黃土滑坡中參數(shù)的影響因素及選取

文章詳細(xì)研究了黃土滑坡中參數(shù)的影響因素及選取方法。分析了土壤特性、地形地貌和氣候條件對(duì)參數(shù)選取的重要性和影響機(jī)制，探討了它們?cè)诨掳l(fā)生和發(fā)展中的作用。深入討論了參數(shù)選取的基本原則和現(xiàn)有方法，包括經(jīng)驗(yàn)公式法、數(shù)值模擬法和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍。并結(jié)合實(shí)際工程案例，分析了不同方法在工程實(shí)踐中的應(yīng)用與優(yōu)化，為預(yù)防和應(yīng)對(duì)黃土滑坡提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。

研究背景及意義

黃土地區(qū)在全球各地有廣泛的分布，這一地區(qū)獨(dú)有的物理特征和工程行為，使得滑坡問(wèn)題逐漸成為地質(zhì)災(zāi)害的主要類型之一。對(duì)黃土發(fā)生滑坡的形成過(guò)程以及它如何影響環(huán)境和人們的活動(dòng)有深入了解，對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害的防控、工程方案的制定和持續(xù)發(fā)展都具有至關(guān)重要的作用。

影響黃土滑坡參數(shù)的因素

在分析黃土滑坡的發(fā)生機(jī)制和評(píng)估其穩(wěn)定性時(shí)，了解并深入研究影響滑坡參數(shù)的多個(gè)因素至關(guān)重要，包括土壤特性、地形地貌以及氣候條件。

土壤的特點(diǎn)明顯地影響到黃土滑坡參數(shù)的決策，這主要表現(xiàn)在幾個(gè)核心的方面。需要指出的是，黃土的密實(shí)度對(duì)于其抗剪強(qiáng)度和滲透力有直接的決定性影響。高密度的黃土在抗剪強(qiáng)度上表現(xiàn)出色，且其對(duì)滑坡的防御能力更為顯著，因此在選擇相關(guān)參數(shù)時(shí)，必須對(duì)其密實(shí)度進(jìn)行準(zhǔn)確性的測(cè)量。接下來(lái)，黃土的顆粒大小對(duì)其耐剪切能力和透水性都有顯著作用，顆粒較細(xì)的黃土容易觸發(fā)滑坡現(xiàn)象，而粒子較大的黃土則更為穩(wěn)定。此外，黃土的含水率對(duì)于滑坡事件的形成和進(jìn)展有著明顯的影響。含水率的高低都可能會(huì)使黃土變得不穩(wěn)定，因此在選擇參數(shù)時(shí)，我們必須深入考慮黃土的特有水文特征。

黃土滑坡參數(shù)的選擇深受地形地貌的影響，這一影響在許多核心領(lǐng)域得到了體現(xiàn)。在黃土滑坡形成的過(guò)程中，地形的不均勻與斜度是決定性因素。陡峭的坡度與復(fù)雜的地形往往會(huì)增加滑坡的發(fā)生概率及其風(fēng)險(xiǎn)。因此，選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)時(shí)，對(duì)地形特征的準(zhǔn)確測(cè)量和詳細(xì)分析顯得尤為重要。而各種地貌，例如溝谷、丘陵和平原等，都對(duì)黃土滑坡的穩(wěn)定性及演變過(guò)程有重要影響，而且在不同的地貌環(huán)境下，選取滑坡參數(shù)的策略和關(guān)注點(diǎn)也會(huì)各不相同。地面的覆蓋物，像是植物和建筑物，對(duì)于地形的穩(wěn)固性和滑坡的可能性都有某種程度的維護(hù)或觸發(fā)機(jī)制，因此在選擇參數(shù)的時(shí)候，還必須充分考慮到地面覆蓋的各種影響條件。

