基于B型深孔测斜曲线的滑坡滑动面位置确定方法.pdf

第 卷 第 期 年 月自 然 灾 害 学 报 .收稿日期:修回日期:基金项目:中国中铁股份有限公司科技研究开发计划(重大专项)青海省重点研发与转化计划(科技成果转化专项)甘肃省技术创新引导计划企业研发机构能力建设专项()作者简介:陈 浩()男硕士研究生主要从事地质灾害研究:.通讯作者:吴红刚()男正高级工程师博士主要从事地质灾害监测预警、评价与防治方面的研究:.文章编号:()./.基于 型深孔测斜曲线的滑坡滑动面位置确定方法陈 浩吴红刚(.兰州理工大学 土木工程学院甘肃 兰州 .中铁西北科学研究院有限公司甘肃 兰州)摘 要:在实际的深孔位移监测中测斜曲线的突变特征是滑动面辨识的关键依据对于“”型测斜曲线通常是将曲线的鼓包凸起点作为滑动面的位置但这种方法容易受到测点布置间隔和横纵坐标观测尺度的影响存在滑面位置定义不清晰、数值不确定的问题 为了能够有效地克服这些缺点提升测斜曲线滑动面辨识的准确度基于“”型测斜曲线变化特征研究将滑坡抽象为由“滑动体”、“滑动区间”以及“不动体”三者组成的概化模型并对滑坡运动过程中不同深度处土体的位移速率和加速度变化特点进行了深入分析 结果表明:土体位移速率沿深度方向会形成多道曲线簇且不同曲线簇分别对应各滑面所在的滑动区间及非滑动区间 此外将位移速率转化为加速度则土体加速度曲线具有更加显著的分簇特征能够为准确区分滑动体和不动体的区间范围提供重要依据进一步地提取监测期内加速度曲线分簇特征显著的当日土体加速度并绘制散点图能够快速准确地确定坡体不同区间的深度范围 基于当日各滑面所在滑动区间内的加速度数据运用三次样条插值法计算该区间内的位移加速度最大值由于滑面处的土体加速度最大则该值对应的土体深度可作为滑面位置的计算深度 研究方法能够更加精准地确定滑动面位置并使滑面位置的确定可计算化有效提升了深孔位移监测数据的利用程度和可靠度具有较大的实用价值关键词:测斜曲线滑动面位置相对位移拐点计算三次样条插值法中图分类号:.文献标识码:(.):.第 期陈 浩等:基于 型深孔测斜曲线的滑坡滑动面位置确定方法 .:引言边坡内部位移作为了解滑坡动态的重要数据在各类滑坡变形研究的过程中一直备受重视 尤其在滑坡变形监测中位移作为最主要的参数其变化特征是滑坡变形及运动特征的直观反映 而其中滑坡深部位移监测是滑坡变形监测的重要内容能够对准确确定滑面位置、研究滑坡目前性状及其发展趋势以及整治工程设计提供重要的信息围绕滑坡深部位移监测研究学者从曲线变形特征、坡体受力特点、坡体结构等方面做了深入的研究和分析 靳晓光总结归纳了不同类型的滑坡深部位移监测成果将滑坡深部累积位移曲线分为了“”型、“”型、“”型、“”型、复合型等几种不同的曲线类型分别代表不同的坡体运动特征并被不少研究学者广泛运用于实际滑坡中的滑面位置确定以及坡体稳定性分析上 潘慧芳结合变形曲线类型通过 数值模拟的方法分析了不同结构破坏类型下不同位置处的测点位移曲线特征与滑动面之间的关系而目前相关的研究主要集中在理论分析与实际变形曲线的对比分析上鲜有测斜曲线监测数据与滑面位置辨识相结合的深入研究通常是将测斜曲线突变点或位移最大点对应的深度作为滑动面的位置这种滑面辨识方法虽然简单直接但缺乏科学可靠的数学处理手段和数据挖掘方法易受测斜仪上测点布置间隔及坐标观测尺度的影响存在滑面位置定义不清晰、数值不确定的问题为了能够有效地克服这些缺点解决“”型测斜曲线中存在的问题提升深孔位移监测数据的利用程度 本研究基于“”型曲线的变形特征结合其滑动面处上下部土体的运动特点建立相应的概化模型考虑不同位置处的土体位移速率和加速度变化规律进而提取加速度与滑动面位置之间的关系从而构建一种可行的滑面位置计算方法使滑动面位置的确定可计算化为各类深孔测斜曲线的深入挖掘及滑坡防治工程设计提供参考和依据概化模型分析.