巖石力學(xué)讀書(shū)報(bào)告

1、滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究現(xiàn)狀述評(píng)張永興，胡居義,文海家1）新型監(jiān)測(cè)手段2）預(yù)警模型3）研究熱點(diǎn)、難點(diǎn)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(guó)是世界上滑坡分布最廣、危害最重的國(guó)家之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，滑坡災(zāi)害每 年至少造成300人死亡，數(shù)千萬(wàn)元的直接經(jīng)濟(jì)損失，危害程度僅次于地震。因此， 對(duì)滑坡災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究意義十分重大。對(duì)于具體滑坡而言，滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào) 包括三方面內(nèi)容:滑坡滑動(dòng)時(shí)間預(yù)報(bào)、滑坡活動(dòng)強(qiáng)度預(yù)報(bào)及滑坡危害預(yù)測(cè)?；?預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究在國(guó)內(nèi)外由來(lái)已久，近十多年來(lái)，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：?，在滑坡、崩塌、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(guó)是 世界上滑坡分布最廣、危害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。如1983年甘肅灑勒山滑坡，三分 鐘內(nèi)6000萬(wàn)m3 土體下滑，掩埋了三個(gè)村莊，死亡237人;1985年三峽新灘滑 坡,3000萬(wàn)m3 土石下滑,200萬(wàn)m3滑入長(zhǎng)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(guó)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(duì)的，不穩(wěn)定是絕對(duì)的。即使現(xiàn)在穩(wěn)定的邊坡,在經(jīng)過(guò) 長(zhǎng)期的地質(zhì)作用或人類活動(dòng)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(duì)滑坡進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)進(jìn)行研究意義非常重大。對(duì)于具體 滑坡而言，滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)包括三方面內(nèi)容：滑坡空間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、滑坡時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù) 報(bào)、滑坡活動(dòng)強(qiáng)度預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)。2滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的具體含義研究滑坡的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)問(wèn)題，我們首先必須了解預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的含義。從廣義上講, 滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)應(yīng)包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容。2.1空間預(yù)測(cè)空間預(yù)測(cè)即預(yù)測(cè)可能發(fā)生滑坡的地點(diǎn)。很顯然，這是首先要解決的問(wèn)題，不知 道哪里可能發(fā)生滑坡，滑坡預(yù)報(bào)便無(wú)從談起,其中必

4、須考慮以下兩個(gè)層次的問(wèn)題：一是區(qū)域性或區(qū)域段預(yù)測(cè),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(píng)價(jià)。二是場(chǎng)地性的滑坡空間預(yù)測(cè)。它應(yīng)該查明工程場(chǎng)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(cè)因素影響下的演化趨勢(shì), 并提出粗略的應(yīng)對(duì)措施。2.2時(shí)間預(yù)報(bào)時(shí)間預(yù)報(bào)一般是指預(yù)報(bào)發(fā)生劇烈滑動(dòng)的時(shí)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(lái)不來(lái)得及治理以及怎樣治理的問(wèn)題。對(duì)那些 經(jīng)濟(jì)效益不大,或者雖然具有較好的經(jīng)濟(jì)效益但已處于失穩(wěn)狀態(tài)、來(lái)不及治理的 滑坡，便應(yīng)預(yù)報(bào)出其發(fā)生劇滑的時(shí)間，以便及

5、時(shí)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(bào)的最重要意義 之一。2.3災(zāi)害范圍及程度預(yù)測(cè)災(zāi)害范圍及程度預(yù)測(cè)即預(yù)測(cè)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(yùn)動(dòng)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(cè)預(yù)報(bào)空間預(yù)測(cè)是指對(duì)滑坡發(fā)生的地點(diǎn)、規(guī)模等的預(yù)測(cè)，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(cè)法穩(wěn)定系數(shù)預(yù)測(cè)法是最早的滑坡空間預(yù)測(cè)的方法。該法通過(guò)計(jì)算滑坡體的安全 系數(shù)F

