基与演化过程的滑坡地质灾害防治研究.ppt

1、基于演化过程的滑坡基于演化过程的滑坡地质灾害防治研究地质灾害防治研究一、问题的提出一、问题的提出二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容三、研究方法与技术路线三、研究方法与技术路线四、部分研究成果四、部分研究成果五、结语五、结语一、问题的提出一、问题的提出二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容三、研究方法与技术路线三、研究方法与技术路线四、部分研究成果四、部分研究成果五、结语五、结语国家中长期科技发展规划纲要国家中长期科技发展规划纲要国家重大科技基础设施建设中长期规划国家重大科技基础设施建设中长期规划国家国家“十二五十二五”科技发展规划科技发展规划国家自然科学基金国家

2、自然科学基金“十二五十二五”发展规划发展规划地质灾害过程地质灾害过程灾害演化过程灾害演化过程项目背景与总体思路一、问题的提出一、问题的提出n自然滑坡是表生地质作用产物，反自然滑坡是表生地质作用产物，反映地貌过程和地壳运动，具有明显的映地貌过程和地壳运动，具有明显的演化过程和阶段性；研究可获区域滑演化过程和阶段性；研究可获区域滑坡的边界条件和时空发育规律；坡的边界条件和时空发育规律；n工程灾变滑坡在不同的时间尺度上工程灾变滑坡在不同的时间尺度上具有类似的演化过程和阶段性；具有类似的演化过程和阶段性；n自然滑坡和工程灾变滑坡均可划分自然滑坡和工程灾变滑坡均可划分为突发型、渐变型和稳定型三类；渐为突

3、发型、渐变型和稳定型三类；渐变型滑坡演化过程通常可三或四阶段；变型滑坡演化过程通常可三或四阶段；n正确确定滑坡的演化阶段及其突变正确确定滑坡的演化阶段及其突变点是滑坡预测预报和工程治理的基础。点是滑坡预测预报和工程治理的基础。一、研究概述一、研究概述宝塔坪滑坡演化模式图abcd滑坡演化过程与阶段滑坡演化过程与阶段是防控研究的关键难点；是防控研究的关键难点；滑坡滑坡预警与防治主要依据的是某一时段的预警与防治主要依据的是某一时段的位移位移-时间曲线时间曲线或或特征参量；特征参量；斜坡变形破坏机理不同，时间斜坡变形破坏机理不同，时间位移曲线含义差别很大。位移曲线含义差别很大。滑坡具有主导因素控制下的

4、滑坡具有主导因素控制下的多场演化特征多场演化特征。马家沟滑坡监测位移-库水位-时间关系一、问题的提出一、问题的提出不同斜坡的变形特点不同斜坡的变形特点斜坡岩土体蠕变斜坡岩土体蠕变 t t 曲线曲线n滑坡的演化过程可分为滑坡的演化过程可分为渐变型渐变型、突发型突发型和和稳定型稳定型。一、问题的提出一、问题的提出 突发型滑坡 tS下滑力远大于结构面的长期强度一、问题的提出一、问题的提出 稳定型滑坡下滑力小于或约等于滑动面的长期强度一、问题的提出一、问题的提出 渐变型滑坡 一、问题的提出一、问题的提出 渐变型滑坡变形特性渐变型滑坡变形特性 初始变形等速变形加速变形累计累计位移位移一、问题的提出一、问

5、题的提出一、问题的提出一、问题的提出演化过程与阶段演化过程与阶段是是滑坡预测的基础。滑坡治理本质上是改变滑坡的演化过程。三峡库区白水河滑坡三峡库区白水河滑坡 白什乡滑坡在2006年12月就开始出现大规模破坏。n 实 例 1白什乡滑坡一、问题的提出一、问题的提出 根据时间位移曲线，易将白水河滑坡误判为在2007年7月进入临滑阶段。三峡库区白水河滑坡n 实 例 2一、问题的提出一、问题的提出 基于演化过程的滑坡控制理论滑坡区域孕灾模式滑坡区域孕灾模式典型主控动力因素滑坡演化过程与致灾机理典型主控动力因素滑坡演化过程与致灾机理 滑坡治理滑坡治理滑坡演化过程与阶段滑坡演化过程与阶段滑坡演化机理滑坡演化

6、机理滑坡预警预报滑坡预警预报滑坡控制滑坡控制滑坡演化进程滑坡演化进程 滑坡控制滑坡控制 基本思想基本思想自然历史模型、工程地质类比模型自然历史模型、工程地质类比模型滑坡多场特征信息监测技术和预警新体系滑坡多场特征信息监测技术和预警新体系常规滑坡位移监测常规滑坡位移监测一、问题的提出一、问题的提出 复杂环境条件下复杂环境条件下滑坡多场信息滑坡多场信息是确定滑坡演化进程的依据。是确定滑坡演化进程的依据。我们提出：我们提出：滑坡演化滑坡演化滑坡演化滑坡演化多维多多维多多维多多维多传感器综合监测传感器综合监测传感器综合监测传感器综合监测，构建，构建，构建，构建多维多维多维多维信息综合监测新体系。信息综

