巖土工程前沿領(lǐng)域與現(xiàn)狀(晏鄂川)

1、晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,工程領(lǐng)域前沿（部分）,晏鄂川教授、博士生導(dǎo)師主要內(nèi)容： 第一節(jié) 巖土工程進(jìn)展概述 ； 第二節(jié) 巖體工程的不確定特性； 第三節(jié) 巖質(zhì)邊坡工程； 第四節(jié) 環(huán)境巖土與地質(zhì)災(zāi)害 （環(huán)境巖土、滑坡預(yù) 報(bào)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)手段等）； 第五節(jié) 地質(zhì)勘探技術(shù) ；

2、 第六節(jié) 國(guó)內(nèi)外巖土工程的研究差距與展望 ； 第七節(jié) 巖體工程研究部分熱點(diǎn)。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,巖土工程包含于許多工程門類之中。它們又可分為土質(zhì)工程與巖體工程兩大類。地質(zhì)災(zāi)害、巖土環(huán)境也是巖土工程必須面對(duì)的課題。近年來(lái)我國(guó)大興各類工程建設(shè)，工程規(guī)模宏大，影響深遠(yuǎn)，為世界所矚目。在這些工程實(shí)踐中，我國(guó)巖土工程的技術(shù)和科學(xué)研究也得到空前的發(fā)展。其工程技術(shù)和科學(xué)研究水平

3、處于國(guó)際前列。,第一節(jié) 巖土工程進(jìn)展概述,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,以水電工程為例。堤防和土石壩是我國(guó)涉及國(guó)計(jì)民生的重要土質(zhì)工程，在其工程實(shí)踐中提出了許多巖土工程的基礎(chǔ)性科學(xué)問(wèn)題，如土的本構(gòu)關(guān)系、飽和及非飽和土的滲流、邊坡穩(wěn)定、抗震問(wèn)題等。其中高土石壩工程大大推動(dòng)了土的本構(gòu)關(guān)系理論、數(shù)值計(jì)算的發(fā)展和試驗(yàn)設(shè)備與技術(shù)的進(jìn)步。我國(guó)的小浪底斜心墻堆石壩、三峽二期圍堰等大型土石壩工程都以科技攻關(guān)的形式進(jìn)行過(guò)多單位、多

4、模型、多程序的分析計(jì)算，對(duì)于工程設(shè)計(jì)起到了重要的指導(dǎo)作用。而土石壩的研究也推動(dòng)了大型土工離心機(jī)和大型高壓三軸試驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展。在堤壩工程中，滲流的分析和滲流控制；筑壩材料研究；抗震問(wèn)題的研究也取得進(jìn)展。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,隧洞及地下工程和巖質(zhì)邊坡是巖石力學(xué)和巖體工程的課題。人們?cè)诶碚摵蜋C(jī)理方面開(kāi)展了從宏觀到微觀、細(xì)觀的不同層次的研究和探索。一方面，將研究的目光從巖體轉(zhuǎn)向山體、地體，大范圍大尺度的工程

5、建設(shè)和資源開(kāi)發(fā)；另一方面，著眼于巖體中的裂紋的起始、分叉、發(fā)展、斷裂到破壞的全過(guò)程研究，引進(jìn)了損傷和斷裂力學(xué)的概念，建立適用的計(jì)算模型。非連續(xù)的理論和方法在巖體工程中是強(qiáng)有力的計(jì)算手段。地下洞室設(shè)計(jì)的新奧法，促進(jìn)了現(xiàn)代地下工程的一系列新概念和新理論的形成。在各種穩(wěn)定分析中，以極限平衡理論和方法為基礎(chǔ)，計(jì)算方法有下限解法和上限解法。巖體中的滲流對(duì)于水利工程和環(huán)境工程都至關(guān)重要，已取得豐碩的研究成果，也面臨不少需要進(jìn)一步研究的課題。,晏鄂川

6、前沿講座yecyec6970@163.com,防災(zāi)減災(zāi)目前成為水利科學(xué)中巖土工程的重要領(lǐng)域。關(guān)于水利工程中堤防的破壞機(jī)理、隱患檢測(cè)、工程加固方法；堤防的安全性評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)分析和管理也是目前許多國(guó)家研究的重點(diǎn)；土石壩及其他巖土工程的抗震反應(yīng)分析也是防災(zāi)減災(zāi)的重要課題。這些問(wèn)題在我國(guó)已受到重視與關(guān)注。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,在我國(guó)轟轟烈烈地開(kāi)展巖土工程建設(shè)的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家將巖土學(xué)科的重點(diǎn)轉(zhuǎn)入了資源、環(huán)境

7、和生態(tài)等問(wèn)題。而對(duì)于大型水利工程的建設(shè)給予更多的質(zhì)疑；環(huán)境巖土受到極大重視；環(huán)境友好的地下空間利用開(kāi)發(fā)受到歡迎。我國(guó)在這方面的差距固然是由于發(fā)展水平的差異所造成關(guān)心重點(diǎn)的不同，但是發(fā)達(dá)國(guó)家在其發(fā)展過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)是值得我們借鑒的。我國(guó)的決策層和巖土科學(xué)技術(shù)人員增強(qiáng)保護(hù)我國(guó)的水資源，保護(hù)環(huán)境和生態(tài)的意識(shí)是非常迫切和必要的。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,第二節(jié) 巖體工程的不確定特性,1、概述

8、 在工程建設(shè)中，為了滿足巖石工程建設(shè)前期的工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)需要，應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)勘探以搞清楚巖體的地質(zhì)條件（巖性、構(gòu)造、層理、斷裂、巖溶等），開(kāi)展巖石力學(xué)試驗(yàn)工作以查明巖體的力學(xué)特性及其賦存的條件（如巖體應(yīng)力狀態(tài)、地下水運(yùn)行狀態(tài)等），進(jìn)行各種專題研究，了解工程巖體的應(yīng)力、變形狀態(tài)，評(píng)估工程巖體的穩(wěn)定性。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,根據(jù)以上資料、數(shù)據(jù)和結(jié)果，進(jìn)行巖石工程設(shè)計(jì)，決定建筑物的輪廓、尺寸及各種支護(hù)加固辦法

9、，選用合理的開(kāi)挖方法和程序。通過(guò)這種前期工作爭(zhēng)取把一切情況在開(kāi)工前都弄清楚，以便開(kāi)工后就按照既定的要求和程序進(jìn)行施工，達(dá)到工程既經(jīng)濟(jì)又安全且效率又高。所以設(shè)計(jì)就相當(dāng)于工程建設(shè)中的各種規(guī)章、規(guī)程，必須嚴(yán)格執(zhí)行。然而在工程實(shí)踐中，開(kāi)工后總會(huì)遇到這樣那樣沒(méi)有預(yù)見(jiàn)到的情況和問(wèn)題，以致不得不修改設(shè)計(jì)，改變?cè)瓉?lái)設(shè)想的做法。就是說(shuō)，在前期工作原以為認(rèn)識(shí)清楚了、確定了的東西其實(shí)有些并未搞清楚或發(fā)生了變化，還不很清楚、不很確定，有時(shí)甚至是很不確定。這就是

