巖石力學(xué)讀書報告

1、滑坡預(yù)測預(yù)報研究現(xiàn)狀述評張永興，胡居義,文海家1）新型監(jiān)測手段2）預(yù)警模型3）研究熱點、難點分析滑坡是地質(zhì)災(zāi)害的主要類型之一,其危害和影響程度僅居地震、火山之后。 我國是世界上滑坡分布最廣、危害最重的國家之一。據(jù)不完全統(tǒng)計，滑坡災(zāi)害每 年至少造成300人死亡，數(shù)千萬元的直接經(jīng)濟損失，危害程度僅次于地震。因此， 對滑坡災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測預(yù)報研究意義十分重大。對于具體滑坡而言，滑坡預(yù)測預(yù)報 包括三方面內(nèi)容:滑坡滑動時間預(yù)報、滑坡活動強度預(yù)報及滑坡危害預(yù)測。滑坡 預(yù)測預(yù)報研究在國內(nèi)外由來已久，近十多年來，研究十分活躍。1前言滑坡是指邊坡上的巖土體在自然或人為的因素影響下失去穩(wěn)定，沿貫通的破 壞面（或帶）整

2、體下滑的現(xiàn)象1?；峦ǔＴ斐删薮蟮奈：Γ诨隆⒈浪?、泥石流 和剝落等邊坡破壞的幾種主要形式中，它是危害性最大、分布最廣的一種；另外, 滑坡是主要的地質(zhì)災(zāi)害類型之一,危害和影響程度僅居地震、火山之后1。我國是 世界上滑坡分布最廣、危害最嚴(yán)重的國家之一。如1983年甘肅灑勒山滑坡，三分 鐘內(nèi)6000萬m3 土體下滑，掩埋了三個村莊，死亡237人;1985年三峽新灘滑 坡,3000萬m3 土石下滑,200萬m3滑入長江，激起36m高的涌浪，毀壞船只77條,10 人喪生，新灘古鎮(zhèn)也被摧毀2;2001年5月1日重慶發(fā)生了震驚全國的武隆滑坡, 使得一座建筑面積為4061m2的9層樓房全部被滑坡體摧毀掩埋

3、，造成79人死亡,7 人受傷。邊坡的穩(wěn)定是相對的，不穩(wěn)定是絕對的。即使現(xiàn)在穩(wěn)定的邊坡,在經(jīng)過 長期的地質(zhì)作用或人類活動等不利因素影響后，可能由穩(wěn)定狀態(tài)向不穩(wěn)定狀態(tài)發(fā) 展,最終造成滑坡。因此，對滑坡進(jìn)行預(yù)測預(yù)報進(jìn)行研究意義非常重大。對于具體 滑坡而言，滑坡預(yù)測預(yù)報包括三方面內(nèi)容：滑坡空間預(yù)測預(yù)報、滑坡時間預(yù)測預(yù) 報、滑坡活動強度預(yù)報預(yù)測。2滑坡預(yù)測預(yù)報的具體含義研究滑坡的預(yù)測預(yù)報問題，我們首先必須了解預(yù)測預(yù)報的含義。從廣義上講, 滑坡預(yù)測預(yù)報應(yīng)包括以下三個方面的內(nèi)容。2.1空間預(yù)測空間預(yù)測即預(yù)測可能發(fā)生滑坡的地點。很顯然，這是首先要解決的問題，不知 道哪里可能發(fā)生滑坡，滑坡預(yù)報便無從談起,其中必

4、須考慮以下兩個層次的問題：一是區(qū)域性或區(qū)域段預(yù)測,它應(yīng)該查明哪些區(qū)域（段）比較容易發(fā)生滑坡，哪些 區(qū)域較難發(fā)生滑坡。這是基于自然環(huán)境、工程地質(zhì)等多方面的區(qū)域穩(wěn)定性評價。二是場地性的滑坡空間預(yù)測。它應(yīng)該查明工程場地范圍內(nèi)有幾處滑坡，每一 處滑坡的位置、范圍、規(guī)模、穩(wěn)定狀態(tài)以及在各種可預(yù)測因素影響下的演化趨勢, 并提出粗略的應(yīng)對措施。2.2時間預(yù)報時間預(yù)報一般是指預(yù)報發(fā)生劇烈滑動的時間。在查明哪里可能產(chǎn)生滑坡之后, 人們首先面臨的是需不需要治理，來不來得及治理以及怎樣治理的問題。對那些 經(jīng)濟效益不大,或者雖然具有較好的經(jīng)濟效益但已處于失穩(wěn)狀態(tài)、來不及治理的 滑坡，便應(yīng)預(yù)報出其發(fā)生劇滑的時間，以便及

