官地水电站金厂坝古滑坡体地表变形统计分析
2014-09-11，
，
(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，成都 610072)
运行管理
官地水电站金厂坝古滑坡体地表变形统计分析
阮彦晟，陈晓鹏
(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，成都 610072)
本文采用逐步回归方法对官地水电站金厂坝古滑坡体的位移测值进行统计计算，分析了库水位和时效诸因素的作用，提出了用库水位的各种“滞后”影响作为水位因子，并在分析计算中取得了满意的结果。
位移；统计分析；逐步回归；因子
1 概 述
金厂坝滑坡体位于官地水电站库区右岸，距官地水库大坝约17km。查勘表明：水库蓄水后，此坡前缘发生严重变形，范围沿河长约800m，后缘高程约1680m，平面面积约0.2km2，体积近千万m3。该变形主要由水库蓄水古堆积体力学指标降低所产生，其下部变形大于上部变形，导致后缘拉裂和浅表部局部垮塌。
滑坡体可分为4个区域。Ⅰ、Ⅱ区主要为碎石土，其上有耕地和房屋，2012年2月21日凌晨1时30分，Ⅰ、Ⅱ区出现了滑坡解体。Ⅰ区高程约1520m以下出现滑坡，其上房屋已垮塌。Ⅱ区高程1580～1650m也出现滑坡垮塌，体积约4万m3。
Ⅲ区主要为碎石土，其上有耕地和房屋，2月20日地表变形不明显，21日开始出现明显变形，至2月23日已出现明显贯穿性的圈椅状裂缝，裂缝后缘高程约1440m，前缘顺河长约210m，裂缝拉开40cm，垂直错距40cm，可见深度大于1.4m，坡体内部横张裂缝较多，变形迹象十分明显。
Ⅳ区高程1520m有集中的村民民房和耕地，其上分布有裂缝，前缘为块石和钙化物等，2月22日巡视中，发现前缘局部出现了小规模垮塌变形。
2 应急监测布置
由于崩塌滑坡地质灾害常常具有时间上的突发性、空间上的随机性、种类上的多样性、条件上的恶劣性及后果上的严重性等特点，对滑坡体的监测就显得尤为重要。
根据滑坡体的分区和其地形地貌特征，在该区域共布置变形测点28个。其中，Ⅰ区因滑塌未布点；Ⅱ区布置8个测点；Ⅲ区布置6个测点；Ⅳ区布置8个测点；区外布置6个测点。
3 变形时程线成果分析
Ⅲ区上布置6个测点TP19～TP24，图1显示，位移趋缓，其中TP23、TP24测值基本上处于一个数量级。初步判断：水库蓄水后古堆积体力学指标降低，其下部变形大于上部变形，导致后缘拉裂和浅表部局部垮塌。
图1 金厂坝滑坡Ⅲ区各测点位移过程线
Ⅳ区布置8个测点TP9～TP12、TP25～TP28，图2、图3显示，位移趋缓，其中X、H方向位移基本上处于一个数量级。初步判断：该区整体变形较统一，软弱带可能贯穿整个区，整体垮塌可能性较大。
图2 金厂坝滑坡Ⅳ区各测点X方向位移过程线
图3 金厂坝滑坡Ⅳ区各测点H方向位移过程线
4 实测地表变形的统计回归分析
4.1 统计回归分析方法简述
滑坡的发生受一系列地质因素和外界因素的影响，地质因素与外界因素的组合作用影响边坡的稳定程度。滑坡灾害空间预测的目的是希望通过各种地质因素和外界因素的变化，建立一种可以反映滑坡危险程度的函数关系。把滑坡空间危险程度看成是随地质因素和外界因素变化而变化的随机变量，进行多元统计分析，其中最常用的是多元回归分析。
回归分析是研究随机变量之间关系的一种数理统计方法，它能从不存在明显确定关系的大量观测数据中找出相关变量之间的内部规律，可以根据一个或多个变量值(自变量)预测另一个变量(因变量)的取值，并且估计这种预测能达到的精确度，还可以在共同影响一个变量(因变量)的许多变量(自变量)中，找出哪些是重要的，哪些是次要的，以及它们之间的关系。
4.2 统计因子
根据实测变形资料分析，各测点X、Y、H三向上的变形值一直呈增加趋势，与库水位相关性较好，时间效应也很明显，因此统计分析模型自变量采用库水位和时效两类因子。
