基于监测数据的滑坡预测与数值模拟研究
|
摘要
滑坡形变监测是滑坡安全监控中的重要内容,对滑坡形变的监测资料进行及时、合理、有效的分析,获取滑坡变形规律和安全状况是滑坡形变监测的重要工作之一,为判断边坡的安全状况和稳定性提供科学依据。
本文采用现代监测技术、数值模拟及灰色系统理论预测的方法,从工程地质、监测数据分析以及数值模拟三个方面,以西藏樟木口岸滑坡为例,研究了监测系统布置、三维建模方法、采用灰色系统理论预测滑坡的变形发展趋势。取得的主要成果如下:
(1)详细描述了樟木滑坡监测项目的选择、仪器选型、监测布置以及观测方法的设计过程。
(2)通过对滑坡监测数据的采集与处理,边坡的稳定状态的分析,及时调整设计参数与防护措施。
(3)引入了FLAC这种先进的岩土工程计算软件,研究了FLAC-3D软件的技术特点与使用方法,应用该软件对樟木滑坡进行了稳定性分析计算。
(4)以樟木滑坡位移监测数据为基础,建立GM(1,1)预测模型,对滑坡的位移发展进行预测。
(5)通过监测数据结合理论分析,表明樟木滑坡目前处于基本稳定状态。FLAC数值模拟、滑坡滑裂面分析、结合滑坡深部位移监测能对滑坡安全稳定做出合理判别,灰色理论对樟木滑坡位移变形的预测,通过与实测数据对比证明预测模型拟合、预测误差较小,精度达到一级,。
The deformation monitoring of landslide is an important content of the safety monitoring of landslide, it is one of the important tasks to make timely, reasonable and effective analysis for landslide observation data for getting the deformation regularities and the safety states of landslide, and the safety status and the stability of the landslide can be judged by the analysis results.
The advanced monitoring, the numerical simulation and grey theory are applied to study the Zhangmu landslide in Tibet. Subsequently, this paper take Zhangmu landslide in Tibet for example, study how to dispose and lay monitoring points and how to set up the 3D model of the landslide. In the end, the grey system theory is applied to predict the tendency of the landslide. The major results are as follows:
(1) Detailedly presented how to choose monitoring items, instruments, how to dispose and lay monitoring points.
(2) Through monitoring data collection and analysis the data of the high slope, determined the slope stability, timely adjusted the design parameters and protection measures.
(3)Leads into FLAC procedure—an advanced geotectonic engineering calculation software, introduces the basic characteristic,operation method of FLAC3D,furthermore, uses FLAC3D to analyze and calculate the stability of the Zhangmu landslide.
(4) Based on the actual displacement of the monitoring data, and established GM (1 .1) prediction model to forecast the displacement development of the actual slope. (5) Through the combination of monitoring data analysis shows that the landslide is in steady state.
FLAC numerical simulation of landslide displacement monitoring to the security and stability of the landslide, grey theory of the actual landslide displacement deformation forecasts, compared with the experimental data that the precision of model itself is very high, the error in fitting and prediction is fairly small.
本文采用现代监测技术、数值模拟及灰色系统理论预测的方法,从工程地质、监测数据分析以及数值模拟三个方面,以西藏樟木口岸滑坡为例,研究了监测系统布置、三维建模方法、采用灰色系统理论预测滑坡的变形发展趋势。取得的主要成果如下:
(1)详细描述了樟木滑坡监测项目的选择、仪器选型、监测布置以及观测方法的设计过程。
(2)通过对滑坡监测数据的采集与处理,边坡的稳定状态的分析,及时调整设计参数与防护措施。
(3)引入了FLAC这种先进的岩土工程计算软件,研究了FLAC-3D软件的技术特点与使用方法,应用该软件对樟木滑坡进行了稳定性分析计算。
(4)以樟木滑坡位移监测数据为基础,建立GM(1,1)预测模型,对滑坡的位移发展进行预测。
(5)通过监测数据结合理论分析,表明樟木滑坡目前处于基本稳定状态。FLAC数值模拟、滑坡滑裂面分析、结合滑坡深部位移监测能对滑坡安全稳定做出合理判别,灰色理论对樟木滑坡位移变形的预测,通过与实测数据对比证明预测模型拟合、预测误差较小,精度达到一级,。
The deformation monitoring of landslide is an important content of the safety monitoring of landslide, it is one of the important tasks to make timely, reasonable and effective analysis for landslide observation data for getting the deformation regularities and the safety states of landslide, and the safety status and the stability of the landslide can be judged by the analysis results.