5、時采取疏散轉(zhuǎn)移、搬遷躲避、停止交 通等措施,把可能產(chǎn)生的損失減少到最低程度，這也是研究滑坡預(yù)報的最重要意義 之一。2.3災(zāi)害范圍及程度預(yù)測災(zāi)害范圍及程度預(yù)測即預(yù)測滑坡災(zāi)害的影響范圍及可能產(chǎn)生的危害程度。這 里的影響范圍不僅指土體可能到達(dá)的范圍和高速運動的滑體其前方氣浪的破壞， 在滑坡體可能滑入水中的情況下，還應(yīng)包括滑體滑入水中激起的涌浪及其影響。 了解這些將有助于確定合理的搬遷躲避范圍以及應(yīng)采取的措施.3滑坡空間預(yù)測預(yù)報空間預(yù)測是指對滑坡發(fā)生的地點、規(guī)模等的預(yù)測，目前使用較多的方法有以下幾 種。3.1傳統(tǒng)的穩(wěn)定系數(shù)預(yù)測法穩(wěn)定系數(shù)預(yù)測法是最早的滑坡空間預(yù)測的方法。該法通過計算滑坡體的安全 系數(shù)F

6、s來預(yù)測某一具體邊坡的穩(wěn)定性。Fs=F抗滑力F下滑力 當(dāng)Fs1.0 邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)計算穩(wěn)定性系數(shù)的方法有多種，如基于極限平衡理論的條分法、瑞典法、數(shù)值分 析法等。在計算中，參數(shù)的選取直接影響到分析結(jié)果的正確性。這種方法多適用于滑坡單體的預(yù)測，在工程中 應(yīng)用非常廣泛,且為設(shè)計人員熟悉。3.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法5678神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能通過對已知樣本的學(xué)習(xí)，掌握輸入與輸出間復(fù)雜的非線性映射關(guān) 系,并對這種關(guān)系進(jìn)行存儲記憶，直接為預(yù)測提供知識庫，同時，還具有高速的并行 處理能力、自組織學(xué)習(xí)能力、高速的容錯性、靈活性和適應(yīng)性等優(yōu)點。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 對斜坡穩(wěn)定性空間預(yù)測是用研究程度較高的斜坡地段作為已知樣本對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 訓(xùn)練

7、，直到網(wǎng)絡(luò)掌握數(shù)據(jù)間的非線性映射關(guān)系為止，然后用該地區(qū)其它穩(wěn)定性未知 的地段作為預(yù)測樣本，輸入已經(jīng)學(xué)習(xí)好的網(wǎng)絡(luò),通過網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)想記憶功能直接預(yù)測 穩(wěn)定性。在用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測預(yù)報中,可以把各種可能對邊坡穩(wěn)定性有影響的 因素作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，而提高預(yù)測的精度。許強等運用此方法預(yù)測了黃河某水電 站庫區(qū)和三峽某些典型斜坡地段的穩(wěn)定性，其預(yù)測精度達(dá)到90%。3.3信息模型法4信息模型法把各種滑坡因素在滑坡作用過程中所起作用的大小程度用信息 量表達(dá)。殷坤龍認(rèn)為滑坡現(xiàn)象受多種因素的影響，且各種因素的作用性質(zhì)不相同, 對某一具體滑坡而言，總會存在“最佳因素組合”，基于此理論,信息模型主要研究 “滑坡因素組合”，

8、而不是停留在單個因素上，所以預(yù)測精度較高。殷坤龍等用此 方法成功地對重慶市的斜坡穩(wěn)定性進(jìn)行了預(yù)測。3.4災(zāi)變模型預(yù)測法9計算邊坡的穩(wěn)定系數(shù)需要涉及到巖土的計算參數(shù)，由于巖土性質(zhì)的不確定性 和離散性，使得同一邊坡采用不同的計算參數(shù)得出差別較大結(jié)果,甚至得出相反的 結(jié)論。采用災(zāi)變理論避開了這些不確定性的參數(shù)的影響，它假定系統(tǒng)在任何時刻 的狀態(tài)都可完全由給定的幾個狀態(tài)內(nèi)部量(x1,x2 ,xn)的值來確定，同時系統(tǒng) 還受到m個獨立的控制量(u1,u2um)的控制，通過數(shù)學(xué)方法,研究系統(tǒng)狀態(tài)的 穩(wěn)定與否與各量值的關(guān)系。該方法綜合考慮了各種邊坡要素對邊坡穩(wěn)定性的不同 程度的影響，能較真實地描繪邊坡系統(tǒng)的

