滑坡滑动体底面曲线预测模型与应用

滑坡滑动体底面曲线预测模型分析与应用——以陕西陇县李家下滑坡分析为例摘要：关于滑坡的稳定性研究已经有了半个多世纪进程，到目前为止仍处于探索阶段。针对影响边坡稳定的滑动面形态，通过对大量滑坡滑动体底面曲线形态的总结，建立了底面曲线预测模型，讨论了模型的性质，并应用具体工程滑坡实例对该模型进行了验证，证明具有良好的实用性。最后初步讨论了模型的参数意义并列举了适用滑坡范围。关键词：滑动体；底面曲线；预测模型Analysisofforecastmodelaboutlandslideslidingbodybottomcurveanditsapplication——TakingLiajiaxialandslideinLongcountryforexampleXUEXiao-hui1，LIKai2，SUNWenjun3，Wangfei1(1.EngineeringandArchitecture,ShaanxiRailwayInstitute,Dept.ofArchitecturalEngineering,WeinanShaanxi714000；2.ShijiazhuangTiedaoUniversity,Dept.ofMathematics,ShijiazhuangHebei050043；3.HebeiEngineeringandTechnicalCollege,CangzhouHebei061001)Abstract:Thestabilityanalysisofslopeisstudiedhalfacentury,butitisstillrestedonthebeginningstage.AimingatslidingbodybottomcurveshapeofslopeBasedonmassiveslopeslidingbodybottomcurveshape,establishedthebottomcurveforecastmodel,discussestheapplicationofthemodel,andthenatureofthespecificengineeringlandslideexamplesvalidatethemodelthathasbetterpracticability.Finallydiscussedthesignificanceofthemodelparametersandapplicablescopeoflandslide.Keywords:landslideslidingbody；bottomcurve；forecastmodel收稿日期：2010-07-01；修回日期：2010-12-07；责任编辑：冯民作者简介：薛晓辉（1979-），男，收稿日期：2010-07-01；修回日期：2010-12-07；责任编辑：冯民作者简介：薛晓辉（1979-），男，陕西韩城人，讲师，硕士，主要从事土木工程与岩土工程方面的研究工作。1模型建立大量的滑坡滑动体底面曲线有如下特点(如图1所示)(1)滑坡后壁前的滑动体因拉张作用使滑体与壁后母体脱离，形成陡峭的裂缝或拉裂槽，一般上宽下窄，到一定深度后于滑动面相连；而滑坡后壁前的滑动体因剪切作用使滑动体与壁后母体相错位移，形成一条贯通的剪切破坏带，即平滑的下凹曲线部分；(2)曲线沿滑动方向逐渐变缓，成为一条近水平向条带；有些出现水平后又慢慢变陡，最后从剪出口滑出；(3)滑坡滑动面上下缘两点倾角越陡，曲线越接近直线；简单的岩石顺层滑坡以及松散堆积物沿下伏基岩面滑动的滑坡，其曲线为直线，是上下缘两点倾角最大的情况。图1滑坡滑动体底面曲线Fig.1landslideslidingbodybottomcurve瞧陈南森茄[斤6绒]千通过一些滑坡返滑动体底面曲傲线的拟合，泡建立了滑坡纵堆轴剖面上的滑行面方程纵，本文丰对陈南森模型此进行了改进，权建立血了如姑下的滑坡滑动使体底面曲线预郊测模型：(1)群式中，础、蔬、瑞为预测未知参蛛数，其中挑、呀都是关于粘聚疲力急、内摩擦角仓和滑坡规模左以及其他有关矿滑坡体参数的快非线性函数，狱且杂恒小于等于旱0询。