7、合监测新体系。信息综合监测新体系。信息综合监测新体系。一、问题的提出一、问题的提出滑坡演化过程与阶段滑坡演化过程与阶段滑坡多场特征信息滑坡多场特征信息滑坡控制滑坡控制一、问题的提出一、问题的提出主控多场信息控制律一、问题的提出一、问题的提出一、问题的提出一、问题的提出二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容三、研究方法与技术路线三、研究方法与技术路线四、部分研究成果四、部分研究成果五、结语五、结语学 前 沿n滑坡多场演化与致灾机理滑坡多场演化与致灾机理n滑坡滑坡-防治结构体系相互作用机理防治结构体系相互作用机理n滑坡演化阶段判识与过程控制滑坡演化阶段判识与过程控制关关 键键 科科

8、学学 问问 题题二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容主要研究内容主要研究内容 1 1、区域滑坡地质过程及孕灾模式、区域滑坡地质过程及孕灾模式2 2、典型工程因素作用下滑坡演化与致灾机理、典型工程因素作用下滑坡演化与致灾机理3 3、滑坡、滑坡-防治结构体系相互作用与长期安全性防治结构体系相互作用与长期安全性 4 4、滑坡演化多场信息表征与状态判识、滑坡演化多场信息表征与状态判识5 5、基于演化过程的重大工程灾变滑坡控制理论、基于演化过程的重大工程灾变滑坡控制理论二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容n滑坡主导地质因素；滑坡主导地质因素；n不利地质条件组合类型；不利地

9、质条件组合类型；n重大灾变滑坡区重大灾变滑坡区滑坡孕灾模式滑坡孕灾模式。1 1、区域滑坡地质过程及孕灾模式、区域滑坡地质过程及孕灾模式塔里木盆地青藏高原 印度洋板块二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容2 2、典型工程因素作用下滑坡演化与致灾机理、典型工程因素作用下滑坡演化与致灾机理高地壳应力环境n降雨降雨-库水波动联合作用库水波动联合作用n高地应力工程卸荷作用高地应力工程卸荷作用滑坡致灾机理滑坡致灾机理二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容3 3、滑坡、滑坡-防治结构体系相互作用与长期安全性防治结构体系相互作用与长期安全性n滑坡-防治结构体系协同变形规律和相互作用

10、机理n滑坡-防治结构体系长期安全性评价理论二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容4 4、滑坡演化多场信息表征与状态判识、滑坡演化多场信息表征与状态判识n滑坡演化过程中物质能量状态迁移及其临界特征。滑坡演化过程中物质能量状态迁移及其临界特征。n以以3S3S、分布式光纤传感、声发射、同位素示踪监测技、分布式光纤传感、声发射、同位素示踪监测技术为主要手段，构建滑坡多场特征信息采集技术体系。术为主要手段，构建滑坡多场特征信息采集技术体系。n基于不同演化机理的滑坡多场信息数据融合方法，多基于不同演化机理的滑坡多场信息数据融合方法，多场信息

11、多尺度、多分辨率的融合与建模理论。场信息多尺度、多分辨率的融合与建模理论。n多场耦合作用模式下的灾变滑坡判据体系，划分演化多场耦合作用模式下的灾变滑坡判据体系，划分演化阶段，阶段，实现滑坡过程状态判识。实现滑坡过程状态判识。斜坡中的场斜坡中的场斜坡中斜坡中场的定义场的定义具有物理作用的空间，具有物理作用的空间，且具有空间、物理作且具有空间、物理作用和自然物质三方面用和自然物质三方面的属性，三者不可分的属性，三者不可分割割,辩证统一辩证统一二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容作用场（作用场（Applied fieldsApplied fields）:对基本场产生影响的所有对基本场

12、产生影响的所有场的总称（场的总称（stress,seepage,temperature,stress,seepage,temperature,chemistrychemistry）基基本本场场（Basic Basic fieldfield）:特特指指地地质质体体结结构构场场（Rock Rock and and soil soil mass,mass,their their properties,properties,structure structure and and distributiondistribution）耦合场（耦合场（Coupling fieldsCoupling field

13、s）:经过两种以上场的耦合作经过两种以上场的耦合作用后形成的标量或矢量场（用后形成的标量或矢量场（e.g.deformation e.g.deformation）斜坡斜坡中场的分类中场的分类二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容斜坡中多场耦合关系斜坡中多场耦合关系Coupling fieldCoupling fieldBasic field Applied fieldsApplied fieldsApplied fieldsStresStress sTemperatureTemperatureChemistryChemistrySeepageSeepageOthersOthers

14、DeformationfieldDeformationDeformationfieldfieldCoupling field=(Applied fields)on(Basic field)二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容斜坡中常见的场及其耦合关系斜坡中常见的场及其耦合关系渗流渗流场场地地质质体体结结构构场场应应力力场场温度温度场场化学化学场场温度温度温度温度物性渗流应力溶质溶质渗流应力应力渗流物性渗流物性物性溶质应力溶质二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容5 5、基于演化过程的滑坡控制理论、基于演化过程的滑坡控制理论n滑坡滑坡过程过程预测预报预测预报n滑坡关