The advanced monitoring, the numerical simulation and grey theory are applied to study the Zhangmu landslide in Tibet. Subsequently, this paper take Zhangmu landslide in Tibet for example, study how to dispose and lay monitoring points and how to set up the 3D model of the landslide. In the end, the grey system theory is applied to predict the tendency of the landslide. The major results are as follows:
(1) Detailedly presented how to choose monitoring items, instruments, how to dispose and lay monitoring points.
(2) Through monitoring data collection and analysis the data of the high slope, determined the slope stability, timely adjusted the design parameters and protection measures.
(3)Leads into FLAC procedure—an advanced geotectonic engineering calculation software, introduces the basic characteristic,operation method of FLAC3D,furthermore, uses FLAC3D to analyze and calculate the stability of the Zhangmu landslide.
(4) Based on the actual displacement of the monitoring data, and established GM (1 .1) prediction model to forecast the displacement development of the actual slope. (5) Through the combination of monitoring data analysis shows that the landslide is in steady state.
FLAC numerical simulation of landslide displacement monitoring to the security and stability of the landslide, grey theory of the actual landslide displacement deformation forecasts, compared with the experimental data that the precision of model itself is very high, the error in fitting and prediction is fairly small.
引文
[1]杨志法,齐俊修,刘大安,董万里等.岩土工程监测技术及监测系统问题[M].北京.海洋出版社.2004
[2]二滩水电开发有限责任公司.岩土工程安全监测手册[M].中国水利水电出版社.1999.8
[3]黄润秋,张倬元,王士天.当前环境工程地质领域的几个主要问题及研究对策[J].工程地质学报.1996.4 (3):10-16
[4]崔中兴.滑坡自动监测系统开发研究的新进展——日本土谷尚等人研制的滑坡自动监测系统介绍[J].水土保持通报.1994.10
[5]陈祖煜.土质边坡稳定分析—原理·方法·程序[M].北京.中国水利水电出版社.2003.1
[6]钱家欢,殷宗泽.土工原理与计算[M].中国水利水电出版社.1996.
[7]崔政权.边坡工程—理论与实际最新发展[M].北京.中国水利水电出版社.1999.1
[8]D.V.Griffiths and P.A.lane. Slope stability analysis by finite elements[J].Geo technique.49(3):387-403.1999
[9]卓家寿,章青.不连续介质力学问题的界面元法[M].北京.科学出版社.2000:8-15
[10]王卫华,李夕兵.离散元法及其在岩土工程中的应用综述[J].岩上上程技术.2005.19(4) : 177-181
[11]SHI G H. Discontinuous deformation analysis: a new numerical model for the statics and dynamics of block systems [Ph.D. Thesis] [D] Berkeley: Department of Civil Engineering. University of California.1988
[12]Itasca consuliting group. Inc.FLAC3D(Fast Lagrangian Analysis of continual in 3 dimensions).Itasca consuliting group.Inc.1997
[13]金丰年,蒋美蓉,高小玲.基于能量耗定义损伤变量的方法[J].岩石力学与工程学报.2004. 23(12): 1976-1980
[14]赵国藩.工程结构可靠性理论及其应用[M].大连.大连理工大学出版社.1996
[15]徐卫亚,蒋中明,石安池.基于模糊集理论的边坡稳定性分析[J].岩土工程学报.2003 25(4):409-413
[16]冯夏庭.智能岩石力学导论[M].北京.利学出版社.2000
[17]蒋刚,林鲁生,刘祖德等.边坡变形的灰色预测模型[J].岩土力学.2000.21(3):244-246. 251.