曲线类型分析根据深孔测斜曲线的形态特征研究学者将其分为了“”型、“”型、“”型、“”型、钟摆型和复合型 种 其中能够表明滑坡滑动面迹象显著的深孔测斜曲线类型主要为“”型、“”型及“”型 种对于“”型深孔测斜曲线(图)滑坡“”型变形特征是指滑坡有 个或 个以上明显的滑动面但各滑块(体)的运动速率不一致滑坡以其中一个滑面处的相对运动为主滑坡整体处于蠕变滑移阶段此外李迪等根据各类变形曲线的特征、机理和存在的潜在不稳定因素将深孔测斜曲线分为了四类分别为稳定型变形曲线、滑动型变形曲线、坍塌型变形曲线和倾覆型变形曲线 依据这一分类方法则“”型测斜曲线属于坍塌型变形曲线常发生在顺层滑坡中以压剪变形为主容易出现在松土带、软硬材料相间、断层、裂隙和裂缝处自 然 灾 害 学 报第 卷图 “”型测斜曲线.概化模型构建由上述分析可知具有“”型曲线特征的滑坡存在至少 个及 个以上的滑动面且滑动面之间以相对运动为主 故在滑坡的运动变形过程中受压力和剪力的共同作用坡体沿深度方向产生剪压变形而由于滑带附近土质软弱该位置处的土体变形最大且滑动面的存在使得上下部土体之间产生了明显的位移图 概化模型.差 此外随着时间的推移滑带的发展变形对其上下部土体产生牵连作用使得周围土体产生协同变形而由于该类曲线的滑坡滑动面并未完全贯通仍处在变形滑移的阶段则土体变形沿深度方向呈现近似鼓包凸起的形状且凸起点的位置与滑动面的位置相对应与此同时不同滑动面之间存在着相对运动以滑动面的位移量作为辨识主滑面的关键依据则主滑面的发展变形会带动与其相连的上下部土体共同运动进而产生挤压变形且滑面之间的土体迁移运动进一步促进了相邻滑面的发展 因此在多滑面的共同变形作用下土体变形沿深度方向会呈现多鼓包凸起且近似“”型的形状为了便于说明并体现滑坡各组成部分的运动特点本文将滑坡体、滑动带及滑床分别称为滑动体、滑动区间和不动体其概化模型如图 所示.土体位移速率分析.区间位移速率分析图 概化模型位移速率.在实际的坡体运动过程中不同深度处的土体因其所在位置、土体性质、滑动面发展程度等因素的差异而具有不同的位移速率 对于具有“”型曲线特征的滑坡体而言滑动区间所在位置是土体变形量最大且变形速率最快的区域则与滑动区间相邻的一定范围内的土体在滑面变形作用下相较于远离滑面位置处的土体具有更加显著的位移量和更快的变形速率 因此以坡体鼓包凸起区间处的土体作为主要分析对象则有助于提取位移速率沿深度方向的分布规律基于概化模型将水平位移量最大的滑动面称为主滑面反之水平位移量较小的滑动面称为次滑面分别对土体位移速率在不同滑动区间内的变化关系进行研究分析如图 所示)由图()可知主滑面所在的鼓包凸起区间是坡体沿深度方向水平位移最大峰值所在区域由于主滑面的土体变形量大、发展程度深则该区间内的土体位移速率会明显大于其余位置处的土体位移速率 其中土体愈靠近滑动面其位移变形愈显著使得以滑动面为中心的上下一定区间范围内的土体位移速率密集第 