基于滑坡累積位移的滑坡體危險(xiǎn)狀態(tài)分析

王朝陽(yáng),李麗敏,2,王蓮霞,任瑞斌,符振濤,崔成濤

(1.西安工程大學(xué)電子信息學(xué)院,陜西 西安 710600;2.西安理工大學(xué)自動(dòng)化與信息工程學(xué)院,陜西 西安 710048)

三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加之工程活動(dòng)頻繁,導(dǎo)致庫(kù)區(qū)內(nèi)滑坡災(zāi)害頻發(fā)[1]。此外,三峽大壩建成之后,對(duì)庫(kù)區(qū)水位進(jìn)行了周期性調(diào)控,使得庫(kù)區(qū)水位每年都會(huì)大幅度升降,不僅引發(fā)了許多新的滑坡體生成,而且致使眾多古滑坡復(fù)活,對(duì)庫(kù)區(qū)人民的生命和財(cái)產(chǎn)構(gòu)成了極大的威脅。目前,已有學(xué)者針對(duì)滑坡位移的預(yù)測(cè)進(jìn)行研究。

在滑坡位移預(yù)測(cè)方面,主要包括分解累積位移和對(duì)分解出的位移子項(xiàng)分別預(yù)測(cè)兩大部分內(nèi)容。之前的研究學(xué)者在這兩部分的研究已經(jīng)較為豐富。針對(duì)累積位移分解應(yīng)用已經(jīng)較為成熟的方法有移動(dòng)平均法[2]、小波分析法[3]、變分模態(tài)分解[4]、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解[5]及其眾多改進(jìn)算法等;而針對(duì)分解出的位移子項(xiàng)預(yù)測(cè)的算法則更為豐富。不僅有數(shù)據(jù)擬合的方法,如三角函數(shù)擬合、多項(xiàng)式擬合[6]等,而且有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,如靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[7]、支持向量機(jī)[8]、極限學(xué)習(xí)機(jī)[9]等,動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、長(zhǎng)短時(shí)記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其改進(jìn)算法[10]、“門”循環(huán)[11]等。通過(guò)上述方法能夠合理地對(duì)滑坡位移進(jìn)行預(yù)測(cè),為滑坡的下一步研究提供重要的參考信息。

田成成等[12]、寧波等[13]基于滑坡位移采用尖點(diǎn)突變理論對(duì)滑坡體進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)分析,結(jié)果顯示,尖點(diǎn)突變理論能夠?qū)Σ煌愋偷幕麦w進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)分析,且效果較好。鄧小鵬[14]、李曉斌[15]采用極限位移準(zhǔn)則對(duì)滑坡體現(xiàn)狀進(jìn)行預(yù)警分析,預(yù)警結(jié)果合理有效;李遠(yuǎn)耀等[16]、馮非凡等[17]分別采用重標(biāo)極差(R/S)分析與重標(biāo)方差(V/S)分析對(duì)滑坡體的局部和整體的后期變化趨勢(shì)進(jìn)行了定性分析,分析結(jié)果較為準(zhǔn)確。但上述學(xué)者僅對(duì)滑坡穩(wěn)定狀態(tài)、當(dāng)前現(xiàn)狀預(yù)警、后期變化趨勢(shì)中的一個(gè)方面進(jìn)行分析,難免有疏漏之處。

故本文首先采用極限位移準(zhǔn)則、尖點(diǎn)突變理論及重標(biāo)極差(R/S)分析分別對(duì)滑坡體進(jìn)行現(xiàn)狀預(yù)警分析、穩(wěn)定狀態(tài)分析以及后期變化趨勢(shì)的定性分析;其次,結(jié)合上述3種方法建立模糊矩陣對(duì)滑坡體局部危險(xiǎn)狀態(tài)進(jìn)行分析;最后,通過(guò)對(duì)滑坡體多個(gè)區(qū)域的危險(xiǎn)狀態(tài)進(jìn)行分析進(jìn)而確定滑坡體整體的危險(xiǎn)狀態(tài),并將其應(yīng)用于三峽庫(kù)區(qū)的八字門滑坡,驗(yàn)證本文所提方法的有效性。