6、s來(lái)預(yù)測(cè)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(jì)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(jì)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(cè)，在工程中 應(yīng)用非常廣泛,且為設(shè)計(jì)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(guò)對(duì)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(duì)這種關(guān)系進(jìn)行存儲(chǔ)記憶，直接為預(yù)測(cè)提供知識(shí)庫(kù)，同時(shí)，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(cuò)性、靈活性和適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 對(duì)斜坡穩(wěn)定性空間預(yù)測(cè)是用研究程度較高的斜坡地段作為已知樣本對(duì)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(cè)樣本，輸入已經(jīng)學(xué)習(xí)好的網(wǎng)絡(luò),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)想記憶功能直接預(yù)測(cè) 穩(wěn)定性。在用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中,可以把各種可能對(duì)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(cè)的精度。許強(qiáng)等運(yùn)用此方法預(yù)測(cè)了黃河某水電 站庫(kù)區(qū)和三峽某些典型斜坡地段的穩(wěn)定性，其預(yù)測(cè)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(guò)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(duì)某一具體滑坡而言，總會(huì)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(gè)因素上，所以預(yù)測(cè)精度較高。殷坤龍等用此 方法成功地對(duì)重慶市的斜坡穩(wěn)定性進(jìn)行了預(yù)測(cè)。3.4災(zāi)變模型預(yù)測(cè)法9計(jì)算邊坡的穩(wěn)定系數(shù)需要涉及到巖土的計(jì)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(jì)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(kāi)了這些不確定性的參數(shù)的影響，它假定系統(tǒng)在任何時(shí)刻 的狀態(tài)都可完全由給定的幾個(gè)狀態(tài)內(nèi)部量(x1,x2 ,xn)的值來(lái)確定，同時(shí)系統(tǒng) 還受到m個(gè)獨(dú)立的控制量(u1,u2um)的控制，通過(guò)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(duì)邊坡穩(wěn)定性的不同 程度的影響，能較真實(shí)地描繪邊坡系統(tǒng)的

9、狀態(tài)。吳文德等運(yùn)用尖點(diǎn)災(zāi)變模型對(duì)某 一中型露天礦山的穩(wěn)定性進(jìn)行了預(yù)測(cè)，得出了與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相吻合的結(jié)果。3.5模糊綜合評(píng)判法ioii邊坡的穩(wěn)定性受諸多因素的影響,很難用一個(gè)確定的結(jié)論來(lái)表述其穩(wěn)定還是 不穩(wěn)定，往往用模糊概念來(lái)表述，如把邊坡的穩(wěn)定等級(jí)分為“危險(xiǎn)區(qū)”、“不穩(wěn)定區(qū)”、 “較不穩(wěn)定”、“穩(wěn)定區(qū)”等。模糊綜合評(píng)判方法就是對(duì)邊坡穩(wěn)定性等級(jí)進(jìn)行分類, 并通過(guò)專家評(píng)分或構(gòu)造隸屬函數(shù)確定對(duì)同一等級(jí)各因素以及某一因素在不同等 級(jí)中對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響程度(隸屬度),建立模糊評(píng)判矩陣,確定邊坡的穩(wěn)定性對(duì) 各等級(jí)的隸屬程度,最后按擇優(yōu)原則預(yù)測(cè)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(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)滑坡災(zāi)害發(fā)生時(shí)間的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是要確定滑坡在未來(lái)可能發(fā)生的時(shí)間區(qū)段或 確切時(shí)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(cè)預(yù)報(bào)的時(shí)間 越長(zhǎng)，所能依據(jù)信息的可靠度就相應(yīng)的下降，預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)果的可靠度也就越低。按 照預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)時(shí)間的長(zhǎng)短,滑坡災(zāi)害的時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)可分成長(zhǎng)期預(yù)報(bào)、短期預(yù)報(bào)和 臨滑預(yù)報(bào)。長(zhǎng)期預(yù)報(bào)長(zhǎng)期預(yù)報(bào)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(shí)，對(duì)滑坡未來(lái)的穩(wěn)定性演化趨勢(shì)做出的一種預(yù) 測(cè)。預(yù)測(cè)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(bào)期限一般應(yīng)在一年以上。歷史滑坡及其活動(dòng)性資料、