10、在巖石工程中經(jīng)常提及的不確定性問(wèn)題，不確定性也是在各類工程建設(shè)中巖石所共有的特點(diǎn)。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,2、巖體工程中不確定性的來(lái)源 一般來(lái)說(shuō)，工程中遇到以下三方面條件的變化要修改先前設(shè)計(jì)：其一是地質(zhì)條件、巖體性狀的變化；其二是施工條件的變化（包括器材供應(yīng)、施工技術(shù)掌握的不均一、質(zhì)量控制等人為因素）；其三是洪水、地震、氣候等環(huán)境條件的異常變化。后兩方面情況對(duì)于除巖石工程外其他工程

11、也是可能導(dǎo)致修改設(shè)計(jì)的因素，而對(duì)于巖石工程來(lái)說(shuō)，地質(zhì)條件、巖體性狀的變化是導(dǎo)致修改設(shè)計(jì)的主要因素。也就是說(shuō)，巖石工程中的不確定性，主要來(lái)源于地質(zhì)條件、巖體性狀的不確定性。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,這是因?yàn)樘烊粠r體在歷經(jīng)了復(fù)雜的成巖過(guò)程和后期億萬(wàn)年構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造后，其性狀和賦存條件千差萬(wàn)別，可以說(shuō)，每一處工程場(chǎng)址的巖體、不同工程部位的巖體都是不相同的。并且工程巖體一般都深埋地下，其性狀與裸露于表面的巖體有時(shí)差別

12、很大，隱蔽性突出。相比之下，工程前期勘探工作量總有限，不可能將所有節(jié)理裂隙等地質(zhì)特征和變異都揭露出來(lái)，一般只能通過(guò)坑槽、鉆孔、平硐獲得的局部資料，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析獲得平均的和優(yōu)勢(shì)的分布概念。施工開(kāi)挖后，揭露出沒(méi)有預(yù)見(jiàn)到的意外現(xiàn)象（如某種地質(zhì)缺陷）是難以避免的。在這種情況下，為研究天然巖體的力學(xué)性狀而進(jìn)行的試驗(yàn)、測(cè)試和計(jì)算分析也會(huì)遇到同樣的問(wèn)題，前期試驗(yàn)研究得到的力學(xué)參數(shù)、曲線、應(yīng)力、位移分布等也具有相應(yīng)的不確定性。,晏鄂川前沿講座yecye

13、c6970@163.com,例如，三峽工程從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，對(duì)大壩基巖進(jìn)行了十分詳盡、數(shù)量巨大的地質(zhì)勘探和試驗(yàn)研究工作，取得了豐富的資料，特別是對(duì)影響穩(wěn)定的緩傾角節(jié)理問(wèn)題進(jìn)行了專題研究。然而，開(kāi)工后開(kāi)挖揭露出的情況與原先分析的有很大差別，不得不在施工期間針對(duì)特殊地段補(bǔ)充進(jìn)行了集中的地質(zhì)勘探工作和一系列專題研究，修改了設(shè)計(jì)。這也是巖石工程中不確定性的突出事例。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,3、不確定性給巖石工

14、程帶來(lái)的影響 地質(zhì)條件和巖體力學(xué)性狀的這種不確定性，是巖石力學(xué)研究中的主要困難，試驗(yàn)研究成果（即使是現(xiàn)場(chǎng)巖體力學(xué)試驗(yàn)）代表的只是與試驗(yàn)點(diǎn)條件相似的天然巖體，通過(guò)大量試驗(yàn)可以得到該試驗(yàn)地段巖體力學(xué)性質(zhì)的平均概念和可能變化的范圍，但仍然不能對(duì)較大范圍工程巖體的力學(xué)性狀給出確定的數(shù)值來(lái)。地質(zhì)條件和巖體力學(xué)性狀的這種不確定性，也給巖石工程建設(shè)帶來(lái)一系列消極影響：一方面，施工開(kāi)挖后如果沒(méi)有及時(shí)揭露原先沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的缺陷，就會(huì)給工程留

15、下安全隱患，有時(shí)會(huì)引起施工期巖體失穩(wěn)，事后處理延誤工期；另一方面，為了對(duì)付這種不確定性，設(shè)計(jì)中不得不采用偏于保守的參數(shù)和條件、保留過(guò)大的安全裕度，不必要地增加工程量和投資。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,這種地質(zhì)條件上的不確定性，也給巖石力學(xué)研究帶來(lái)了以下特點(diǎn)：其一，對(duì)天然巖體力學(xué)性狀的認(rèn)識(shí)是隨著地質(zhì)條件不斷揭露而逐漸深入的，也就是說(shuō)，對(duì)巖體的認(rèn)識(shí)具有階段性；其二，試驗(yàn)研究可以獲得巖體性狀（力學(xué)參數(shù)、應(yīng)力—位移分布

16、、強(qiáng)度和承載能力等）的可能變化范圍，也可以力求減小這個(gè)變化范圍，卻總難以針對(duì)一定規(guī)模的巖體給出十分準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,4、減小巖石工程中不確定性的途徑 為了減小巖石工程中的不確定性，工程前期的地質(zhì)勘探工作應(yīng)盡量做細(xì)，巖石力學(xué)試驗(yàn)研究要更深入，設(shè)計(jì)中對(duì)巖體承載能力的利用要留有適當(dāng)?shù)挠嗟睾陀袀溆梅桨浮５?，最為有效的是施工中要根?jù)臨時(shí)發(fā)現(xiàn)的情況及時(shí)修改設(shè)計(jì)，也就是說(shuō)，要進(jìn)行動(dòng)

17、態(tài)設(shè)計(jì)。所謂動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，其實(shí)就是早年太沙基的Design as you go的思想，即在施工中不斷補(bǔ)充和修改設(shè)計(jì)的思想。后來(lái)隧洞建設(shè)中產(chǎn)生的新奧法的核心也就是要根據(jù)施工揭露的新情況不斷調(diào)整、修改、優(yōu)化設(shè)計(jì)。其實(shí)，這種做法應(yīng)當(dāng)不僅限于隧洞施工，對(duì)一切巖石工程（包括邊坡、壩基）都是適用的。例如，三峽雙線五級(jí)船閘高邊坡工程的施工中就曾經(jīng)歷過(guò)這樣的努力和實(shí)踐。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)中修改設(shè)計(jì)的依據(jù)是施工開(kāi)挖

18、中不斷揭露出來(lái)新的巖石情況、開(kāi)挖爆破的影響和參數(shù)、施工地質(zhì)測(cè)繪和監(jiān)測(cè)、試驗(yàn)資料。工作的要點(diǎn)是對(duì)于這些信息和資料要及時(shí)綜合、分析、反饋、調(diào)整，不及時(shí)就達(dá)不到動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的目的。然而，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的問(wèn)題是設(shè)計(jì)、地質(zhì)、施工、監(jiān)測(cè)、監(jiān)理和業(yè)主等各方面要密切配合，而不能分家、相互牽制、防范。要建立一個(gè)各方面（各環(huán)節(jié)）密切配合（而不是互相牽制）的體制。已故的國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)創(chuàng)始人之一L．繆勒教授打過(guò)一個(gè)比喻，形容在新奧法隧洞施工中有關(guān)各方之間的關(guān)