1 算法描述

1.1 極限位移準(zhǔn)則

極限位移準(zhǔn)則是通過(guò)已有的位移數(shù)據(jù)建立指數(shù)回歸方程進(jìn)而求出滑坡的變形和失穩(wěn)極限位移。若滑坡體的實(shí)際變形超過(guò)此極限值,表明其將要出現(xiàn)失穩(wěn),反之為穩(wěn)定。然后,根據(jù)滑坡體目前的實(shí)際位移和其極限位移之間的關(guān)系,來(lái)進(jìn)一步判定其預(yù)警等級(jí)。具體步驟如下[14]。

步驟一構(gòu)建指數(shù)回歸方程,見(jiàn)式(1):

y=Ae-B/t

(1)

式中y——當(dāng)前已有的滑坡位移值;t——時(shí)間變量;A、B——待擬合參數(shù)。

步驟二求解滑坡極限位移值

y*=Ae-B/t,t→∞

(2)

步驟三通過(guò)式(3)構(gòu)建滑坡危險(xiǎn)狀態(tài)系數(shù)F

F=S/y*

(3)

式中S——最大累積位移。

當(dāng)F的值越接近1時(shí),表明滑坡當(dāng)前實(shí)際位移越接近滑坡失穩(wěn)的極限位移,滑坡體預(yù)警等級(jí)越高。結(jié)合前人的研究成果,可通過(guò)設(shè)定閾值進(jìn)一步將滑坡預(yù)警劃分為以下4個(gè)等級(jí),見(jiàn)表1。

表1 滑坡預(yù)警等級(jí)劃分

1.2 尖點(diǎn)突變理論

尖點(diǎn)突變理論是一種能夠有效地評(píng)估數(shù)據(jù)從穩(wěn)定向非穩(wěn)定過(guò)渡的方法,并且在滑坡及其他巖土工程中得到了廣泛的應(yīng)用。故可應(yīng)用于本文判斷滑坡體的穩(wěn)定狀態(tài)。具體計(jì)算過(guò)程如下[18]。

步驟一對(duì)滑坡累積位移進(jìn)行四次多項(xiàng)式擬合,見(jiàn)式(4):

Y=d0+d1t+d2t2+d3t3+d4t4

(4)

式中d0、d1、d2、d3、d4——擬合參數(shù);t——時(shí)間參數(shù)。

步驟二再利用Tschirhaus將式(4)轉(zhuǎn)化為尖點(diǎn)突變理論的標(biāo)準(zhǔn)形式,見(jiàn)式(5):

Y=x4+μx2+νx+c

(5)

式中μ、ν——突變參數(shù);c——變換常數(shù)。

突變參數(shù)與擬合參數(shù)轉(zhuǎn)換關(guān)系見(jiàn)式(6):

(6)

步驟三計(jì)算突變特征值見(jiàn)式(7):

Δ=8μ3+27ν2

(7)

步驟四通過(guò)突變特征值判斷滑坡體穩(wěn)定狀態(tài)評(píng)價(jià),見(jiàn)表2。

表2 滑坡體穩(wěn)定狀態(tài)判斷

1.3 重標(biāo)極差分析方法原理

重標(biāo)極差(R/S)分析是分形理論的定量實(shí)現(xiàn)方法之一,可以用于定性分析滑坡體后期的變化趨勢(shì)。具體計(jì)算步驟如下[19]。

步驟一將長(zhǎng)度為N的時(shí)間序列x分解為M個(gè)長(zhǎng)度為n的子序列,且n≥3,計(jì)算其統(tǒng)計(jì)量(R/S)n,見(jiàn)式(8):

(8)