11、易滑坡地質(zhì)環(huán)境的確定, 是長(zhǎng)期預(yù)測(cè)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(dòng)、人類 活動(dòng)等的對(duì)應(yīng)關(guān)系。短期預(yù)報(bào)滑坡災(zāi)害短期時(shí)間預(yù)報(bào)是依據(jù)滑坡影響因素對(duì)滑坡作用的強(qiáng)度和隨時(shí)間的變化 規(guī)律。在掌握滑坡動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上,分析推斷滑坡災(zāi)害的近期演化趨勢(shì)，預(yù) 測(cè)滑坡可能產(chǎn)生的季度或月份。滑坡災(zāi)害的短期時(shí)間預(yù)測(cè)可以依據(jù)兩個(gè)方面的重 要途徑:一是滑坡自身運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在規(guī)律和活動(dòng)性趨勢(shì)分析的研究途徑。二是滑坡 活動(dòng)性觸發(fā)因素的規(guī)律性與滑坡活動(dòng)性之間關(guān)系的研究途徑。臨滑預(yù)報(bào)臨滑預(yù)報(bào)是指當(dāng)滑坡已開(kāi)始出現(xiàn)整體下滑前的一些宏觀變形跡象。滑坡位移已明 顯進(jìn)入加速段時(shí),對(duì)劇滑時(shí)間做出的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。其預(yù)報(bào)期限應(yīng)在

12、幾天之內(nèi)，根據(jù)監(jiān) 測(cè)手段的不同，預(yù)報(bào)精度也可以是日、小時(shí),甚至是分。需要強(qiáng)調(diào)的是，臨滑 預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)必須有嚴(yán)格可靠的連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)越多，預(yù)測(cè)的精度也隨之提高。開(kāi)展位移場(chǎng)以外的物理場(chǎng)監(jiān)測(cè)，如摩擦熱、聲發(fā)射等監(jiān)測(cè)，是擴(kuò)大臨滑預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)內(nèi) 容的重要途徑。4.1宏觀前兆判別預(yù)報(bào)11滑坡失穩(wěn)成災(zāi)是有宏觀先兆的,對(duì)這些前兆的判別往往可構(gòu)成預(yù)報(bào)的堅(jiān)實(shí)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(cè)資料表現(xiàn)為加速趨勢(shì)；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(qiáng)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(dòng)物常常在滑前有明顯的異常。4.2齋滕模型25齋滕法是國(guó)內(nèi)外系統(tǒng)研究滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)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(gè)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(shí)驗(yàn)和儀器監(jiān)測(cè)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(cè)預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)公式，認(rèn)為在穩(wěn)定蠕變階段,各時(shí)刻的應(yīng)變速率與該 時(shí)刻距破壞時(shí)刻的時(shí)間的對(duì)數(shù)成反比，相應(yīng)計(jì)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(gè)時(shí)間來(lái)計(jì)算最后破壞時(shí) 間，相應(yīng)計(jì)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(shí)間。運(yùn)用這種方法，我國(guó)學(xué)者對(duì)1983年7月9日 發(fā)生的金川露天礦采石場(chǎng)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(bào)。4.3統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型法近年來(lái)，隨著各種統(tǒng)計(jì)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(jì)數(shù)理理論為基礎(chǔ)，建立滑坡位移一時(shí)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(jì)規(guī)律，預(yù)報(bào)滑坡發(fā)生時(shí)間。這是目前滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研 究中最活躍之處，在我國(guó)尤其活躍。目前，最常見(jiàn)的統(tǒng)計(jì)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(zhǎng)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(bào)法都只用于臨滑預(yù)報(bào)，并都是對(duì) 已發(fā)生的滑坡作反演擬合預(yù)報(bào)，事后驗(yàn)證效果良好。但無(wú)一用于未發(fā)生滑坡的超 前預(yù)報(bào)，故各種模型的真正效果如何，尚有待實(shí)踐檢驗(yàn)。4.4黃金分割法張悼元教授、黃潤(rùn)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(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外十余個(gè)具有完整系統(tǒng)狀態(tài)歷時(shí)曲線的滑坡實(shí)例的分析 研究，于1988年提出以“黃金

