基于突变级数法的勉县堆积层滑坡稳定性分析研究

发布时间：2020-07-16 15:25

【摘要】：滑坡是典型的地质灾害之一,作为一种突发性地质灾害,不仅对人民生命财产安全有严重威胁和危害,同时也影响和破坏地质环境。滑坡的稳定性分析与评价研究对滑坡灾害防灾减灾具有重要的理论意义和实际意义,突变级数法作为一种综合评价方法,在滑坡稳定性分析中具有重要的应用前景。本文以勉县堆积层滑坡为研究对象,通过野外调查和资料分析,采用突变级数法对勉县50个堆积层滑坡进行了稳定性分析,确定了堆积层滑坡稳定性评价的指标体系。首先选择其中35个堆积层滑坡作为训练样本,根据初等突变模型计算出各个滑坡的突变级数值,同时结合滑坡的实际稳定状态,建立堆积层滑坡稳定性分析突变级数评价标准。其次选择剩余15个堆积层滑坡作为验证样本,验证突变级数评价标准的准确性,结果表明准确率为93.3%。最后选取两个典型堆积层滑坡,运用经典力学分析方法对其稳定性进行进一步定量研究,其分析结果与突变级数法判断结果基本一致,进一步验证了论文研究确定的堆积层滑坡稳定性突变级数法评价标准的可靠性。论文最后将相关研究结论应用于研究区131km~2范围进行了区域性堆积层斜坡稳定性评价,将评价区划分为304个斜坡单元,采用突变级数法对其进行稳定性分析,并利用基于GIS的随机森林算法对斜坡单元进行稳定性区划对比分析,并将两者分析评价的结果与区域内实际发育的滑坡灾害进行检验,认为研究所得基于突变级数法的单体堆积层滑坡稳定性评价标准在区域斜坡稳定性分析中具有较高的适用性。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P642.22
【图文】：

勉县,县域

2 研究区地质环境背景2 研究区地质环境背景地理概况位置与交通属陕西省汉中市，县域东经 106°21′~106°57′，北纬 32°53′~33°38241 个行政村，辖区面积约 2400km2。其地处汉中盆地西端，北靠两县接壤，南依巴山北麓，西边相邻宁强县、略阳县，东接汉台铁路、公路等交通设施完善。区内铁路线总长 61km，西起阳平关勉县县境。县域内主要公路网由勉宁高速、108 国道（昆明-北京、茶店-张家河等 10 多条分支交通线路组成（图 2.1）。

等值线图,勉县,降雨量,等值线图

西安科技大学全日制工程硕士学位论文象水文区内气候类型主要为北亚热带大陆季风气候，受北部秦岭及南部巴异显著。据勉县气象站历史材料统计显示：区内气候总体特征为春季多雨，秋季潮湿多雨，冬季干燥寒冷。最低气温为零下 10.2℃，最高气温为 14.2℃。每年 1 月气温最低，其平均气温为 2.2℃；7 月气温最内雨量丰富，但降雨量时空差异较大。降雨时段集中在夏季、秋季为主，且降雨量约占全年雨量 76%，而冬季、春季干旱少雨，年平区内河流均为长江流域，数量较多。调查显示流域面积为 10km2以域面积为 100km2以上的河流数 11 条。其中汉江为境内最长的河流 79km，其支流众多，且多属山溪性河流（图 2.2）。

尖点突变模型

3 基于突变级数法的单体堆积层滑坡稳定性分析21图 3.1 尖点突变模型图3.1.3 突变理论在滑坡稳定性中的适用性初等突变理论的应用基本上可分为两类：定量描述和定性分析。其中，定量描述主要适用于数理化等“硬”科学中，通过寻找一个势函数或与某一突变流形或分叉集有相同描述的系统，应用适当的数学方法，将其归结为 Thom 分类表中的某一类型；定性分析主要适用于生物、社会等“软”科学中，即通过观察到的现象假设初等突变模型，进行数据拟合检验模型能否解释观察到的现象，并推断现象的机理，导出物理模型[51]。突变理论在研究滑坡体的破坏时，是当作对某一系统的稳定性进行分析的过程。当斜坡体达到极限平衡状态后，可能会发生滑坡，这时处于极限平衡状态的坡体变化机制较为复杂，关键是由于坡体的动力学过程存在多重性特征，也就是分歧行为，从数学角度可以采用分歧集来表示，坡体的最终变化依赖于分歧集中的奇点性质，突出了非线性特征对滑坡稳定性的影响[52]。因而，滑坡的稳定性分析可以用突变理论的思想加以研究。突变级数法是在突变理论的基础上发展的，是定性与定量相结合的方法，可用于多目标评价和多目标决策问题的研究[50]，在很多领域都得到了广泛应用。在地学领域内突变理论可用于滑坡时间预测、边坡稳定性评价和围岩稳定性分类评价等，如周小平[53]等对滑带土体材料的本构关系进行分析，并利用突变理论的分叉集，建立模型对滑坡时间预测；高科[54]等将突变级数法应用于边坡地震的稳定性分析评价中，为边坡地震稳定性研究提供了一种新思路。

【参考文献】