9、狀態(tài)。吳文德等運用尖點災(zāi)變模型對某 一中型露天礦山的穩(wěn)定性進(jìn)行了預(yù)測，得出了與現(xiàn)場實際相吻合的結(jié)果。3.5模糊綜合評判法ioii邊坡的穩(wěn)定性受諸多因素的影響,很難用一個確定的結(jié)論來表述其穩(wěn)定還是 不穩(wěn)定，往往用模糊概念來表述，如把邊坡的穩(wěn)定等級分為“危險區(qū)”、“不穩(wěn)定區(qū)”、 “較不穩(wěn)定”、“穩(wěn)定區(qū)”等。模糊綜合評判方法就是對邊坡穩(wěn)定性等級進(jìn)行分類, 并通過專家評分或構(gòu)造隸屬函數(shù)確定對同一等級各因素以及某一因素在不同等 級中對邊坡穩(wěn)定性的影響程度(隸屬度),建立模糊評判矩陣,確定邊坡的穩(wěn)定性對 各等級的隸屬程度,最后按擇優(yōu)原則預(yù)測邊坡的穩(wěn)定性。該方法的最終結(jié)果是否 可靠，受單因素的選擇和隸屬度的

10、確定影響較大。4.滑坡時間預(yù)測預(yù)報滑坡災(zāi)害發(fā)生時間的預(yù)測預(yù)報是要確定滑坡在未來可能發(fā)生的時間區(qū)段或 確切時間,為提前采取必要的預(yù)防措施提供科學(xué)依據(jù)。通常，所要預(yù)測預(yù)報的時間 越長，所能依據(jù)信息的可靠度就相應(yīng)的下降，預(yù)測預(yù)報結(jié)果的可靠度也就越低。按 照預(yù)測預(yù)報時間的長短,滑坡災(zāi)害的時間預(yù)測預(yù)報可分成長期預(yù)報、短期預(yù)報和 臨滑預(yù)報。長期預(yù)報長期預(yù)報是指當(dāng)已發(fā)現(xiàn)某些滑坡跡象(包括老滑坡殘留跡象和新生滑坡初始 跡象)，當(dāng)尚未出現(xiàn)明顯位移變化時，對滑坡未來的穩(wěn)定性演化趨勢做出的一種預(yù) 測。預(yù)測結(jié)果只是一種可能性-滑坡可能繼續(xù)保持穩(wěn)定、或可能失穩(wěn)下滑。其 預(yù)報期限一般應(yīng)在一年以上。歷史滑坡及其活動性資料、

11、易滑坡地質(zhì)環(huán)境的確定, 是長期預(yù)測不可缺少的基礎(chǔ)資料。主要是研究滑坡與氣候條件、地震活動、人類 活動等的對應(yīng)關(guān)系。短期預(yù)報滑坡災(zāi)害短期時間預(yù)報是依據(jù)滑坡影響因素對滑坡作用的強度和隨時間的變化 規(guī)律。在掌握滑坡動態(tài)發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,分析推斷滑坡災(zāi)害的近期演化趨勢，預(yù) 測滑坡可能產(chǎn)生的季度或月份?；聻?zāi)害的短期時間預(yù)測可以依據(jù)兩個方面的重 要途徑:一是滑坡自身運動的內(nèi)在規(guī)律和活動性趨勢分析的研究途徑。二是滑坡 活動性觸發(fā)因素的規(guī)律性與滑坡活動性之間關(guān)系的研究途徑。臨滑預(yù)報臨滑預(yù)報是指當(dāng)滑坡已開始出現(xiàn)整體下滑前的一些宏觀變形跡象?；挛灰埔衙?顯進(jìn)入加速段時,對劇滑時間做出的準(zhǔn)確預(yù)報。其預(yù)報期限應(yīng)在

12、幾天之內(nèi)，根據(jù)監(jiān) 測手段的不同，預(yù)報精度也可以是日、小時,甚至是分。需要強調(diào)的是，臨滑 預(yù)測預(yù)報必須有嚴(yán)格可靠的連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)越多，預(yù)測的精度也隨之提高。開展位移場以外的物理場監(jiān)測，如摩擦熱、聲發(fā)射等監(jiān)測，是擴大臨滑預(yù)測預(yù)報內(nèi) 容的重要途徑。4.1宏觀前兆判別預(yù)報11滑坡失穩(wěn)成災(zāi)是有宏觀先兆的,對這些前兆的判別往往可構(gòu)成預(yù)報的堅實基礎(chǔ)。 宏觀先兆可概括如下：整體切割邊界的形成；整體滑移前的局部小崩小滑的發(fā)生且趨頻；位移監(jiān)測資料表現(xiàn)為加速趨勢；地下水的變化，如突然消失、突然涌水及翻渾水等；地?zé)岙惓?，剪出口處熱氣及熱浪現(xiàn)象發(fā)生；地聲現(xiàn)象,往往有聲發(fā)射強度及頻度的增加；巖粉散溢，剪出口由于摩擦