16、分割法”預(yù)測(cè)滑坡發(fā)生時(shí)間，指出滑坡位移歷時(shí)曲線 的線性段的歷時(shí)與線性、非線性段歷時(shí)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(duì)滑坡中、短期預(yù)報(bào)可靠性較高。4.5非線性動(dòng)力學(xué)模型預(yù)測(cè)1516非線性動(dòng)力學(xué)模型是按照非線性動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)并運(yùn)用耗散結(jié)構(gòu)理論和協(xié)同 學(xué)的宏觀研究方法從時(shí)間序列數(shù)據(jù)中建立的邊坡系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。4.6灰色理論模型預(yù)測(cè)4Verhulst模型是1837年德國(guó)生物學(xué)家Verhulst在研究生物繁殖規(guī)律時(shí)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(gè)位移周期結(jié)束）的規(guī)律性，與生物生長(zhǎng)規(guī)律有相似的機(jī)制，因此引

17、用如下 Verhulst模型描述滑坡位移過(guò)程： dx=ax - bx2 dtX =1+解上述方程可得其解為一 “S”型位移-時(shí)間曲線：a - 1X-a （t-tI bx J0/當(dāng)dx/dt為極大值時(shí)，滑坡發(fā)生至初始時(shí)刻的時(shí)間間隔為:t =t o - |ln1a - bx J因此，滑坡發(fā)生時(shí)間預(yù)測(cè)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(shí)間。4.7降雨量參數(shù)預(yù)報(bào)法降雨在滑坡演變過(guò)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(duì)滑坡的誘發(fā)作用與累計(jì)雨量和雨強(qiáng)有關(guān)。一定的雨量和雨強(qiáng)可縮短滑坡的 演變歷程，使尚在演變之中的滑坡提前滑動(dòng)。因此，以降雨量為參數(shù),

18、預(yù)報(bào)滑坡起動(dòng) 的臨界降雨量和降雨強(qiáng)度,亦是滑坡發(fā)生時(shí)間預(yù)報(bào)的內(nèi)容之一。國(guó)內(nèi)學(xué)者薛果夫 于1988年,對(duì)新灘滑坡變形演變與降雨量的關(guān)系及其對(duì)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(guò)在滑坡實(shí)體模型上的降 雨模擬實(shí)驗(yàn),對(duì)以降雨量為參數(shù)的滑坡預(yù)報(bào)研究多年，但至今公開(kāi)的結(jié)果不多。4.8多參數(shù)預(yù)報(bào)法選取多種參數(shù)，預(yù)測(cè)滑坡發(fā)生時(shí)間。美國(guó)學(xué)者B.Voight于1989年提出多參數(shù)預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)公式：tft= 1a 項(xiàng)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(bào)值,a , A經(jīng) 驗(yàn)常數(shù)。從上述討論可以看出，近幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外滑坡滑動(dòng)時(shí)間預(yù)

19、測(cè)預(yù)報(bào)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(duì)滑坡作出過(guò)成功的滑前預(yù)報(bào)。 （4）、（5）、（6）三種方法均為事后驗(yàn)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(jiàn)，以地質(zhì)分析、經(jīng)驗(yàn)判斷為主的滑坡發(fā)生時(shí)間的定性 或半定量、準(zhǔn)定量預(yù)報(bào)及基于監(jiān)測(cè)資料的趨勢(shì)定量預(yù)報(bào)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(jì)規(guī)律，在滑坡滑動(dòng)時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究中十分活躍。就各國(guó)研究狀況而言，或 許由于中、日兩國(guó)滑坡災(zāi)害較重,所以這些方法研究