19、系，彼此應(yīng)當(dāng)十分默契、密切配合，合作得像一個(gè)優(yōu)秀的籃球隊(duì)一樣。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,5 地質(zhì)勘探工作可減少不確定性 工程地質(zhì)的主要任務(wù)是將天然巖體的情況查明。根據(jù)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范要求，在一個(gè)壩址區(qū)內(nèi)的巖體情況，只要是與工程建筑物有關(guān)的，都要全面弄清楚，包括巖性、巖石的組分、結(jié)構(gòu)、巖體構(gòu)造、斷裂、風(fēng)化、溶蝕、侵蝕（剝蝕）等許多方面，并進(jìn)而研究它們的成因、演變歷史、分布規(guī)律等。在可研報(bào)

20、告階段和初步設(shè)計(jì)階段還要求說(shuō)明巖土體物理力學(xué)性質(zhì)、提出巖土物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)，論述和評(píng)價(jià)工程巖體的穩(wěn)定條件，提出加固、處理意見(jiàn)。顯然，巖石力學(xué)的工作在這里是包含在工程地質(zhì)任務(wù)中的。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,在巖石力學(xué)已經(jīng)成為獨(dú)立學(xué)科和專業(yè)的今天，根據(jù)以往大量工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們可以就工程地質(zhì)與巖石力學(xué)的分工提出這樣一個(gè)模式：凡是不需要通過(guò)物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)研究就可以得到的有關(guān)巖石、巖體性質(zhì)的說(shuō)明和描述，屬于工程地質(zhì)

21、專業(yè)范圍；反之，則歸于項(xiàng)目工程地質(zhì)和巖石力學(xué)兩方面都要做，例如關(guān)于巖體節(jié)理裂隙的定量描述、工程巖體的分級(jí)、分區(qū)等，只是側(cè)重點(diǎn)和使用的方法各有不同。利用彈性波穿過(guò)巖體時(shí)的反應(yīng)來(lái)探測(cè)、研究巖體的物理力學(xué)性質(zhì)，在工程地質(zhì)中屬于物探工作，側(cè)重于查明巖體情況，在巖石力學(xué)中是研究巖體物理力學(xué)性質(zhì)的一種方法。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,重要的是，分工不能分家：一切巖石力學(xué)的試驗(yàn)研究工作都必須和地質(zhì)工作緊密聯(lián)系、結(jié)合，包含幾重

22、含義：首先，巖石力學(xué)工作者必須對(duì)地質(zhì)工作的成果——關(guān)于巖石、巖體的性質(zhì)和狀況的描述有詳盡的了解；其次，室內(nèi)試驗(yàn)取樣、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選點(diǎn)都應(yīng)當(dāng)與地質(zhì)人員結(jié)合進(jìn)行，以便保證試驗(yàn)結(jié)果具有足夠的代表性；試驗(yàn)結(jié)果分析、解釋要緊密結(jié)合試點(diǎn)附近的地質(zhì)條件進(jìn)行（特別是在試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)異常時(shí)）；各種計(jì)算分析數(shù)學(xué)模型的建立、本構(gòu)關(guān)系和強(qiáng)度準(zhǔn)則的選用、計(jì)算域（范圍）的確定等都必須符合實(shí)際地質(zhì)條件，應(yīng)有地質(zhì)人員參與。對(duì)分析、計(jì)算結(jié)果的解釋和應(yīng)用也要在充分考慮地質(zhì)背景條

23、件下進(jìn)行。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,6 工程設(shè)計(jì)可防避不確定性 如果將工程設(shè)計(jì)理解為工程建設(shè)的前期工作，那么工程地質(zhì)勘查和巖石力學(xué)試驗(yàn)研究都是工程設(shè)計(jì)的一部分內(nèi)容，都是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。但對(duì)具體的設(shè)計(jì)工作而言，巖石力學(xué)研究是為工程建設(shè)服務(wù)的一項(xiàng)獨(dú)立的專業(yè)，各有分工不同。巖石力學(xué)為工程建設(shè)的服務(wù)不應(yīng)當(dāng)是一種消極、被動(dòng)的服務(wù)，而是一種積極的、主動(dòng)的、參與式的服務(wù)。也就是說(shuō)，一方面它應(yīng)當(dāng)按設(shè)計(jì)規(guī)范

24、的要求，向設(shè)計(jì)工作提供有關(guān)天然巖體性狀的資料；另一方面它還要將對(duì)工程巖體分析研究的結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)，提出優(yōu)化設(shè)計(jì)的建議。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,從巖石力學(xué)的角度看，水利水電的巖石工程設(shè)計(jì)的任務(wù)可以概括如下：根據(jù)工程地質(zhì)勘探和巖石力學(xué)試驗(yàn)研究提供的關(guān)于天然巖體的地質(zhì)條件和物理力學(xué)性質(zhì)，考慮水文、氣象等其他方面的條件，按照本樞紐對(duì)各水工建筑物功能的要求，確定巖石基礎(chǔ)、地下洞室和巖石邊坡的位置、尺寸、加固處理措施、

25、施工開(kāi)挖方法和程序等。與此相應(yīng)地，巖石力學(xué)試驗(yàn)研究的任務(wù)為：根據(jù)水工布置的需要，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)試驗(yàn)研究，提供關(guān)于天然巖體的物理力學(xué)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)和資料（包括物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)、應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系曲線，本構(gòu)關(guān)系、變形和強(qiáng)度屬性等），并按照工程設(shè)計(jì)選出的巖石工程方案，通過(guò)計(jì)算分析、模型試驗(yàn)或原型監(jiān)測(cè)，闡明有關(guān)工程巖體的力學(xué)性狀（應(yīng)力、應(yīng)變分布、塑性區(qū)或破裂損傷區(qū)），對(duì)其穩(wěn)定性或失穩(wěn)破壞形態(tài)做出評(píng)價(jià)。從巖石力學(xué)的角度提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、巖體加固處理的建議

26、。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,第三節(jié) 巖質(zhì)邊坡工程,1、第一個(gè)問(wèn)題：水利工程中的巖質(zhì)邊坡,水利水電工程中邊坡的開(kāi)挖與水庫(kù)水位的升降都可能導(dǎo)致邊坡的失穩(wěn)定。我國(guó)已建和在建的大型水利水電工程如三峽、二灘、李家峽、五強(qiáng)溪、隔河巖、小灣、天生橋二級(jí)河龍灘等涉及的天然邊坡高達(dá)400~1000m，工程邊坡高達(dá)200~400m，垂直開(kāi)挖坡高近100m。漫灣水電站、龍羊峽水電站、天生橋二級(jí)水電站、隔河巖水電站等都發(fā)生過(guò)規(guī)模

