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铜黄公路某滑坡安全监测及预测研究

文档作者：郑良飞① 叶万军② 折学森① 文档来源： ① 长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室西安710064) (② 西安科技大学地质与环境工程系		点击数：	更新时间： 2025年02月19日
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工程地质学报 1004—9665／2007／15(05)-0684-05
铜黄公路某滑坡安全监测及预测研究
郑良飞① 叶万军② 折学森①
(① 长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室西安710064)
(② 西安科技大学地质与环境工程系 西安7 10054)
摘要铜黄公路全长93．9km，其中遇到的各种滑坡30余处。为了研究这些滑坡的治理效果，对其变形与稳定进行了检测。
以川口滑坡检测为例，运用灰色理论建立铜黄滑坡安全监控的GM(2，1)模型，其中非等时距位移序列采用拉格朗日插值函数
转变为等时距序列。采用非等时距GM(2，1)和GM(1，1)模型对铜黄公路川口滑坡观测点进行安全预测。非等时距GM(2，
1)模型预测滑坡变形精度总体较GM(1，1)模型高。由预测结果可见，治理后该滑坡是稳定的，预测结果和实际吻合良好。
关键词 滑坡安全监测灰色预测非等时距
中图分类号：Wo42．22 文献标识码：A
SAFETY M oNIToRING AND FoRECASTING oF AN oLD LANDSLIDE
SITE oN ToNG —HUANG m GHW AY
ZHENG Liangfei① YE Wanjun② SHE Xuesen①
((~)HighwayEngineering Laboratory ofSpecial Territory Chang an University。Xi an 710064)
((~Department ofgeological＆Environmental Engineeringf Xi an University ofScience＆Technology， an 710054)
Abstract The GM(2，1)model for safety inspection and forecasting of a landsliding site is set up based on Gray
theory．Th e anisochronous displacement is chan ged to the isochronous serial with Lagrange function．Th is model is
used to the Chuang—Kou landslide observation site in Tong—Huang expressway．The results show that the GM(2，
1)model has higher forecasting precision than the GM(1，1)．The study shows that the landslide is safe after com—
pletion of treatment．Th is result agrees well with the actual situation．
Key words Landslide。Safety observation，Gray forecast。Highway
1 引 言
铜黄一级公路川口滑坡A匝道位于古滑坡的
南缘，以路堑穿越古滑体，最大挖深22m，在开挖深
度10—12m时，上部坡体产生明显的位移，致使民
房开裂，地面上张拉裂缝多道，立即采取了撤离居
民，停止施工的紧急措施。经进一步勘察和研究，认
为原A匝道线型指标高，在滑体内穿越长度大，挖
方深，对该古滑坡产生了严重影响。此处古滑面深
度12—14m，设计路堑完全揭露了古滑面，软弱结构
面为最敏感的因素。因此，确定了改移匝道位置以
减小路堑开挖深度为主，支挡和疏干地下水为辅的
修改设计方案。治理方案见图1，主要措施有：降低
A匝道平纵面设计指标，使得A匝道平面上向东侧
回缩40m，路堑最大挖深降为13m，一般挖深6一
+ 收稿日期：2007一O1—12；收到修改稿日期：2007-03—14．