15、键控制因素和最佳滑坡关键控制因素和最佳控制时间控制时间n与不同演化阶段与状态相与不同演化阶段与状态相适应的综合控制方案适应的综合控制方案n提出提出滑坡演化过程控制技滑坡演化过程控制技术方法体系术方法体系；n提出提出基于演化过程的滑坡基于演化过程的滑坡控制理论。控制理论。二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容一、基础研究问题的提出一、基础研究问题的提出二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容三、研究方法与技术路线三、研究方法与技术路线四、部分研究成果四、部分研究成果五、结语五、结语n野外调研野外调研 n试验测试试验测试 n大型物理模型试验大型物理模型试验 n数值模拟数值

16、模拟 研究方法研究方法n多场信息现场监测多场信息现场监测n多维数据挖掘与融合多维数据挖掘与融合n理论分析理论分析三、研究技术路线三、研究技术路线大型物理模型试验系统大型物理模型试验系统 以黄土坡滑坡和马家沟滑坡为例 研究水库滑坡渗流场、位移场、应力场和温度场等变化规律 光纤传感器、三维激光扫描仪、声发射仪和常规监测元件，监测滑坡物理模型试验中的孔隙水压力、土压力、位移和温度等物理量 大型物理模型试验大型物理模型试验场场监测内容监测内容监测手段监测手段渗流场渗流场降雨量、降雨强度和降雨历时；降雨量、降雨强度和降雨历时；地下水位及其变化地下水位及其变化，孔隙水压，孔隙水压力，地下水流速和流向力，地

17、下水流速和流向；地下；地下水化学成分的变化；土壤含水水化学成分的变化；土壤含水量、土壤水势、基质吸力量、土壤水势、基质吸力 全自动气象采集实时监测系统全自动气象采集实时监测系统；地面核磁共振，水位监测传；地面核磁共振，水位监测传感器感器；PWS振弦式渗压计与振弦式渗压计与DT数据采集系统数据采集系统；土壤水势；土壤水势与水份传感器与水份传感器；同位素示踪仪；同位素示踪仪；光纤光谱仪；光纤光谱仪 位移场位移场滑坡体不同部位变形特征滑坡体不同部位变形特征 三维激光扫描仪、光纤传感器、三维激光扫描仪、光纤传感器、GPS、测地机器人、钻孔倾斜、测地机器人、钻孔倾斜仪、引张线仪、界面错位计和仪、引张线仪

18、、界面错位计和TDR 应力场应力场不同位置不同深度滑坡体内岩不同位置不同深度滑坡体内岩土体应力土体应力 分布式光纤传感器、土压力盒分布式光纤传感器、土压力盒 电磁场电磁场滑坡体电阻率的扰动，电磁场滑坡体电阻率的扰动，电磁场的变化的变化 长期大地电磁观测台站；甚低长期大地电磁观测台站；甚低频电磁仪频电磁仪 温度场温度场库水库水-降雨作用下滑坡体温度变降雨作用下滑坡体温度变化；滑坡运动热变化化；滑坡运动热变化TH或或FOT光纤温度传感器光纤温度传感器；热红外探测仪热红外探测仪多场信息现场监测多场信息现场监测多维数据挖掘与融合多维数据挖掘与融合 n建立工程灾变滑坡应力场、位移场、电磁场和温度场等多维

19、建立工程灾变滑坡应力场、位移场、电磁场和温度场等多维数据库；数据库；n基于支持度基于支持度-置信度关联规则研究多维信息的关联性，挖掘置信度关联规则研究多维信息的关联性，挖掘序列模式；序列模式；n应用证据理论判识多维信息序列模式，建立工程灾变滑坡多应用证据理论判识多维信息序列模式，建立工程灾变滑坡多维融合时序关联模型和判据；维融合时序关联模型和判据；n对比滑坡变形破坏宏观特征，提出滑坡演化进程理论概化模对比滑坡变形破坏宏观特征，提出滑坡演化进程理论概化模型，确定不同演化阶段阈值，实现水库滑坡演化进程诊断。型，确定不同演化阶段阈值，实现水库滑坡演化进程诊断。高地壳应高地壳应力环境力环境理理 论论

20、研研 究究n采用系统论、信息论、控制论和现代工程地质学理论，系采用系统论、信息论、控制论和现代工程地质学理论，系统研究工程灾变滑坡形成机制和演化机理；统研究工程灾变滑坡形成机制和演化机理；n开展滑坡演化多维信息控制律研究，确定滑坡演化进程关开展滑坡演化多维信息控制律研究，确定滑坡演化进程关键控制因素；键控制因素；n构建滑坡多维信息综合监测新体系；构建滑坡多维信息综合监测新体系；n提出优化防控方法，实现滑坡演化进程稳定性预测与防控。提出优化防控方法，实现滑坡演化进程稳定性预测与防控。一、问题的提出一、问题的提出二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容三、研究技术路线三、研究技术路线四