27、較大的邊坡失穩(wěn)，造成很大損失。龍灘水電站進(jìn)口傾倒蠕變體約1300萬(wàn)m3需加固治理。在三峽庫(kù)區(qū)，蓄水以后可對(duì)庫(kù)區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)造成較大危害的有1168處崩滑體，需要避讓或處理；有744處崩滑體目前較穩(wěn)定，需監(jiān)測(cè)預(yù)警；有578處相對(duì)穩(wěn)定暫不處理。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,2、第二個(gè)問(wèn)題：巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性研究,（1）邊坡穩(wěn)定性分類。在中國(guó)水利水電科學(xué)院的組織下，有關(guān)設(shè)計(jì)院配合，對(duì)于全國(guó)117個(gè)水利水電工程中的典型滑坡和

28、變形邊坡進(jìn)行了調(diào)查，總結(jié)了邊坡失穩(wěn)在各類巖體結(jié)構(gòu)中所占的比例：其中塊體結(jié)構(gòu)占14.08%，層狀同向結(jié)構(gòu)占19.72%，層狀反向結(jié)構(gòu)占15.49%，層狀斜向結(jié)構(gòu)占14.08%，碎裂和散體結(jié)構(gòu)占36.63％。在七種失穩(wěn)類型中崩塌占7.04％，滑動(dòng)占73.24％，傾倒占5.63％，潰屈占2.82％，拉裂占4.23％，復(fù)合占7.04％。調(diào)查表明，引起變形和失穩(wěn)的因素十分復(fù)雜。巨型和大中型滑坡主要以各種水的作用為主；中小型楔體滑動(dòng)、拉裂及大型崩塌

29、則以人類工程活動(dòng)為主。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,陳祖煜等人利用調(diào)查登錄的資料對(duì)于RMR－SMR分類系統(tǒng)進(jìn)行了補(bǔ)充修正，計(jì)入了坡高及結(jié)構(gòu)面條件對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響。經(jīng)理論分析和工程驗(yàn)證，提出了CSMR（Chinese System for SMR）分類體系。根據(jù)這一分類體系，邊坡按其穩(wěn)定性被分為五類：Ⅰ類穩(wěn)定，81~100分；Ⅱ類穩(wěn)定，61~80分；Ⅲ類局部穩(wěn)定41~60分；Ⅳ類不穩(wěn)21~40分；Ⅴ類很不穩(wěn)定，0~

30、20分。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,（2）影響邊坡失穩(wěn)的因素。影響邊坡失穩(wěn)的因素主要有：地形切割、巖性、構(gòu)造、水和邊坡開(kāi)挖的綜合作用。經(jīng)驗(yàn)表明，谷坡強(qiáng)風(fēng)化帶、強(qiáng)卸荷帶、甚至弱風(fēng)化帶的上部經(jīng)常是邊坡失穩(wěn)的底界，這些部位的巖體結(jié)構(gòu)完整性差，結(jié)構(gòu)面大部分松弛、泥化或充填次生夾泥，在爆破開(kāi)挖、施工用水或者降雨情況，極易失穩(wěn)，地下水產(chǎn)生的滲透力對(duì)于邊坡影響極大。因此，施工期降低地下水位，控制爆破的藥量，注意邊坡自上而下的

31、邊開(kāi)挖、邊支護(hù)加固，邊監(jiān)測(cè)變形，是防止失穩(wěn)的有效措施。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,（3）邊坡的穩(wěn)定性研究及穩(wěn)定性分析。水利水電工程中的邊坡研究?jī)?nèi)容可以歸納為監(jiān)測(cè)、理論分析、數(shù)值計(jì)算和模擬試驗(yàn)幾種。 A) 監(jiān)測(cè)方面：用紅外線進(jìn)行大范圍的普查；用綜合探井、CT層析成像、定向取芯和平硐探測(cè)結(jié)構(gòu)面或滑動(dòng)面；進(jìn)行地應(yīng)力的測(cè)試，了解高陡谷坡的應(yīng)力場(chǎng)；進(jìn)行邊坡表面、深部變形和地下水的監(jiān)測(cè)；用測(cè)線法、統(tǒng)計(jì)法對(duì)節(jié)理類型

32、進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，用蒙特卡羅法模擬巖體節(jié)理網(wǎng)絡(luò)，確定巖體節(jié)理密度與連通率。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,B) 理論與數(shù)值分析方面：用地質(zhì)力學(xué)模型研究邊坡破壞機(jī)制，用評(píng)價(jià)不同破壞機(jī)制的地質(zhì)模式，評(píng)價(jià)邊坡演變階段和發(fā)展趨勢(shì)；用組合梁板理論研究?jī)A倒蠕變的機(jī)理；使用分塊推力法與薩爾瑪法、極限平衡理論和塊體理論進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算；用數(shù)值計(jì)算模擬分析邊坡應(yīng)力變形。在邊坡穩(wěn)定分析方面，可以根據(jù)巖體的整體性和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行不同的穩(wěn)定分析。對(duì)

33、于全風(fēng)化巖體及碎散、破裂結(jié)構(gòu)巖體，可以與土質(zhì)邊坡一樣采用自動(dòng)搜索方法確定滑裂面及安全系數(shù)；對(duì)于Ⅳ、Ⅴ級(jí)結(jié)構(gòu)面發(fā)育的巖質(zhì)邊坡，根據(jù)節(jié)理與裂隙統(tǒng)計(jì)資料，結(jié)合地質(zhì)分析確定或者基本確定滑動(dòng)面的位置；對(duì)于層狀結(jié)構(gòu)和已知控制性的不利結(jié)構(gòu)面的組合塊，按實(shí)際塊體驗(yàn)算其穩(wěn)定性。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,在各種穩(wěn)定分析中，以極限平衡理論和方法為基礎(chǔ)，極限平衡的計(jì)算方法有下限解法和上限解法。下限解包括：適用于圓弧滑動(dòng)面的瑞典圓弧法

34、和簡(jiǎn)化畢肖甫法；適用于任意滑動(dòng)面的簡(jiǎn)布法和摩根斯坦－普瑞斯法；傳遞系數(shù)法等。上限解有：薩爾瑪法、潘家錚極限分塊平衡法，能量法。對(duì)于可能發(fā)生三維楔體破壞的巖質(zhì)邊坡，采用楔形體分析計(jì)算，與穩(wěn)定分析一起，通常也配合進(jìn)行應(yīng)力變形的數(shù)值計(jì)算。模型不一定越復(fù)雜越好，重要的是其對(duì)于計(jì)算問(wèn)題的針對(duì)性和選擇參數(shù)的合理性。,C) 模型試驗(yàn)方法：用離心機(jī)模擬邊坡，研究其破壞機(jī)理；用涌浪模型試驗(yàn)研究滑坡滑速與涌浪高度相關(guān)關(guān)系。,晏鄂川前沿講座yecyec697

35、0@163.com,3、第三個(gè)問(wèn)題：巖體的力學(xué)參數(shù)選取,巖體的物理力學(xué)參數(shù)的選取直接關(guān)系到水工建筑物的安危和工程量的大小。由于巖體的破壞主要是剪切破壞，其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)是關(guān)鍵的參數(shù)。與土的強(qiáng)度指標(biāo)不同，巖體的強(qiáng)度指標(biāo)無(wú)法用室內(nèi)試驗(yàn)直接測(cè)取。一般巖體的原位強(qiáng)度指標(biāo)必須從地質(zhì)巖性、巖塊試驗(yàn)、表面的特征來(lái)合理估算。Hoek和Brown對(duì)此進(jìn)行了廣泛地研究，他們使用理論分析、模型試驗(yàn)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，提出節(jié)理化巖體的經(jīng)驗(yàn)破壞準(zhǔn)則。設(shè)計(jì)應(yīng)用中表明它對(duì)于松