第一作者简介：郑良飞，道路与铁道工程专业．Email：zhengli~gfei@126．corn
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15(5) 郑良飞等：铜黄公路某滑坡安全监测及预测研究
10m；路堑上方布设一排抗滑桩18根，断面2 X 3m
和2．5 X 3．5m ；坡脚设置仰斜排水孔13根，孔深
40m，间距6m，仰角5。；坡脚布设抗滑挡墙180m，坡
面设孔窗式护坡；原开挖路槽碾压回填，坡顶设截水
沟90m。经治理后，滑坡处于稳定状态。
图1 川口滑坡治理工程断面图
Fig．1 Treatment section of the old landslide site at Chuangkou
滑坡工程事关重大。在工程建设时通过安全监
测以取得现场观测资料，利用监测数据可以了解和
掌握滑坡的演变过程，及时控制滑坡灾害的特征信
息。日前主要的滑坡工程研究主要还是集中对工程
手段进行治理研究。因此在处理现场观测资料时，
对资料进行分析和信息处理，从中发现规律，并上升
到理论高度，建立实际的理论模型，以便为滑坡的正
确评价、预测预报及整治工程等提供可靠的资料和
科学的依据，成为日趋紧要的任务。目前滑坡变形
预测模型主要有2种，即统计回归模型与灰色模
型_1 。这2种模型属于显式模型，在影响因素较
少、观测序列较长、观测误差较小的情况下，可取得
较好的效果。相反，如果观测序列较短，观测误差较
大，影响因素较为复杂，其预测成果则具有较大的局
限性并产生系统误差 J。因此，对现有模型不断进
行改进，进而研究 适应性较广、精度更高、预测成
果更为合理的监控恢 具有重要的理论和现实意
义。
2 灰色理论GM(2，1)预测模型理论
简介 ，
灰色模型是利用系统部分已知信息，建立起反
映系统发展规律的微分数学模型，并通过建立的灰
色模型来预测系统的发展。一般的灰色模型为GM
(／／,，h)模型，表示h个变量的／／,阶微分方程 。
考虑h个Ⅳ 维时间序列{ u( )，k =1，2，
⋯ ⋯
，h；i=1，2，⋯⋯ ，Ⅳ}，其相应的一次累加时间
序列数据{ ”( )}，其中累加算法定义为：
)=Σ s)
相应的／／,次累减时间序列数据：{口u ： (i)，
= 1，2，⋯⋯，rt}，其中累减算法定义为：
afJ) ”( )=a(J-1) ‘”( )一a(J-U ”(i一1)
则可建立如下形式的GM(／／,，h)模型：
+ ．．． + {2nX,㈩
1 + 口·— + ⋯ +
= bl ” +bz + ⋯ +bh- i ：” (1)
在GM(／／,，h)模型中，n．h取不同的值可得到不
同的模型。对于滑坡观测序列，取h=1，预测模型变
为GM(／／,，1)灰色预测模型，即
掣 +口 — +⋯． +口n ： (L 2)
式(2)是一个常系数微分方程。理论上，方程
的阶次越高，预测模型越精确，但高阶次方程考虑的
因素较多，对外界因素干扰也越敏感，求解也比较困
难。
3 非等时距沉降序列的等时距转换
设非等时距沉降时间序列为
： = (t )／t ∈R ，i=1，2，⋯，rt}(3)
计算平均时间间隔△￡。和等时距的灰色沉降值
”(i)(i=1，2，⋯，rt)，当i=2，3，⋯，rt一1时，利
用Lagrange多项式插值函数插值，从而得到了等时
距沉降序列：
： = (i)，i=1，2，⋯，／／,}
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Journal ofEngineering Geology 工程地质学报2007
4 非等时距沉降序列的GM(2，1)模
型建立
等时距沉降序列：
xl。 =} 。’(1)， 。 (2)， ：。 (3)，⋯， 。 (n)}
由xl 可以建立GM(2，1)白化形式的微分方
程为
+01 +02 (4)
其中参数列a=[a。，a ，u 3 的最小二乘估计
为
a=(B B)～Bry (5)
式中
yn =
B =
一xl∞(2) 一z (2) ；
一 ：∞(3) 一 ： (3) ；
。 (2)一 ；∞(1)
：。 (3)一xl∞(2)
(1) 是 +01 方
程的特解,xl 是对应齐次方程 +01 +
a
2
xl =0的通解，则xl +xl 是GM(2，1)白化方
程的通解。
(2)齐次方程的通解有以下3种情况
当特征方程r +a r+a =0有两个不相等实根
r1，r2时，xl C1e ‘+C2e ‘；