13、剪切而有巖粉的散溢現(xiàn)象；滑體上的動物常常在滑前有明顯的異常。4.2齋滕模型25齋滕法是國內(nèi)外系統(tǒng)研究滑坡預(yù)測預(yù)報的初始理論。該方法以土體的蠕變理 論為基礎(chǔ)。土體的蠕變分為三個階段（圖1）,第I階段是減速蠕變階段（AB段）,第 II階段是穩(wěn)定蠕變階段（BC段），第III階段是加速蠕變階段（CE）。1965年，齋滕迪孝 根據(jù)室內(nèi)實驗和儀器監(jiān)測的結(jié)果，提出以第II蠕變階段和第III蠕變階段的應(yīng)變速 率為基本參數(shù)的預(yù)測預(yù)報經(jīng)驗公式，認(rèn)為在穩(wěn)定蠕變階段,各時刻的應(yīng)變速率與該 時刻距破壞時刻的時間的對數(shù)成反比，相應(yīng)計算公式為：lg t = 2.33 - 0.916 x lg e 0.59r在加速蠕變階段,

14、取期間變形量相等的t1、t2、t3三個時間來計算最后破壞時 間，相應(yīng)計算公式為：/ y-t 力/21 + （ -t 廠-1）/2 2131公式中,tr為邊坡最終破壞時間。運用這種方法，我國學(xué)者對1983年7月9日 發(fā)生的金川露天礦采石場滑坡和1985年6月12日發(fā)生的湖北新灘滑坡等進(jìn)行了 成功的預(yù)報。4.3統(tǒng)計數(shù)學(xué)模型法近年來，隨著各種統(tǒng)計數(shù)理理論在地學(xué)中的廣泛應(yīng)用，許多研究者嘗試以位移 為參數(shù)，以統(tǒng)計數(shù)理理論為基礎(chǔ)，建立滑坡位移一時間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型,以期用數(shù) 學(xué)模型描述滑坡變形的統(tǒng)計規(guī)律，預(yù)報滑坡發(fā)生時間。這是目前滑坡預(yù)測預(yù)報研 究中最活躍之處，在我國尤其活躍。目前，最常見的統(tǒng)計數(shù)學(xué)模型有:

15、回歸模型（晏 同珍,1988）,灰色理論模型（陳明東,1988），泊松旋回模型（晏同珍,1987），生物生長模 型（晏同珍,1988），梯度正弦模型（崔政權(quán),1989），突變理論模型（秦四清,1993）,灰色一 災(zāi)變藕合模型（秦四清,1993）等。所有的模型預(yù)報法都只用于臨滑預(yù)報，并都是對 已發(fā)生的滑坡作反演擬合預(yù)報，事后驗證效果良好。但無一用于未發(fā)生滑坡的超 前預(yù)報，故各種模型的真正效果如何，尚有待實踐檢驗。4.4黃金分割法張悼元教授、黃潤秋教授等人，以自然界事物演變的普遍規(guī)律一“黃金分割 律”為依據(jù)，通過對國內(nèi)外十余個具有完整系統(tǒng)狀態(tài)歷時曲線的滑坡實例的分析 研究，于1988年提出以“黃金

16、分割法”預(yù)測滑坡發(fā)生時間，指出滑坡位移歷時曲線 的線性段的歷時與線性、非線性段歷時之和之比等于黃金分割數(shù)0.618，就其反演 擬合結(jié)果看，效果較好。尤其對滑坡中、短期預(yù)報可靠性較高。4.5非線性動力學(xué)模型預(yù)測1516非線性動力學(xué)模型是按照非線性動力學(xué)的觀點并運用耗散結(jié)構(gòu)理論和協(xié)同 學(xué)的宏觀研究方法從時間序列數(shù)據(jù)中建立的邊坡系統(tǒng)動力學(xué)模型。4.6灰色理論模型預(yù)測4Verhulst模型是1837年德國生物學(xué)家Verhulst在研究生物繁殖規(guī)律時提出的。晏 同珍教授認(rèn)為，滑坡存在常速蠕變（孕育）、加速蠕變（達(dá)到破壞滑坡發(fā)生）和減速破 壞（一個位移周期結(jié)束）的規(guī)律性，與生物生長規(guī)律有相似的機制，因此引