20、開(kāi)展較多。歐美國(guó)家則相對(duì) 較少,其多側(cè)重于滑坡發(fā)生空間的區(qū)域性預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究。即使對(duì)滑坡動(dòng)態(tài)系統(tǒng)監(jiān) 測(cè)，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(gè)問(wèn)題。這 可能與歐美國(guó)家注重滑坡防治有關(guān)。4.9滑坡滑動(dòng)時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究的趨勢(shì)盡管國(guó)內(nèi)外滑坡滑動(dòng)時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)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(wèn)題沒(méi)有解決,滑坡滑動(dòng)時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)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(jì)規(guī)律，仍是未來(lái)滑坡滑動(dòng)時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究的目標(biāo)。在此, 根據(jù)已有研究中存在的問(wèn)題及目前學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀,預(yù)測(cè)在今后一段時(shí)間內(nèi)滑坡

21、 滑動(dòng)時(shí)間的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)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(guò)程及動(dòng)態(tài)趨勢(shì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究無(wú)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(dòng)時(shí)間預(yù)報(bào)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(qiáng)度隨時(shí)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(qiáng)度、應(yīng)變 位移隨時(shí)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(guò)程 中應(yīng)力、強(qiáng)度、應(yīng)變、位移、應(yīng)曳位移）速率等隨時(shí)間變化的物理規(guī)律，進(jìn)而預(yù)測(cè) 滑坡滑動(dòng)時(shí)間，應(yīng)是滑坡滑動(dòng)時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究的突破口之

22、一。多因子綜合預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究滑坡形成過(guò)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(qiáng)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(chǎng)等。所有這些參數(shù)都可作為滑坡預(yù)報(bào)的因子，但如何選取能 夠反映滑坡動(dòng)態(tài)過(guò)程的最佳因子，描述滑坡變形過(guò)程的物理、化學(xué)規(guī)律是滑坡預(yù) 報(bào)的關(guān)鍵。基于一定數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論的滑坡滑動(dòng)時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型研究盡管已有多種數(shù)學(xué)模型用于滑坡滑動(dòng)時(shí)間預(yù)報(bào)，但尚無(wú)一成熟模型，均需要在 實(shí)踐中改進(jìn)、完善?；诜蔷€性動(dòng)力學(xué)的滑坡滑動(dòng)時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究非線性動(dòng)力學(xué)思想的提出，為建立滑坡變形過(guò)程的物理方程提供了一條新的 途徑，這無(wú)疑會(huì)在今后的研究中掀

23、起熱潮。水在滑坡演變過(guò)程中的作用和定量評(píng)價(jià)研究水(地表水、地下水)在滑坡變形破壞過(guò)程中作用極大，然而其在滑坡變形破壞 中的作用機(jī)理及其定量表現(xiàn)，一直是滑坡預(yù)報(bào)研究中的難點(diǎn)，在今后研究中，其仍 將是重點(diǎn)課題之一。人類活動(dòng)在滑坡演變過(guò)程中的作用和定量評(píng)價(jià)研究隨著人類活動(dòng)的廣泛和加強(qiáng),因不合理人類活動(dòng)誘發(fā)的滑坡愈來(lái)愈多,所以人 類活動(dòng)在滑坡演變過(guò)程中的作用機(jī)理及其定量表現(xiàn)，亦將是滑坡滑動(dòng)時(shí)間預(yù)報(bào)研 究的重要方向之一。滑坡變形破壞過(guò)程中巖土體強(qiáng)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(qiáng)度不斷變化，但各類巖土體強(qiáng)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(dòng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)