当特征方程有重根r时，xl¨=e (c。+c：t)；
当特征方程有一对其轭复根r。=a+ ，r =a
一 时，xl ：e (C1cos／3t+122cos／3t)。
(3)白化方程的特解有以下3种情况
当零不是特征方程的根时，xl” =c
当零是特征方程的单根时，xl” =C2；
当零是特征方程的重根时， 卜=C2；
5 模型精度检验
记t 时刻残差为占‘ (ti)，则
占‘ ’(t￡)=xl (tf)一 ： (t )
残差均值
(6)
‘ '
- - Z
一，
( ‘ (t (7)
残差方差
2 (占 (t )一否 ) (8)
元u 及方差s 分别为
'
- - Z
一，
) (9)
2 (xl (t )一元 (10)
其方差比
C ：= —— (l 11)J
S1
小误差概率P为
P=P{I占‘ (t‘)一否‘ I<0．6745s1} (12)
按E述两项指标．其精度指标见。表1
表1 精度检验指标
Table 1 Indexes for precision verification
6 铜黄滑坡安全监测及预测分析
对铜黄公路川口大型滑坡工程进行监测3a，第
一年每月一次，第二年每季度一次。第三年每半年一
次。
6．1 地表监测
由监测点C27、C30监测的水平和垂直位移可
以得出(图2)。在前三期变形很小，说明滑坡处于
稳定状态；1999年1—6月总体处于弱活动状态，说
明路基已全部开挖，最大位移量达6mm，且在二点
附近有较显著的张拉裂缝出现，施工时对裂缝及时
进行了回填和夯实，防止雨水下渗。1999年6月一
2000年1月，每月水平位移量均小于3mm，垂直位
移小于2mm，说明滑坡治理措施有效，判断滑坡处
于稳定状态。
6．2 地下位移监测
在川口滑坡的上部、中部、下部共设3个地下位
移监测孔，由于1 孔在2000年11月被破坏，所以无
、 、
2 3
／ ／L
0 0
0 0
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15(5) 郑良飞等：铜黄公路某滑坡安全监测及预测研究
法对该点分析，因此仅对2 、3 孔的每次监测结果进
行整理作出了不同时期的位移一深度曲线(图3)。
10
目8
量6
4
2
O
一2
1O
l：
4
2
0
— 2
． ．
— -fr Y
厂 ‘ + 累积水平位
／ + 累积垂直位
-．| -— ． ．
叁莹 釜 蚕
时间／年月
时间／年月
量
量
量
量
图2 川口滑坡监测点C27和C30点位移量变化图
Fig．2 Displacement of C27 and C30
at the old landslide site
a．C27；b．C30
2 孔：由图3a可知，该监测点处的滑面埋深
15．Om，滑动最大位移3mm，2001年5月、7月最后
两次观测位移变化为2mm，由此可分析该点处滑坡
处于稳定状态。
3 孔：由图3b可知，该监测点处滑面埋深10．0
m，滑动最大位移0．9mm，且2001年11月和2002
年1月最后两次测量位移量小于0．3mm，该点处滑
坡处于稳定状态。
O
5
1O
1 5
2O
25
3O
位移量／mm
0 5 10 1 5 2O 25 30 35
’
娶
—
a
—-．卜2001年1月11日—__卜2001年2月16日
—1卜2001年5月31日—_c卜一2001年7月2日
O
2
吕
4
＼
8
10
1 2
位移量／mm
0 1 2 3 4 5 6 7 8
．．_】} 一一一
一
承 ■
壬
．
—1 2001年1月11日
— 一2001年3月12日
— _(卜2001年1月11日
b
— ●一2001年2月16日
— _．卜2001年11月3O日
图3 川口滑坡2 和3 孔位移一深度曲线图
Fig．3 Relationship between displacement and depth
in 2 and 3 pole of the old landslide site
a．2 孔；b．3 孔
表2 各时刻实测值、预测值、残差及精度检验
Table 2 Observation resets，forecasting value and precision verification in every year
GM(1，1)
模型
实测值
预测值
1．2
1．23
6．0
6．34
6．0
6．45
6．3
6．67
7．8
7．98
7．8
8．3l
1 = 7．89
2 5·65 勉强
c=0．65
( )(ti) 一7．3 —4．4 5．1 4．3 1．8 —2．6 P=0．8