步驟二令n=n+1,再次計(jì)算(R/S)n,直到n=N,循環(huán)停止。

步驟三計(jì)算Hurst指數(shù),(R/S)n統(tǒng)計(jì)量與Hurst指數(shù)的關(guān)系見(jiàn)式(9):

(R/S)n=KnH

(9)

式中 K——待擬合常數(shù);H——Hurst指數(shù)。

步驟四當(dāng)H=0.5時(shí),滑坡體的變形隨機(jī)性很大,很難預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì);當(dāng)0.5

表3 滑坡體后期變化趨勢(shì)及等級(jí)劃分

1.4 模糊矩陣?yán)碚?/h3>

模糊矩陣是以模糊數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ),將評(píng)估樣本分成多個(gè)評(píng)估指標(biāo),并建立相應(yīng)的隸屬度函數(shù),然后通過(guò)隸屬度函數(shù)建立矩陣來(lái)確定評(píng)估目標(biāo)的綜合評(píng)估值。模糊矩陣能夠?qū)哂胁淮_定性、不精確性、非線性等特征的對(duì)象進(jìn)行評(píng)估[20]。其建立過(guò)程如下。

a)確定模糊矩陣的輸入、輸出變量并分別劃分其語(yǔ)言變量。實(shí)際應(yīng)用中語(yǔ)言變量的劃分一般可以用“負(fù)大(NB)、負(fù)中(NM)、負(fù)小(NS)、零(O)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)”7個(gè)詞匯來(lái)描述模糊矩陣的輸入、輸出變量的狀態(tài),但也可以多選或少選。選擇較多的詞匯,可以精確描述變量,提高控制精度,但會(huì)使控制規(guī)則變得復(fù)雜;選擇的詞匯過(guò)少,則對(duì)變量的描述過(guò)于粗糙,導(dǎo)致模糊矩陣的性能變差。

b)確定隸屬度函數(shù)。隸屬度是描述某個(gè)確定量隸屬于某個(gè)模糊語(yǔ)言變量的程度,一般采用正態(tài)型分布,具體需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行確定,常用的有三角形分布、高斯分布等。

c)建立模糊矩陣。通過(guò)隸屬度函數(shù)建立模糊矩陣,建立過(guò)程中需要通過(guò)語(yǔ)言歸納輸入、輸出規(guī)則,其一般都可以用條件語(yǔ)句加以描述。條件語(yǔ)句的基本類型為:if A or B and C then U,A、B、C為輸入,U為輸出。

d)“反模糊化”。通過(guò)模糊矩陣得到的結(jié)果為一個(gè)模糊集合,需要采用“反模糊化”方法將其轉(zhuǎn)換為精確量。常用的方法有面積中心法、最大隸屬度法、加權(quán)平均判決法等。

2 研究區(qū)概況

2.1 八字門滑坡

八字門滑坡地處湖北省秭歸縣歸州鎮(zhèn)的長(zhǎng)江北岸支流香溪河右岸河口處,地理坐標(biāo)為:東經(jīng)110°45′30″,北緯30°58′16″。滑坡體現(xiàn)有二級(jí)平臺(tái),分布高程分別為139～165 m、220～230 m;前緣滑坡體長(zhǎng)350 m,寬350～500 m,平均厚度30 m,體積約4×107m3,屬大型堆積層滑坡。八字門滑坡體上布設(shè)有ZG110、ZG111、GSC1、GSC1、GSC2、GSC3、GSC4、GSC5、GSC7、GSC8、GSC9等10個(gè)GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn),其中ZG110、ZG111安裝于2003年7月,其余的監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝于2013年9月[21]。八字門滑坡平面及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的分布位置見(jiàn)圖1。

2.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)選取

實(shí)際上一個(gè)滑坡位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)并不能反映滑坡體整體的情況,只能反映該監(jiān)測(cè)點(diǎn)及其附近的情況,具有一定的局限性,且當(dāng)這個(gè)滑坡體是大型滑坡時(shí)這種局限性更為明顯。針對(duì)這一局限性,本研究提出對(duì)研究區(qū)域內(nèi)滑坡體上安裝的不同方位的多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的情況進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)。