期陈 浩等:基于 型深孔测斜曲线的滑坡滑动面位置确定方法分布形成速率曲线簇即图()中主滑面土体速率分布区间对应的土体位移速率、(图()会形成速率值较大的速率曲线簇)若排除主滑面土体速率分区间则次滑面所在的鼓包凸起区间变成了坡体沿深度方向水平位移量最大的区域 同理受滑动面运动产生的压剪作用越靠近滑面位置处的土体变形量越大、变形速率也越大则图()中次滑面土体速率分布区间对应的土体位移速率、(图()将密集分布形成速率曲线簇 与此同时概化模型下部不动体的弯曲变形与主滑面的凸起变形相连则下部不动体部分区间内的土体变形量与次滑面速率分布区间内的土体变形量相等由于土体变形时间相同且位移量相等故 个区间内的土体位移速率一致从而存在速率曲线相互重叠的情况 因此相较于主滑面土体速率分布区间次滑面土体速率分布区间更大且沿深度方向向下延伸至不动体)除去主、次滑面土体速率分布区间则剩余位置处的土体变形量较小位移速率趋近相同并明显小于主、次滑面分布区间内的土体速率从而单独形成新的速率曲线簇 即、和、.、(图()共同形成新的位移速率曲线簇.位移速率曲线簇分析图 位移速率曲线.通过上述分析假设钻孔内测点的布置间隔一致且钻孔深度足够大 以时间为横坐标速率值为纵坐标则理想状态下土体位移速率沿深度方向的速率曲线分布特征如图 所示由图 可知速率曲线明显分为 道曲线簇分别对应主滑面、次滑面和非滑面 个分布区间(即图()主、次滑面土体速率分布区间及剩余分布区间)此外曲线簇之间的速率差异使得彼此之间存在着一定的间隔区间而这个特征能够作为划分土体滑动区间的重要依据 但是由前面的分析可知土体位移速率沿深度方向并不是成比例关系的线性变化即位移速率的大小与土体深度并没有直接的关联如次滑面速率曲线簇中既有滑动区间 内的土体位移速率曲线同时也包含下部不动体部分深度范围内的土体位移速率曲线 因此在土体速率曲线分簇特征的基础之上如何进一步提取土体深度与位移速率之间的关系是辨识滑面位置的重要内容研究择取曲线分簇特征显著的某一时期下的当日坡体不同深度处的位移速率值以深度为横坐标、位移速率值为纵坐标绘制散点图各个散点之间的水平间隔相同则可以得到理想状态下位移速率深度散点图如图 所示图 土体位移速率散点图.由图 可知:)各滑面土体速率分布区间与其对应的滑面鼓包凸起深度区间相交的区域速率散点密集分布形成散点簇且明显游离于非滑面土体速率分布区间内的速率散点 本研究将这一特征称为滑动区间的速率游离特征)速率散点的游离特征可以更加清晰地确定坡体鼓包凸起区域的深度区间能够将各滑面鼓包凸起深度区间的分布范围由直观的定性判断变为具体的定量判断且有利于滑面位置的准确辨识自 然 灾 害 学 报第 卷具有“”型曲线特征的滑坡其土体变形具有连续性当滑动区间处的土体变形量相对较小时则不同的土体速率分布区间彼此之间的速率散点簇间隔相差较小使得不同区间内的速率散点游离特征变得并不显著导致各滑面所在滑动区间的深度范围不易区分.土体加速度分析通过前面的分析可知位移速率散点能够较好地区分土体的滑动区间并确定各滑动区间的深度范围但是受土体变形量及土体变形连续性的影响位移速率散点的游离特征不一定显著相较于其余位置的土体滑动区间内的土体具有更大的变形量和位移速率 而加速度作为描述物体速度变化快慢的物理量将土体加速度作为不同位置处土体运动性能的衡量指标相比于位移速率更能凸显区间内土体运动性能的差异若将图 中的位移速率时间曲线转变为加速度时间曲线则两者的曲线分簇特征相似且由于不同位置处土体彼此间的位移速率比例明显小于加速度比例使得曲线簇之间的间隔区间更大 同理择取曲线分簇特征显著的某一时期下的当日坡体不同深度处加速度值以深度为横坐标、加速度值为纵坐标绘制散点图可以得到理想状态下加速度深度散点图如图 所示图 土体位移加速度散点图.