17、用如下 Verhulst模型描述滑坡位移過程： dx=ax - bx2 dtX =1+解上述方程可得其解為一 “S”型位移-時間曲線：a - 1X-a （t-tI bx J0/當(dāng)dx/dt為極大值時，滑坡發(fā)生至初始時刻的時間間隔為:t =t o - |ln1a - bx J因此，滑坡發(fā)生時間預(yù)測值為：a，b是待定參數(shù),用灰色理論求解。x0,10分別為初始位移值和初始時間。4.7降雨量參數(shù)預(yù)報法降雨在滑坡演變過程中起著重要的誘發(fā)作用。雨季或雨季后，滑坡發(fā)生頻繁。 降雨對滑坡的誘發(fā)作用與累計雨量和雨強有關(guān)。一定的雨量和雨強可縮短滑坡的 演變歷程，使尚在演變之中的滑坡提前滑動。因此，以降雨量為參數(shù),

18、預(yù)報滑坡起動 的臨界降雨量和降雨強度,亦是滑坡發(fā)生時間預(yù)報的內(nèi)容之一。國內(nèi)學(xué)者薛果夫 于1988年,對新灘滑坡變形演變與降雨量的關(guān)系及其對降雨的敏感度等進(jìn)行了深 入的反演分析研究，其反演擬合結(jié)果較好。日本學(xué)者通過在滑坡實體模型上的降 雨模擬實驗,對以降雨量為參數(shù)的滑坡預(yù)報研究多年，但至今公開的結(jié)果不多。4.8多參數(shù)預(yù)報法選取多種參數(shù)，預(yù)測滑坡發(fā)生時間。美國學(xué)者B.Voight于1989年提出多參數(shù)預(yù)報經(jīng)驗公式：tft= 1a 項廣 ）/A（x 1）,式中:Q是任意參數(shù)，位移，剪應(yīng)力,地面傾角等。Q,初始值,Q f預(yù)報值,a , A經(jīng) 驗常數(shù)。從上述討論可以看出，近幾十年來，國內(nèi)外滑坡滑動時間預(yù)

19、測預(yù)報研究頗 為活躍，成果甚多。但縱觀已有的研究成果,自1965年“齋滕法”后,研究進(jìn)展較 為緩慢。從方法有效性上看,（1）、（2）、（3）種方法對滑坡作出過成功的滑前預(yù)報。 （4）、（5）、（6）三種方法均為事后驗證,所以真正效果如何,尚難以定論。其它幾種方 法正在探索之中。由此可見，以地質(zhì)分析、經(jīng)驗判斷為主的滑坡發(fā)生時間的定性 或半定量、準(zhǔn)定量預(yù)報及基于監(jiān)測資料的趨勢定量預(yù)報在當(dāng)前研究中占主導(dǎo)地位, 研究滑坡變形在宏觀上的幾何規(guī)律，微觀上的物理、化學(xué)規(guī)律及變化量值上的數(shù) 學(xué)統(tǒng)計規(guī)律，在滑坡滑動時間預(yù)測預(yù)報研究中十分活躍。就各國研究狀況而言，或 許由于中、日兩國滑坡災(zāi)害較重,所以這些方法研究

20、開展較多。歐美國家則相對 較少,其多側(cè)重于滑坡發(fā)生空間的區(qū)域性預(yù)測預(yù)報研究。即使對滑坡動態(tài)系統(tǒng)監(jiān) 測，也只是側(cè)重于回答滑坡是否穩(wěn)定和滑坡防治措施的效果如何這兩個問題。這 可能與歐美國家注重滑坡防治有關(guān)。4.9滑坡滑動時間預(yù)測預(yù)報研究的趨勢盡管國內(nèi)外滑坡滑動時間預(yù)測預(yù)報研究已有數(shù)十年歷史，取得了較大進(jìn)展，但 至今尚有許多關(guān)鍵問題沒有解決,滑坡滑動時間預(yù)測預(yù)報理論和方法還不成熟。 可以肯定,以地質(zhì)研究為基礎(chǔ)，探尋滑坡變形在宏觀上的幾何規(guī)律，微觀上的物理、 化學(xué)規(guī)律及數(shù)學(xué)上統(tǒng)計規(guī)律，仍是未來滑坡滑動時間預(yù)測預(yù)報研究的目標(biāo)。在此, 根據(jù)已有研究中存在的問題及目前學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀,預(yù)測在今后一段時間內(nèi)滑坡