氣候狀況會(huì)對(duì)黃土滑坡參數(shù)的選擇造成重大影響，這種影響在眾多核心領(lǐng)域中都能得到體現(xiàn)。首先，大氣降水是導(dǎo)致黃土滑坡的關(guān)鍵要素之一。大量的降水有助于土壤水分的飽和增長(zhǎng)和流動(dòng)性的提高，從而提高了發(fā)生滑坡的危險(xiǎn)性。所以，在進(jìn)行參數(shù)選擇時(shí)，必須深入研究降水的季節(jié)性變化以及其頻率的分布模式。其次，溫度波動(dòng)對(duì)土地的凍融活動(dòng)和水分流動(dòng)都具有顯著影響，尤其在寒冷地方，凍結(jié)和融解循環(huán)可能會(huì)引發(fā)土壤體積和內(nèi)部應(yīng)力的變動(dòng)，從而進(jìn)一步威脅滑坡穩(wěn)定性。再者，氣候狀況還會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)及土壤的水分蒸發(fā)產(chǎn)生直接的影響，進(jìn)而決定土壤的持續(xù)性和抗剪強(qiáng)度，因此在參數(shù)選擇時(shí)，需要深入考慮氣候條件對(duì)土壤的水文與力學(xué)屬性帶來(lái)的整體效應(yīng)。

參數(shù)選取方法與技術(shù)

在選擇參數(shù)時(shí)，首要的準(zhǔn)則是要確保這些參數(shù)能夠真實(shí)地呈現(xiàn)黃土滑坡的物理屬性以及工程行為，以便支持工程的可靠設(shè)計(jì)和對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估。首要的是，參數(shù)的選取要以準(zhǔn)確性為準(zhǔn)，意味著需要基于科學(xué)的現(xiàn)場(chǎng)勘察和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集，確保選出的參數(shù)真實(shí)地展現(xiàn)實(shí)際工程環(huán)境中的土壤特性和行為。其次，全面考量所有可能影響滑坡發(fā)生或發(fā)展的變量，其中包括但不限于土壤的力學(xué)性質(zhì)、水的水文特征、地形與地貌以及氣候等，目的在于全方位地解讀滑坡系統(tǒng)的復(fù)雜性質(zhì)。然后，還要考慮適用性，也即選取的各種參數(shù)和模型應(yīng)當(dāng)可以適應(yīng)不同的地理環(huán)境以及工程背景，并且應(yīng)該能夠給出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)性和評(píng)價(jià)結(jié)果。除了這些，選擇參數(shù)時(shí)還需要確保數(shù)據(jù)的獲取能力和方法的合理性，以保障參數(shù)的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。

參數(shù)選取的現(xiàn)有方法與技術(shù)對(duì)工程的設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)的管理具有獨(dú)特的影響和適用性。當(dāng)前，黃土滑坡參數(shù)的選擇方法主要包括經(jīng)驗(yàn)性公式方法、數(shù)值模擬技術(shù)以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的深入解讀，這些方法各自都有其獨(dú)到之處和適應(yīng)性。首先要明確，經(jīng)驗(yàn)公式法是一種建立在歷史資料與現(xiàn)存案例研究經(jīng)驗(yàn)上的方法，特別適用于處理一些簡(jiǎn)易的滑坡案例和相關(guān)工程背景。其方法具有操作便捷、計(jì)算速率快的優(yōu)點(diǎn)，但也存在局限性，例如其缺乏針對(duì)性與科學(xué)依據(jù)，并主要依賴于現(xiàn)有數(shù)據(jù)集的廣泛覆蓋和精準(zhǔn)度。

其次，采用數(shù)值模擬法可以通過(guò)構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬黃土滑坡的產(chǎn)生機(jī)制，進(jìn)而估算滑坡的穩(wěn)固性及其所受的影響區(qū)域。該計(jì)算方法在考慮復(fù)雜地質(zhì)、水文和力學(xué)要素的基礎(chǔ)上，能夠提供更精細(xì)的分析結(jié)果。數(shù)值模擬具有深入探究滑坡原因、預(yù)估可能發(fā)生的未來(lái)變動(dòng)以及風(fēng)險(xiǎn)的明顯優(yōu)勢(shì)，但其也存在需要大量的輸入資料和計(jì)算資源，同時(shí)其模型的構(gòu)建和驗(yàn)證過(guò)程也帶有某些復(fù)雜的部分和不穩(wěn)定性。

第三種途徑是利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析手段，也即利用最新或歷史性的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)分析黃土滑坡的實(shí)際動(dòng)態(tài)和方向，進(jìn)而推測(cè)相關(guān)的參數(shù)和構(gòu)建模型。這一技術(shù)可以清晰地展現(xiàn)滑坡活動(dòng)的實(shí)際場(chǎng)景和其變動(dòng)，具備了顯著的實(shí)證價(jià)值和應(yīng)對(duì)能力。然而，數(shù)據(jù)采集和處理的過(guò)程通常需要耗費(fèi)長(zhǎng)期的時(shí)間和資金，此外，這些數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性對(duì)最終分析結(jié)果有著不可忽視的影響。

