黑方台焦家4号黄土滑坡发育特征及滑动机理

20世纪60年代以来,大量的灌溉系统在黄土地区建设运营,解决了农业的干旱问题,但同时灌溉也诱发了大量的滑坡。其中,2015年1月28日20:00,甘肃省永靖县焦家村发生了一起中等规模的黄土滑坡,滑坡严重影响其下方309国道线和六盘峡水库的安全。采用对裂缝分布、水文地质的调查,结合低空摄影测量、精细工程地质测绘、室内三轴试验等研究方法,对焦家4号滑坡的基本特征进行了分析,对形成滑坡的成灾机理有了初步认识。结果表明:(1)滑坡发生前,后缘裂缝有明显的变形情况;(2)滑坡滑动距离为548.3 m,体积为15.35万m~3,面积为6.6万m~2;(3)饱和黄土应力应变模式表现为强烈的应变软化剪缩型,并具有一定的静态液化特性;(4)滑坡是饱和黄土层静态液化引起的。     

甘肃黑方台灌溉与地下水位响应规律分析

黑方台位于我国甘肃省,由于常年灌溉使得地下水非常丰富,在台塬边诱发了大量的黄土滑坡。为了解黑方台地下水位与台塬灌溉的响应规律,在黑方台台塬中部和台塬边钻孔埋设水位计,监测地下水的变化情况,将地下水位与对应的灌溉数据进行相关性分析。通过近3年的监测,并结合台塬其他地区水位数据进行验证发现,地下水与灌溉具有很好的相关性,地下水相对于灌溉具有133 d的滞后期,台塬渗透速率为1. 3×10~(-4)cm/s,这与黄土中值粒径、黄土厚度和灌溉量差异有关。     

突发型黄土滑坡的临界水位研究——以甘肃黑方台黄土滑坡为例

甘肃省黑方台黄土滑坡的现场调查表明,地下水位的上升会导致突发型黄土滑坡发生;典型滑坡水位和变形的同步监测,证实地下水位上升到一定限度后会引起滑坡的变形破坏。为进一步揭示水位对土体破坏的影响,采用三轴常偏应力排水剪试验研究了孔隙水压力逐级增加过程中土体的破坏过程。结果表明,孔隙水压力达到轴向应力26%时会引起土体变形的突然增长并破坏,对应了黑方台地下水位占黄土厚度比例为0.4时会引起坡体失稳,并通过现场调查滑坡水位和黄土厚度验证了试验结果。结合试验和调查,以水位比例建立了这类滑坡的判识方法。     

WA-BT-ELM耦合模型在黄土滑坡位移预测中的应用

黄土滑坡的变形演化过程往往受到多种因素的影响,呈现出非线性特征。基于小波分析函数(Wavelet Analysis,WA)、提升回归树(Boosting Regression Tree,BT),以及极限训练机(Extreme Learning Machine,ELM)方法,提出一种名为WA-BT-ELM的黄土滑坡位移预测新方法。该方法将非线性位移数据作为一时间序列,运用小波分析函数将监测点累积位移曲线分解为若干子小波;随后使用提升回归树对所有子小波进行重要度分析,剔除相关性不高的子小波以去掉冗杂信息;最后运用极限训练机,结合筛选得到的子小波对滑坡位移进行预测分析。基于该模型对甘肃省永靖县黑方台滑坡区的滑坡位移监测数据进行预测,得到了优于ANN,BPNN,SVM,ELM,以及WA-ELM预测模型的结果,故认为WA-BT-ELM模型是一种有效的黄土滑坡位移预测方法。     

甘肃黑方台黄土滑坡类型及其发育特征研究

位于黄土高原的甘肃黑方台由于近年来的农业灌溉用水使地下水位抬升,造成了大量黄土滑坡,进而给当地造成了严重损失。对滑坡体进行了现场调查,在查明黑方台基本环境地质条件的基础上,采用统计分析法和定性分析方法对滑坡进行空间分区和分类,将其滑坡分为黄土—泥岩滑坡、浅层黄土滑坡、黄土泥流和突发型黄土滑坡4类,并结合其基本地质条件对不同类型滑坡的基本特征数据进行对比分析,得出各类滑坡基本特征差异的主要影响因素。最后对黑方台滑坡的防治提出了指导建议。     

智能变频位移计在突发型黄土滑坡中的应用——以甘肃黑方台黄土滑坡为例

滑坡变形监测是基于滑坡变形建立预警模型的基础。对于突发型滑坡的变形监测,现有常规监测设备受制于存储和供电负荷的影响,存在高频监测和长期监测无法同时兼顾的问题。通过分析突发型滑坡的变形特征,针对监测要点改进变形监测设备,研发了智能变频位移计,该仪器具备了当滑坡变形加快时自动加密监测频率的功能,解决了现有变形监测设备无法兼顾长期采集和短时高频采集的问题。基于智能变频位移计,以甘肃黑方台突发型黄土滑坡为例,通过调查并布设了多个监测点,成功获取了这类滑坡的完整变形数据,并通过对比常规GPS和智能变频位移计的监测效果,证实了智能变频位移计能有效适用于突发型滑坡变形数据的获取,为突发型黄土滑坡变形数据的获取提供了新的监测方法。     

滑坡变形监测数据的实时过滤方法及应用

基于变形监测数据构建的变形速率切线角模型是进行滑坡实时预警的重要参考,现有滑坡变形监测设备获取的位移数据都有一定的精度误差,导致直接计算出的变形速率有较大波动,需要进行数据实时过滤以满足预警需求。在分析了常见滑坡变形数据实时过滤方法特点的基础上,基于最小二乘法进行改进,并考虑前期变形数据的趋势影响,提出了改进后的数据实时过滤方法。通过对比最小二乘法和改进后的过滤方法发现,改进的数据实时过滤方法可以更有效地平滑滑坡变形速率波动,降低误差导致的切线角预警值波动幅度,减小预警误报。研究成果可以为后续滑坡变形数据的实时过滤提供新的技术方法。