21、、部分研究成果四、部分研究成果五、结语五、结语滑坡地质灾害防控与演化机理滑坡地质灾害防控与演化机理脱节脱节滑坡地质灾害演化过程滑坡地质灾害演化过程与阶段与阶段关键关键难题难题研究研究核心核心一个体系，三项关键技术关键关键理论理论与与技术技术创新创新u基于演化过程的滑坡地质灾害基于演化过程的滑坡地质灾害防控体系防控体系u滑坡演化进程多场特征信息滑坡演化进程多场特征信息勘察与监测技术勘察与监测技术u基于演化阶段判识的基于演化阶段判识的预测预警技术预测预警技术u基于滑坡基于滑坡-抗滑结构相互作用机理的抗滑结构相互作用机理的防治技术防治技术基于演化过程的滑坡预测预警与防治项目背景与总体思路项目背景与总

22、体思路项目背景与总体思路项目背景与总体思路1 1滑坡演变机理与破坏模式研究滑坡演变机理与破坏模式研究表生作用过程、构造活动过程、地貌过程与滑坡时空分布的关系；滑坡结构、发育规模、诱发因素、演化特征与演化过程分类体系；提出了具有广泛应用价值的滑坡地质灾害孕灾模式。项目背景与总体思路锁固段过渡段蠕滑段顺层渐进模式溃屈失稳模式软弱滑脱模式深层蠕变模式切层渐退模式弯折滑移模式大型顺层岩质斜坡渐进破坏模式大型顺层岩质斜坡渐进破坏模式前进式顺层滑坡演化模型锁固段蠕滑段过渡段 后退式顺层滑坡演化模型锁固段过渡段蠕滑段滑面局部弱化S型曲线形成S递进发展锁固段形成前进式顺层滑坡不同阶段弱化系数状态曲线p定义弱化

23、后滑带的剪切刚度与初始剪切刚度比值为滑带弱化系数，引入S型曲线表述滑带弱化系数空间特征。p揭示了滑坡渐进破坏力学参数变化规律S型弱化系数状态曲线型弱化系数状态曲线p渐进型滑坡稳定系数计算公式pp大型顺层岩质滑坡渐进破坏大型顺层岩质滑坡渐进破坏“渐进锁固渐进锁固”力学模型力学模型不同m值下负指数分布剪切蠕变曲线/MPau/m由于滑带具有明显的软化特性，因此可以引入负指数型本构方程来反映滑带这一特性。顺层岩质滑坡滑带本构模型考虑滑带力学参数弱化规律的顺层岩质滑坡演化方程考虑滑带力学参数弱化规律的顺层岩质滑坡演化方程演化阶段系数：顺层岩质滑坡演化方程（模型）奉节巴东组第一段的层内倒转褶皱 大型滑坡软

24、弱滑脱面演化模式大型滑坡软弱滑脱面演化模式大型滑坡软弱滑脱面演化模式大型滑坡软弱滑脱面演化模式滑床基岩面强烈劈理化千将坪滑坡（2003年7月）斜坡深层蠕变模式（a）粘性流动模式（b）塑性剪切模式 大型滑坡大型滑坡大型滑坡大型滑坡深层蠕变深层蠕变深层蠕变深层蠕变演化模式演化模式演化模式演化模式第一阶段（第一阶段（aa）斜坡发育阶段斜坡发育阶段第二阶段（第二阶段（bb）斜坡重力长期变形阶段斜坡重力长期变形阶段第三阶段（第三阶段（cc）滑坡阶段滑坡阶段第四阶段（第四阶段（dd）改造阶段改造阶段大型滑坡大型滑坡大型滑坡大型滑坡切层渐退切层渐退切层渐退切层渐退演化模式演化模式演化模式演化模式宝塔坪滑坡演

25、化模式图abcd斜坡重力长期蠕变是斜坡起始变形的关键作用因素，并促成了后续的多阶段滑动作用，提出了卸荷-倾倒-蠕变-滑坡的斜坡演化模式大型滑坡大型滑坡大型滑坡大型滑坡弯折滑移弯折滑移弯折滑移弯折滑移演化模式演化模式演化模式演化模式（a）（d）（c）（b）（a）初始临空面形成阶段初始临空面形成阶段（c）弯曲变形、前缘剪切弯曲变形、前缘剪切蠕变、后缘拉裂缝阶段蠕变、后缘拉裂缝阶段（d）破坏阶段破坏阶段（b）沿结构面初始变形阶段沿结构面初始变形阶段项目背景与总体思路项目背景与总体思路项目背景与总体思路2 2滑坡演化过程的多场滑坡演化过程的多场特征信息勘察与监测技术研究特征信息勘察与监测技术研究项目背