模型直角坐吩标系如下建立隶(拣图沉2呢所示幅)家：以滑坡后壁检与滑动体的上黎端点狐(疤即拉张裂缝的务最上缘点电)毕为原点，如果盖没有拉张裂缝趁存在，则以滑内动面上部开始泄滑动的那一点艰(农即剪切区开始疗的那一点图)缴为原点；以一耳条指向滑动方婚向的水平线为饥轴，垂直向下校的铅垂线为穴轴。xyxy关图通2谊榨均质黄土老滑臣坡览Fig.粗2棵挣Homoge完neous侦oldlo涂essla气ndslid碧es技笔者建立的模崇型相比于原来强的滑面方程更任为播清楚卵地威反映存在拉张载裂缝与剪切滑他动贯通带的情祥况：弦，拉张裂缝的深深度，意；当没有拉张估裂缝时，醋。蓄为一条平滑下圣凹曲线；当络时，为一条直智线。范对公豆(换1宿)单求导优，有相：近爹勾歌(墓2百)鞭授稠挂(众3握)勺对求导函数进茄行讨论，如下嚷：(4)供由以上尊可以看出，曲水线斜率逐渐减地小；当倡时，函数值随舰着宣增加而增加，鹅呈单调递增趋河势；当纵时，出现曲线间水平；再增加捉，函数值随着鹿增加而减小，挤呈单调递减趋批势。在滑坡滑距动体底面曲线堪的预测时，挪的值结合实际笑情况将有一定档的取值范围，土一部分或者大秒部分的显示出贪来。愤(宏3喇)阔曲线平均倾角什：(5)公式中V表示什么？公式中没有V是曲线平均倾角公式中V表示什么？公式中没有V是曲线平均倾角签由上可知，倍滑坡滑动面上翻下缘两点及惧值确定后，撇即可求得欺值，由此确定挖一条平均倾角置最大的曲线，梨这一曲线显示携，上下缘两点贵倾角越大，则玉越接近直线。2模型求解惩方便根据实际谜掌握的情况，躺灵活便捷的计吉算模型姻的未知器参数。在滑坡戒的勘察工作过往程中，通过野知外观察、钻探光、坑探和物探平等多种方法，比一般能够找到蓬前缘剪出口的怎位置，容易量营测前缘剪出口解倾角，探明上钳缘剪出口是否睁存在张拉裂缝则及其张拉裂缝乖的深度。原当已知滑面某族一点的位置畜及其倾角膀，有下面两式传可求解：(5)(6)吸当堪前缘剪出口倾共角不易量测或签者难以准确确弹定鹿时寸，诵如果确定滑动队面上的两个坐俩标点时洋，愤代入两点位置械坐标的方式确井定模型参数。(7)垮若够勘察的工作过喉程中，确定了否3厦个滑面上点的雄位置，这时候抗可以不用参照哄值，而直接联恳立三个方程构杯成的方程组来钥求解，得到的茄值可以用来与糟勘察得来的链值进行比较，终一定程度上能妖够对模型进行匠验证。(8)蚀勘察的工作过俯程中，如果能答够得到四个或国者更多的滑面姓点坐标资料，付可以通过线性荒最小二乘法拟阅合求得模型参帜数。观察模型柴，不难看出，尸模型属于非线洋性函数，运用势线性最小二乘浮拟合时，可做霸简单变形，使睛其成为线性函尸数糊，其中，胞。3实例分析沟算例倒1嘴采用驼文献掌[3]乳中的李家下滑抢坡来验证。滑萄坡主体为基岩扫滑坡，族主滑面位于红器层内的泥岩中邻，滑坡后壁有议深达涉10夺况m惊的大型拉裂槽延，拉裂槽下部迫已经有活动迹抹象，滑坡前缘口也出现了不同观规模的新滑坡驳，滑动面为典角型曲线方程跃。主滑面青在纵轴剖面位凯置上元一些控坐标头如炎表浪1扫所示悉。耕表塌1左面加上x，y（坐标）可以吗？不用责下主滑面坐标左面加上x，y（坐标）可以吗？不用伤Table汽1淋善Thesl亿iding快surfac篮ecoor米dinate摧s灶0末5逃50.4牺124绵190.4新249.6笼10红16豆50.8沾61.2妙60.8撑45.2搞运用线性最小债二乘拟合法计想算，峡，相关系数洲。拟合散点图贿如含图银3匠所示症。才对函数蔑变形得：菊，尿由上面相关系岛数闻=0.950燃5销可知瓣模型曲线能够糕较准确的模拟课滑坡体底面曲排线。陕某地区存均质毒黄土老滑坡童如图姜2剧所示史，为见文献艘[草7杠]政，滑动面为典务型曲线方程。岸根据勘探找出延滑面位置在纵乎轴剖面位置上富坐标如表虑2美所示士。敲图慈3朵图中公式f，r请核实已核实无误要散点拟合服图图中公式f，r请核实已核实无误桨Fig足.较3挺姨A钢fitti驳ng肌scatte宅rplot趁表弱2宇百勘探坐标带Table怪2哀Explor皇ation拉coordi挺nates岂2.1腊5.4鉴11荡19.5堤27赠32.1欣6.5宣13.8腹18.3拆20.5众19.5拥17璃运用线性最小辆二乘拟合法计肾算，宪，相关系数笑。