滑坡監測數據處理方法

李強龍

(沈陽龍天測繪科技有限公司,遼寧沈陽 110000)

滑坡監測數據處理方法

李強龍

(沈陽龍天測繪科技有限公司,遼寧沈陽 110000)

本文介紹了通過云陽滑坡劃分結果,結合滑坡的物理力學性質,根據塊體之間變形模型參數的差異揭示塊體變形狀態、變形原理和變形趨勢,并為有關的應用部門進行滑坡機理探討、穩定性評價和時空預報提供基礎。

滑坡 模式識別 應力分析 應變分析

1 云陽寶塔滑坡概況

云陽寶塔滑坡體位于重慶市云陽縣城東約1km處的長江左岸，滑坡前緣高程70m，后緣高程520m，相對高差450m，滑坡區面積達2，滑坡體積估計1億多屬于特大型滑坡。

地貌特征：滑坡區南臨長江，東西兩側分別為由北向南的大河溝和湯溪河所深切，成為一面依山，三面傍水的順向岸坡。坡頂高程716m，高出長江枯水位631m，岸坡地形坡度與巖層傾角基本一致，岸坡中地下水補給條件差，排泄條件良好。滑坡形狀近似一扇形，從南向北的沖溝較發育，較大的有西部的石板溝和東部的新橋溝，它們是地表水排泄的主要通道。

地質特征：滑坡發育于故陵向斜北翼J3p地層中，巖性為灰白色長石英砂巖與紫紅色泥巖等五層，巖層走向E—W，傾向S，傾角上陡下緩(40°～8°)，呈椅狀，滑坡剪出口高程70m，低于長江枯水位13m以下。

2 程序設計和位移量計算

本文以Visual Basic 6.0為開發語言，以Visual Basic 6.0的內置數據庫Microsoft Jet SQL進行數據管理。滑坡工程程序按照監測和數據分析處理先后順序來設計，由“數據錄入”、“變形計算”、“滑坡分類”、“變形區域劃分”、“監測點位移時間序列圖”、“幫助”、“退出”七個主菜單和一些命令控件組成。計算位移量時，以2011年1月的監測點坐標作為基準值，另一期的同它相比較。位移量以表的形式保存，以監測點的點號作為表的關鍵字。

3 滑坡塊體識別

在實現滑坡聚類分塊時，根據系統聚類的思想，采用將各個單元逐步擬合連成若干個大類塊域的方法進行。在擬合過程中，既要考慮單元之間的相似性，又要考慮它們之間的連通性的要求。各個單元之間的擬合單位權方差作為聚類的指標矩陣，把單元之間的鄰接關系矩陣作為約束矩陣。在已知點位精度的情況下，以2倍的點位中誤差作為閾值。各類內部所有單元一起擬合得到的擬合方差小于給定的閾值，滿足類的定義和各區域內部相似性的要求。還可以通過假設檢驗的方法，在一定置信度下，來檢驗一單元聚類到另一單元的可能性。各個類內部的單元之間在地理位置上相互接壤、連成一片，滿足各類內部各單元連通性的要求，把滑坡體劃分成若干個均勻應變區域。計算每一類的變形模型參數，以表的形式保存，分類號作為表的關鍵字。

圖1

4 滑坡二維變形分析

滑坡的二維變形模式識別是通過對監測點的平面坐標(x,y)和位移量(dx,dy)進行塊體劃分，并在此基礎上進行應變分析。本文以云陽滑坡2011年1月到2013年9月的8期觀測資料進行平差計算，得到滑坡體上的12個監測點平面坐標和位移矢量。滑坡上的12個監測點構成14個三角形單元，9作為閾值進行滑坡的分塊。

通過計算發現，在給定閾值下，2011年1月至2011年5月、2011年6月、2011年7月滑坡體合并成一個塊體。說明2011年1月到2011年7月期間，滑坡各部分沒有明顯的變形。

2011年1月至2011年8滑坡識別后分成4塊，如圖1所示，每一個塊包含的三角形單元為A：1；B：2；C：3，5，6，7，8，910，11，12，13；D：4。A塊的最大應變、最小應變都為壓縮應變，最小應變值非常小。A塊的變形為單向壓縮，說明它的西側區域為穩定的并存在斷裂帶，在實際地質調查中發現A塊西側為古滑坡的滑壁，是基巖，與分析結果吻合。B、C、D塊最大應變為壓縮應變，最小應變為拉伸應變。A、B、D三塊以大致沿X軸方向壓縮變形為主，沿Y方向拉伸。而且變形量遠大于C塊。C塊的應變量很小，可能由觀測誤差引起的，認為C塊處于穩定狀態。97年1月至97年8月期間，A塊和B塊由于最小主應變不同，這兩個相鄰塊并沒有合成一個塊體，C塊沒有滑動，D塊沿X軸成23°夾角向下滑動，移動量沒有A、B大。整個滑坡屬于推壓型滑坡，仍處于穩定狀態。滑坡在2011年7月至8月之間發生很大的變化，根據當地的氣候條件分析認為是由于大量降雨引起的(8、9月為當地的雨季)。2011年1月至2011年9月同2011年1月至2011年8月在塊體劃分和應變信息大致相同，在8、9月滑坡的各塊運動趨勢基本保持不變。

5 結語

通過以上分析可得出以下結論：

(1)在滑坡二維變形分析中所做的滑坡分塊和應變分析同實際情況是吻合的。在觀測期內A、B塊沿X軸向下滑動；D塊一直保持相同的變形模式，認為D塊不屬于該滑坡。(2)在觀測初期，就可以進行滑坡分塊。在觀測期間，若滑坡塊體內各部分保持變形趨勢相同，滑坡的塊體劃分不會發生太大的變化；(3)在監測點比較少的情況下，分塊后可能存在獨立三角形單元。這是因為位移矢量不足說明它是均勻應變塊體還是不均勻應變塊體，只有由兩個以上基本單元聚合的塊體才能通過位移矢量證明為均勻應變塊體。對于獨立三角形塊體，有兩種可能：一種是均勻應變塊體，一種是非均勻應變塊體。對非均勻應變塊體存在斷裂的可能性較大。如果一個獨立的三角形塊體位于兩個大塊體之間，它很可能就是斷裂帶所經過的地方。所以應加強對獨立三角形塊體的監測點觀測，以獲取進一步信息，或進行地表調查。(4)總之云陽滑坡屬于壓推型滑坡。

[1]殷坤龍,韓再生,李志忠.國際滑坡研究的新進展[J].水文地質工程地質,2000(5).

[2]黃聲享,尹暉,蔣征.變形監測數據處理[M].武漢大學出版社,2003(1):98-128.