根據(jù)圖1可以看出監(jiān)測(cè)點(diǎn)GSC1—GSC5以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG110分布在關(guān)鍵軸線BB′附近,而監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG111、GSC7、GSC8分布在關(guān)鍵軸線AA′附近,另有監(jiān)測(cè)點(diǎn)GSC9分布于滑坡體的南側(cè)。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2,其中監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG110、ZG111的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)從2003年8月至2018年12月,共185組,監(jiān)測(cè)點(diǎn)GSC1—GSC9的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)從2013年9月至2018年12月,共64組。本文數(shù)據(jù)主要來(lái)源于國(guó)家冰川凍土沙漠科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.ncdc.ac.cn)。

圖2 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)

圖2所示,圖例ZG110/2表示其對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為ZG110的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)原始值的1/2,ZG111/2同理。主要原因于ZG110、ZG111的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的最大值分別為1 993、2 716 mm,而GSC1—GSC9中最大的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)值也不到1 000 mm,因此需要將ZG110和ZG111的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)除以2以便于作圖,防止GSC1—GSC9的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在圖中被過(guò)度壓縮。

將所有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)都用于危險(xiǎn)狀態(tài)分析可能會(huì)導(dǎo)致多個(gè)相近監(jiān)測(cè)點(diǎn)的分析結(jié)果所占比重過(guò)大,故本文基于上中下原則對(duì)滑坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行選取。滑坡體的上部選取監(jiān)測(cè)點(diǎn)GSC2,中部選取監(jiān)測(cè)點(diǎn)GSC4、ZG111,下部選取監(jiān)測(cè)點(diǎn)GSC8、ZG110,另選取監(jiān)測(cè)點(diǎn)GSC9對(duì)滑坡體側(cè)面分析。

3 滑坡體危險(xiǎn)狀態(tài)分析

滑坡體危險(xiǎn)狀態(tài)的分析包括多個(gè)方面,本文主要基于滑坡現(xiàn)有數(shù)據(jù)對(duì)滑坡體進(jìn)行預(yù)警等級(jí)分析、穩(wěn)定狀態(tài)分析以及后期變化趨勢(shì)的定性分析,由此建立模糊矩陣對(duì)八字門滑坡的危險(xiǎn)狀態(tài)進(jìn)行分析。

3.1 八字門滑坡現(xiàn)狀預(yù)警分析

極限位移準(zhǔn)則是通過(guò)已有的位移數(shù)據(jù)建立指數(shù)回歸方程進(jìn)而求出滑坡的變形和失穩(wěn)極限位移。然后,根據(jù)滑坡體目前的實(shí)際位移和其極限位移之間的關(guān)系,來(lái)進(jìn)一步對(duì)滑坡體現(xiàn)狀進(jìn)行預(yù)警分析。通過(guò)式(1)—(3)對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算,y為滑坡位移值,單位為mm,因此t的計(jì)算單位為mm。具體結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 滑坡體現(xiàn)狀預(yù)警分析結(jié)果

根據(jù)表4分析可知:多數(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的預(yù)警等級(jí)都處于Ⅲ級(jí),在一定程度上反映出八字門滑坡175 m高程以上的大部分區(qū)域處于Ⅲ級(jí)預(yù)警。且相對(duì)更靠近175 m高程的監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG110、GSC8、GSC9都為Ⅲ級(jí)預(yù)警等級(jí),表明相較于滑坡體175 m高程以上的其他區(qū)域,其175 m高程附近區(qū)域的預(yù)警等級(jí)更高,更加危險(xiǎn)。原因在于上述3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)都非?？拷?75 m水位線,與三峽庫(kù)區(qū)每年的最大庫(kù)區(qū)水位極為相符,也就是說(shuō)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)下側(cè)的滑坡體每年都會(huì)被淹沒(méi)一次,故此175 m高程附近的區(qū)域滑坡體的預(yù)警等級(jí)更高。