26、景与总体思路基于NMR的滑坡多场信息识别与精细建模高精度探测滑坡电磁场，获取滑坡渗流场特征，无损确定岩土渗透率、含水量和孔隙度等水文地质参数；研发滑坡结构、地下水空间分布及水文地质参数动态识别技术。（1）基于核磁共振的滑坡多场勘察与建模技术项目背景与总体思路项目背景与总体思路 地质灾害测地机器人监测预警基于演化过程的滑坡野外实时监测体系布置原则与方法，建立相应的时间预报模型；构建集野外信息采集、管理、预测预警于一体、GIS与测量机器人融合的高精度无人实时滑坡全过程监测预警综合平台。（2）GIS与测量机器人融合的滑坡监测新技术 研制新型长周期光纤光栅传感装置；研制差分式红外位移传感伺服加速度计；

27、研发分布式特种传感光缆;研发基于重力弹簧的电阻式边坡位移测量技术。自动跟踪式大量程滑坡位移测量仪加速度传感器加速度传感器探头（3）滑坡多场特征信息监测光纤光栅多传感器新技术荷载作用下锚杆加固滑坡演化模型试验系统荷载作用下锚杆加固滑坡演化模型试验系统白水河滑坡白水河滑坡多场信息监多场信息监测与地质模测与地质模型建立型建立白水河滑坡白水河滑坡SNMRSNMR反演反演 （a）（b）（c）图3-3 2012年5月SNMR方法L1301点反演（a）含水量直方图 （b）T1*随深度变化曲线 （c）渗透率随深度变化曲线 （a）（b）（c）图3-5 2013年1月SNMR方法L1301点反演（a）含水量直方图

28、 （b）T1*随深度变化曲线 （c）渗透率随深度变化曲线 （a）（b）（c）图3-4 2012年9月SNMR方法L1301点反演（a）含水量直方图 （b）T1*随深度变化曲线 （c）渗透率随深度变化曲线 （a）（b）（c）图3-6 2013年5月SNMR方法L1301点反演（a）含水量直方图 （b）T1*随深度变化曲线 （c）渗透率随深度变化曲线树坪滑坡位于三峡库区湖北省秭归县沙镇溪镇树坪村一组，长江南岸，距三峡工程大坝坝址约47km。滑坡后缘高程415m，前缘高程约为65m(在库水位以下)，滑体纵长约800m，宽约700m，厚约40 m70m，总体积约2690104m3。2004年因滑坡变形

29、，滑坡范围内居民已全部搬迁。6个GPS变形监测点，4个倾斜监测钻孔、1个水文监测钻孔、1个推力监测钻孔 项目背景与总体思路项目背景与总体思路项目背景与总体思路3 3三峡库区地质灾害综合试验场三峡库区地质灾害综合试验场 该基地集滑坡、崩塌和流域地质环境野外试验、监测于一体，在世界上首次在大型水库滑坡体中开挖隧洞群开展科学实验和长期监测工作，是野外大型地质灾害综合试验场的创新。巴东野外大型综合试验场 秭归大型综合试验场 香溪河流域地质环境演变监测网系统 三峡库区地球物理监测网系统野外大型综合监测试验基地三峡库区滑坡地质灾害实验场三峡库区滑坡地质灾害实验场试验场建于黄土坡滑坡群号崩滑体上长 江号滑体

30、园艺场滑坡号滑体变电站滑坡175m水位145m水位三峡库区滑坡地质灾害实验场试验场由滑坡地表、隧洞主洞、实验隧洞群与一系列监测系统组成。主洞全长908m；号支洞长145m；号支洞长40m；、号各35m。主洞口三维激光扫描图试验隧洞位置主、支洞布局图 三峡库区滑坡地质灾害实验场p 降雨地下水库水位观测系统p 固定式钻孔倾斜仪系统p GPS位移监测系统p 分布式光纤监测系统p TDR时域反射监测系统p ILRIS-HD-ER三维激光扫描仪p SNMR监测p 测量机器人p 热红外接收仪 n滑坡多场信息监测系统 n原位试验系统三峡库区滑坡地质灾害实验场格构分布式光纤监测区黄土坡滑坡GPS与格构监测系统

31、参考站监纵监纵三峡库区滑坡地质灾害实验场三峡库区滑坡地质灾害实验场 3号支洞主隧洞观测试验窗口东侧试验洞掌子面滑带主隧洞3#、5#支洞延长三峡库区滑坡地质灾害实验场K0+683.4掌子面滑带土（浅黄色含碎石粘土）三峡库区滑坡地质灾害实验场K0+680.7掌子面滑带土（黄色碎石粘土，碎石颗粒为次圆状）三峡库区滑坡地质灾害实验场格构分布式光纤监测区黄土坡滑坡格构野外监测系统三峡库区滑坡地质灾害实验场黄土坡滑坡地表GPS位移监测系统红 点：已有监测点 黄 线：已有监测剖面 （监纵1和监纵2）粉红线：滑坡边界绿 点：无线传输监测点共 个，其中参考站个 监测站个参考站监纵监纵三峡库区滑坡地质灾害实验场吸

