滑坡滑动力-位移三维可视化联合预报模型与机理探究

Landslide is a nonlinear system of complex geological mechanics process, the internal conditions and external factors have strong randomness and uncertainty. At present, landslide prediction mainly depends on the deformation monitoring results of mathematical deduction, the obtained information of slope body stress and intensity change is insufficient, it is difficult to establish comprehensive forecast model and index system of general applicability. Aiming at the current station and deficiencies of landslide forecast, this project will take AnTaiBao open-pit mine slope as the subject investigated, based on the nonlinear system LURR thought, to build the integrated forecast model with the main parameters of sliding force and displacement, and explore the joint forecast mechanism. Based on AnTaiBao open-pit mine slope monitoring project, data mining technique is introduced, scientific and effective data information will be intelligently extracted from the massive monitoring data, to conduct on-site application and rationality demonstration of the theoretical model, and perfect theoretical model according to the results of the application. In addition, with the aid of GIS 3D visualization technology, 3D engineering geological model of slope will be established at ArcGIS platform, landslide comprehensive prediction calculation results will be superposed with the 3D model, and the 3D visualization of landslide sliding force–displacement comprehensive early warning will be achieved. Through this project research, the success rate and informationalized level of landslide early warning are expected to improve.

滑坡是一个地质力学过程复杂的非线性系统，内部条件和外部因素具有很强的随机性和非确定性。当前滑坡预报较多地依赖于变形监测结果的数学推演，坡体内滑动力和强度变化信息获取不足，难以建立普适性较强的综合预报模型和指标体系。本项目针对滑坡预报的现状与不足，以安太堡露天矿边坡为研究对象，基于非线性系统加卸载响应比思想，构建以滑动力和位移为主要参数的综合预报模型，探究滑动力-位移联合预报机理。依托安太堡露天矿边坡监测工程，引入数据挖掘技术，从大量监测数据中智能抽取科学有效的数据信息，对理论模型进行现场应用与合理性验证，根据应用结果完善理论模型。此外，借助GIS三维可视化技术，在ArcGIS平台下构建边坡三维工程地质模型，将滑坡综合预报计算结果与三维模型进行叠置分析，实现滑坡灾害滑动力-位移综合预警预报的三维可视化。通过该项目研究，预期提高滑坡预警预报的成功率及信息化水平。

本项目选取了中煤平朔安太堡露天矿西北帮边坡作为研究对象，基于加卸载响应比理论，选取滑动力作为加卸载参数，根据边坡强度稳定性和变形稳定性的计算结果，选取对边坡安全及生产影响较大的关键区域和潜在危险区域，对安太堡露天矿边坡进行稳定性监测控制，成功建立了安太堡露天矿加卸载响应比参数远程智能监测系统，实现了对边坡的远程、实时、自动、联合监测。监测系统自2010年10月运行至今，已累积了约40万条监测数据。.通过对监测系统获取的大量监测数据进行总结分析，深入地研究了两种监测曲线的变形发展规律，探索性地建立了安太堡露天矿加卸载响应比滑坡预测预报模型，同时，结合平庄西露天矿历史滑坡资料，对理论模型进行了验证，验证结果显示，加卸载响应比滑坡预报模型符合科学实际。.本项目GIS及三维数据场可视化技术，建立了安太堡露天矿边坡监测的空间基础数据库，开展了安太堡露天矿边坡加卸载响应比模型及相关参数的GIS可视化分析。同时，构建了安太堡露天矿三维工程地质模型，通过空间叠置分析，实现了三维可视化加卸载响应比滑坡预报。本项目研究成果在安太堡露天矿边坡监测区域开展了现场应用，将实施联合监测的边坡划分为5个区域，对比分析各区域的加卸载响应比曲线发现，该边坡整体处于稳定模式。Ⅴ区的加卸载响应比Y>=1.5的比率最高，Ⅳ区比率最低。Ⅳ区边坡坡度较小，岩体完整性较好，故该区域边坡稳定性最佳。加卸载响应比频次分析显示，7月至10月雨季期间，加卸载响应比Y>=1.5的频率高于其他月份，此结果充分说明了降雨对边坡稳定性的影响。.本项目通过大量的理论研究和现场应用，充分证实了应用加卸载响应比理论开展滑坡灾害预测预报的科学性和合理性，为安太堡露天矿的滑坡监测与防治工作提供了理论支持和科学依据。GIS与三维数据场可视化技术的合理应用，实现了安太堡露天矿加卸载响应比滑坡预报结果由数据信息到可视化图像信息的转化，能够更加直观地表达研究分析结果，进而科学高效地指导方案决策。