3.2 八字門滑坡穩(wěn)定狀態(tài)評(píng)價(jià)

尖點(diǎn)突變理論能有效評(píng)價(jià)事物由穩(wěn)定到不穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)變,已被廣泛應(yīng)用于滑坡或其他巖土領(lǐng)域,因此本研究基于尖點(diǎn)突變理論對(duì)八字門滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)式(4)初步得到各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的擬合函數(shù)Ut,圖3為各監(jiān)測(cè)點(diǎn)累積位移及其擬合曲線,Ut及擬合精度見(jiàn)表5。

圖3 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)累積位移及其擬合曲線

表5 擬合函數(shù)Ut及擬合精度

根據(jù)第1.2小節(jié)的Tschirhaus變換將初步擬合函數(shù)Ut轉(zhuǎn)換為可以用于突變分析的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)U,其轉(zhuǎn)換結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)及其突變分析結(jié)果

利用突變特征值對(duì)滑坡穩(wěn)定狀態(tài)分析,由表6可知各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的突變特征值均大于零,表明175 m高程以上的滑坡體整體處于穩(wěn)定發(fā)育狀態(tài),尚未處于臨界狀態(tài),這與極限位移準(zhǔn)則反映出八字門滑坡175 m高程以上的大部分區(qū)域處于Ⅲ級(jí)預(yù)警且并無(wú)Ⅳ級(jí)預(yù)警區(qū)域的結(jié)果相符合。判斷滑坡體下一階段的發(fā)展趨勢(shì)及趨勢(shì)強(qiáng)度需要通過(guò)重標(biāo)極差進(jìn)一步進(jìn)行分析。

3.3 八字門滑坡后期變化趨勢(shì)分析

重標(biāo)極差分析可以對(duì)滑坡體后期的變化趨勢(shì)進(jìn)行定性分析,確定滑坡未來(lái)的變形發(fā)展趨勢(shì),并在一定程度上能夠反映未來(lái)趨勢(shì)的強(qiáng)弱。因此本文基于滑坡體現(xiàn)有變形數(shù)據(jù)采用重標(biāo)極差分析對(duì)滑坡體后期的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。基于式(8)、(9)采用Matlab編寫(xiě)程序?qū)Ω鞅O(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)重標(biāo)極差分析結(jié)果

由表7可知,滑坡各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的Hurst指數(shù)都大于0.55,即各監(jiān)測(cè)點(diǎn)累積位移在未來(lái)的變化趨勢(shì)將與目前的趨勢(shì)(向上增長(zhǎng))保持一致,表明滑坡體將繼續(xù)發(fā)生形變。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn):除了監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG111的趨勢(shì)等級(jí)為正向Ⅱ級(jí),其他區(qū)域的監(jiān)測(cè)點(diǎn)則都為正向Ⅰ級(jí),表明滑坡體當(dāng)前仍處于穩(wěn)定發(fā)育階段,可與上文中尖點(diǎn)突變理論所得結(jié)果相互印證。

3.4 八字門滑坡危險(xiǎn)狀態(tài)分析

根據(jù)上文中的現(xiàn)狀預(yù)警分析、穩(wěn)定狀態(tài)評(píng)價(jià)以及后期變化趨勢(shì)的定性分析建立模糊矩陣綜合分析各監(jiān)測(cè)點(diǎn)及其附近區(qū)域的危險(xiǎn)狀態(tài),進(jìn)而得到滑坡體的整體危險(xiǎn)狀態(tài)。

將現(xiàn)狀預(yù)警分析、穩(wěn)定狀態(tài)評(píng)價(jià)以及后期變化趨勢(shì)的定性分析的結(jié)果作為模糊矩陣輸入,其語(yǔ)言變量分別劃分為4、3、7個(gè);將危險(xiǎn)狀態(tài)作為模糊矩陣輸出其語(yǔ)言變量劃分為5個(gè)。各輸入輸出變量的語(yǔ)言變量見(jiàn)表8—11。