32、引了英国、美国、俄罗斯、德国、澳大利亚等国的学者到现场开展学术交流，签署研究协议5份；获得多项国际研究资助，成为国际研究基地。三峡库区滑坡地质灾害实验场 对黄土坡滑坡稳定性具有控制作用的临江1#崩滑体的成因、空间形态和稳定性预测取得重大突破。三峡水库蓄水后，临江1#崩滑体稳定性较好；由所揭露滑带可以确定黄土坡滑坡不是一个深层整体基岩滑坡，20多年来关于黄土坡滑坡成因的争论可以了结；隧洞由滑床穿过滑带进入滑体后，有大量地下水排出，导致滑体内地下水位下降，提高了临江1#崩滑体的稳定性。长 江号滑体园艺场滑坡号滑体变电站滑坡175m水位145m水位黄土坡滑坡黄土坡滑坡三峡库区滑坡地质灾害实验场黄土坡

33、临江I号崩滑体变形及稳定性演化规律研究黄土坡黄土坡临临江江II号崩滑体工程地号崩滑体工程地质质剖面剖面图图试验隧洞揭露滑带照片三峡库区滑坡地质灾害实验场水致劣化作用下滑坡稳定性演化规律研究 根据水对岩土体作用形式的不同将水致弱化效应分为两种具体类型：干湿循环弱化和长期饱水弱化。提出长期饱水作用下抗剪强度的弱化规律关系式：三峡库区滑坡地质灾害实验场Layout of test tunnel in Slump Mass 1#,showing branch tunnels BR-1 to BR-5.Contours of the bedrock surface are in meters ASL.b

34、).Photo looking west of the main tunnel at its intersection with branch tunnel BR-3 at location K0+460.三峡库区滑坡地质灾害实验场X-ray diffractogram of sample from the major rupture zone at position K3+138.The mineralogy is dominated by quartz and calcite,with minor clays as identified,Q(quartz),cc(calcite),M(mo

35、ntmorillonite),I(illite),K(kaolinite),F(feldspar)三峡库区滑坡地质灾害实验场U-Th apparent ages on calcite from two major rupture surfaces and an interlayer sliding zone三峡库区滑坡地质灾害实验场Attitude of sliding zones encountered in the tunnel system.Garden Spot landslide is on top of the Riverside Slump三峡库区滑坡地质灾害实验场三峡库区滑坡地

36、质灾害实验场Map of the two sub-landslides in Riverside Slump I#,showing topographic contours.Sub-landslide 1#-2 on the west is above sub-landslide 1#-1三峡库区滑坡地质灾害实验场秭归野外滑坡-防治结构相互作用综合试验场试验场由滑坡试验场由滑坡防治结构相互防治结构相互作用试验与监测、作用试验与监测、地表与深部综合地表与深部综合监测系统组成。监测系统组成。三峡库区滑坡地质灾害实验场p 地质体-抗滑桩相互作用试验p 固定式钻孔倾斜仪系统p GPS位移监测系统p 分

37、布式光纤监测系统p TDR监测系统p 三维激光扫描仪p SNMR监测p 测量机器人p 热红外接收仪 三峡库区马家沟滑坡三峡库区滑坡地质灾害实验场抗滑桩野外监测系统马家沟滑坡三峡库区滑坡地质灾害实验场BGK-4911型钢筋计 BGK-Micro-40数据记录仪抗滑桩监测设备三峡库区滑坡地质灾害实验场马家沟滑坡预测预报马家沟滑坡预测预报三峡库区滑坡地质灾害实验场项目背景与总体思路项目背景与总体思路项目背景与总体思路项目背景与总体思路4 4基于滑坡演化阶段基于滑坡演化阶段判识的预测预警研究判识的预测预警研究项目背景与总体思路构建多层次滑坡空间预测评价标体系；场地评价与区域预测、稳定性评价与易发性预测

38、、危险性评价和风险评估相结合的评价模型；滑坡演化阶段判识模型;易滑岩组有效降雨时间预警综合判识模型。地质灾害空间预测易损性预测风险评估等级风险区划系统（1）基于滑坡演化阶段判识的时空域预测预警模型项目背景与总体思路滑坡危险性预警图示例创建集多场特征信息辨识与滑坡演化阶段预测、区域与单体预测、时间与空间危险性预测预警于一体的预测预警方法，建立了基于GIS的监测和预测预警系统，实现了基于实时气象信息的滑坡危险性预警。（2）集滑坡演化机理、演化特征信息判识、危险性预测于一体的滑坡预测预警系统项目背景与总体思路项目背景与总体思路项目背景与总体思路项目背景与总体思路5 5基于滑坡基于滑坡-抗滑结构抗滑结

39、构相互作用机理的防治技术研究相互作用机理的防治技术研究项目背景与总体思路基于相互作用的三阶段过程，提出了桩土相互作用模型；建立了基于相互作用土拱效应的三级荷载传递模型；建立桩后土压力、抗滑桩应变、埋设深度和时间相关关系，揭示了滑坡抗滑桩全过程的相互作用机理。三级荷载分担机制模型相互作用三阶段模型P-Strain-H-t关系曲线（1）抗滑桩与滑坡体相互作用桩土模型，揭示滑坡抗滑桩演化过程的相互作用机理建立基于抗滑桩与滑坡体相互作用及演化阶段特性的最小、最大桩间距计算模型，提出了不等桩间距布设方法；提出基于滑坡抗滑桩演化机理的抗滑桩优化设计方法。最小、最大桩间距计算模型不等桩间距计算模型基于滑坡演

