官地水電站金廠壩古滑坡體地表變形統(tǒng)計(jì)分析

，

(中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院，成都 610072)

運(yùn)行管理

官地水電站金廠壩古滑坡體地表變形統(tǒng)計(jì)分析

阮彥晟，陳曉鵬

(中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院，成都 610072)

本文采用逐步回歸方法對官地水電站金廠壩古滑坡體的位移測值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，分析了庫水位和時效諸因素的作用，提出了用庫水位的各種“滯后”影響作為水位因子，并在分析計(jì)算中取得了滿意的結(jié)果。

位移；統(tǒng)計(jì)分析；逐步回歸；因子

1 概 述

金廠壩滑坡體位于官地水電站庫區(qū)右岸，距官地水庫大壩約17km。查勘表明：水庫蓄水后，此坡前緣發(fā)生嚴(yán)重變形，范圍沿河長約800m，后緣高程約1680m，平面面積約0.2km2，體積近千萬m3。該變形主要由水庫蓄水古堆積體力學(xué)指標(biāo)降低所產(chǎn)生，其下部變形大于上部變形，導(dǎo)致后緣拉裂和淺表部局部垮塌。

滑坡體可分為4個區(qū)域。Ⅰ、Ⅱ區(qū)主要為碎石土，其上有耕地和房屋，2012年2月21日凌晨1時30分，Ⅰ、Ⅱ區(qū)出現(xiàn)了滑坡解體。Ⅰ區(qū)高程約1520m以下出現(xiàn)滑坡，其上房屋已垮塌。Ⅱ區(qū)高程1580～1650m也出現(xiàn)滑坡垮塌，體積約4萬m3。

Ⅲ區(qū)主要為碎石土，其上有耕地和房屋，2月20日地表變形不明顯，21日開始出現(xiàn)明顯變形，至2月23日已出現(xiàn)明顯貫穿性的圈椅狀裂縫，裂縫后緣高程約1440m，前緣順河長約210m，裂縫拉開40cm，垂直錯距40cm，可見深度大于1.4m，坡體內(nèi)部橫張裂縫較多，變形跡象十分明顯。

Ⅳ區(qū)高程1520m有集中的村民民房和耕地，其上分布有裂縫，前緣為塊石和鈣化物等，2月22日巡視中，發(fā)現(xiàn)前緣局部出現(xiàn)了小規(guī)?？逅冃?。

2 應(yīng)急監(jiān)測布置

由于崩塌滑坡地質(zhì)災(zāi)害常常具有時間上的突發(fā)性、空間上的隨機(jī)性、種類上的多樣性、條件上的惡劣性及后果上的嚴(yán)重性等特點(diǎn)，對滑坡體的監(jiān)測就顯得尤為重要。

根據(jù)滑坡體的分區(qū)和其地形地貌特征，在該區(qū)域共布置變形測點(diǎn)28個。其中，Ⅰ區(qū)因滑塌未布點(diǎn)；Ⅱ區(qū)布置8個測點(diǎn)；Ⅲ區(qū)布置6個測點(diǎn)；Ⅳ區(qū)布置8個測點(diǎn)；區(qū)外布置6個測點(diǎn)。

3 變形時程線成果分析

Ⅲ區(qū)上布置6個測點(diǎn)TP19～TP24，圖1顯示，位移趨緩，其中TP23、TP24測值基本上處于一個數(shù)量級。初步判斷：水庫蓄水后古堆積體力學(xué)指標(biāo)降低，其下部變形大于上部變形，導(dǎo)致后緣拉裂和淺表部局部垮塌。

圖1 金廠壩滑坡Ⅲ區(qū)各測點(diǎn)位移過程線

Ⅳ區(qū)布置8個測點(diǎn)TP9～TP12、TP25～TP28，圖2、圖3顯示，位移趨緩，其中X、H方向位移基本上處于一個數(shù)量級。初步判斷：該區(qū)整體變形較統(tǒng)一，軟弱帶可能貫穿整個區(qū)，整體垮塌可能性較大。

圖2 金廠壩滑坡Ⅳ區(qū)各測點(diǎn)X方向位移過程線

圖3 金廠壩滑坡Ⅳ區(qū)各測點(diǎn)H方向位移過程線

4 實(shí)測地表變形的統(tǒng)計(jì)回歸分析

4.1 統(tǒng)計(jì)回歸分析方法簡述

滑坡的發(fā)生受一系列地質(zhì)因素和外界因素的影響，地質(zhì)因素與外界因素的組合作用影響邊坡的穩(wěn)定程度。滑坡災(zāi)害空間預(yù)測的目的是希望通過各種地質(zhì)因素和外界因素的變化，建立一種可以反映滑坡危險(xiǎn)程度的函數(shù)關(guān)系。把滑坡空間危險(xiǎn)程度看成是隨地質(zhì)因素和外界因素變化而變化的隨機(jī)變量，進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析，其中最常用的是多元回歸分析。

回歸分析是研究隨機(jī)變量之間關(guān)系的一種數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，它能從不存在明顯確定關(guān)系的大量觀測數(shù)據(jù)中找出相關(guān)變量之間的內(nèi)部規(guī)律，可以根據(jù)一個或多個變量值(自變量)預(yù)測另一個變量(因變量)的取值，并且估計(jì)這種預(yù)測能達(dá)到的精確度，還可以在共同影響一個變量(因變量)的許多變量(自變量)中，找出哪些是重要的，哪些是次要的，以及它們之間的關(guān)系。