表8 滑坡預(yù)警系數(shù)劃分的語(yǔ)言變量

表9 突變特征值劃分的語(yǔ)言變量

表10 Hurst指數(shù)劃分的語(yǔ)言變量

表11 滑坡體危險(xiǎn)狀態(tài)

圖4—7分別為輸入預(yù)警系數(shù)、穩(wěn)定狀態(tài)、趨勢(shì)等級(jí)及輸出危險(xiǎn)狀態(tài)4項(xiàng)參數(shù)的隸屬度函數(shù);由于無(wú)法通過(guò)圖形同時(shí)表示出3輸入1輸出之間的關(guān)系,故用圖8—10分別表示預(yù)警系數(shù)和穩(wěn)定狀態(tài)、趨勢(shì)等級(jí)和預(yù)警系數(shù)、穩(wěn)定狀態(tài)和趨勢(shì)等級(jí)與輸出危險(xiǎn)狀態(tài)的仿真曲面。圖8表示危險(xiǎn)狀態(tài)會(huì)隨著預(yù)警系數(shù)的增大和穩(wěn)定狀態(tài)由穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí)不穩(wěn)定而逐漸增大;圖9則表示危險(xiǎn)狀態(tài)會(huì)隨著趨勢(shì)等級(jí)和預(yù)警系數(shù)的增大而不斷增大;同理,圖10表明危險(xiǎn)狀態(tài)會(huì)隨著趨勢(shì)等級(jí)的增大和穩(wěn)定狀態(tài)由穩(wěn)定轉(zhuǎn)向時(shí)不穩(wěn)定而逐漸增大。

圖4 預(yù)警系數(shù)的隸屬度曲線

圖5 穩(wěn)定狀態(tài)的隸屬度曲線

圖6 趨勢(shì)等級(jí)的隸屬度曲線

圖7 危險(xiǎn)狀態(tài)的隸屬度曲線

圖8 預(yù)警系數(shù)、穩(wěn)定狀態(tài)與輸出危險(xiǎn)狀態(tài)的仿真曲面

圖9 趨勢(shì)等級(jí)、預(yù)警系數(shù)與輸出危險(xiǎn)狀態(tài)的仿真曲面

圖10 穩(wěn)定狀態(tài)、趨勢(shì)等級(jí)與輸出危險(xiǎn)狀態(tài)的仿真曲面

通過(guò)圖8、9中的仿真曲面可以看出,當(dāng)趨勢(shì)等級(jí)和穩(wěn)定狀態(tài)不變時(shí),隨著預(yù)警系數(shù)的增大,滑坡體的危險(xiǎn)狀態(tài)也會(huì)隨之增大;同理,通過(guò)圖8、10可以看出,當(dāng)趨勢(shì)等級(jí)和預(yù)警系數(shù)不變時(shí),穩(wěn)定狀態(tài)由穩(wěn)定轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定時(shí),滑坡體的危險(xiǎn)狀態(tài)也會(huì)隨之增大;通過(guò)圖9、10則可以看出,當(dāng)預(yù)警系數(shù)和穩(wěn)定狀態(tài)不變時(shí),隨著趨勢(shì)等級(jí)的增大,滑坡體的危險(xiǎn)狀態(tài)也會(huì)隨之增大。

將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的分析結(jié)果放入模糊矩陣可得各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的危險(xiǎn)狀態(tài),其結(jié)果見(jiàn)表12。根據(jù)表12分析如下。