GM(2，1)
模型 预测值
( (ti)
2．1l
3．2
6．32
2．5
6．45
3．1
7．86
0．7
8．28
一1．0
9．08
一1．3
2 3·l7 好
c =0．32
P =1．0
目＼ 翳
∞． 宕
c‘l00N
一．000
0一喜
．000
．0(
000
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688 Journal ofEngineering Geology 工程地质学报2007
运用GM(2，1)和GM(1，1)灰色模型进行预
测。由计算结果表2可见，非等时距GM(2，1)模型
预测滑坡精度总体较GM(1，1)模型高。由预测结
果可见，治理后该滑坡是稳定的，预测结果和实际吻
合良好。
7 结论
(1)每月水平位移量均小于3mm，垂直位移小
于2mm，说明滑坡治理措施有效，判断滑坡处于稳
定状态。由预测结果可见，治理后该滑坡是稳定的，
预测结果和实际吻合良好。
(2)非等时距GM(2，1)灰色模型预测滑坡变形
精度较高，其中非等时距沉降序列可采用拉格朗日
插值函数转变为等时距沉降序列。对于更高阶次的
微分方程，通过实际计算，计算工作量大，且特征方
程并不小于0，因而得不到最终位移。
(3)本文提出的GM (2，1)滑坡变形预测模型，
计算简单，与原始数据的升降凹凸性保持一致。与
传统GM (1，1)模型相比，其计算精度较高，较好的
反映了滑坡的变形趋势，具有很好的适用价值。
参考文献
[1] 唐天国，万星，刘浩吾．高边坡安全监测的改进GM模型预测
研究[J]．岩石力学与工程学报，2005，24(2)：307—312．
Tang Tianguo，Wan Xing，Liu Haowu．Study for GM improvement
model forecast in safty inspect of hish slope．Chinese Journal of
Rock Mechanics and Engineering，2005，24(2)：307—312．
[2] 蒋刚，林兽生，刘祖德，等．边坡变形灰色预测模型[J]，岩土力
学，2000，21(3)：243—246．
Jiang Gang，Lin Shousheng，Liu Zude．et a1．Gray forecast mod el
for slope deformation．Reck and Soil Mechanics．2000，21(3)：
243—246．
[3] 张雷，沈明荣，石振明．岩体边坡工程中的位移监测及分析
[J]．．岩土力学，20o3，24(增刊)：202—205．
Zhang Lei，Shen Mingrong，Shi Zhenming． Displacement supervi—
sionmethod for rock slope engineeringandanalyfis．ReckandSoil
Mechanics，2003，24(supplement)：202—205．
[4] 殷坤龙，宴同珍．滑坡预测及相关模型[J]．岩石力学与工程学
报，1996，15(1)：1—8．
Yin Kunlong，Yan Tongzhen． Landslide forecast and correlated
mode1． Chinese Journal of Reck Mechanics and Engineering，
1996，15(1)：1—8．
[5] 张大海，江世芳，史开泉．灰色预测公式的理沦缺陷及改进
[J]．系统工程理论与实践，2002，8(2)：140—142．
Zhang Dahai，Wang Shifan g，Shi Kaiquan ．Theory limitation an d
its improvement of gray forecast formula．Theory and Practice for
Systems Engineering，2002，8(2)：140—142．
[6] 邓聚龙．灰色系统基本方法[M]．武汉：华中理工大学出版社．
1987．
Deng Julong．Basic method s of gray systems．Wu Han ：Publishing
company of Huazhong natural and project university，1987．

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