40、化机理的优化设计（2）基于滑坡抗滑桩相互作用的抗滑桩优化设计方法水库运行条件下滑坡-防治结构大型物理模型试验技术；建立滑坡-防治结构体系的非线性流变分析模型；提出以工程长期稳定性为核心的防治工程效果评价方法，及滑坡防治设计安全标准修正方法。项目背景与总体思路滑坡-防治结构大型物理系统 相互作用物理试验模型 应力非线性变化曲线安全系数修正公式（3）水库运行条件下滑坡防治结构抗滑效果评价方法大型顺层岩质斜坡渐进破坏模式大型顺层岩质斜坡渐进破坏模式前进式顺层滑坡演化模型锁固段蠕滑段过渡段 后退式顺层滑坡演化模型锁固段过渡段蠕滑段滑面局部弱化S型曲线形成S递进发展锁固段形成前进式顺层滑坡不同阶段弱化系

41、数状态曲线项目背景与总体思路项目背景与总体思路项目背景与总体思路项目背景与总体思路进展进展 6 6滑坡演变过程控制模型研究滑坡演变过程控制模型研究项目背景与总体思路构建基于宏观变形、监测和数值分析的滑坡预测指标体系;提出滑坡阶段划分的工程地质标准、多场监测标准和数值模拟标准。滑坡阶段划分的多场监测标准和数值模拟标准工程灾工程灾变滑坡变滑坡五级分五级分类体系类体系p地表位移监测曲线可划分为稳定型、振荡型、多阶梯型、突变型和趋势型5种类型；p深部位移监测曲线可划分为V型、D型、B型、r型、钟摆型5种类型；p综合分析各种监测信息，筛选出影响滑坡变形发展的主导因素、次要因素及不明显因素等，为滑坡的发生

42、演化机理和演化阶段提供依据。滑坡多场监测信息曲线的分类与因素识别滑坡多场监测信息曲线的分类与因素识别蓄水过程中水库滑坡变形演化基本模式图泄水过程中水库滑坡变形演化基本模式图水库水库滑坡变形响应规律模型及变形演化模式滑坡变形响应规律模型及变形演化模式根据库水位变化与滑坡变形的响应关系，将滑坡分为水库蓄水主导型、水库泄水主导型及复合型水库滑坡。建立了滑坡的变形响应规律模型及其在蓄水和泄水过程中的变形演化模式。宏观观测标准宏观观测标准变形阶段变形阶段弱变形阶段弱变形阶段强变形阶段强变形阶段临滑阶段临滑阶段 宏宏观观观观测测标标准准主滑带剪应力超过主滑带剪应力超过其抗剪强度发生蠕其抗剪强度发生蠕动，逐

43、渐扩大并使动，逐渐扩大并使牵引段发生拉裂牵引段发生拉裂；地表或建筑物上出地表或建筑物上出现一条或数条地裂现一条或数条地裂缝，由断续分布而缝，由断续分布而逐渐贯通逐渐贯通。滑坡两。滑坡两侧、滑坡前缘均无侧、滑坡前缘均无明显变形；坡体中明显变形；坡体中上部出现下沉、下上部出现下沉、下错等现象。错等现象。主滑段和牵引段滑面主滑段和牵引段滑面形成，形成，抗滑段滑带逐抗滑段滑带逐渐形成；渐形成；后缘裂缝增后缘裂缝增多，加宽，地面下陷多，加宽，地面下陷；地面局部隆起，出现地面局部隆起，出现放射状裂缝，再出现放射状裂缝，再出现鼓胀裂缝，有时有坍鼓胀裂缝，有时有坍塌塌 ；中、上部有羽中、上部有羽状裂缝出现并变

44、宽，状裂缝出现并变宽，向抗滑段延伸向抗滑段延伸；坡体；坡体中、上部下沉并向前中、上部下沉并向前移动，下部受挤压而移动，下部受挤压而抬升，变松；抬升，变松；泉水泉水增增多或减少。多或减少。滑体开始整体向下滑滑体开始整体向下滑移，重心逐渐降低；移，重心逐渐降低；抗滑段滑面贯通，继抗滑段滑面贯通，继而整个滑动面贯通，而整个滑动面贯通，滑坡整体滑移；后缘滑坡整体滑移；后缘裂缝增多，加宽，地裂缝增多，加宽，地面下陷，滑坡壁增高，面下陷，滑坡壁增高，建筑物倾斜；两侧裂建筑物倾斜；两侧裂缝与后缘张裂缝及前缝与后缘张裂缝及前缘剪出口裂缝完全贯缘剪出口裂缝完全贯通，两侧壁出现；前通，两侧壁出现；前缘坍塌明显，泉