a.库水位影响滑坡体变形一般具有时间上滞后的特征，取当天库水位YS、前1天库水位YS1、前2天库水位YS2、前5天库水位YS5、前10天库水位YS10、前15天库水位YS15、前20天库水位YS20、前30天库水位YS30作为库水位因子。
b.首先绘制变形监测实测时间位移曲线，将实测的时间位移曲线进行分析研究，最后选用了如下五种时效因子：
线性
u1=at
二次
u2=at2
三次
u3=at3
对数
u4=aln(t+1)
指数
u5=a(1-be-0.1t)
时效分量为
Yt=B0+B1t+B2t2+B3t3+B4ln(t+1)+B5e-0.1t
式中t——时间，d。
4.3 统计回归模型
综上所述，滑坡体位移应包括两个自变量：库水位分量Ys和时效分量Yt，统计模型为：Y=B+Ys+Yt，其中B为统计方程常数。
4.4 统计计算
本文选用2012年3月3日～6月20日滑坡体位移实测数据进行逐步回归计算。
计算成果见下页表。通过逐步回归计算，初步推断变形基本上受时间、当天、2天和5天前库水位影响。
在该区中选用DY20重点研究，使用其统计方程预测2012年6月21～25日变形数据，并与实测值进行比较。比较曲线见图4。
Ⅲ区回归分析成果表
图4 Ⅲ区成果比较曲线
5 结 语
滑坡变形监测的最终目的在于预报，而滑坡预报的核心是预报方法与预报判据。基于这一认识，本文提出了较以往预报方法更进一步的多元非线性相关分析法，并进行了多元回归分析。其基本思路和方法是将较多与滑坡活动有关的因素作为预测因子集，将其与经过了卡尔曼滤波方法的时间位移曲线进行相关检验，通过相关检验对预测因子集进行筛选。根据“当选者”的最佳拟合初等函数建立线性方程，采用最小二乘法求得待定系数，然后建立回归方程，再将回归方程还原为非线性方程，对滑坡进行逐步跟踪的中短期预报。
a.从变形时间过程看，地表变形与时间和库水位上升呈正相关关系，变形速率与库水位上升速率呈正相关关系。
b.滑坡区域各测点变形的主要因子及其复相关系数大于0.9的是时间、当天库水位、2天前库水位和5天前库水位，库水位抬升是导致金厂坝滑坡的诱因。
c.滑坡体分区外变形相对较小，基本上与时间和库水位不相关。表明目前的滑坡地表范围界定是基本准确的。
d.建议下一步进行深部变形和地下水位、天然降雨观测，综合分析滑坡深度范围和关键影响因素，进行滑坡稳定性预测预报。为具体了解和掌握崩滑体的演变过程，及时捕捉崩滑灾害的特征信息，以及崩塌、滑坡的正确分析评价、预测预报及治理工程等提供可靠的资料和科学依据。
StatisticalAnalysisofGuandiHydropowerStationJinchangDamOldLandslideGroundSurfaceDeformation
RUAN Yan-sheng, CHEN Xiao-peng
(Hydro-ChinaChengduEngineeringConsultingCorporation,Chengdu610072,China)
In the paper, stepwise regression method is adopted for statistical calculation of displacement measurement value in Guandi Hydropower Station Jinchang Dam old landslide. Effect of reservoir water level, aging and other factors are analyzed. It is proposed that various ‘lag’ effects in reservoir water level are used as water level factors. Satisfied results are obtained in analysis calculation.
displacement; statistical analysis; stepwise regression; factor
TV223.2+1
B
1673-8241(2014)08-0032-04