在全面對(duì)比了各種技術(shù)之后，通常最合適的參數(shù)選擇方法是將多個(gè)評(píng)估手段結(jié)合起來(lái)，采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行快速初步的評(píng)估，然后再借助數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行更深刻的分析，并最終通過(guò)收集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整。另外，遙感技術(shù)與地理信息系統(tǒng)的進(jìn)步意味著這些方法在參數(shù)選擇上也開(kāi)始起到關(guān)鍵作用（如圖1所示），尤其在數(shù)據(jù)收集和模型驗(yàn)證領(lǐng)域展示了新的可能性和策略。

在參數(shù)選擇過(guò)程中，數(shù)據(jù)的采集和處理技術(shù)是保障參數(shù)準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這包含了傳統(tǒng)的觀察技術(shù)以及現(xiàn)代科技的廣大應(yīng)用場(chǎng)景。常用的觀測(cè)手段如實(shí)地地質(zhì)勘查、工程勘查和實(shí)時(shí)監(jiān)視等，都是依賴于實(shí)地?cái)?shù)據(jù)分析和采樣來(lái)獲取土壤的力學(xué)特性、水文性質(zhì)和地理特征信息。盡管這些策略具備顯著的直接性和時(shí)效性，但它們通常需要投入大量的人力和物資，而且其實(shí)施可能受到時(shí)間和空間的限制。

現(xiàn)代科技在參數(shù)選擇上的影響正在日益凸顯，其重要性不言而喻。遙感科技有能力借助衛(wèi)星圖像與天空攝影技術(shù)，捕獲到覆蓋廣泛的地面信息，例如植物群落和地形等，從而為地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)估提供極為珍貴的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。地理信息系統(tǒng)（GIS）可以將多種數(shù)據(jù)源集成、分析并展示，通過(guò)進(jìn)行空間分析和構(gòu)建模型，能夠深入理解滑坡在空間上的分布以及其主要影響要素。

現(xiàn)代地質(zhì)工程研究不僅僅依賴遙感和GIS技術(shù)，還大量使用了諸如有限元法和有限差分法這些數(shù)值模擬方法。這些技術(shù)能夠?yàn)檠芯刻峁?fù)雜的數(shù)學(xué)模型，以模擬滑坡過(guò)程的地質(zhì)、水和力學(xué)特性，并為滑坡事件提供全面的參數(shù)預(yù)測(cè)和評(píng)估工具。

在選擇參數(shù)時(shí)，數(shù)據(jù)處理同樣顯得尤為關(guān)鍵。數(shù)據(jù)處理的各種技術(shù)流程涵蓋了數(shù)據(jù)清洗、統(tǒng)計(jì)分析、空間插值以及模型驗(yàn)證等多個(gè)環(huán)節(jié)，這些流程確保了數(shù)據(jù)從最小規(guī)模的原始信息到終極參數(shù)的科學(xué)性和系統(tǒng)性的轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)代數(shù)據(jù)處理軟件及其算法的進(jìn)步為復(fù)雜數(shù)據(jù)的處理與研究帶來(lái)了更高的效率和精準(zhǔn)度。

參數(shù)選取方法的應(yīng)用與優(yōu)化

在合水（老城）到西峰的部分工程中，參數(shù)選取方法在實(shí)際工程中的應(yīng)用案例得到了很好的體現(xiàn)。在該工程中，滑坡01位于K3＋720至K3＋790的主線路線上，其路線走向大約是204度，并且與主要滑動(dòng)的方向幾乎平行。此路段上，老虎咀3號(hào)大橋被布置在了其中，橋梁總長(zhǎng)為820米，該橋梁的11、12號(hào)橋墩位于滑坡體之上，并直接受到滑坡穩(wěn)定狀況的直接影響。

選取參數(shù)的技巧與對(duì)數(shù)據(jù)的剖析

在對(duì)滑坡穩(wěn)定性和橋梁設(shè)計(jì)安全度進(jìn)行評(píng)估時(shí)，我們采納了一系列的參數(shù)選擇技巧以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析方法：