由图 可知:)各滑面土体加速度分布区间内的散点分布更加密集且各区间内的加速度散点簇具有更加显著的游离特征)不同的土体加速度分布区间彼此之间的散点簇间隔更大即散点簇间隔区间 和区间 明显相较于速率散点图能够更加直接准确地辨识坡体滑动区间及其对应的深度范围)提取各滑面土体加速度分布区间内的散点数据可以快速准确地缩小滑动面所在区间的分布范围极大地降低无关数据对滑面位置辨识的干扰并为滑面位置的确定提供关键依据因此通过上述理论分析可知对于具有“”型曲线特征的滑坡可将土体加速度作为滑面位置辨识的重要指标实际运用分析.钻孔概况研究选取了云南省罗平县境内的一滑坡工点该工点为老滑坡堆积体分为上下两级如图 所示 根据钻孔揭露情况滑坡地层岩性为第四系坡残积()及少量人工堆填土()、崩积土()等组成的上部覆盖层和下伏三叠系中统法郎组上段()基于上述理论分析本文选取位于 号滑坡内的 钻孔的实际监测数据进行分析验证如图 所示孔全深为.数据采集深度为.测点布置间隔为.数据采集时间为 年 月 日 年 月 日 由于采样时间间隔密集为了便于展示曲线的变形特征选取部分日期下的深孔位移绘制测斜曲线结果如图 所示可见曲线有典型的“”型曲线特征第 期陈 浩等:基于 型深孔测斜曲线的滑坡滑动面位置确定方法图 滑坡实景图.图 钻孔布设图 图 深孔测斜曲线 .位移速率曲线分析分别计算监测期内不同深度处的土体位移速率并基于深孔测斜曲线特征(图)分别用不同颜色绘制不同深度区间内的位移速率曲线(黑线:.蓝线:.粉线:.绿线:.)结果如图 所示 由图()可知速率曲线初期波动起伏很大且曲线分布杂乱无章后期速率曲线逐渐趋于平缓并有着明显的分簇特征且不同曲线簇之间近似平行分布为了更加清晰地展示不同深度区间处的土体速率特征分别提取不同区间内的土体速率曲线 由图()()可知:初期滑动面发展变形活跃外界干扰因素作用显著不同深度处的土体变形都有着明显的偏移速率曲线之间相互交错使得曲线分布整体上显得杂乱无序而由前面的理论分析可知滑动面的发展变形会使得不同区间处的土体速率产生显著差异形成曲线簇且这一特点会贯穿整个滑坡运动过程故从 年 月 日 年 月 日的速率曲线中亦能隐约分辨曲线分簇特征自 然 灾 害 学 报第 卷图 钻孔深部位移速率曲线.中后期外界干扰作用减弱滑动面进一步发展不同深度处的土体趋向稳定变形此时坡体变形状态接近概化模型的理想状态速率曲线之间近似平行分布且具有了明显的分簇特征且 年 月 日当日位移速率的曲线分布相对稳定和密集可明显分为多道曲线簇.位移速率散点分析图 钻孔当日位移速率深度散点图().()选取该钻孔监测期内 年 月 日时坡体不同深度处的位移速率值以深度为横坐标、位移速率值为纵坐标绘制散点图如图 所示由图 可知:)当日位移速率散点具有明显的鼓包凸起特征形状与概化模型的速率分析结论相对应且鼓包凸起区间内的速率散点具有明显游离特征能够有效辨识各滑面所在滑动区间的大致分布范围 其中次滑面的滑动区间深度大致为.