甘肃黑方台黄土滑坡预警预报研究

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滑坡灾害是黄土高原最主要的地质灾害,严重影响了黄土高原地区的经济社会发展。甘肃省永靖县黑方台因农业灌溉导致台塬地下水位不断上升,诱发了数百起黄土滑坡,对该地区进行滑坡的预警预报有着急迫的必要性。对于滑坡监测,有很多预警判据模型,以何种模型能够有效预警滑坡是现在研究的重点,能否对滑坡实现时间预报也是受灾区域人们关心的主要问题。本文以黑方台这个―天然滑坡试验场‖为研究区域,布设监测仪器获取监测数据,建立黑方台滑坡地表位移变形的过程预警模型和地面倾角变形综合预警模型,通过室内试验及野外调查研究黑方台滑坡受地下水影响的方式,并对滑坡发生时间预报方法进行了研究,构建滑坡短期时间预报方法。取得了以下研究成果:(1)采用基于地表变形的过程预警模型可以有效对黑方台黄土滑坡进行预警,成功预警6起滑坡。对于无法有效预警的强突发性滑坡,采取基于临界水位的黄土滑坡预警方法进行长期预警是可行的解决方法。(2)滑移崩塌型黄土滑坡破坏前地表倾角存在变形过程,根据变形曲线特征确定了基于倾角变形速率的阈值判据,结合变形速率增量建立了基于地面倾角变形的综合预警模型。其中三级速率阈值分别为±0.05°/d,±0.075°/d和±0.1°/d。地面倾角由倾向临空面反转向坡体,指示滑移崩塌型滑坡的裂缝出现闭合,滑坡进入危险状态。(3)地下水引起的孔隙水压力升高是使滑坡失稳的主要原因。常偏应力固结排水剪(CSD)实验发现当孔隙水压力增大到轴向应力的0.26倍左右时会导致土体变形迅速增大而破坏,存在临界孔隙水压力。野外调查结果表明,发生滑坡的地点塬边黄土浸润线高度占黄土厚度比例平均约为0.44,坡体内部地下水位占黄土厚度比例约0.54。根据浸润线高度和地下水位建立基于临界水位的黄土滑坡预警方法。(4)电渗排水法室内试验表明添加电化学浆液后可以有效排出重塑黄土样品中的水,土样承载力显著提高。(5)利用速度倒数法进行滑坡时间预报,有累计时间窗口与滑动时间窗口两种监测值取值方法,总共可细分为9种取值方法。研究发现采用预测结果数据集的实时累计中位数进行滑坡时间预报有较高的可靠性,且优于使用SLO方法的预报结果。
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