表12 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)危險(xiǎn)狀態(tài)

a)ZG110、ZG111等多數(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的危險(xiǎn)狀態(tài)都處于Ⅲ級(jí),表明八字門滑坡的大部分區(qū)域處于Ⅲ級(jí)危險(xiǎn)狀態(tài),建議保持較高頻率的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè),并發(fā)布公眾知曉情況,做好演練工作。

b)所處高程接近175 m的監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG110、GSC8、GSC9都處于Ⅲ級(jí)危險(xiǎn)狀態(tài),表明相較于滑坡體175 m高程以上的其他區(qū)域,其175 m高程附近區(qū)域的滑坡體危險(xiǎn)狀態(tài)要更為嚴(yán)重。原因在于上述3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)都非?？拷?75 m水位線,其下側(cè)的滑坡體每年都會(huì)被淹沒(méi)沖刷,故此175 m高程附近區(qū)域的滑坡體危險(xiǎn)狀態(tài)更為嚴(yán)重。

c)以南北來(lái)看,相較于其他監(jiān)測(cè)點(diǎn),監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG111、GSC8、GSC9更偏向八字門滑坡的南部區(qū)域,且都處于Ⅲ級(jí)危險(xiǎn)狀態(tài),表明滑坡體南部的危險(xiǎn)狀態(tài)要更為嚴(yán)重,與滑坡邊界更偏向南側(cè)的實(shí)際情況相符合。主要原因在于香溪河的流向是自北向南,而隨著香溪河的不斷由北向南沖刷,滑坡體在一定程度上會(huì)逐漸向南蠕動(dòng),導(dǎo)致坡體南部區(qū)域受力更大,故其南部的危險(xiǎn)狀態(tài)更為嚴(yán)重。

4 結(jié)論

針對(duì)于滑坡累積位移的進(jìn)一步分析相對(duì)較少且不夠全面的問(wèn)題,采用極限位移準(zhǔn)則、尖點(diǎn)突變理論及R/S分析分別對(duì)滑坡累積位移進(jìn)行多角度分析;并結(jié)合上述3種方法建立模糊矩陣對(duì)滑坡體危險(xiǎn)狀態(tài)進(jìn)行分析。最后以中國(guó)三峽庫(kù)區(qū)的八字門滑坡為例進(jìn)行分析,最終獲得以下結(jié)論。

a)極限位移準(zhǔn)則可以有效地確定滑坡所處階段及預(yù)警等級(jí);尖點(diǎn)突變理論則可以有效的對(duì)滑坡穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià);R/S分析則可以準(zhǔn)確地判斷滑坡體未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)及等級(jí)。通過(guò)3種方法對(duì)滑坡累積位移進(jìn)行多角度分析,不僅更加全面,也更加可靠。

b)通過(guò)模糊矩陣可以有效地將上述3種方法的分析結(jié)果結(jié)合起來(lái)綜合判斷滑坡體的危險(xiǎn)狀態(tài)。通過(guò)分析,得知當(dāng)前八字門滑坡175 m高程附近區(qū)域的滑坡體危險(xiǎn)狀態(tài)要嚴(yán)重于175 m高程以上的其他區(qū)域,后期需要特別注意滑坡體175 m高程附近區(qū)域未來(lái)的變化。

c)通過(guò)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)八字門滑坡的整體進(jìn)行分析,減少了單一數(shù)據(jù)的偶然性,提高了結(jié)果的可靠性,最終得知八字門滑坡175 m高程以上的區(qū)域大部分處于三級(jí)危險(xiǎn)狀態(tài)。因此,在未來(lái)需要保持較高頻率的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè),并發(fā)布公眾知曉情況,做好演練工作。

d)滑坡累積位移是滑坡研究領(lǐng)域中極為關(guān)鍵的一個(gè)方面,也是滑坡體變形發(fā)育最直觀的表現(xiàn),通過(guò)對(duì)其進(jìn)行多角度的分析研究能夠有效地確定滑坡體的危險(xiǎn)狀態(tài)。但針對(duì)滑坡體的研究不止累積位移這一個(gè)方面,后期可結(jié)合滑坡體的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造等方面進(jìn)行進(jìn)一步分析研究,使得結(jié)果更加全面與可靠。