36、動(dòng)的巖體實(shí)用性好，對(duì)于緊密鑲嵌的未擾動(dòng)巖體則估計(jì)的強(qiáng)度偏低。目前，我國(guó)的水利行業(yè)對(duì)巖體的力學(xué)參數(shù)通常采用強(qiáng)度折減法。我國(guó)的GB50218－94《工程巖土分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》和水利工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范都規(guī)定了巖體力學(xué)指標(biāo)的估算方法。目前現(xiàn)行的巖體力學(xué)指標(biāo)估算方法主要有下列幾種：,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,1）工程地質(zhì)類比法；2）Hoek－Brown判據(jù)；3）正分析與反分析；4）試驗(yàn)強(qiáng)度折減法；5）非均質(zhì)巖體綜合抗剪強(qiáng)度

37、。 巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)可以按成因分為原生型、次生充填型和構(gòu)造綜合型，以構(gòu)造綜合型居多。以顆粒組成為主要因素將軟弱結(jié)構(gòu)面分為全泥、泥夾巖屑、巖屑夾泥和巖屑巖塊四種：對(duì)于無(wú)充填的剛性結(jié)構(gòu)面可分為未膠結(jié)和膠結(jié)兩種。在現(xiàn)場(chǎng)大型原位抗剪試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按此分類國(guó)內(nèi)水利水電工程中的軟弱層抗剪強(qiáng)度指標(biāo)試驗(yàn)值統(tǒng)計(jì)如下表所示。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,第四節(jié) 環(huán)境

38、巖土與地質(zhì)災(zāi)害,1、環(huán)境巖土工程,國(guó)外發(fā)展的歷史表明，當(dāng)人均的GDP達(dá)到7000~8000美元以后，環(huán)境的污染將被全面治理，總體的環(huán)境將會(huì)優(yōu)化，環(huán)境會(huì)走向好轉(zhuǎn)。以垃圾處理為例，美國(guó)每年花在垃圾填埋的費(fèi)用高達(dá)幾百億美元。我國(guó)目前不可能達(dá)到同樣的處理標(biāo)準(zhǔn)，但是應(yīng)盡量減少污染，研究符合我國(guó)國(guó)情的處理方式。是我國(guó)巖土工作者的責(zé)任。各種天然的地質(zhì)災(zāi)害及工程建設(shè)引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題受到關(guān)注，在高邊坡的治理、基礎(chǔ)抗震、河道整治等諸方面都取得了經(jīng)驗(yàn)和成績(jī)。例

39、如對(duì)于烏江渡、魯布革的水庫(kù)庫(kù)區(qū)滑坡的治理；三峽船閘的高邊坡治理；天生橋和漫灣開(kāi)挖引起的滑坡的處理、李家峽泄水道滑坡治理等。我國(guó)的固體廢棄物無(wú)害化處理方面，盡管與先進(jìn)國(guó)家相比還有較大差距，但也有了進(jìn)展。杭州、深圳、北京、上海、蘇州、天津、長(zhǎng)沙、貴陽(yáng)、昆明等城市都有垃圾填埋的設(shè)施。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,巖土工程人員已經(jīng)開(kāi)始著手在這方面的工作，開(kāi)展了有關(guān)研究，但這方面的工作還處于起步階段。巖土災(zāi)害的治理還只限于

40、與工程直接有關(guān)的部分，固體廢棄物處理一般也限于大城市。 環(huán)境巖土工程學(xué)是巖土工程學(xué)與環(huán)境科學(xué)相互整合的一門科學(xué)，舉凡與環(huán)境有關(guān)的巖土工程問(wèn)題都是環(huán)境巖土工程學(xué)所討論的范疇，其目的在于使工程建設(shè)和自然環(huán)境得到平衡，以達(dá)到可持續(xù)發(fā)展。環(huán)境巖土工程主要包含地質(zhì)災(zāi)害與衛(wèi)生工程，環(huán)境巖土工程與地下水的污染有直接關(guān)系，是水利科學(xué)中不容忽視的一個(gè)重要方面。由于水資源利用的形勢(shì)日益嚴(yán)峻，安全的飲用水和灌溉水的確保是維持經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本問(wèn)題，如何控

41、制地下水污染狀況和水庫(kù)水質(zhì)量相當(dāng)重要。因此，研究廢棄物處理場(chǎng)的規(guī)劃和現(xiàn)有污染的調(diào)查，將有助于完善水資源綜合管理與使用。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,近年來(lái)，由于舊有廢棄物處理場(chǎng)規(guī)劃不當(dāng)及人類生活發(fā)展，使得環(huán)境污染日益嚴(yán)重。我國(guó)雖屬發(fā)展中國(guó)家，但隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化速度加快，城市垃圾產(chǎn)量與GDP幾乎同步增長(zhǎng)，以每年約9％左右的速度遞增：1986年的5200萬(wàn)t，1990年6767萬(wàn)t，2002年的清運(yùn)量達(dá)1.4

42、萬(wàn)t。目前我國(guó)城市垃圾無(wú)害化處理率僅為20％左右。我國(guó)城市周圍垃圾已經(jīng)堆積十幾億t，許多城鎮(zhèn)為城市垃圾所包圍。環(huán)境巖土工程的研究方向主要在于舊有廢棄物處理場(chǎng)與人類生活發(fā)展的污染控制，新建廢棄物處理場(chǎng)規(guī)劃與防護(hù)設(shè)計(jì)，這包括污染程度的評(píng)估、環(huán)境易損性評(píng)估、污染物遷移預(yù)測(cè)、地下水資源的利用、污染土修復(fù)與廢棄物處理場(chǎng)的規(guī)劃等。因此研究的課題主要有以下方面：,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,（1）污染程度與環(huán)境易損性評(píng)估。由于

43、計(jì)算機(jī)的普及，數(shù)值分析廣泛用于污染物遷移擴(kuò)散機(jī)制的模擬，建立了大量的數(shù)值模型，使得人們對(duì)污染物遷移與擴(kuò)散掌握了基本規(guī)律；空間技術(shù)的發(fā)展，高解析、可見(jiàn)光及不可見(jiàn)光的衛(wèi)星相片的應(yīng)用，使得大范圍監(jiān)測(cè)環(huán)境污染的技術(shù)逐漸發(fā)展和應(yīng)用；勘探技術(shù)的成熟，使得預(yù)測(cè)地下的水文地質(zhì)狀況與污染程度的可靠度進(jìn)一步提高；另一方面，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，使得巖土工程、環(huán)境狀況和社會(huì)現(xiàn)況等信息的整合與分享成為可能。在上述的條件下，自1995年以來(lái)，通過(guò)地理信息系統(tǒng)平