21、 滑動時間的預(yù)測預(yù)報研究將集中于以下幾方面?；趲r土體蠕變（流變）理論的滑坡變形演變過程及動態(tài)趨勢預(yù)測預(yù)報研究無論學(xué)科如何發(fā)展,依據(jù)于粘彈塑性力學(xué)的巖土體蠕變（流變）理論是滑坡滑 動時間預(yù)報的基礎(chǔ)。根據(jù)巖土體蠕變理論,滑坡的變形破壞是其內(nèi)部應(yīng)力和巖土 體強度隨時間不斷變化的結(jié)果，位移、應(yīng)變及其它是這種變化的直接和間接反映, 所以,巖土體蠕變理論揭示了滑坡變形破壞的本質(zhì)，描述了滑坡應(yīng)力、強度、應(yīng)變 位移隨時間變化的內(nèi)在規(guī)律。因而，以巖土體蠕變理論為基礎(chǔ),研究滑坡變形過程 中應(yīng)力、強度、應(yīng)變、位移、應(yīng)曳位移）速率等隨時間變化的物理規(guī)律，進(jìn)而預(yù)測 滑坡滑動時間，應(yīng)是滑坡滑動時間預(yù)測預(yù)報研究的突破口之

22、一。多因子綜合預(yù)測預(yù)報研究滑坡形成過程中，滑體在宏觀和微觀上有多種物理、化學(xué)表現(xiàn):應(yīng)力、應(yīng)變、 位移、應(yīng)變速率、巖土體強度、彈性波波速、電阻率、聲發(fā)射參數(shù)、地溫、地下 水位、地下水化學(xué)場等。所有這些參數(shù)都可作為滑坡預(yù)報的因子，但如何選取能 夠反映滑坡動態(tài)過程的最佳因子，描述滑坡變形過程的物理、化學(xué)規(guī)律是滑坡預(yù) 報的關(guān)鍵?；谝欢〝?shù)理統(tǒng)計理論的滑坡滑動時間預(yù)測預(yù)報模型研究盡管已有多種數(shù)學(xué)模型用于滑坡滑動時間預(yù)報，但尚無一成熟模型，均需要在 實踐中改進(jìn)、完善?；诜蔷€性動力學(xué)的滑坡滑動時間預(yù)測預(yù)報研究非線性動力學(xué)思想的提出，為建立滑坡變形過程的物理方程提供了一條新的 途徑，這無疑會在今后的研究中掀

23、起熱潮。水在滑坡演變過程中的作用和定量評價研究水(地表水、地下水)在滑坡變形破壞過程中作用極大，然而其在滑坡變形破壞 中的作用機理及其定量表現(xiàn)，一直是滑坡預(yù)報研究中的難點，在今后研究中，其仍 將是重點課題之一。人類活動在滑坡演變過程中的作用和定量評價研究隨著人類活動的廣泛和加強,因不合理人類活動誘發(fā)的滑坡愈來愈多,所以人 類活動在滑坡演變過程中的作用機理及其定量表現(xiàn)，亦將是滑坡滑動時間預(yù)報研 究的重要方向之一?；伦冃纹茐倪^程中巖土體強度的變化規(guī)律研究隨著滑坡變形的發(fā)展，滑坡巖土體強度不斷變化，但各類巖土體強度的變化規(guī) 律如何尚不完全清楚，故仍需進(jìn)一步研究。5滑坡活動強度預(yù)測預(yù)報研究現(xiàn)狀與趨勢

24、滑坡活動強度包括滑動速度和滑移距離兩方面,所以滑坡活動強度預(yù)測是滑 坡運動特征的預(yù)測。研究物體運動特征的運動物理學(xué)和能量轉(zhuǎn)換與守恒定律被視 為是滑坡運動學(xué)研究的基礎(chǔ)。近幾十年來，國內(nèi)外對滑坡運動特征的預(yù)測預(yù)報研 究，主要集中于以下幾方面。5.1質(zhì)點運動學(xué)預(yù)測方法將滑坡運動看作是質(zhì)量集中于重心的質(zhì)點運動,從而利用質(zhì)點運動學(xué)和相應(yīng) 的能量轉(zhuǎn)換與守恒定律研究滑坡的運動過程。我國潘家錚、美國土木工程學(xué)會等 據(jù)此分別提出過滑速預(yù)測公式。經(jīng)多年實踐檢驗，這種方法在滑坡運動特征預(yù)測 中具有一定的普適性。但已有研究中對滑動邊界的假設(shè)過于簡單,所以如何確定 更合理的滑動邊界為今后研究的重點。5.2滑坡運動機理研

25、究與質(zhì)量運動學(xué)相結(jié)合的預(yù)測方法基于不同的滑坡運動機理假設(shè)，國內(nèi)外已有多種預(yù)測方法。具有代表性的方法有: (1)奧地利學(xué)者A.E.Scheidegger在調(diào)查了世界上33個大型滑坡的運動特征后，提出架空坡斜率fe，又稱等價摩擦系數(shù)的概念，并發(fā)現(xiàn)：lg fe = a lgV + b式中:V為體積,a = -0.15666,b=0.62219。據(jù)V求出f后，按下式計算滑速：eV = 2g H fL)s e此公式為反推公式，在實際應(yīng)用上有一定局限性。(2)H.J.Korrnei則將大型滑坡視為流體，提出按流體力學(xué)方法計算滑速，在一定假設(shè) 基礎(chǔ)上，提出滑速：1( eV 2 k0+ V式甲:k = _ v