主滑面的滑动区间深度大致为.)由于“”型曲线特征的滑坡体其自身变形具有连续性各滑动区间的速率散点簇与非滑动区间的速率散点簇彼此之间间隔并不显著使得滑动区间与非滑动区间两者在交界区域处的速率散点缺乏明显的区分界限不易辨识该位置处的土体归属区间影响各滑动区间深度范围确定的准确性由上可知土体位移速率散点分布特征一方面有助于辨识滑动区间大致深度范围另一方面也存在着区间交界区域处速率散点归属模糊的问题.加速度分析为了能够有效克服散点簇之间间隔不显著、区间交界区域散点归属不清晰的问题研究结合前面速率曲线的分析结果基于位移速率进一步提取土体的加速度变化特征 同理基于深孔测斜曲线特征(图)分别用不同颜色绘制不同深度区间内的加速度曲线(黑线:.蓝线:.粉线:.绿线:.)结果如图 所示由图()可知土体加速度曲线与位移速率曲线相似初期加速度曲线彼此之间相互交错加速度曲线整体显得错综复杂 中后期土体加速度趋向稳定曲线整体贴近于 值表明监测期内坡体运动并不活跃土体变形缓慢、运动趋势并不显著为了更加清晰地展示不同深度区间处的土体加速度特征放大中后期的加速度曲线(图()的红色方框区域)变形情况并分别提取不同区间内的土体加速度曲线 由图()()可知 年 月 日的加速度曲线具有比速率曲线更加显著的分簇特征由上至下存在 个清晰完整的间隔区间将加速度曲线大致划分为三道明显的曲线簇分别为由绿色和黑色曲线组成的第一道曲线簇(即顶部土体与下部滑床)由第 期陈 浩等:基于 型深孔测斜曲线的滑坡滑动面位置确定方法蓝色和部分红色曲线组成的第二道曲线簇(即次滑面区间和部分主滑面区间内的土体)以及由剩余红色曲线组成的第三道曲线簇(即主滑面区间内加速度大于次滑面区间的土体)图 钻孔深部位移加速度曲线.选取该钻孔监测期内 年 月 日时坡体不同深度处的加速度值由于当日加速度值皆为负值为了便于分析以深度为横坐标、加速度绝对值为纵坐标绘制散点图如图 所示图 钻孔当日加速度深度散点图().()自 然 灾 害 学 报第 卷由图 可知:)当日加速度散点具有明显的鼓包凸起特征且鼓包凸起区间内的加速度散点具有十分明显的游离特征能够更加准确地辨识各滑面所在滑动区间的深度范围 其中次滑面的滑动区间深度大致为.主滑面的滑动区间深度大致为.)相较于速率散点图加速度散点图中各滑动区间的散点簇与非滑动区间的散点簇之间存在更大的断层区域间隔区间更加显著使得滑动区间与非滑动区间两者在交界区域处的加速度散点具有了清晰明显的区分界限能够快速准确地辨识该位置处的土体归属区间解决各滑动区间深度范围模糊的问题并为滑面位置精准确定提供重要依据.滑面位置的精准确定.计算方法选择提取滑动区间内的加速度散点数据由于区间内的加速度散点分布特征近似抛物线且滑面位置处的土体加速度值最大则基于区间内的散点数据寻找加速度最大值对应的深度是准确辨识滑面位置的关键 而在实际的深孔位移监测中测斜仪上各测点的间隔距离通常为.