[18]殷坤龙.滑坡灾害预报[M].北京.中国地质大学出版社.2004
[19]王钊,王协群,李丽华.蠕变试验和蠕变折减系数[J].岩土力学.2004.25(5)723-727
[20]邓聚龙.灰色预测与决策[M].武汉.华中理工大学出版社.1986.
[21]胡厚田.边坡地质灾害的预测预报[M].成都.西南交通大学出版社.2001
[22]黄润秋,许强,陶金莲,林峰.地质灾害过程模拟和过程研究控制[M].北京.科学出版社.2002
[23]王恭先,徐峻龄,刘光代,李传珠.滑坡学与滑坡防治技术[M].北京.中国铁道出版社.2004
[24]夏才初,潘国荣.土木工程监测技术[M].北京.中国建筑工业出版社.2001
[25]李迪.岩石边(滑)破安全监测实践[J].大坝观测与土工测试.1995(5):3-12
[26]龚晓南,赵荣欣,李水葆等.测斜仪自动数据采集及处理系统的研制[J].浙江大学学报(自然科学版).1999.(3):237-242
[27]张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理(第二版)[M].地质出版社.1994.3
[28]李元海,朱合华.岩土工程施工监测信息系统初探[J]岩土力学.2002.23(1):103-106
[29]姜卫平,刘经南,叶世榕.GPS形变监测网基线处理中系统误差的分析[J]武汉大学学报信息科学版.2001.26(3):166-199
[30]王秋明,蔡耀军,晏小明.滑坡监测数据处理预报软件研究及应用[J]水力发电1998.(49): 49-52
[31]刘波,韩彦辉.FLAC原理实例与应用指南[M].北京.人民交通出版社.2004
[32]艾志雄,罗先启,刘波.FLAC基本原理及其在边坡稳定性分析中的应用[J].灾害与防治工程.2006.4(1):154
[33]梅松华,李文秀,盛谦.FLAC在岩土工程参数反演中的应用[J].矿冶工程.2000.20(4): 23-26
[34]Yin K.G. An. Mechanism of Xintan landslide in the resevoir of three-gorges. China. Proceedings of 9th International Congress of International Association of Engineering Geology, Durban.2002
[35]朱伯芳.有限单元法原理与应用[M].北京.中国水利水电出版社.1998
[36]郝文化.ANSYS土木工程应用实例[M].北京.中国水利水电出版社.2005
[37]廖秋林,曾钱帮,刘彤等.基于ANSYS平台复杂地质体FLAC3D模型的自动牛成[J].岩石力学与工程学报.2005.24(6):1010-1013
[38]寇晓东,周维垣,杨若琼FLAC3D进行三峡船闸高边坡稳定分析[J].岩石力学与工程学报.2001.20(1):6-10.
[39]谢和平,周宏伟,工金安等.FLAC在煤矿开采沉陷预测中的应用及对比分析[J].岩石力学与工程学报.1999.18(4):397-401
[40]张世雄,彭涛,王福寿等.岩石深凹边坡工程稳定性的空间原理研究[J].武汉理工大学报.2001.23(11):75-79
[41]邓聚龙.灰色系统基本方法[M].河北.华中科技大学出版社.2006
[42]刘思峰,党耀国,方志耕.灰色系统理论及其应用[M].北京.科学出版社.2004
[43]冯夏庭,周辉,李邵军,盛谦,江权.复杂条件下岩石工程安全性的智能分析评估和时空预测系统[J].岩石力学与工程学报.2008(9):1741-1756
[44]I.B. Donald. Australian-china landslide seminar.1993
[45]C. Scaviain etc al. Probabilistic stability analysis of block toppling failure in rock slope. int.J.Rock Mech. Min. Sci.&.Geomech. Abstr.1990.27(6).465-490
[46]金海元,徐卫亚.加权函数组合预测边坡变形模型的研究[J].工程地质学报.2008.16(4)
[47]黄铭,葛修润,王浩.灰色模型在岩体线法变形测量中的应用[J]岩石力学与工程学报.2001.20(2): 235-238.