第一，進(jìn)行地質(zhì)與地形的調(diào)查。地質(zhì)結(jié)構(gòu)與巖石特性分析：滑坡區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況涵蓋了地質(zhì)層沉積韻律、斷裂帶發(fā)育情況以及地形地貌的分布發(fā)育，這些數(shù)據(jù)都是通過(guò)實(shí)地勘查和地質(zhì)斷面測(cè)量收集來(lái)的。

第二，對(duì)土壤力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)試。土壤的力學(xué)特性包括了：內(nèi)摩擦角（φ）、黏聚力（c）以及土壤的密度等等因素。根據(jù)樣本測(cè)試，內(nèi)摩擦角（φ）的平均值為19.5度。黏聚力（c）：實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示，其平均值為25.0千帕。土壤密度：平均測(cè)量值為每立方厘米1.8克。

第三，數(shù)值模擬方法進(jìn)行分析。在建立模型和調(diào)整參數(shù)時(shí)，我們采用PLAXIS 2D軟件進(jìn)行了數(shù)字化模擬，并且充分考慮了地震作用和各種降雨條件的效果。模擬測(cè)試結(jié)果展示，在各種不同的情況下，滑坡的位置和應(yīng)力如何分布，從而有效地評(píng)估了橋墩的穩(wěn)定性和滑坡的潛在影響區(qū)域。

第四，監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析。實(shí)地監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)涵蓋了位移監(jiān)測(cè)以及地下水水位的觀測(cè)。位移監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，滑坡區(qū)域的平均每年位移頻率達(dá)到了2厘米/年。地下水的水位變化通常局限在1.5米以下。

如表1所示，展示了部分采集和分析的數(shù)據(jù)，用于參數(shù)選取和工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。

通過(guò)對(duì)地質(zhì)地形、土壤力學(xué)屬性、數(shù)字模擬以及實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)信息的全面研究，確定橋梁設(shè)計(jì)所需的各種條件以及滑坡整治的相關(guān)策略?？茖W(xué)而合理的參數(shù)設(shè)置手段為工程規(guī)劃提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并有力地防范了滑坡的潛在危險(xiǎn)，同時(shí)也保障了橋梁整體結(jié)構(gòu)的安全無(wú)虞。這樣的多元應(yīng)用不僅增強(qiáng)了工程規(guī)劃的精確性與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)也為類似的工程項(xiàng)目帶來(lái)了寶貴的實(shí)踐知識(shí)和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

參數(shù)選取方法的優(yōu)化與改進(jìn)，是提升工程設(shè)計(jì)以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估準(zhǔn)確性方面的核心環(huán)節(jié)。首先，要優(yōu)化性能，可以考慮擴(kuò)大數(shù)據(jù)采集站的數(shù)量和增加數(shù)據(jù)收集頻率來(lái)達(dá)到更好的效果。例如，在滑坡地帶，增設(shè)土壤力學(xué)特性的數(shù)據(jù)收集點(diǎn)，更精確地顯示在各種地質(zhì)環(huán)境之下土壤的演變和分布情況。繼而融入前沿的數(shù)值模擬。例如，利用三維數(shù)值模擬工具可以更為精確地描繪出在多種地形和不均勻地質(zhì)體的地質(zhì)條件中的滑坡動(dòng)態(tài)，有助于提升參數(shù)選擇的精確度和可信度。再者，通過(guò)整合遙感技術(shù)與地理信息系統(tǒng)（GIS）的數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)更為詳盡的地面蓋面和地理形態(tài)知識(shí)，進(jìn)而增強(qiáng)參數(shù)選擇的準(zhǔn)確度與使用場(chǎng)景。

在關(guān)于黃土滑坡參數(shù)選擇的研究中，我們對(duì)土地特質(zhì)、地域特征、氣候條件等因素如何對(duì)這些參數(shù)的選擇產(chǎn)生關(guān)鍵影響進(jìn)行了深入探討，并研究了這些方法和技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用方式。經(jīng)過(guò)對(duì)多種技術(shù)的深入對(duì)比和研究，我們明白，在面對(duì)變化萬(wàn)千的地質(zhì)背景下，選擇科學(xué)的參數(shù)是確保項(xiàng)目安全及其持久發(fā)展的關(guān)鍵。

（作者單位：寧夏公路勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司）