故此时散点图中滑动区间内最大加速度散点对应的深度并不一定是滑动面的准确位置仍需基于滑动区间内的加速度散点数据计算加速度最大值及其对应的深度值由图 可知各滑动区间内的数据为离散数据点故可将“拟合法”和“插值法”作为可行的计算方法而不同的计算方法有着其各自的适用性)拟合法对于多数据点的计算通常采用高阶多项式拟合然而这种方法的精度取决于幂次的选择幂次过低则拟合曲线不能穿越所有数据点且拟合误差大幂次过高则拟合曲线容易出现龙格现象 由于高阶多项式幂次选择是一个复杂多变的问题故不适合广泛运用于加速度最大值点的计算)为了能够穿越区间内的所有数据点并且保持曲线连续光滑的特性使其符合“”型曲线的变形特征可以选择采用三次样条插值法 陈辉基于深孔测斜曲线采用了不同类型的插值法进行计算分析对比结果表明三次样条插值法的稳定性、贴合度以及精度都是最高的该方法的本质是在相邻的数据节点间构成一段三次多项式再把每一段三次多项式按顺序拼接成光滑的曲线具有更好的收敛性能够有效克服牛顿插值法、拉格朗日插值法存在的尖点问题以及多项式阶数过高时存在的龙格现象且不需要求解过多的导数信息、计算更加简便适合用于加速度最大值点的计算因此选择三次样条插值法更加符合“”型曲线滑动区间内离散点的数学运算其数学计算模型为:假设一系列互不相等的数据节点()存在某种关系 ()其中 根据三次样条插值理论以区间为例()()()的二阶导数()()则该区间上()的三次样条插值表达式为()()()()()()式中:.滑面位置的计算结果分析提取次滑面滑动区间内的加速度散点数据通过 编程求解该区间内各个区段的三次样条插值函数表达式结果如式()式()所示:(.).(.).(.).(.).()(.).(.).(.).(.).()(.).(.).(.).(.).()(.).(.).(.).(.).()由式()式()可计算得到次滑面滑动区间内任一深度处的土体加速度结果如图()所示 同理第 期陈 浩等:基于 型深孔测斜曲线的滑坡滑动面位置确定方法可计算得到主滑面滑动区间内任一深度处的土体加速度如图()所示图 滑面位置计算点.图 滑动面位置示意图.由图 可知次滑面滑动区间处加速度的最大值为.其对应的深度为.主滑面滑动区间内的最大加速度为.对应的深度为.将常规的深孔测斜曲线滑面位置辨识方法与本研究提出的计算方法相比较如图 可知:)常规的滑动面位置辨识方法是基于钻孔累积位移深度曲线(即测斜曲线)通过寻找曲线最大凸起点对应的深度从而确定滑动面的位置则采用该方法可以得到该钻孔内的主滑面和次滑面分别位于地下.、.处)本文提出的计算方法是在累积位移深度曲线的基础上通过构建概化模型提取滑动面位置与上下部土体之间的变形关系建立基于加速度深度曲线的三次样条插值法以滑动区间内的加速度最大值作为滑面位置辨识的关键依据使滑动面的位置可计算化具有更加科学的数学依据和理论依据 通过计算可以得到主、次滑面的计算深度分别为.、.此外由现场钻探报告可知该钻孔附近的坡体自上至下分别在.、.处发现了较为明显的滑动擦痕则采用常规方法获取的主、次滑面位置误差分别为.、.而本文的滑面位置计算误差约为.、.实际结果表明研究提出的计算方法能够明显减小常规辨识方法的误差进一步提升滑面位置辨识的准确度讨论.适用性分析.干扰因素及特征搜寻基于实际案例中土体位移速率和加速度变化规律的分析可以发现本文提出的概化模型具有一定的代表性和合理性能够为坡体的运动变化过程提供较为科学的解释 但是这些规律性的特征显现源于理想状态下的坡体运动而在实际的深部位移监测过程中滑坡运动复杂多变不同深度处的土体位移速率和加速度曲线分簇特征不一定显著容易受到各种因素的干扰 本研究结合前人的研究成果将影响滑坡变形主要干扰因素总结归纳为以下几个方面:)降雨作用:雨水渗入坡体使得土体重量增加产生渗透压力弱化了岩体强度加剧了处于极限平衡状态的坡体向不平衡状态发展导致坡体稳定性降低)工程扰动:人类工程活动破坏原有的地形地貌改变了岩体的应力状态使在自然条件下已经达到平自 