[48]孙世国,朱广轶,王思敬.露天边坡与山坡复合体变形灰色预测[J].辽宁工程技术大学学报.2002.21(6): 696-698
[49]李云贵,张作辰.西藏樟木滑坡及综合治理[J]中国地质灾害与防治学报1998.9(4):19-24
[50]苏金明,王永利.MATLAB7.0实用指南[M].北京电子工业出版社.北京.2004
[51]尚建丽,王宝卿,崔宏志.应用灰色系统理论进行混凝土裂缝分析及预测[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版).2005.37(1):100-104
[2]二滩水电开发有限责任公司.岩土工程安全监测手册[M].中国水利水电出版社.1999.8
[3]黄润秋,张倬元,王士天.当前环境工程地质领域的几个主要问题及研究对策[J].工程地质学报.1996.4 (3):10-16
[4]崔中兴.滑坡自动监测系统开发研究的新进展——日本土谷尚等人研制的滑坡自动监测系统介绍[J].水土保持通报.1994.10
[5]陈祖煜.土质边坡稳定分析—原理·方法·程序[M].北京.中国水利水电出版社.2003.1
[6]钱家欢,殷宗泽.土工原理与计算[M].中国水利水电出版社.1996.
[7]崔政权.边坡工程—理论与实际最新发展[M].北京.中国水利水电出版社.1999.1
[8]D.V.Griffiths and P.A.lane. Slope stability analysis by finite elements[J].Geo technique.49(3):387-403.1999
[9]卓家寿,章青.不连续介质力学问题的界面元法[M].北京.科学出版社.2000:8-15
[10]王卫华,李夕兵.离散元法及其在岩土工程中的应用综述[J].岩上上程技术.2005.19(4) : 177-181
[11]SHI G H. Discontinuous deformation analysis: a new numerical model for the statics and dynamics of block systems [Ph.D. Thesis] [D] Berkeley: Department of Civil Engineering. University of California.1988
[12]Itasca consuliting group. Inc.FLAC3D(Fast Lagrangian Analysis of continual in 3 dimensions).Itasca consuliting group.Inc.1997
[13]金丰年,蒋美蓉,高小玲.基于能量耗定义损伤变量的方法[J].岩石力学与工程学报.2004. 23(12): 1976-1980
[14]赵国藩.工程结构可靠性理论及其应用[M].大连.大连理工大学出版社.1996
[15]徐卫亚,蒋中明,石安池.基于模糊集理论的边坡稳定性分析[J].岩土工程学报.2003 25(4):409-413
[16]冯夏庭.智能岩石力学导论[M].北京.利学出版社.2000
[17]蒋刚,林鲁生,刘祖德等.边坡变形的灰色预测模型[J].岩土力学.2000.21(3):244-246. 251.
[18]殷坤龙.滑坡灾害预报[M].北京.中国地质大学出版社.2004
[19]王钊,王协群,李丽华.蠕变试验和蠕变折减系数[J].岩土力学.2004.25(5)723-727
[20]邓聚龙.灰色预测与决策[M].武汉.华中理工大学出版社.1986.