24、滑坡活動(dòng)強(qiáng)度包括滑動(dòng)速度和滑移距離兩方面,所以滑坡活動(dòng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)是滑 坡運(yùn)動(dòng)特征的預(yù)測(cè)。研究物體運(yùn)動(dòng)特征的運(yùn)動(dòng)物理學(xué)和能量轉(zhuǎn)換與守恒定律被視 為是滑坡運(yùn)動(dòng)學(xué)研究的基礎(chǔ)。近幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)滑坡運(yùn)動(dòng)特征的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研 究，主要集中于以下幾方面。5.1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)預(yù)測(cè)方法將滑坡運(yùn)動(dòng)看作是質(zhì)量集中于重心的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng),從而利用質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)和相應(yīng) 的能量轉(zhuǎn)換與守恒定律研究滑坡的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。我國(guó)潘家錚、美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)等 據(jù)此分別提出過(guò)滑速預(yù)測(cè)公式。經(jīng)多年實(shí)踐檢驗(yàn)，這種方法在滑坡運(yùn)動(dòng)特征預(yù)測(cè) 中具有一定的普適性。但已有研究中對(duì)滑動(dòng)邊界的假設(shè)過(guò)于簡(jiǎn)單,所以如何確定 更合理的滑動(dòng)邊界為今后研究的重點(diǎn)。5.2滑坡運(yùn)動(dòng)機(jī)理研

25、究與質(zhì)量運(yùn)動(dòng)學(xué)相結(jié)合的預(yù)測(cè)方法基于不同的滑坡運(yùn)動(dòng)機(jī)理假設(shè)，國(guó)內(nèi)外已有多種預(yù)測(cè)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(gè)大型滑坡的運(yùn)動(dòng)特征后，提出架空坡斜率fe，又稱等價(jià)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(jì)算滑速：eV = 2g H fL)s e此公式為反推公式，在實(shí)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(jì)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(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用測(cè)定的表現(xiàn)摩擦角對(duì)日本數(shù)個(gè)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(duì)我國(guó)數(shù)個(gè)大型滑坡運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究基礎(chǔ)上，通過(guò)滑坡運(yùn)動(dòng)全過(guò)程能量分析，提出滑速和最大滑距預(yù)測(cè)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(dòng)摩擦系數(shù)。 但實(shí)際上滑體變形能計(jì)算中假設(shè)太多，故此類研究尚不成熟。6滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的發(fā)展前景滑坡的預(yù)報(bào)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(wèn)題沒(méi)有解決，滑坡滑動(dòng)時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)理論和方法還不成熟。根據(jù)已有研究中 存在的問(wèn)題及目前學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀,預(yù)計(jì)滑坡預(yù)報(bào)的發(fā)展研究將集中于以下幾方 面：基于非線性動(dòng)力學(xué)的滑坡滑動(dòng)時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究?；孪到y(tǒng)是在開(kāi)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(guò)程中,通過(guò)能量耗散過(guò)程和 內(nèi)部的非線性力學(xué)機(jī)制來(lái)形成和維持的宏觀時(shí)序“耗散結(jié)構(gòu)”。它是在沒(méi)有外界 特定干預(yù)的情況下，獲得時(shí)空有序的“自組織系統(tǒng)”16。而非線性動(dòng)力學(xué)理論的 研究對(duì)象正是具有上述特征的開(kāi)放復(fù)雜系統(tǒng)，它較好地解決了地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)中確 定性和不確定性模型的統(tǒng)一問(wèn)題，可以很好地刻畫(huà)滑坡運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性特征

28、和規(guī)律, 在滑坡預(yù)測(cè)中具有重要的意義。智能學(xué)預(yù)測(cè)方法的發(fā)展?，F(xiàn)代科技為滑坡預(yù)測(cè)的定量研究包括復(fù)雜繁瑣 的計(jì)算模型提供了先進(jìn)的計(jì)算手段，推進(jìn)了預(yù)測(cè)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(yàn)知識(shí)在科學(xué)研究中特別是在預(yù)測(cè)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(jiàn)能力，而這種經(jīng)驗(yàn)直覺(jué)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(yàn)知識(shí)、直覺(jué)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(jī)結(jié)合即成為探索應(yīng)用滑坡預(yù)測(cè)的最佳途徑之一。多參數(shù)綜合預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究?；孪到y(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的非線性動(dòng)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(dòng)態(tài)的動(dòng)態(tài)因素，如降雨量、地下 水

