滑坡监测数据处理方法

【摘 要】 本文介绍了通过云阳滑坡划分结果，结合滑坡的物理力学性质，根据块体之间变形模型参数的差异揭示块体变形状态、变形原理和变形趋势，并为有关的应用部门进行滑坡机理探讨、稳定性评价和时空预报提供基础。

【关键词】 滑坡 模式识别 应力分析 应变分析

1 云阳宝塔滑坡概况

云阳宝塔滑坡于重庆市云阳县城东约1km处的长江左岸，滑坡前缘高程70m，后缘高程520m，相对高差450m，滑坡区面积达4，滑坡体积估计1亿多，属于特大型滑坡。

地貌特征：滑坡区南临长江，东西两侧分别为由北向南的大河沟和汤溪河所深切，成为一面依山，三面傍水的顺向岸坡。坡顶高程716m，高出长江枯水位631m，岸坡地形坡度与岩层倾角基本一致，岸坡中地下水补给条件差，排泄条件良好。滑坡形状近似一扇形，从南向北的冲沟较发育，较大的有西部的石板沟和东部的新桥沟，它们是地表水排泄的主要通道。

地质特征：滑坡发育于故陵向斜北翼J地层中，岩性为灰白色长石英砂岩与紫红色泥岩等五层，岩层走向E―W，倾向S，倾角上陡下缓（40°～8°），呈椅状，滑坡剪出口高程70m，低于长江枯水位13m以下。

2 程序设计和位移量计算

本文以Visual Basic 6.0为开发语言，以Visual Basic 6.0的内置数据库Microsoft Jet SQL进行数据管理。滑坡工程程序按照监测和数据分析处理先后顺序来设计，由“数据录入”、“变形计算”、“滑坡分类”、“变形区域划分”、“监测点位移时间序列图”、“帮助”、“退出”七个主菜单和一些命令控件组成。计算位移量（时，以2011年1月的监测点坐标作为基准值，另一期的同它相比较。位移量以表的形式保存，以监测点的点号作为表的关键字。

3 滑坡块体识别

在实现滑坡聚类分块时，根据系统聚类的思想，采用将各个单元逐步拟合连成若干个大类块域的方法进行。在拟合过程中，既要考虑单元之间的相似性，又要考虑它们之间的连通性的要求。各个单元之间的拟合单位权方差作为聚类的指标矩阵，把单元之间的邻接关系矩阵作为约束矩阵。在已知点位精度的情况下，以2倍的点位中误差作为阈值。各类内部所有单元一起拟合得到的拟合方差小于给定的阈值，满足类的定义和各区域内部相似性的要求。还可以通过假设检验的方法，在一定置信度下，来检验一单元聚类到另一单元的可能性。各个类内部的单元之间在地理位置上相互接壤、连成一片，满足各类内部各单元连通性的要求，把滑坡体划分成若干个均匀应变区域。计算每一类的变形模型参数，以表的形式保存，分类号作为表的关键字。

4 滑坡二维变形分析

滑坡的二维变形模式识别是通过对监测点的平面坐标（）和位移量（）进行块体划分，并在此基础上进行应变分析。本文以云阳滑坡2011年1月到2013年9月的8期观测资料进行平差计算，得到滑坡体上的12个监测点平面坐标和位移矢量。滑坡上的12个监测点构成14个三角形单元，9作为阈值进行滑坡的分块。

通过计算发现，在给定阈值下，2011年1月至2011年5月、2011年6月、2011年7月滑坡体合并成一个块体。说明2011年1月到2011年7月期间，滑坡各部分没有明显的变形。

2011年1月至2011年8滑坡识别后分成4块，如图1所示，每一个块包含的三角形单元为A：1；B：2；C：3，5，6，7，8，910，11，12，13；D：4。A块的最大应变、最小应变都为压缩应变，最小应变值非常小。A块的变形为单向压缩，说明它的西侧区域为稳定的并存在断裂带，在实际地质调查中发现A块西侧为古滑坡的滑壁，是基岩，与分析结果吻合。B、C、D块最大应变为压缩应变，最小应变为拉伸应变。A、B、D三块以大致沿X轴方向压缩变形为主，沿Y方向拉伸。而且变形量远大于C块。C块的应变量很小，可能由观测误差引起的，认为C块处于稳定状态。97年1月至97年8月期间，A块和B块由于最小主应变不同，这两个相邻块并没有合成一个块体，C块没有滑动，D块沿X轴成23°夹角向下滑动，移动量没有A、B大。整个滑坡属于推压型滑坡，仍处于稳定状态。滑坡在2011年7月至8月之间发生很大的变化，根据当地的气候条件分析认为是由于大量降雨引起的（8、9月为当地的雨季）。2011年1月至2011年9月同2011年1月至2011年8月在块体划分和应变信息大致相同，在8、9月滑坡的各块运动趋势基本保持不变。

5 结语

通过以上分析可得出以下结论：

（1）在滑坡二维变形分析中所做的滑坡分块和应变分析同实际情况是吻合的。在观测期内A、B块沿X轴向下滑动；D块一直保持相同的变形模式，认为D块不属于该滑坡。（2）在观测初期，就可以进行滑坡分块。在观测期间，若滑坡块体内各部分保持变形趋势相同，滑坡的块体划分不会发生太大的变化；（3）在监测点比较少的情况下，分块后可能存在独立三角形单元。这是因为位移矢量不足说明它是均匀应变块体还是不均匀应变块体，只有由两个以上基本单元聚合的块体才能通过位移矢量证明为均匀应变块体。对于独立三角形块体，有两种可能：一种是均匀应变块体，一种是非均匀应变块体。对非均匀应变块体存在断裂的可能性较大。如果一个独立的三角形块于两个大块体之间，它很可能就是断裂带所经过的地方。所以应加强对独立三角形块体的监测点观测，以获取进一步信息，或进行地表调查。（4）总之云阳滑坡属于压推型滑坡。

参考文献：

[1]殷坤龙，韩再生，李志忠.国际滑坡研究的新进展[J].水文地质工程地质，2000（5）.

[2]黄声享，尹晖，蒋征.变形监测数据处理[M].武汉大学出版社，2003（1）：98-128.