在陡倾岩体失稳前监测和模拟边坡运动

在陡倾岩体失稳前监测和模拟边坡运动

摘要

在本文中，为了评估的斜坡动态失稳的条件，我们研究对大型陡倾岩体使用地面激光扫描得到监测数据。评估结合采用了地面数据和大气的测绘和图像，探讨了在何种程度上可以识别的小规模的前体斜坡失稳，并最终用于失稳的预测。这种程度上的表现动态斜坡的数据预测从任何方面上来看都是至关重要的。在这里，我们目前已收集了4年中每个月35,000立方米近垂直岩壁的数据。这种高分辨率数据是用来识别特征的时空格局落石活动期间特别是在优先的大斜坡失败。迄今为止，在超过60,000离散型事件记录了从0.00001立方米到2500立方米的变动。该模式中的数据显示了相似的随着时间的推移而模型失稳的机制，从而得知失稳有可能与时间和空间都有关。这种解释只是适当的，且是在调查中，而非传统的处理方式。分析来自激光扫描的数据表明，给予足够的测量精度，前兆现象是可以确定和监督，但相对于视角的观察和比较，载体的变形是至关重要的。在这种情况下预先失稳变形表现为岩崩活动的预先失稳，此外还有在失稳的岩壁上直接测量得到的积累的应变场。监测数据意味着发生在岩瀑期间的时变序列导致了最大的失稳记录，水平位移监测或实验室模拟中的预先失稳的运动记录往往反映了夸张的增长。这意味着，这一数据相结合的模式，失效机理允许用失稳的时间从广大的监测前兆行为来预测。这最终意味着少数仪器可以用来监测大范围的岩面，提供了空间和时间数据。这些做法，包括时间变模型的前兆活动，使对潜在不稳定斜坡的管理，对斜坡失稳的机制和潜在因子的理解融合到一个新的适用于自然灾害和人为的情况的斜坡失稳预警系统。

摘要 1

1引言 2

2 方法 5

2.1 场地点和描述 5

2.2历史性岩壁失稳——长期宏观观点 5

2.3三维激光扫描——短期地面观点 7

3结果 8

3.1每月监测结果 8

3.2时间序列分析——影响投影 10

4讨论 11

5结论 12

致谢 12

参考书目 12

1引言

详细的边坡监测和观察表明变形加速和破坏是导致边坡预先失稳发生的一个明确的模式（罗瑟出版社）。这被认为是通过大规模失稳的斜坡面传播到地下的剪切变形。仍不太清楚的是这一性质的传播，表面运动反映地下运动的程度，因此而产生的进程，以及监测获得的性质。一系列的挑战出现了。首先，前兆变形规模小是相对于整体几何的边坡;预先失稳的临界应变水平往往是小于失稳长度的10 ％;因此监测精度和时间分辨率至关重要。第二，矢量位移往往是正确的观察方向，因此解决运动是富有挑战性的;类似的，这是试图用测量水平面的变化来评估河水流量。第三，坡面往往经验局部变形如屈曲或推翻，形成如局部拉伸的主要形式，而不是反映整体的斜面变形。图1探索这3种理想化情况下，在简化二维长期简介部分，呈现出平移失败，轮换衰退和崩塌。基于矢量的监测技术观测到一个表面变形的性质，例如作为一个经纬仪或伸长仪是的小型和高度，就说明了这一点描写积累（+）和侵蚀（-）的表面由横坐标（X轴）和纵指标（Y轴）的视角图1 。这个例子说明，在一些情况下，大多数的坡（表面）可移动，但其规模和程度的变化对于表面来说是微小的。这是一个富有挑战性的边坡监测。尽管存在复杂性，一些有案可稽的实例表明，表面位移可监测，通过推断加速度的趋势，失稳的次数可以准确预测（Saito &和Uezawa, 1961 Crosta 和Agliardi 2003, Petley等. 2004）。有趣的是，有一个同样甚至更重要的一些例子，如预测的方法失败。收集和解释运动数据的程度，影响图1所示，但在现实中和在3维里影响这部分的成功是至关重要的。

克服复杂性监测表面应变场的失稳斜坡的方法是评估二次衍生物的失稳。这可能包括微型地震或裂缝的声学监测，边坡地下水的变化，或表面岩体，如岩瀑，张裂或结构变形。通常这些可以通过数量有限的文书查找出测量点了解整个边坡的动态。这里的问题在于在潜在的复杂关系之间发生的活动和前兆失稳的边坡演化。迅速加速反馈可能导致迅速增加活动规模（时间和空间）细比的决议监测，这是一种困扰。理解失稳的最后阶段对于准确预测是决定性的。在这种情况下出现的问题是它是否更容易监测这种失稳斜坡的二次衍生物，然后它们是如何反映整个斜坡失稳发展的。

在这里，我们提出在90米垂直悬崖的一个失稳的岩质边坡的发展监测的结果。每个月利用激光扫描，在3D中数据已被获得。我们审查监测方面的数据预测的变化，如图1中，并尊重历史性的变化在网络来自历史性的映射。岩壁的活动在之前的几个月未给出一个对可以用来解释的表面变化过程的深入了解，并最终未能在失稳的未来时间方面提供一些预测的能力。为了评估边坡的复杂变化，我们讨论了使用三维监测的影响，并停止对未来研究的建议。

图1。使理想化的倾斜率失效的方式，从一根天线(x轴)和斜的(y轴)观看方向说明斜坡表面变形的投射。 A-转化，B-旋转，和C - 岩崩（Figure 1. Idealized modes of slope failure, illustrating the projection of slope surface deformation from an aerial (xaxis) and oblique (y-axis) viewing direction. A – translation,）

结论

在斜或正常岩壁方面地面数据预计提供一个高层次的详细岩面几何形状和变化。详细和精确的数据允许的情况下，确定小型地质活动优先于大边坡失稳的模式并用于预测。今后的研究仍然存在几个问题和领域。即使从地面观察部分观察岩石面仍然是闭塞的，特别是结局有相对高的复杂的表面。网格算法和经常需要的项目资数据料分析最终导致压缩三维空间被压缩到二维平面上，从而失去信息。此外，很明显，性质变形观测是复杂的，并作为建议这种分析应该超越单纯的审议物质损失和收益。一个探索这个问题途径是结合高解析度地形数据，如地面激光扫描，并绘制可能允许的特征的描述。通过现场，这种做法将有利于分化的翻译材料，而不是纯粹的损失和收益。然而，这最终妥协容易获得对图像分析造成重大影响的在任何照明条件下的将地面激光数据。最后，为了预测，这是几天几小时之前失稳在斜坡失稳的演变获得大量的信息，所以在高频率下提高监测能力是至关重要的。

参考书目

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Petley ， D.N. 2004年。斜坡失稳的演变：破裂传播的机制。自然灾害和地球系统科学4 ： 147-152 。林先生， Petley ，D.N，罗瑟，南京，艾利森，雷诺，长期以来， A.J. 和 Pybus ， 2005年4 。结合数字摄影测量和飞行时间的地面激光扫描监测悬崖演变。该摄影记录， 20 ： 109-129 。

罗瑟，新泽西州，林先生， Petley ，D.N，邓宁，南非和阿利森R.J. ，新闻。前兆落石模式的边坡失稳。地球物理研究杂志地球表面。

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斋藤先生和 Uezawa 阁下1961年。由于蠕变而产生的土质失稳。在：第五次国际会议的土力学和基础工程，加拿大蒙特利尔， 315-318 。