，边坡处于稳定状态。

4.2神经网络方法

神经网络对斜坡稳定性空间预测是用研究程度较高的斜坡地段作为已知样本对网络进行训练，直到网络掌握数据间的非线性映射关系为止，然后用该地区其它稳定性未知的地段作为预测样本，输入已经学习好的网络，通过网络的联想记忆功能直接预测稳定性。4.3信息模型法信息模型法把各种滑坡因素在滑坡作用过程中所起作用的大小程度用信息量表达。殷坤龙认为滑坡现象受多种因素的影响，且各种因素的作用性质不相同，对某一具体滑坡而言，总会存在“最佳因素组合”，基于此理论，信息模型主要研究“滑坡因素组合”，而不是停留在单个因素上，所以预测精度较高。殷坤龙等用此方法成功地对重庆市的斜坡稳定性进行了预测。4.4灾变模型预测法假定系统在任何时刻的状态都可完全由给定的几个状态内部量的值来确定，同时系统还受到ｍ个独立的控制量的控制，通过数学方法，研究系统状态的稳定与否与各量值的关系。该方法综合考虑了各种边坡要素对边坡稳定性的不同程度的影响，能较真实地描绘边坡系统的状态。吴文德等运用尖点灾变模型对某一中型露天矿山的稳定性进行了预测，得出了与现场实际相吻合的结果。4.5模糊综合评判法边坡的稳定性受诸多因素的影响，很难用一个确定的结论来表述其稳定还是不稳定，往往用模糊概念来表述，如把边坡的稳定等级分为“危险区”、“不稳定区”、“较不稳定”、“稳定区”等。模糊综合评判方法就是对边坡稳定性等级进行分类，并通过专家评分或构造隶属函数确定对同一等级各因素以及某一因素在不同等级中对边坡稳定性的影响程度(隶属度)，建立模糊评判矩阵，确定边坡的稳定性对各等级的隶属程度，最后按择优原则预测边坡的稳定性。该方法的最终结果是否可靠，受单因素的选择和隶属度的确定影响较大。5滑坡灾害时间预测预报（1）长期预报：对滑坡未来的稳定性演化趋势做出预测（2）短期预报：分析推断滑坡灾害的近期演化趋势（3）临滑预报：滑坡位移已明显进入加速段时，对剧滑

时间做出的准确预报5滑坡灾害时间预测预报滑坡时间预报的主要方法：5.1宏观前兆判别预报①整体切割边界的形成②整体滑移前的局部小崩小滑的发生，且趋频现象③位移监测资料表现为加速趋势④地下水的变化⑤地热异常，剪出口处热气及热浪现象发生⑥地声现象，往往有声发射强度及频度的增加⑦岩粉散溢，剪出口由于摩擦剪切而有岩粉的散溢现象⑧滑体上动物异常5.2斋藤模型由日本学者斋藤迪孝于1968年提出，其指导思想的核心即破坏三阶段理论。岩土体蠕变（流变）理论：第1蠕变阶段－－减速蠕变阶段减速发展，斜率逐渐减小

第2蠕变阶段－－稳定蠕变阶段等速发展，斜率大体不变第3蠕变阶段－－加速蠕变阶段

CD段：变形迅速增大，但岩土体尚未破坏

DE段：岩土体变形速率剧增，岩土体很快破坏5.2斋藤模型由日本学者斋藤迪孝于1968年提出，其指导思想的核心即破坏三阶段理论。均质土坡的滑坡时间与蠕变速率之间有如下经验公式：当坡体进入加速蠕变阶段，可根据位移-时间曲线作预报。取曲线上三个点t1、t2、t3使其t1-t2和t2-t3两段之间的位移量相等，所发生破坏时间为：斋滕预报经验公式：斋滕预报实例：某滑坡位移曲线上t1、t2、t3所对应的日期为：t1：1963年1月20日t2：1963年1月26日t3：1963年1月30日则：t2－t1＝6天

t3－t1＝10天

tr-t1=18天

tr＝1963年2月7日5.3Verhulst模型晏同珍教授（1988）引用如下Verhulst模型描述滑坡位移过程：滑坡发生时间预测值为：当ｄｘ/ｄｔ为极大值时，滑坡发生至初始时刻的时间间隔为：ａ，ｂ是待定参数，用灰色求解。x0，t0为初始位移值及初始时间。5.4非线性动力学模型预测1993年，秦四清博士以非线性动力学理论为基础，提出滑坡孕育过程的非线性动力学模型，进而预测滑坡发生时间。非线性动力学模型是按照非线性动力学的观点并运用耗散结构理论和协同学的宏观研究方法从时间序列数据中建立的边坡系统动力学模型。非线性动力学观点和方法将滑坡发生时间的预报研究从以前的经验预报和统计预报引入物理预报，从理论上看，这是认识上的一个飞跃。但是，由于滑坡演变的复杂性及外界环境的多变性，要建立滑坡孕育过程的非线性动力学方程决非易事。5.5多参数预报法选取多种参数，预测滑坡发生时间。美国学者B.Voight于1989年提出多参数预报经验公式：式中：Ω——任意参数，位移，剪应力，地面倾角等。——初始值，——预报值，α，Ａ——经验常数。5.6神经网络预报法5.7黄金分割法张倬元教授等于1988年提出。系统非线性非稳定变形阶段的历时是线性平稳变形阶段历时的0.618倍，具有相对不变性。根据前期线性平稳变形阶段的历时，求出将要经历的非线性变形阶段的历时，从而得出岩体失稳破坏的时间。5.6神经网络预报法和神经网络用于空间预测预报中一样，时间预报是用监测到的原始位移建立网络模型，属于一种非参数预报方法。该预报方法无须事先假设边坡的破坏模型，避免事先假设模型所带来的误差。5.7黄金分割法张倬元教授等于1988年提出的黄金分割预报方法，又称0.618法。他们通过对十余个有完整系统状态历时曲线的岩体失稳实例的总结，认为系统非线性非