然 灾 害 学 报第 卷衡状态的岩土体应力进行重新分布斜坡随之产生新的变形)地质条件:具有松散土层、碎石土、风化壳和半成岩土层的斜坡抗剪强度低容易随着滑坡的移动产生明显的变形在各种节理、裂隙、层面和断层发育的斜坡其滑坡变形也更显著因此在这些干扰因素的影响作用下土体速率和加速度沿深度方向的分布变得错综复杂个别位置处的土体甚至会超过滑面位置处的土体速率使得曲线分簇特征不易辨识 故对于本文提出的方法而言如何准确寻找曲线分簇特征显著的某日位移速率数据或加速度数据就显得尤为重要其中具有“”型曲线特征的滑坡其变形是一个缓慢滑移的过程相较于具有“”型曲线特征的滑坡其滑面并未完全贯通而由于其滑面位置处的土体变形大且土体沿深度方向的变形是连续无突变的使得土体变形近似以滑面位置为凸起点形成多个鼓包 此外随着时间的推移滑动面不断发展变形不同位置处的土体位移速率差异愈发显著而这一特点将会贯穿滑坡的整个运动变形过程虽然各种干扰因素的作用容易对土体变形速率产生显著的影响但是干扰因素的作用往往都是短期间断的当监测时间足够长时在监测期内总能找到运动曲线分簇特征明显的时期受各种因素的影响这个时期往往出现在滑面变形稳定后的中后期.测点间距及分析指标的影响在实际的深孔位移监测中测斜仪上的测点间隔是固定的通常为.若在此基础之上进一步缩小测点间隔对于本方法而言其计算精度虽然能得到进一步提升但是这种精度的提升并不显著而且间隔减小对于实际监测而言就意味着测点数量增多、监测成本上升若考虑增大测点间隔虽然能有效降低监测成本但也不一定适用于各种类型的滑坡 对于堆填土滑坡和岩石类滑坡而言其具有滑动面显著、滑带厚度小且滑体以整体运动为主的特点如果增大测点间隔反而难以确定滑面的准确位置而且这类滑坡的深孔测斜曲线突变特征十分显著呈明显的“”型仅从位移指标就能清晰辨识滑面位置 而对于黏性土滑坡和黄土滑坡而言这类滑坡的滑带厚度通常较大在滑面暂未发展贯通时坡体的移动会带动土体沿深度方向产生连续变形且不易产生突变另外本文提出的方法其核心在于计算滑动区间内加速度离散点最大值所对应的深度若通过物探表明滑带土的分布区间较厚则离散点的间隔并不会明显阻碍滑动区间内土体变形趋势的体现即对于最大加速度计算结果的影响相对较小故可适当放大测点间隔反之滑带土分布区间较薄则不宜缩小测点间隔.方法优势分析通过对实际案例的运用分析可以发现滑动面的实际深度与深孔测斜曲线鼓包凸起点的位置相近且与加速度最大值处的计算深度基本重合表明研究提出的方法具有更高的可靠度可以更加准确地获取滑动面的位置信息 其优势主要体现在以下几个方面:)具有更加科学可靠的理论依据 研究基于滑坡体概化模型结合“”型曲线滑坡体变形特征考虑不同位置处的土体变形规律深入分析了模型变形与位移速率及加速度之间的潜在联系并在实际案例分析中得到验证)充分挖掘“”型深孔测斜曲线的关键特征具有广泛的适用性 研究表明不同滑动区间的土体位移速率差异显著且当滑动面的发展变形达到一定程度时土体的位移速率沿深度方向会形成明显曲线簇 进一步地将位移速率转化为加速度则土体加速度曲线的分簇特征更加显著能够明显区分土体的滑动区间可为滑动面位置的准确辨识提供依据)具有合理的数学依据有着更高的可靠度 研究提出的方法通过提取监测期内曲线分簇特征显著的某日土体加速度数据运用三次样条插值法计算各滑动面所在滑动区间内的加速度最大值并以该值对应的土体深度作为滑面的计算深度从而使滑动面位置的确定可计算化基于以上特点研究提出的计算方法能够有效克服深孔测斜曲线传统辨识方法中存在的滑动面定义不清晰、数值不确定的问题避免了因观测尺度选取不当导致曲线特征误判以及人为主观判别导致滑面辨识误差较大的情况.