4.2 統(tǒng)計(jì)因子

根據(jù)實(shí)測變形資料分析，各測點(diǎn)X、Y、H三向上的變形值一直呈增加趨勢，與庫水位相關(guān)性較好，時間效應(yīng)也很明顯，因此統(tǒng)計(jì)分析模型自變量采用庫水位和時效兩類因子。

a.庫水位影響滑坡體變形一般具有時間上滯后的特征，取當(dāng)天庫水位YS、前1天庫水位YS1、前2天庫水位YS2、前5天庫水位YS5、前10天庫水位YS10、前15天庫水位YS15、前20天庫水位YS20、前30天庫水位YS30作為庫水位因子。

b.首先繪制變形監(jiān)測實(shí)測時間位移曲線，將實(shí)測的時間位移曲線進(jìn)行分析研究，最后選用了如下五種時效因子：

線性

u1=at

二次

u2=at2

三次

u3=at3

對數(shù)

u4=aln(t+1)

指數(shù)

u5=a(1-be-0.1t)

時效分量為

Yt=B0+B1t+B2t2+B3t3+B4ln(t+1)+B5e-0.1t

式中t——時間，d。

4.3 統(tǒng)計(jì)回歸模型

綜上所述，滑坡體位移應(yīng)包括兩個自變量：庫水位分量Ys和時效分量Yt，統(tǒng)計(jì)模型為：Y=B+Ys+Yt，其中B為統(tǒng)計(jì)方程常數(shù)。

4.4 統(tǒng)計(jì)計(jì)算

本文選用2012年3月3日～6月20日滑坡體位移實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行逐步回歸計(jì)算。

計(jì)算成果見下頁表。通過逐步回歸計(jì)算，初步推斷變形基本上受時間、當(dāng)天、2天和5天前庫水位影響。

在該區(qū)中選用DY20重點(diǎn)研究，使用其統(tǒng)計(jì)方程預(yù)測2012年6月21～25日變形數(shù)據(jù)，并與實(shí)測值進(jìn)行比較。比較曲線見圖4。

Ⅲ區(qū)回歸分析成果表

圖4 Ⅲ區(qū)成果比較曲線

5 結(jié) 語

滑坡變形監(jiān)測的最終目的在于預(yù)報(bào)，而滑坡預(yù)報(bào)的核心是預(yù)報(bào)方法與預(yù)報(bào)判據(jù)?；谶@一認(rèn)識，本文提出了較以往預(yù)報(bào)方法更進(jìn)一步的多元非線性相關(guān)分析法，并進(jìn)行了多元回歸分析。其基本思路和方法是將較多與滑坡活動有關(guān)的因素作為預(yù)測因子集，將其與經(jīng)過了卡爾曼濾波方法的時間位移曲線進(jìn)行相關(guān)檢驗(yàn)，通過相關(guān)檢驗(yàn)對預(yù)測因子集進(jìn)行篩選。根據(jù)“當(dāng)選者”的最佳擬合初等函數(shù)建立線性方程，采用最小二乘法求得待定系數(shù)，然后建立回歸方程，再將回歸方程還原為非線性方程，對滑坡進(jìn)行逐步跟蹤的中短期預(yù)報(bào)。

a.從變形時間過程看，地表變形與時間和庫水位上升呈正相關(guān)關(guān)系，變形速率與庫水位上升速率呈正相關(guān)關(guān)系。

b.滑坡區(qū)域各測點(diǎn)變形的主要因子及其復(fù)相關(guān)系數(shù)大于0.9的是時間、當(dāng)天庫水位、2天前庫水位和5天前庫水位，庫水位抬升是導(dǎo)致金廠壩滑坡的誘因。

c.滑坡體分區(qū)外變形相對較小，基本上與時間和庫水位不相關(guān)。表明目前的滑坡地表范圍界定是基本準(zhǔn)確的。

d.建議下一步進(jìn)行深部變形和地下水位、天然降雨觀測，綜合分析滑坡深度范圍和關(guān)鍵影響因素，進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性預(yù)測預(yù)報(bào)。為具體了解和掌握崩滑體的演變過程，及時捕捉崩滑災(zāi)害的特征信息，以及崩塌、滑坡的正確分析評價、預(yù)測預(yù)報(bào)及治理工程等提供可靠的資料和科學(xué)依據(jù)。

StatisticalAnalysisofGuandiHydropowerStationJinchangDamOldLandslideGroundSurfaceDeformation

RUAN Yan-sheng, CHEN Xiao-peng

(Hydro-ChinaChengduEngineeringConsultingCorporation,Chengdu610072,China)

In the paper, stepwise regression method is adopted for statistical calculation of displacement measurement value in Guandi Hydropower Station Jinchang Dam old landslide. Effect of reservoir water level, aging and other factors are analyzed. It is proposed that various ‘lag’ effects in reservoir water level are used as water level factors. Satisfied results are obtained in analysis calculation.

displacement; statistical analysis; stepwise regression; factor

TV223.2+1

B

1673-8241(2014)08-0032-04