26、 = d & (sin偵一 f cosa)，v為初速度,d流體密度,&為流體 g k f0f紊流系數(shù)。上式的某些參數(shù)難于確定,故應(yīng)用上還不成熟。日本學(xué)者佐佐恭二在室內(nèi)環(huán)剪實驗的基礎(chǔ)上，利用測定的表現(xiàn)摩擦角對日本數(shù)個碎屑流滑坡的滑速、滑程進(jìn)行反演擬合研究，并提出了相應(yīng)的公式。王思敬教授、王效寧博士在對我國數(shù)個大型滑坡運動機理研究基礎(chǔ)上，通過滑坡運動全過程能量分析，提出滑速和最大滑距預(yù)測公式：gfM f式中：M-滑體質(zhì)量，U-滑體變形能，H-重心落差，L-水平滑距，f-動摩擦系數(shù)。 但實際上滑體變形能計算中假設(shè)太多，故此類研究尚不成熟。6滑坡預(yù)測預(yù)報的發(fā)展前景滑坡的預(yù)報研究雖已有數(shù)十年的歷史，取得

27、了較大的進(jìn)展，但至今尚有許多關(guān) 鍵問題沒有解決，滑坡滑動時間預(yù)測預(yù)報理論和方法還不成熟。根據(jù)已有研究中 存在的問題及目前學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀,預(yù)計滑坡預(yù)報的發(fā)展研究將集中于以下幾方 面：基于非線性動力學(xué)的滑坡滑動時間預(yù)測預(yù)報研究。滑坡系統(tǒng)是在開放和 遠(yuǎn)離平衡的條件下,在與外界環(huán)境交換物質(zhì)和能量的過程中,通過能量耗散過程和 內(nèi)部的非線性力學(xué)機制來形成和維持的宏觀時序“耗散結(jié)構(gòu)”。它是在沒有外界 特定干預(yù)的情況下，獲得時空有序的“自組織系統(tǒng)”16。而非線性動力學(xué)理論的 研究對象正是具有上述特征的開放復(fù)雜系統(tǒng)，它較好地解決了地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測中確 定性和不確定性模型的統(tǒng)一問題，可以很好地刻畫滑坡運動的復(fù)雜性特征

28、和規(guī)律, 在滑坡預(yù)測中具有重要的意義。智能學(xué)預(yù)測方法的發(fā)展?，F(xiàn)代科技為滑坡預(yù)測的定量研究包括復(fù)雜繁瑣 的計算模型提供了先進(jìn)的計算手段，推進(jìn)了預(yù)測科學(xué)的研究進(jìn)程。然而進(jìn)一步的 研究表明，專家的經(jīng)驗知識在科學(xué)研究中特別是在預(yù)測科學(xué)中起著舉足輕重的作 用。專家往往具有不可思議的預(yù)見能力，而這種經(jīng)驗直覺幾乎不可能用一般的數(shù) 學(xué)方法建立定量模型。將專家的經(jīng)驗知識、直覺判斷力建立成專家系統(tǒng)，并與嚴(yán) 密的科學(xué)理論、數(shù)學(xué)模型有機結(jié)合即成為探索應(yīng)用滑坡預(yù)測的最佳途徑之一。多參數(shù)綜合預(yù)測預(yù)報研究?；孪到y(tǒng)是一個十分復(fù)雜的非線性動態(tài)系統(tǒng), 影響其穩(wěn)定性的因素很多，尤其是一些影響滑坡動態(tài)的動態(tài)因素，如降雨量、地下 水

29、、地震力、人類活動等。這些因素往往在滑坡發(fā)展到一定階段就變成了主要因 素,因此若只考慮某單一因素建立模型即使是最主要的也勢必影響其預(yù)測的可信 度。這樣在選取參數(shù)作為滑坡預(yù)報的因子時，如何選取能夠反映滑坡動態(tài)過程的 最佳因子，描述滑坡變形過程的物理、化學(xué)規(guī)律就成為滑坡預(yù)報的關(guān)鍵17。3S在滑坡預(yù)測預(yù)報中的應(yīng)用。RS,GIS,GPS的應(yīng)用在滑坡研究中起到了很 重要的作用,也是當(dāng)今滑坡研究的一個熱門課題。眾所周知,現(xiàn)在的滑坡預(yù)測預(yù)報 都是建立在以往的資料和歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上的，要得到比較準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù) 據(jù),RS和GPS的應(yīng)用將大大提高數(shù)據(jù)的精度。近年來發(fā)展起來的GIS技術(shù)是一 個可以使數(shù)據(jù)庫和地理信息

