地质灾害-斜坡不稳定性时空定量预测

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1、第二讲斜坡稳定性分析与预测一稳定性分析应力状态：原始应力状态重分布应力的特点及影响因素：岩体初始应力坡形的影响斜坡岩土体特性和结构特征的影响（变形模量对均质坡体的应力分布无明显影响，泊松比增高坡面和坡顶的张力带逐渐扩展，结构面的产状与性质出现应力集中、阻滞不连续性）斜坡变形破坏的基本形式变形形式：卸荷回弹，拉裂，蠕滑，弯曲倾倒斜坡破坏崩塌、滑坡、表层流动、落石滑坡分类：按岩土体类型、按滑坡的动力学特征、按滑动面与层面的关系、按滑坡时代划分影响斜坡稳定性的因素岩土类型及性质振动作用（如地震）地质构造降水（雨、雪）水库蓄水

2、地形人类活动（开挖、加载水文地质植被、水等）风化、剥蚀作用内在因素外部因素成因历史分析法工程地质类比法图解法数学力学计算法二斜坡稳定性评价与预测极限平衡法、数值计算法、破坏概率法（1）确定性模型预测法。它把有关斜坡环境的各类参数用测定的量予以数值化，并按确定性关系式予以表达，如斜坡稳定性系数计算法等。（2）统计模型预测法。它重点在于对现有滑坡及其类似不稳定现象所在地质环境条件和作用因素之间的统计模型进行研究。（3）信息模型预测法。此类模型预测来源于信息论，是介于上述两类模型之间的独立预测方法，但也有人将其归并于统计模型类

3、之中。均质土坡——瑞典条分法楔形体滑动折线滑面——剩余推力法崩塌落石规律崩塌落石坡面运动全过程运动形式及力学分析：H.M罗依尼什维教授根据石块在坡面运动特征，将山坡分为：缓坡：0°～30°陡坡：30°～60°极陡坡：60°～90°曾廉分为：缓坡地带：0°～27-31°较陡坡地带：27-31°～40°陡坡地带：40°～60°陡峻地带：60°～90°缓坡地带：只有初速的情况下才能运动，减速停止、跳跃滚动停止。较陡地带：崩塌块石具有加速或减速双重运动形式，随山坡表面岩层及覆盖层而异。若只有具备初速运动才能运动时，情况同上；若无

4、初速运动也可运动，将和陡坡运动相似。陡坡地带：块石无初速运动也可自行运动，随距离伸长或坡面角增大而加剧，跳跃式滚动跳跃运动。陡峻地带：坡面无初速运动也可以自行运动，不会停止运动，带有自由坠落性质，跳跃运动。据抛石试验，运动形式一般：随坡面形态变化而可能重合运动或重复出现。基本形式：坠落、跳跃、滚动、滑动划分几类危岩：块体运动速度V=f（块体特性、坡面、强度、植被、风向等）1)滑动力学分析简图抗滑：物体运动至M点，因磨擦而损失能量由T引起，为由以上得：（功能原理）式中：为运动初速度（m/s）为磨擦系数为下落高度（m）重力加

5、速度（m/s2）故在M点，参见如上矢量图，块体能量为：2)纯滚动（如下力学分析简图）式中：为物体任意时的惯性半径为对块体运动的惯性半径为球半径取圆柱=2/3，球=5/7，环形体=1/2其它符号同上式。3)坠落、跳跃和滚跳这是崩塌最普通的运动形式，常发生在＞60°坡，坠落过程中，撞击坡面突出部位，产生跳跃或带滑动的跳跃。据H.M罗依尼什维里教授的研究，速度按下式确定：当时，令式中，K为对速度的综合影响系数，与块体大小、形状、力学强度、运动特点有关。缓坡往往起伏，形状及空气引起阻力等，当,K=0.0043a+0.416当一般

6、取小于1的数,等于0.42～1.0,有经验表格可查，可由试验确定。块体下落，我们无法知道作什么运动，拦挡建筑物时，当整体坡度＞40°度时，基本都按上式设计。此式也有不合理之处，如当意味着即永远匀速运动，这是不可能的。由于气垫效应，实际速度＞理论计算值。当4)抛物线运动速度（略）运动块体动能滑动、跳跃、坠落时，滚动时，(Z转动惯量，w为角速度).崩塌体稳定性（可采用有关方法进行检验）不稳定性时空定量预测人类虽不能完全消除滑坡灾害，但可以采取积极的、有效的方法来减轻这种灾害。1985年长江岸边的新滩滑坡，因受到长期监测而得到

7、正确的预报，其效益/费用之比为44：1；美国加利福尼亚州矿山及地质办公室对加州1970——2000年的滑坡灾害损失作了估计，如果采取地质调查、合适的工程措施，以及有效的土地利用控制手段，其灾害损失将减少90%以上，而相应的效益/费用之比大于9：1。采用积极性的滑坡灾害预测工作，为提前作好预防措施奠定基础。近20几年来，滑坡研究的特点已由过去的单个滑坡的现象描述，分类治理发展到现在以定性定量描述为基础的定量预测预报研究。从60、70年代开始，一些多滑坡国家，如美国、法国、意大利、捷克、日本、苏联等，开始了大区域的滑坡灾害规

8、律的研究，认为滑坡灾害预测必须与国土开发规划结合在一起考虑，实践结果表明，所采用的预测研究对策是有一定成效的。当滑坡表现出运动迹象时，滑坡可能迟早要产生灾害性的运动。作为减少滑坡灾害的重要手段之一，是预告滑坡产生的具体地点、日期，以提前采取减灾措施。这项工作的定量研究继50年代斋藤迪孝开创以来，进展一直迟缓。国内外有