44、臺(tái)，將上述所獲得的信息進(jìn)行系統(tǒng)性整合，把污染程度或環(huán)境易損性加以分級(jí)，并繪制成圖，作為污染控制的參考依據(jù)及工程初步規(guī)劃的決策參考，形成跨領(lǐng)域的整合。由于各地區(qū)之間人文與自然條件均不相同，使得選用的研究參數(shù)與數(shù)學(xué)模型各不相同，如何進(jìn)行污染程度與環(huán)境易損性評(píng)估與污染范圍，仍需進(jìn)一步討論和研究。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,（2）污染物遷移預(yù)測(cè)，污染物遷移預(yù)測(cè)對(duì)于污染控制是相當(dāng)重要的，了解污染物的遷移規(guī)律可以作為保護(hù)區(qū)

45、劃定的參考依據(jù)，并可用來(lái)評(píng)估現(xiàn)況是否惡化或好轉(zhuǎn)。污染物遷移預(yù)測(cè)通常通過(guò)現(xiàn)地監(jiān)測(cè)與數(shù)值模擬，現(xiàn)地監(jiān)測(cè)通常采取現(xiàn)地鉆孔或電磁探測(cè)、探地雷達(dá)等地球物理探測(cè)法。污染物遷移預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和對(duì)于突發(fā)性事故的污染評(píng)估與治理是關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。 （3）地下水綜合管理。包括地下水庫(kù)勘探、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、污染控制、保護(hù)區(qū)劃定、土地利用與合理使用規(guī)劃等。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,（4）污染土修復(fù)。利用污染物遷移特性，使污染物從土中移除。

46、污染治理效率的評(píng)估是重要的課題。 （5）廢棄物處理場(chǎng)的規(guī)劃。廢棄物主要包括輻射污染物、固體污染物和液體污染物，這些污染物的處理問(wèn)題包括了場(chǎng)址選定、保護(hù)層設(shè)計(jì)與安全性評(píng)估的研究。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,2、地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題,（1）概述我國(guó)是地質(zhì)災(zāi)害十分嚴(yán)重的國(guó)家。根據(jù)“中國(guó)環(huán)境公報(bào)，1998~2002”的統(tǒng)計(jì)，1999年、2000年、2001年和2002年，全國(guó)因滑坡、泥石流死亡人數(shù)分別為823人、1102人

47、（另63人失蹤）、788人和853人。目前地質(zhì)災(zāi)害的研究主要在于災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，包括災(zāi)害潛勢(shì)圖的劃定與災(zāi)害預(yù)報(bào)。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,由于計(jì)算機(jī)的普及，數(shù)值分析廣泛應(yīng)用于災(zāi)害發(fā)生機(jī)制的模擬，建立了大量的數(shù)值模型，使得人們對(duì)災(zāi)害的發(fā)生掌握了基本規(guī)律；空間技術(shù)的發(fā)展，全球定位系統(tǒng)和高解析、可見(jiàn)光及不可見(jiàn)光的衛(wèi)星相片的應(yīng)用，使得大范圍監(jiān)測(cè)的技術(shù)逐漸發(fā)展和應(yīng)用；勘探技術(shù)的成熟，使得預(yù)測(cè)地下地質(zhì)狀況的可靠度進(jìn)一步提高

48、；另一方面，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，使得巖土工程信息的整合與分享成為可能。在上述的條件下，自1990年以來(lái)，通過(guò)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，將上述所獲得的信息進(jìn)行系統(tǒng)性整合，把地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)和危害的潛勢(shì)度加以分級(jí)，并繪制成圖，作為災(zāi)害防救的參考依據(jù)及工程初步規(guī)劃的決策參考的研究大量展開(kāi)。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,另一方面，地質(zhì)災(zāi)害具有地域性，不同的地區(qū)有不同的地質(zhì)災(zāi)害，且地質(zhì)災(zāi)害的分布通常相當(dāng)廣泛，這使得各國(guó)政府不可能

49、投入巨資來(lái)全面有效治理地質(zhì)災(zāi)害，而且也不可行，因此，分區(qū)重點(diǎn)防治并結(jié)合監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的建立是未來(lái)處理地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題的主要可行方法。通過(guò)災(zāi)害歷史資料的搜集與可靠度分析進(jìn)行預(yù)警基準(zhǔn)的研究也相當(dāng)普遍。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,國(guó)內(nèi)外學(xué)者越來(lái)越重視高邊坡病害的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，隨著監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展和監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)的積累，對(duì)監(jiān)測(cè)的意義、內(nèi)容、目的認(rèn)識(shí)不斷深入。高邊坡病害的監(jiān)測(cè)是高邊坡病害預(yù)報(bào)和防治基礎(chǔ)信息獲得的一種重要手段，實(shí)現(xiàn)高邊坡病害

50、的有效防治或?yàn)?zāi)害預(yù)報(bào)。監(jiān)測(cè)的目的是預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)展演變趨勢(shì)，具體了解和掌握病害演變的動(dòng)態(tài)過(guò)程，適時(shí)捕捉病害臨近暴發(fā)成災(zāi)的特征信息，或把握邊坡病害治理的有效時(shí)機(jī)以避免災(zāi)害事故的發(fā)生。從邊坡病害的監(jiān)測(cè)內(nèi)容而言，不僅包括邊坡病害的形成條件、形成過(guò)程的監(jiān)測(cè)，而且還包括病害治理工程效果的反饋監(jiān)測(cè)。我國(guó)香港地區(qū)的滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)和體系是相當(dāng)先進(jìn)和有效的。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,2003年4月7日，中國(guó)國(guó)土資源部和中國(guó)氣象

51、局簽訂了“關(guān)于聯(lián)合開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警工作的協(xié)議”。從此，中央電視臺(tái)每年在進(jìn)入雨季后在黃金時(shí)間向全國(guó)人民發(fā)布滑坡泥石流等地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)。這在全世界尚屬首次。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)的反饋資料2003年的預(yù)報(bào)預(yù)警工作準(zhǔn)確率達(dá)到50％以上。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,（2）典型災(zāi)害——滑坡預(yù)報(bào)問(wèn)題,一、滑坡時(shí)間預(yù)測(cè)研究歷程 對(duì)滑坡時(shí)間預(yù)報(bào)的研究歷程，大致可以劃分為以下三個(gè)階段：1、 20世紀(jì)60~70年

52、代現(xiàn)象預(yù)報(bào)和經(jīng)驗(yàn)方程預(yù)報(bào)階段： 主要以現(xiàn)象預(yù)報(bào)和經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)為主。利用滑波的一些變形破壞現(xiàn)象和失穩(wěn)前的宏觀前兆現(xiàn)象，對(duì)滑坡失穩(wěn)進(jìn)行推斷。這種預(yù)報(bào)是對(duì)滑坡前兆反映的經(jīng)驗(yàn)積累的直觀預(yù)報(bào)方法?；虑罢赚F(xiàn)象主要有：地面變形、地下水位突然變化、地聲、地?zé)?、?dòng)物表現(xiàn)異常等。顯然這種方法只適用于明顯前兆的滑坡，預(yù)報(bào)精度也不高，是一種定性的預(yù)報(bào)方法。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,1963年，我國(guó)曾利用這種方法成功地預(yù)報(bào)了

53、寶成線須家河滑坡。在這期間，日本學(xué)者齋藤迪孝通過(guò)大量的試驗(yàn)，提出了蠕變破壞三階段理論，建立了加速蠕變的微分方程，利用該模型曾于1970年對(duì)日本的高場(chǎng)山滑波進(jìn)行了成功的預(yù)報(bào)。此后，E.Hock根據(jù)智利的Chuquicamata礦滑坡監(jiān)測(cè)位移——時(shí)間曲線提出了利用滑波變形曲線的形態(tài)和趨勢(shì)進(jìn)行外延并推求滑動(dòng)時(shí)間的外延法，其預(yù)報(bào)的理論依據(jù)與齋藤是相同的。由于這些方是在一定條件下建立的經(jīng)驗(yàn)公式，所求得的蠕變破壞時(shí)間屬于概算，預(yù)報(bào)精度受到一定的限制

54、，僅適用于中短期預(yù)報(bào)和臨滑預(yù)報(bào)。因此，這一階段的預(yù)報(bào)方法，是建立在“現(xiàn)象”和“經(jīng)驗(yàn)”基礎(chǔ)上的經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)法。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,2、20世紀(jì)80年代位移——時(shí)間統(tǒng)計(jì)分析預(yù)報(bào)階段： 隨著概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、灰色系統(tǒng)理論、模糊數(shù)學(xué)等現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論的誕生和廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在此基礎(chǔ)上建立了多個(gè)滑坡預(yù)報(bào)模型。 例如：王思敬教授（1984）提出了邊坡失移前總變形量和位移速率的綜合預(yù)

55、報(bào)方法。陳明東、王蘭生（1988）首先將灰色系統(tǒng)理論中的GM（1，1）模型法引入滑坡位移——時(shí)間曲線的擬合外推，提出了利用濾波灰色分析法進(jìn)行滑坡的中期預(yù)報(bào)。晏同珍（1988）根據(jù)滑坡過(guò)程存在著與生物孕育、發(fā)生、消亡相似的位移特征，引入了Verhulst生物生長(zhǎng)模型，Verhulst模型目前已被廣泛采用。李天斌（1999）根據(jù)斜坡變形破壞的位移量化曲線更接近Verhulst反函數(shù)曲線，提出了Verhulst反函數(shù)模型。這一時(shí)期，張倬元（1

56、988）還提出了黃金分割數(shù)法，孫景恒（1993）引入了Pearl生長(zhǎng)模型法。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,此外，還有不少學(xué)者引入了馬爾科夫預(yù)報(bào)、模糊數(shù)學(xué)方法預(yù)報(bào)、正交多項(xiàng)式最佳逼近模型（周創(chuàng)兵等）、梯度-正弦模型（崔政權(quán)）、泊松旋回預(yù)報(bào)和圖解法等多種方法，使滑坡預(yù)報(bào)方法向定量化方向邁進(jìn)了一大步。但是，這一階段的學(xué)者們主要注重預(yù)報(bào)方法的探討而對(duì)與滑坡密切相關(guān)的一些基本問(wèn)題，如觀測(cè)資料的分析、處理、預(yù)報(bào)時(shí)序資料的選擇

57、、干擾信息的剔除與有用信息的增強(qiáng)等還認(rèn)識(shí)不足；對(duì)滑坡基礎(chǔ)研究與預(yù)報(bào)相結(jié)合方面的探討也較少，也很少在利用上述先進(jìn)理論和方法的同進(jìn)，將預(yù)報(bào)參數(shù)與斜坡變形破壞和演變機(jī)制聯(lián)系起來(lái)考慮，因而大大影響了預(yù)報(bào)精度。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,3、20世紀(jì)90年代以來(lái)非線性預(yù)報(bào)和綜合預(yù)報(bào)模型及預(yù)報(bào)判據(jù)研究階段： 20世紀(jì)90年代以來(lái)，由于系統(tǒng)科學(xué)和非線性科學(xué)的發(fā)展及其在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的廣泛應(yīng)用，人們的認(rèn)識(shí)

58、發(fā)生了質(zhì)的變化?；卵芯空唛_(kāi)始認(rèn)識(shí)到滑坡體系是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，是一個(gè)灰與白、確定性與隨機(jī)性、漸變與突變、平衡與非平衡、有序與無(wú)序等對(duì)立統(tǒng)一的系統(tǒng)。因此，許多學(xué)者引用了對(duì)處理復(fù)雜問(wèn)題比較有效的非線性科學(xué)理論來(lái)研究滑坡的預(yù)報(bào)問(wèn)題，提出了多個(gè)滑坡預(yù)報(bào)模型，其中代表性的有：尖點(diǎn)突變和灰色尖點(diǎn)突變模型（秦四清等，1993）、動(dòng)態(tài)分維跟蹤預(yù)報(bào)模型（李天斌等，1995）、協(xié)同預(yù)報(bào)模型（黃潤(rùn)秋、許強(qiáng)，1997）等。 同時(shí)還提出了一些滑坡預(yù)報(bào)的聯(lián)合模型，如

59、滑坡預(yù)報(bào)的BP-GA混合算法（吳承禎等，2000）以及協(xié)同-分岔預(yù)報(bào)模型（黃志全等，2002）等。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,此外，人們逐漸開(kāi)始重視滑坡預(yù)報(bào)判據(jù)和綜合預(yù)報(bào)模型的研究，并著手從物理現(xiàn)象和物理模型分析入手進(jìn)行滑坡預(yù)報(bào)的探索。而且，人們逐漸認(rèn)識(shí)到滑坡預(yù)報(bào)不僅僅是一個(gè)純方法問(wèn)題，要實(shí)現(xiàn)較為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，必須將斜坡變形破壞機(jī)制分析與定量預(yù)報(bào)相結(jié)合，必須對(duì)與滑坡密切相關(guān)的基本問(wèn)題進(jìn)行研究。運(yùn)用系統(tǒng)綜合、系統(tǒng)分

60、析、系統(tǒng)模擬的方法對(duì)滑坡系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別、模擬及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。目前，地質(zhì)力學(xué)模擬和數(shù)值模擬作為一種有效的手段，在滑坡演變的動(dòng)態(tài)過(guò)程與趨勢(shì)預(yù)測(cè)中已被廣泛應(yīng)用?；骂A(yù)報(bào)已從過(guò)去單一的現(xiàn)象研究、模型方法研究進(jìn)入了預(yù)報(bào)階段，并且逐步同實(shí)用化、系統(tǒng)化邁進(jìn)。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,近些年來(lái)，隨著一些新的、先進(jìn)的技術(shù)手段的應(yīng)用和發(fā)展，一些相鄰學(xué)科的滲透和新學(xué)科的興起，為滑坡預(yù)報(bào)研究提供了新的理論方法和觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算手段?；卵?/p>

61、究者開(kāi)始將GIS技術(shù)、專家系統(tǒng)的理論和方法等運(yùn)用于滑坡的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中。 基于以往滑坡時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的研究成果，在滑坡時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的工程實(shí)踐中也取得了不少成果和經(jīng)驗(yàn)，如：我國(guó)三峽庫(kù)區(qū)新灘滑坡在1985年就得到了成功的預(yù)警預(yù)報(bào)，避免了1000多人的傷亡；1995年甘肅境內(nèi)的黃茨滑坡由于得到了系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，其發(fā)生時(shí)間也得到了準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)外成功預(yù)報(bào)的滑坡如表1.1。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,晏鄂川前沿講座

62、yecyec6970@163.com,二、滑坡預(yù)報(bào)的主要問(wèn)題與討論 盡管國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者在滑坡災(zāi)害的時(shí)間測(cè)試預(yù)報(bào)方面取得了不少進(jìn)展，并且也確有預(yù)報(bào)成功的實(shí)例（如上表1.1）。但是，由于斜波演化過(guò)程的復(fù)雜性、隨機(jī)性和不確定性，要想準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)滑坡的發(fā)生時(shí)間是十分困難的。 在滑坡的時(shí)間預(yù)報(bào)中，臨滑預(yù)報(bào)由于滑坡體的變形表現(xiàn)已經(jīng)比較明顯，而且又已經(jīng)積累的比較長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)資料，各方面前兆信息充分，發(fā)展趨勢(shì)易于掌握和

63、判斷；因此，臨滑預(yù)報(bào)相對(duì)是容易的。目前，國(guó)內(nèi)外（尤其是我國(guó)）絕大多數(shù)滑坡的成功預(yù)報(bào)依賴的都是臨滑信息，屬于臨滑預(yù)報(bào)，也說(shuō)明了這一點(diǎn)。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,滑坡預(yù)報(bào)真正的難點(diǎn)主要是中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)，其次是短期預(yù)報(bào)。這些預(yù)報(bào)可能與“事件”相互迭加，更增加了預(yù)報(bào)的難度。因此，目前來(lái)說(shuō)滑坡預(yù)報(bào)困難主要是指中、長(zhǎng)期預(yù)報(bào)和短期預(yù)報(bào)的困難。我們要討論的主要是前者。 滑坡預(yù)報(bào)（主要指中長(zhǎng)期和短期預(yù)報(bào)，下同）是一個(gè)世

64、界性的難題。這一問(wèn)題之所以難，主要有以下幾方面的原因：,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,1、滑坡既是一個(gè)復(fù)雜的地質(zhì)力學(xué)過(guò)程，又是一個(gè)高度復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)就在于構(gòu)成系統(tǒng)的內(nèi)部條件、外部因素都具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和非確定性，而且這種特性用傳統(tǒng)的理論難于表達(dá)。因此，對(duì)于一些復(fù)雜的滑坡系統(tǒng)，我們目前的認(rèn)識(shí)和理論不平還受到很大的限制。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,2、對(duì)于復(fù)雜的滑坡系統(tǒng)，我們

65、能夠獲得的信息是極為有限的。對(duì)大多數(shù)的滑坡，如果在事前沒(méi)有被納入人們的視野或被人們所認(rèn)識(shí)，就幾乎不可能掌握它的任何信息，因此，這類滑坡的發(fā)生往往使我們感到非常的被動(dòng)和突然，也最容易造成災(zāi)害。即便是那些已經(jīng)被納入監(jiān)控范圍的滑坡體，我們監(jiān)控的手段和監(jiān)控的數(shù)量往往也是有限的，很難作到對(duì)各種信息全面和足夠深度的把握，因此，實(shí)施預(yù)報(bào)就很困難。從這個(gè)意義上來(lái)講，對(duì)某些高度復(fù)雜的滑坡，如果所掌握的信息不足，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)幾乎不可能的。,晏鄂川前沿講座yec

66、yec6970@163.com,3、在認(rèn)識(shí)問(wèn)題的思路上還存在一定的問(wèn)題，更多的是依賴于對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的數(shù)學(xué)推演，而忽視了對(duì)滑坡體變形破壞機(jī)理的認(rèn)識(shí)。 拋開(kāi)臨滑預(yù)報(bào)和現(xiàn)象預(yù)報(bào)不說(shuō)，現(xiàn)在大多數(shù)滑坡中長(zhǎng)期或短期預(yù)報(bào)主要是依靠對(duì)位移監(jiān)測(cè)曲線的推演，通過(guò)位移的相對(duì)變化（或速率的變化）來(lái)預(yù)報(bào)其今后的行為，也可以稱為“相對(duì)位移預(yù)報(bào)”。固然，滑坡位移隨時(shí)間的變化對(duì)滑坡預(yù)報(bào)具有絕對(duì)重要的作用，但是，如果對(duì)這種位移隨時(shí)間的變化僅停留在曲線“幾何形態(tài)

67、”變化的認(rèn)識(shí)上，而過(guò)多的依賴于數(shù)學(xué)方程進(jìn)行各種外推式預(yù)報(bào)，顯然對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)就僅停留在表面上。采用這種方法對(duì)一些結(jié)構(gòu)和過(guò)程簡(jiǎn)單，監(jiān)測(cè)曲線與一般的標(biāo)準(zhǔn)蠕動(dòng)曲線接近的邊坡可能取得成功。但是，大多數(shù)情況下，這種預(yù)報(bào)方法是達(dá)不到理想效果的。,晏鄂川前沿講座yecyec6970@163.com,典型案例,一個(gè)典型的例子是如圖1. 1所示的具有“階梯狀”特征的監(jiān)測(cè)曲線。由于滑坡體在變形破裂過(guò)程中將會(huì)受到降雨、開(kāi)挖、震動(dòng)以及位移受限制等諸多外界因素的影

68、響，從而導(dǎo)致位移和其他物理量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生受這些因素控制的“階梯狀”跳躍式增長(zhǎng)，即變形量或變形速,率突然增大的現(xiàn)象；一俟這引起因素消失，斜坡的變形又會(huì)趨緩。這就給數(shù)學(xué)模型預(yù)報(bào)帶來(lái)很大的不確定性，常常導(dǎo)致誤判的情況出現(xiàn)（你可能看到在某些因素作用時(shí)，如降雨，滑坡的相對(duì)位移增長(zhǎng)會(huì)很快，這時(shí)你會(huì)根據(jù)位移速率的突然變大做出滑坡的預(yù)報(bào)；但是，但這些因素消失后，曲線又到了一個(gè)平緩的階段，坡體又穩(wěn)定了！這種誤判是常見(jiàn)的）。,晏鄂川前沿講座yecyec6

69、970@163.com,盡管近20年來(lái)，我們提出了各種各樣的方法對(duì)“監(jiān)測(cè)曲線”進(jìn)行這樣那樣的處理（包括平滑濾波、去噪等），希望能捕捉到有用的預(yù)報(bào)信息，由于這些處理都是“表面上”的，盡管處理的“數(shù)學(xué)效果”很好，但是都很難與實(shí)際變形機(jī)理相聯(lián)系，因此，預(yù)報(bào)效果并不好。這就導(dǎo)致“相對(duì)位移預(yù)報(bào)”往往是“準(zhǔn)確的事后預(yù)報(bào)”或事后“諸葛亮”。 實(shí)際上，從理論上講，當(dāng)我們所掌握的只是變形曲線在等速蠕變階段的簡(jiǎn)單“幾何”信息時(shí)，按照數(shù)學(xué)模型預(yù)報(bào)