29、、地震力、人類活動(dòng)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(shì)必影響其預(yù)測(cè)的可信 度。這樣在選取參數(shù)作為滑坡預(yù)報(bào)的因子時(shí)，如何選取能夠反映滑坡動(dòng)態(tài)過(guò)程的 最佳因子，描述滑坡變形過(guò)程的物理、化學(xué)規(guī)律就成為滑坡預(yù)報(bào)的關(guān)鍵17。3S在滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)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(gè)熱門(mén)課題。眾所周知,現(xiàn)在的滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào) 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(cè)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(lái)發(fā)展起來(lái)的GIS技術(shù)是一 個(gè)可以使數(shù)據(jù)庫(kù)和地理信息

30、一體化，并可提供空間模擬能力的計(jì)算機(jī)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(qiáng)大功能也 減少了人為因素在預(yù)報(bào)中的影響作用。外界影響因素在滑坡演變過(guò)程中的作用和定量評(píng)價(jià)研究。水在滑坡變形 破壞過(guò)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(shí)，隨著大規(guī)模的土地開(kāi)發(fā)利用和 重大建設(shè)工程活動(dòng)的日益增加,因不合理人類活動(dòng)誘發(fā)的滑坡愈來(lái)愈多，所以人類 活動(dòng)在滑坡演變過(guò)程中的作用機(jī)理及其表現(xiàn)也將是滑坡滑動(dòng)時(shí)間預(yù)報(bào)研究的一 個(gè)重點(diǎn)。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(cè)方法會(huì)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(bào)研究提供了新的理論方法和觀測(cè)實(shí)驗(yàn)、計(jì)算手段,也必將推動(dòng)滑坡預(yù)報(bào) 研究的迅速發(fā)展。7存在的問(wèn)題與建議目前滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)取得了巨大的成就?？臻g預(yù)測(cè)從傳統(tǒng)的安全系數(shù)法到現(xiàn)在 的模糊理論綜合評(píng)判的方法，時(shí)間預(yù)報(bào)從齋滕法到現(xiàn)在的人工智能的引入,而且在 實(shí)際工程中都得到了很好的驗(yàn)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(dòng)等因素的隨機(jī)性和不可控制性，現(xiàn)階段對(duì)滑坡作出準(zhǔn)確可靠的 預(yù)報(bào)還是十分困難的。從過(guò)去已經(jīng)發(fā)生的滑坡地質(zhì)災(zāi)害來(lái)看，當(dāng)前絕大多數(shù)的滑 坡都很

32、難做到提前預(yù)報(bào)，究其原因，主要在于:一方面是滑坡成災(zāi)機(jī)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(guò)程和變形機(jī)制復(fù)雜多變，大大增加 了預(yù)報(bào)的難度;另一方面是人們對(duì)滑坡危害性的認(rèn)識(shí)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(shí)施了長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，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(méi)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(cè)較為容易，而時(shí)間預(yù)測(cè)較為困難，因而大力發(fā)展時(shí)間預(yù)測(cè)卻忽略空間預(yù)測(cè)。這 些均是我國(guó)目前滑坡治理中存在的問(wèn)題。應(yīng)該肯定，邊坡的監(jiān)測(cè)是確保工程安全, 進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和掌握巖土體失穩(wěn)機(jī)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(cè)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?jī)?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(cè)儀器不斷涌出，尤其是自動(dòng)化程度高的遙測(cè)系統(tǒng)，如 GPS監(jiān)測(cè)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(cè)設(shè)計(jì) 方法的優(yōu)化及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理的進(jìn)步，如立體監(jiān)測(cè)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(cè)預(yù)報(bào)等。但邊坡穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計(jì)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(lái)模擬邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題和用精確的預(yù)報(bào)模型 來(lái)預(yù)測(cè)滑坡的時(shí)間和空間問(wèn)題,還相當(dāng)困難。在目前的研究階段，解決實(shí)際問(wèn)題在很大程度上靠各種經(jīng)驗(yàn)與事實(shí)的類比。 因此，我們首先必須大力加強(qiáng)邊坡的監(jiān)測(cè)工作，做到理論與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相一致； 應(yīng)