45、水井缘坍塌明显，泉水井水混浊；动物行为异水混浊；动物行为异常。常。变形阶段变形阶段等速阶段等速阶段加速阶段加速阶段剧滑阶段剧滑阶段监监测测标标准准位移逐渐增大，位移逐渐增大，趋于等速，处趋于等速，处于等速蠕变阶于等速蠕变阶段。段。位移增大快，位移增大快，由等速转向加由等速转向加速，处于加速速，处于加速蠕变过渡段。蠕变过渡段。位移与速度剧位移与速度剧增增,持续高速持续高速增长增长,处于临处于临滑状态。滑状态。监测变形标准监测变形标准监测变形标准监测变形标准变形阶段变形阶段弱变形阶段弱变形阶段强变形阶段强变形阶段临滑阶段临滑阶段滑面形成过程滑面形成过程滑坡面随滑坡滑坡面随滑坡强度降低，逐强度降低，

46、逐渐形成发展。渐形成发展。首先达到滑面首先达到滑面塑性区贯通，塑性区贯通，此时屈服面形此时屈服面形成，但未达到成，但未达到破坏状态。破坏状态。滑面应变增大，滑面应变增大，达到破坏状态，达到破坏状态，此时滑面即为此时滑面即为破坏面。破坏面。稳定性系数稳定性系数1.10-1.041.10-1.041.04-1.011.04-1.011.01-1.01.01-1.0预报类型预报类型中长期预报中长期预报短期预报短期预报临滑预报临滑预报数值分析标准数值分析标准数值分析标准数值分析标准应用有限元极限分析法和黏弹塑性模型，给出滑坡监测点的位移-时间曲线；直观显示滑面受力、发生变形到破坏的全过程；通过计算位移

47、-时间曲线与监测位移-时间曲线的对比，给出了滑坡不同时刻的实时稳定安全系数，可确定滑坡已经进入哪一阶段，为滑坡的预报预警提供依据。p基于基于GSAGSA算法优化的算法优化的BPBP神经网络模型神经网络模型p基于泛函网络的神经网络模型基于泛函网络的神经网络模型p基于时间序列分析的极限学习机模型基于时间序列分析的极限学习机模型p基于混合核函数的极限学习机模型基于混合核函数的极限学习机模型p基于经验模态分解的极限学习机模型基于经验模态分解的极限学习机模型基于时间序列的位移预测模型基于时间序列的位移预测模型滑坡位移预测控制GA-Elman 神经网络预测模型二、滑坡位移预测控制实验数据：白水河滑坡Z11

48、8观测点监测数据网络训练结果网络测试结果预测控制结果（a）鸡鸣寺滑坡变形位移-时间（b）鸡鸣寺滑坡变形速度-时间（c）鸡鸣寺滑坡变形加速度-时间（d）鸡鸣寺滑坡累积加速度曲线图滑坡剖面分别为滑坡剖面分别为BD7-35BD7-35、BD7-36BD7-36、BD7-37BD7-37水平位移监测水平位移监测点的预测值和原始值的比较如点的预测值和原始值的比较如右图。右图。从图形中可以看出，对于这从图形中可以看出，对于这三个分别受不同影响因素作用三个分别受不同影响因素作用下的滑坡剖面，其水平位移预下的滑坡剖面，其水平位移预测值的走势与工程实测值的走测值的走势与工程实测值的走势基本一致，没有出现异常值，

49、势基本一致，没有出现异常值，效果良好效果良好滑坡实例研究多场融合的时序模型研究在多场融合的时序模型研究方面，应用时间序列的方法，建立多元非平稳序列之间的误差修正模型，用于分析滑坡位移的变形趋势，实现了滑坡诱发因素和位移动态变化的综合分析。选取三峡库区秭归县白水河滑坡预警区内监测点累计位移监测资料，滑坡累计位移取对数后的预测曲线和实测曲线基本吻合，预测误差只有一个点为2.236%，说明利用ECM模型的预测结果是比较理想。白水河滑坡监测点ZG93累计位移取对数后的预测曲线与实测曲线 白水河滑坡监测点ZG93累计位移取对数后的预测误差曲线 控制工程因子治理工程类型施工工期与工程规模（造价）抗滑结构位

50、置选择的合理性结构受力与设计值比滑坡及抗滑结构位移状况被保护对象的重要性及控制环境效应滑坡演化过程控制评价因子滑坡演化过程控制评价因子滑坡体复杂程度滑坡规模对滑坡的认识滑带土强度参数合理性滑坡本体因子斜坡岩土体类型与结构与结构水文地质条件滑动面几何形状坡体长度坡体厚度滑坡成因变形破坏机制滑坡的空间分布内摩擦角取值合理性粘聚力取值合理性宏观观测演化过程因子宏观变形迹象其他宏观迹象多场信息监测位移场应力场化学场滑面形成过程稳定性系数范围数值分析渗流场一、问题的提出一、问题的提出二、关键科学问题与研究内容二、关键科学问题与研究内容三、研究方法与技术路线三、研究方法与技术路线四、部分研究成果四、部分研