[21]胡厚田.边坡地质灾害的预测预报[M].成都.西南交通大学出版社.2001
[22]黄润秋,许强,陶金莲,林峰.地质灾害过程模拟和过程研究控制[M].北京.科学出版社.2002
[23]王恭先,徐峻龄,刘光代,李传珠.滑坡学与滑坡防治技术[M].北京.中国铁道出版社.2004
[24]夏才初,潘国荣.土木工程监测技术[M].北京.中国建筑工业出版社.2001
[25]李迪.岩石边(滑)破安全监测实践[J].大坝观测与土工测试.1995(5):3-12
[26]龚晓南,赵荣欣,李水葆等.测斜仪自动数据采集及处理系统的研制[J].浙江大学学报(自然科学版).1999.(3):237-242
[27]张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理(第二版)[M].地质出版社.1994.3
[28]李元海,朱合华.岩土工程施工监测信息系统初探[J]岩土力学.2002.23(1):103-106
[29]姜卫平,刘经南,叶世榕.GPS形变监测网基线处理中系统误差的分析[J]武汉大学学报信息科学版.2001.26(3):166-199
[30]王秋明,蔡耀军,晏小明.滑坡监测数据处理预报软件研究及应用[J]水力发电1998.(49): 49-52
[31]刘波,韩彦辉.FLAC原理实例与应用指南[M].北京.人民交通出版社.2004
[32]艾志雄,罗先启,刘波.FLAC基本原理及其在边坡稳定性分析中的应用[J].灾害与防治工程.2006.4(1):154
[33]梅松华,李文秀,盛谦.FLAC在岩土工程参数反演中的应用[J].矿冶工程.2000.20(4): 23-26
[34]Yin K.G. An. Mechanism of Xintan landslide in the resevoir of three-gorges. China. Proceedings of 9th International Congress of International Association of Engineering Geology, Durban.2002
[35]朱伯芳.有限单元法原理与应用[M].北京.中国水利水电出版社.1998
[36]郝文化.ANSYS土木工程应用实例[M].北京.中国水利水电出版社.2005
[37]廖秋林,曾钱帮,刘彤等.基于ANSYS平台复杂地质体FLAC3D模型的自动牛成[J].岩石力学与工程学报.2005.24(6):1010-1013
[38]寇晓东,周维垣,杨若琼FLAC3D进行三峡船闸高边坡稳定分析[J].岩石力学与工程学报.2001.20(1):6-10.
[39]谢和平,周宏伟,工金安等.FLAC在煤矿开采沉陷预测中的应用及对比分析[J].岩石力学与工程学报.1999.18(4):397-401
[40]张世雄,彭涛,王福寿等.岩石深凹边坡工程稳定性的空间原理研究[J].武汉理工大学报.2001.23(11):75-79
[41]邓聚龙.灰色系统基本方法[M].河北.华中科技大学出版社.2006
[42]刘思峰,党耀国,方志耕.灰色系统理论及其应用[M].北京.科学出版社.2004
[43]冯夏庭,周辉,李邵军,盛谦,江权.复杂条件下岩石工程安全性的智能分析评估和时空预测系统[J].岩石力学与工程学报.2008(9):1741-1756
[44]I.B. Donald. Australian-china landslide seminar.1993
[45]C. Scaviain etc al. Probabilistic stability analysis of block toppling failure in rock slope. int.J.Rock Mech. Min. Sci.&.Geomech. Abstr.1990.27(6).465-490
[46]金海元,徐卫亚.加权函数组合预测边坡变形模型的研究[J].工程地质学报.2008.16(4)
[47]黄铭,葛修润,王浩.灰色模型在岩体线法变形测量中的应用[J]岩石力学与工程学报.2001.20(2): 235-238.
[48]孙世国,朱广轶,王思敬.露天边坡与山坡复合体变形灰色预测[J].辽宁工程技术大学学报.2002.21(6): 696-698
[49]李云贵,张作辰.西藏樟木滑坡及综合治理[J]中国地质灾害与防治学报1998.9(4):19-24
[50]苏金明,王永利.MATLAB7.0实用指南[M].北京电子工业出版社.北京.2004
[51]尚建丽,王宝卿,崔宏志.应用灰色系统理论进行混凝土裂缝分析及预测[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版).2005.37(1):100-104
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |