摘要：以单孔稀释数学模型为理论依据,建立荧光光电流与坡体地下渗透流速的数学关系模型,设计开发适用于库岸坡体观测孔的地下渗透流速的荧光光电监测探头及测试系统。通过开展室内试验,研究不同浓度荧光溶液的光电流特性,以及环境水温、酸碱度、浑浊度等地下水环境因素对荧光光电流强度的影响,进而论证荧光光电法在库岸滑坡地下渗流监测中的适宜性。结果表明:5~25 ℃温度范围内,光电流强度随荧光溶液浓度增大而增大,在0~0.006 5%的低浓度范围内存在显著的线性关系,满足应用荧光光电测速法进行坡体地下渗透流速监测的理论条件要求;在荧光溶液浓度一定的条件下,光电流强度随温度升高而逐渐减小,线性规律明显,且不同浓度的拟合直线呈近似平行分布,斜率不大。温度对光电流强度的影响远低于浓度变化带来的影响,但实际应用时起始量测温度与结束量测温度基本相等,温度对坡体地下渗透流速的监测结果产生的影响可忽略不计。强酸性条件下会降低荧光剂的分子活性,使光电流强度明显下降,但加入碱中和后荧光溶液活性恢复,选用的Luyor 6200荧光试剂可满足常规酸性和碱性地下水环境下渗透流速的监测。浑浊度对光电流影响较大,但浑浊荧光溶液经历长时间静置后,光电流强度可恢复至正常荧光溶液的光电流强度值;依据试验可知,开展现场应用时,测孔成孔后至少需静置4 d以上才能达到观测要求。最后,给出了应用荧光光电测速法开展滑坡体渗透流速现场监测的实施方案。

摘要：针对传统滑坡监测数据采集系统布线困难、自动化程度低、成本高等问题,设计了一种基于物联网技术的滑坡监测数据自动采集系统。该系统以ZigBee无线传感器网络、无线通信技术为核心,通过布置在滑坡体上的传感器节点采集数据。利用ZigBee协议和互联网将数据实时传输到监控中心,使相关工作人员及时掌握滑坡体信息。以三峡库区八字门滑坡为例,分析了该滑坡当前监测手段的不足,建立了八字门滑坡的物联网监测系统,分别对系统的硬件组成和软件程序进行设计。针对节点能量供应和数据远程传输问题,提出将太阳能供电系统和北斗短报文模块应用到数据采集系统来弥补野外条件的不足。结合八字门滑坡的地形地质条件,优化了滑坡测点的布置方案,并开发了数据采集界面以实现监测数据的自动采集和直观显示。

摘要：降雨阈值是降雨型堆积层滑坡进行预警预报的关键性指标之一.合理的有效降雨量计算方法是获取精确降雨阈值的重要手段,也是进行准确预警预报的前提.选取徐洼滑坡、王家坡滑坡、谭家湾滑坡以及土地湾滑坡为研究对象,分别代表小型、中型、大型、特大型降雨型堆积层滑坡.首先分析降雨作用下降雨型堆积层滑坡的变形特征.然后,引入“一个降雨过程”统一影响滑坡变形的降雨过程,结合“位移速率影响度”概念,设计一套前期有效降雨量计算方法,并与传统的前期有效降雨量计算方法进行对比验证.结果表明:(1)小型、中型、大型、特大型的降雨型堆积层滑坡的变形与降雨过程密切相关,进入蠕动变形阶段后,滑坡的累积位移曲线存在明显的“阶跃”特征;(2)降雨型堆积层滑坡位移速率存在“滞后衰减”现象,单体滑坡的“滞后衰减”时间T近似为一个固定值,并与滑坡的稳定性演化特征基本吻合;(3)结合“一个降雨过程”和“位移速率影响度”建立的考虑“滞后衰减”的前期有效降雨量计算方法与滑坡变形持续时间和滑坡变形速率的契合度较好,在滑坡的预警过程中存在明显的优势.

摘要：库岸滑坡监测区域常处于偏远地带,这些区域环境复杂、通讯网络差,无法满足监测工作中数据传输的通信需求,而使用北斗短报文技术可发挥其通信全球覆盖的独有优势.本文针对无信号覆盖地区的滑坡监测数据远程传输问题,提出北斗短报文通信方案,以三峡库区香溪河流域的白家包滑坡为例,建立了白家包滑坡的物联网监测系统,分别对系统的硬件组成和软件程序进行设计.该系统集合了无线传感器网络与北斗短报文两种无线通信技术,以CC2530射频芯片为核心,采用ZigBee802.15.4协议组建无线传感器网络结构,在数据汇聚节点上接入北斗短报文模块,形成了滑坡监测的物联网体系,实现了在通信盲区滑坡监测数据的采集和无线远程传输.

摘要：荧光光电法作为地下水单孔渗流监测的重要手段,而流场畸变系数合理取值是荧光单孔渗流监测的关键。为有效提高荧光光电法在地下水单孔渗流测速的准确率,开发设计了荧光单孔地下渗流模型的监测试验系统,分析研究不同渗流条件下的流场畸变系数。首先,依据单孔稀释模型推导了荧光光电法流场畸变系数的数学表达式;然后根据自制光电监测装置,开发设计了荧光单孔渗流监测系统的试验装置;最后通过研究荧光剂稀释过程中的光电强度变化来研究不同含水层、侧孔孔径和开孔率条件下流场畸变系数的变化规律,确定不同监测条件下流场畸变系数的取值范围。试验结果表明:流场畸变系数随渗透流速和滤管开孔率的增加而增加,随测孔孔径的增大而减小,且影响因子重要性为含水层>测孔孔径>开孔率。以上研究成果可为荧光单孔地下水渗流监测的实际工程应用提供有益借鉴。

摘要：首次提出了针对大掺量膨胀剂自膨胀锚杆的理论技术基本原理,并阐明其经济效益与极限抗拔力提升效果。但还存在过量膨胀剂会导致自膨胀锚固体撑裂围岩等问题,必须通过确定膨胀剂的极限掺量来解决。因此,提出了应用自膨胀锚杆的两个前提条件,明确了两个层次的试验目的并以此展开试验研究:(1)膨胀致裂法。先进行围岩胀裂破坏试验,获取界面正应力的变化规律和围岩破坏规律,阐释了自膨胀锚固体作用下中风化泥质粉砂岩的开裂破坏演化规律。建立不同位置径向自膨胀应力计算模型,基于接触面上的径向膨胀应力得到了锚固体的膨胀剂临界掺量预测模型,并预测中风化泥质粉砂岩的膨胀剂临界掺量为28.98%。(2)弹性解析法。基于无限大介质中圆孔均匀受压和圆孔的孔边应力集中问题建立了自膨胀锚固体作用下围岩的胀裂破坏模型,得到了一套围岩受自膨胀锚固体作用时的应力分布预测公式,进一步推导出了围岩受径向膨胀应力作用下的临界开裂方程。为降低现场测试的周期和费用,建立了基于声波-回弹值的中风化泥质粉砂岩抗拉强度预测公式。最终,完成了临界开裂方程在基于围岩不完整性和围岩浸水软化影响下的参数修正,并结合了临界掺量值引入了安全储备系数,建立了自膨胀锚固体的膨胀剂极限掺量设计公式,计算出针对中风化泥质粉砂岩的自膨胀锚杆锚固体膨胀剂极限掺量为26.5%。该研究能为自膨胀锚杆在岩土、矿山、水利等领域的推广运用提供技术支撑。

摘要：运动型滑坡处于蠕动变形与剧烈变形阶段之间,变形时间长、机理复杂,临灾预警难度大。介绍了典型运动型滑坡的累积位移关系曲线特征,提出了以日降雨量、日位移速率建立临灾预警线,进而设计递进式滑坡临灾预警系统的方法。结合王家坡滑坡地形地貌、剖面特征、变形信息等,建立合理的监测网络。根据获取的王家坡累积位移-时间-降雨量关系曲线,分析王家坡滑坡的变形规律。结果表明:①王家坡滑坡监测累积位移曲线随降雨呈“阶跃”特征;②当日降雨量超过25mm时,日位移速率就会显著增加到20mm/d以上;③以降雨量、日位移速率达到阈值时为Ⅲ级黄色线中心线,可以设计王家坡滑坡5级递进式滑坡临灾预警系统。

摘要：滑坡稳定性评价是滑坡防治中关键问题之一,滑坡失稳破坏判据研究可为滑坡稳定性评价提供支持。为了提高滑坡稳定性评价的精度,以滑坡深部位移监测数据为基础的滑坡失稳破坏判据不失为一种有效方法。基于滑坡深部位移监测数据,引入滑带完整性指标,推导得到了滑带完整性指标与滑坡抗剪强度参数之间呈正比例关系;运用滑坡稳定性计算方法和三峡库区堆积层滑坡简化模型,获得了滑带完整性指标与滑坡的稳定性系数之间呈正比例关系。建立了考虑滑带完整性指标的三峡库区堆积层滑坡失稳破坏判据,即:当滑坡滑带土完整性指标大于滑坡滑带土完整性指标的临界值时,滑坡处于稳定状态;当滑坡滑带土完整性指标小于滑坡滑带土完整性指标的临界值时,滑坡发生失稳破坏。以三峡库区典型堆积层滑坡——五尺坝滑坡为例,通过实例分析发现该判据具备可靠性,对堆积层滑坡适用性好。研究成果表明,滑带完整性指标失稳破坏判据可以用于评价滑坡的稳定状态,为滑坡失稳破坏判据研究提供了一种新思路。

摘要：滑坡进入蠕动变形阶段之后,往往难以及时开展勘察治理工作,合理的临灾预警是有效减少滑坡灾害损失的重要手段。首先确定降雨诱发"阶跃型"滑坡的预警关键判据为前期降雨、当次降雨、位移速率,并引入"一个降雨过程"定义滑坡监测的降雨区间,将预警过程分为当次降雨和前期降雨+当次降雨两种模式。然后运用最小二乘法确定滑坡"阶跃"变形曲线上的"破坏拐点"和"稳定拐点"用以确定变形加速区间,以此求解前期降雨、当次降雨以及移速率阈值。最后以王家坡滑坡为例,设计了两种模式下的5级递进式分级预警模型。研究表明:(1)前期降雨与当次降雨组成"一个降雨过程"的时间间隔为7 d;(2)王家坡滑坡的位移速率阈值为20 mm/d;(3)前期降雨+当次降雨模式下王家坡滑坡的前期降雨、当次降雨阈值分别为10、15 mm,当次降雨模式下王家坡滑坡的降雨阈值为25 mm。

摘要：针对富水环境下含结构面的泥质板岩在膨胀过程中所表现的各向异性特征,制备含不同角度结构面的泥质板岩重塑样,开展膨胀特性试验、核磁共振试验和扫描电子显微镜试验,分析泥质板岩膨胀各向异性宏观演变规律和微观结构变化特征;基于试验结果,建立含结构面倾角的泥质板岩三维膨胀本构模型和膨胀应力细观表达式。结果表明:在富水环境中,在结构面倾角的影响下,重塑样膨胀率–膨胀荷载呈非线性关系,与天然泥质板岩曲线趋势表现一致;在相同轴向荷载下,轴向极限膨胀率与结构面倾角呈负相关;含不同倾角结构面泥质板岩的侧向约束轴向极限膨胀率、恒体积下轴向极限膨胀应力表现出明显的各向异性,二者均与结构面倾角呈负相关;膨胀稳定后以小孔隙和中孔隙为主,大孔隙较少;泥质板岩微观基本单元以片状颗粒为主,部分为块状颗粒,且颗粒空间排列定向性较明显,颗粒之间主要为片状体的面面接触,叠聚呈塔状;随结构面倾角的增大,孔隙数量、孔隙面积和面孔率逐渐减小,孔隙边缘趋向于复杂化;含结构面的泥质板岩三维膨胀本构模型和膨胀应力细观表达式从宏–细–微观尺度定量表征了富水环境下泥质板岩膨胀演变的各向异性特征。研究成果可为软岩膨胀机制研究和软岩膨胀问题处治提供参考。