拟合散点图缸见图绑4榆。按对函数籍变形得：纳，其拟合曲线衔如蜜图子5攻。傻图秧4乌糠散点拟合福图颤Fig予.塌4咬槽A详fitti做ng摊scatte殖rplot串暮描假图从5鄙算滑坡体底面曲鹅线预测图溉Fig.5原习The隆slidi水ngbod获ybott让om看foreca干st革curve4参数分析奋本预测模型包名含的参数有：验、猪、笑,拐其中队反映疮了额滑坡后缘张拉胃裂缝的深度。显以下对剩下的栋2红个参数键对计算结果的兼影响分析如下固，以加深该模卷型的感性认识黎。为了便于分御析，未特别申戒明，图辜6巩、丹7举未给出的参数浪即为：颤=丰1狼.俩6966渠，耗=悼-0.267雾7肢。由图吐6就可知，裁一定时，姿的大小反映了层曲线的弯曲程鸣度。随着容值的增大，曲逆线弯曲程度越谨小、越平缓且革最大深度也在析加大，滑坡体恰的规模得到了鹊一定幅度的增薄加。系图那6泛铲参数假的影响葵Fig.6盲喊Theef辞fects楼ofpar橡ameter级s印煮由兴图旧7桑可知，都一定时，事的大小反映了敲曲线的平均倾挡角。随着位值的增大即其场绝对值的减小搭，曲线平均倾洞角越来越大，贷直到变成一直巴线为止。另外葱，由跟值从想-0.978鼻4彼到辆-1.278捉4磨容易看到，两期曲线间有较大生的范围，言所以，在泽值一定时，通问过调节伴值的范围，模衣型曲线可以模性拟大多滑坡滑式动体底面曲线画，说明本模型宣具有良好的适荣应性。渗佛图牺7饮朝参数钱的影响幼Fig.6泉写Theef及fects尾ofpar恼ameter叮s颤踩5哪吩模型适应范围皱讨论蝶结合模型的特著点与上面的讨士论，对模型的施使用范围做初旗步的讨论。鸭(慨1裤)范简望单的岩石顺层回滑坡以及松散鹰堆积物沿下伏逝基岩面滑动的乞斜坡；帝(孙2姿)票向斜的一翼沿锯软弱岩层形成紧的、上陡下缓拢逐渐头变化的滑动面嗽滑坡，如成昆颜铁路甘洛一号弄滑坡、长江北索岸的鸡趴子滑个坡；盈(清3倒)勤均质土坡以及捷均质老黄土滑稍坡，还有类似吓均质土的风化般破碎岩石斜坡害。6结论径(其1祥)截观察了一系列蔑滑坡滑动体底册面，归纳了底泼面曲线的特点砖，根据这些特副点建立了滑坡悼滑动体底面曲私线的预测模型边，对模型的数值学性质进行了辆讨论，证明了援该模型形式上递与滑动体底面号曲线形式相近污；鞋(航2咳)辅列举了两种类炕型的滑坡，利岁用主滑面坐标规，运用其中一地种方法进行了闹求解，得出了故预测滑面跟实蓝际滑面的拟合抗图形，表明该霞预测模型具有酒良好的实用性貌；预测模型具与有三个参数，乖初步探讨了它榜们所反映的物钟理意义，但具续体是怎么关于兆滑坡体各种参附数的函数，现唐在还不是很清枪楚，值得继续疲探讨；键预测模型具有榨良好的实用性浅，但不是对所辩有滑坡滑动体界的底面都能够虏拟合预测，只劣能够预测部分求滑坡滑动体的崖底面曲线，本骆文最后列举了永模庸型的使用滑坡脾范围。参考文献：呈林鸿胞州层.棕煮降雨特性对土悦质边坡失稳的具影质响支[J]欧.昌岩石力学与工之程学报摆（演Chines邀eJour交nalof肯Rock逼Mechan饼icsan阅dEngi姥neerin盯g铲）犯，其2009记，吵28(1)惠：灶198遥~蔽204组李瑞娥缝，榆徐郝明捞，送王娟娟粱.眉黄土滑坡滑带片土的特皇点旨[J]掌.某煤田地质与勘异探酿（盈CoalG种eology民&Exp肆lorati识on侧）茫，倒2009碑，姐37(1)技：疯43津~荣47池李东林镇，珠吴树仁阅，警韩金良准，等滩.她巾陕西陇县李家耳下滑坡稳定性蹦分拥析厚[J]玻.舒煤田地质与勘洗探求（剑CoalG偿eology虽&Exp骨lorati固on玩）蜘，逝2009壤，写36饥(露6纤)遗：扁42述~唇45舰张锡爱朵，昆张文强典，敲邢海军工，尝等阴.蛛边坡压实机变阳距机构的优化陵设计院[J]已.亚颤河北叨科技大学苦学茎报乡（羊Journa可lofH怒ebeiU尘nivers蒙ityof龄Scien歇ceand好Techn筐ology柄）秋，叠1998文，寄19(2)贝：槐9~12事高军兵.梦复合土钉支护