方法局限性分析研究提出的方法虽然较好地解决了“型”曲线在滑动面位置辨识中存在的各种问题但方法本身也存在着一定的局限性制约了滑动面计算深度的精度仍然需要更加深入的研究分析从而进一步优化计算方法第 期陈 浩等:基于 型深孔测斜曲线的滑坡滑动面位置确定方法)本文提出的数学计算方法其前提是选择加速度曲线分簇特征显著的某日土体加速度作为分析对象进而运用三次样条插值法计算当日各滑面所在滑动区间内的加速度最大值从而确定该值对应的滑动面计算深度 但是监测期内不同深度处的土体速率是动态变化的不同深度处的土体加速度在不同时期并不相同使得滑动面的计算深度存在一定的差异)研究提出的计算方法是基于“”型深孔测斜曲线不一定适用于其它类型的测斜曲线但能够为其滑动面位置的确定提供参考 不同滑坡的运动变形过程虽然差异显著但同样存在一定的共性 对于不同曲线类型的分析可结合其滑动面的发展程度、不同位置处的土体变形特点考虑增加约束条件、选取合适的分析指标等建立新的假设条件)由于岩石类滑坡、堆填土滑坡通常具有明显的滑动面、且以整体运动为主其深孔位移曲线一般不具有“”型特征而黄土滑坡和黏性土滑坡在其滑面发展过程中易随坡体移动产生连续变形呈现“”型曲线特征 相较而言本文提出的方法多适用于后者的滑面位置计算分析结论基于“”型测斜曲线变化特征本文通过构建坡体运动的概化模型深入分析了土体沿深度方向的变形规律揭示了不同深度处土体的位移速率和加速度分布特点为滑动面位置的准确辨识提供了重要依据提出了一种能够更加准确地辨识“”型深孔测斜曲线滑动面位置的方法并在实际的案例中得到了成功运用主要结论如下:)具有“”型曲线特征的滑坡土体位移速率曲线沿深度方向的分布具有明显的分簇特征每簇曲线分别对应各滑面的滑动区间及非滑动区间 将位移速率曲线转化为加速度曲线则加速度曲线的分簇特征更加显著)基于加速度曲线提取分簇特征显著的某日土体加速度加速度深度散点图具有明显的散点分簇特征使得各滑面的滑动区间与非滑动区间具有明显的间隔能够准确划分滑面所在区间的深度范围提取滑面所在滑动区间内的加速度散点数据运用三次样条插值法计算该区间内土体加速度最大值对应的深度能够更加准确地获取滑动面的具体位置参考文献:徐淑梅 肖琳 李程程 等.我国两种典型地质灾害区划技术发展现状述评.自然灾害学报 ():.():.()姜程 霍艾迪 朱兴华 等.黄土水力侵蚀滑坡泥流灾害链的研究现状.自然灾害学报 ():.():.()徐邦栋.滑坡分析与防治.北京:中国铁道出版社.:.().:.吴香根 夏阳 邢志会.深孔位移监测技术在滑坡勘察中的应用.路基工程():.():.()焦龙进 李磊 姜德民.滑坡勘查中滑动面判定方法分析.建筑技术开发 ():.():.().:.:.():.:.张国栋 谈太溪 徐志华 等.三峡库区谭家河滑坡变形监测成果分析.自然灾害学报 ():.自 然 灾 害 学 报第 卷 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