30、一體化，并可提供空間模擬能力的計算機系統(tǒng)。利用 GIS技術(shù)能詳細(xì)、直觀地掌握研究區(qū)地質(zhì)背景資料和滑坡發(fā)育特征，為管理決策 者提供豐富的定量信息和圖像、圖形信息,其收集、分析空間數(shù)據(jù)的強大功能也 減少了人為因素在預(yù)報中的影響作用。外界影響因素在滑坡演變過程中的作用和定量評價研究。水在滑坡變形 破壞過程中作用極大，它雖不是斜坡變形破壞的本質(zhì)特征參數(shù)，卻是誘發(fā)滑坡的主 要因素。在有的情況下甚至是主要的因素。同時，隨著大規(guī)模的土地開發(fā)利用和 重大建設(shè)工程活動的日益增加,因不合理人類活動誘發(fā)的滑坡愈來愈多，所以人類 活動在滑坡演變過程中的作用機理及其表現(xiàn)也將是滑坡滑動時間預(yù)報研究的一 個重點。因此，隨著

31、研究的逐步深入和科技的快速發(fā)展，一些先進(jìn)的技術(shù)手段和智 能化的預(yù)測方法會不斷涌現(xiàn)，再加之一些相鄰學(xué)科的滲透和新學(xué)科的興起,必將為 滑坡預(yù)報研究提供了新的理論方法和觀測實驗、計算手段,也必將推動滑坡預(yù)報 研究的迅速發(fā)展。7存在的問題與建議目前滑坡預(yù)測預(yù)報取得了巨大的成就?？臻g預(yù)測從傳統(tǒng)的安全系數(shù)法到現(xiàn)在 的模糊理論綜合評判的方法，時間預(yù)報從齋滕法到現(xiàn)在的人工智能的引入,而且在 實際工程中都得到了很好的驗證。但由于工程地質(zhì)條件的復(fù)雜、自然條件的變化 以及人類工程活動等因素的隨機性和不可控制性，現(xiàn)階段對滑坡作出準(zhǔn)確可靠的 預(yù)報還是十分困難的。從過去已經(jīng)發(fā)生的滑坡地質(zhì)災(zāi)害來看，當(dāng)前絕大多數(shù)的滑 坡都很

32、難做到提前預(yù)報，究其原因，主要在于:一方面是滑坡成災(zāi)機理的影響因素 復(fù)雜,不確定性因素較多，邊坡破壞方式、變形過程和變形機制復(fù)雜多變，大大增加 了預(yù)報的難度;另一方面是人們對滑坡危害性的認(rèn)識不足和受到資金的限制現(xiàn)在 只有極少數(shù)的重大滑坡實施了長期監(jiān)測，而大多數(shù)的滑坡未采取任何的工程措施, 以致很多滑坡都是在沒有任何監(jiān)控的條件下突然發(fā)生的;還有些人認(rèn)為滑坡空間 預(yù)測較為容易，而時間預(yù)測較為困難，因而大力發(fā)展時間預(yù)測卻忽略空間預(yù)測。這 些均是我國目前滑坡治理中存在的問題。應(yīng)該肯定，邊坡的監(jiān)測是確保工程安全, 進(jìn)行預(yù)測預(yù)報和掌握巖土體失穩(wěn)機理最重要的手段之一。由于邊坡本身具有的復(fù)雜性及目前邊坡穩(wěn)定性

33、研究水平，邊坡監(jiān)測是邊坡穩(wěn) 定性分析中不可缺少的，也是至關(guān)重要的研究內(nèi)容。目前這方面取得了很大的成 就:一方面各種先進(jìn)的監(jiān)測儀器不斷涌出，尤其是自動化程度高的遙測系統(tǒng)，如 GPS監(jiān)測系統(tǒng)，遙感地質(zhì)及探地雷達(dá)在滑坡調(diào)查中的應(yīng)用等;另一方面是監(jiān)測設(shè)計 方法的優(yōu)化及監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的進(jìn)步，如立體監(jiān)測方法的出現(xiàn)及應(yīng)用灰色理論、神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測預(yù)報等。但邊坡穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計方法研究不夠。綜上 所述,目前要達(dá)到用精確的數(shù)學(xué)模型來模擬邊坡穩(wěn)定性問題和用精確的預(yù)報模型 來預(yù)測滑坡的時間和空間問題,還相當(dāng)困難。在目前的研究階段，解決實際問題在很大程度上靠各種經(jīng)驗與事實的類比。 因此，我們首先必須大力加強邊坡的監(jiān)測工作，做到理論與實際監(jiān)測數(shù)據(jù)相一致； 應(yīng)