沈杰 吳春暉 李華軍

摘要：文章以滑坡為實例，借助分析之前相關(guān)的數(shù)據(jù)研究結(jié)果，介紹了數(shù)值模擬在一般的自然災害中對于其穩(wěn)定性的研究、滑坡機理研究以及滑動環(huán)節(jié)當中推演的具體情況，歸納整理數(shù)值模擬工藝運用到地質(zhì)災難的應急過程當中的運作基礎，將常規(guī)狀態(tài)以及其應急狀態(tài)下的數(shù)值模擬技術(shù)做對比，找出其中的差異，確立應急數(shù)值模擬環(huán)節(jié)當中的一些特征，并指出其中應急技術(shù)當中的重要問題。

關(guān)鍵詞：滑坡；數(shù)值模擬；應急建模

1.數(shù)值模擬技術(shù)在滑坡應急應用中的基礎

在地質(zhì)災害理念策劃以及防護項目開展的環(huán)節(jié)中，經(jīng)過多年的工作已積攢下來了龐大的數(shù)值模擬研究數(shù)據(jù)庫。雖說我國在應急情況下的數(shù)值模擬技術(shù)研究層面上相對不足，但借助對于常規(guī)數(shù)值模擬的應用，以及在單一環(huán)節(jié)上的實踐經(jīng)驗，能編制出基于應急情況之下的數(shù)值模擬技術(shù)，對應的相關(guān)文獻的研究成果在實際的編制過程中也有一定程度的參考意義與價值。

總的來看，對于滑坡災害體可靠性以及二次滑動的概率判斷是其應急響應運作后所要面臨的一個非常關(guān)鍵的問題。現(xiàn)如今，大致可借助以下兩種形式來開展對應的分析研究，分別是：極值權(quán)衡分析以及數(shù)值極限評估分析。

2.滑坡應急數(shù)值模擬關(guān)鍵技術(shù)

2.1技術(shù)條件對比

數(shù)值模擬運用在平常狀態(tài)以及其應急狀態(tài)下的分析內(nèi)容都有著一定程度上的相似之處，也就是說對于災難的可靠性研究、形變基本理念的研究以及破損環(huán)節(jié)的推理演變等這幾個層面。在應急處理的環(huán)節(jié)當中，要求在現(xiàn)場迅速地查出災害區(qū)域周邊的地質(zhì)環(huán)境，這樣的一個檢測環(huán)節(jié)所統(tǒng)計得到的數(shù)據(jù)將會被當作是場地中應急集合模擬以及力學研究的主要參數(shù)信息或數(shù)據(jù)的來源，是建立初步數(shù)值模型的基礎。此外，要求實時監(jiān)控好現(xiàn)場災害的發(fā)展情況，以此為數(shù)值模型的更正及完善提供進一步的數(shù)據(jù)支持，這樣一來，關(guān)鍵環(huán)節(jié)的災害過程就可被快速地確立出來。

2.2關(guān)鍵技術(shù)問題

應急策略決定要求在最短的時間就判斷出滑坡的可靠性，并推算在這個過程當中有可能會出現(xiàn)的滑動狀況，不求整個過程非常精準，但要求所分析出的結(jié)論一定是可信的，這就需由安全準則來決定影響整個技術(shù)的順序，表明數(shù)值模擬工藝在這個環(huán)節(jié)中有著輔助實現(xiàn)的功能，但要求在應急元啟動后才可投入到其中。表1是模擬技術(shù)中非常重要的一些技術(shù)性形式。

3.案例分析

寧波屬于亞熱帶季風氣候，氣候溫和且空氣濕度較大，季節(jié)鮮明。寧波市全年的降水量是1460mm上下，降水量集中在5月份～9月份，占到了全年降水量比重的60%，由于西南區(qū)域的降水量充裕，因此容易出現(xiàn)滑坡、泥石流等自然災害。依照2015年寧波市的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，截止到第二年的4月份，已經(jīng)出現(xiàn)的自然災害就有255起，造成的財產(chǎn)損失將近1.5億元。

3.1應急建模

寧海市發(fā)生滑坡事件后，應運用反演的形式，分析災害的情況，進而科學地制定防治重點。采集以往滑坡的案例資料，并且到災害現(xiàn)場進行實地考察，分析潛在滑動面與基巖出露現(xiàn)狀，采取三維激光掃描的方式，采集滑坡表面云圖，并聯(lián)系歷史衛(wèi)星遙感圖，對原始地面進行有效推測，并且形成滑坡二維幾何模型，如圖1所示。綜合分析各方面數(shù)據(jù)與因素之后，并且結(jié)合反演結(jié)果與相關(guān)文獻，確定滑坡物理力學的各項參數(shù)。本項目翻閱大量文獻，并且結(jié)合有關(guān)專家、學者的建議，運用數(shù)值剖析參數(shù)反演的優(yōu)點，對物理力學參數(shù)進行深入的分析。依照計算模型簡化的最終結(jié)果，把滑坡參數(shù)劃分成巖體與節(jié)理參數(shù)，如表2所示。模型邊界中左右與底部3個邊界固定，上部模擬滑體，并且在自重的影響下進行位移。依照現(xiàn)場實地考察的結(jié)果，將滑坡出露基巖設定為滑動面；滑體部分塊體體系涵蓋了306個塊體單元，并且設置3個監(jiān)測點。

3.2結(jié)果解讀與實證分析

3.2.1滑坡啟動原因

借助現(xiàn)場實地考察、參數(shù)反演以及翻閱相關(guān)文獻的方式得知，滑體在無任何外力影響下薪聚力大致是30kPa，內(nèi)摩擦角在30°左右，根據(jù)天然狀態(tài)模擬的最終結(jié)果能得出，因為滑體前緣有>10m的臨空面，滑體前緣部分塊體出現(xiàn)了滑動的現(xiàn)象，最大滑距是11#監(jiān)測塊，0.65m滑體慢慢蠕動，主要塊體穩(wěn)定系數(shù)一直控制為1.8，這就表示滑坡具備一定的穩(wěn)定性。根據(jù)應急調(diào)查能得出，現(xiàn)場水文地質(zhì)環(huán)境并不復雜，滑坡是在地下水位以上。聯(lián)系天然狀態(tài)模擬的最終結(jié)果與災情的狀況，能得出災害的主要原因就是連續(xù)降雨的天氣，使節(jié)理巖體物理力學參數(shù)降低。

3.2.2滑動過程推演

聯(lián)系現(xiàn)場滑體變形與主要標志物的運動狀況，借助數(shù)值參數(shù)反演的方式，得出滑體物理力學參數(shù)的大概數(shù)值。依照天然狀態(tài)下模擬結(jié)果，滑坡滑動包括啟動、快速滑動以及堆積階段，第一個階段中先滑出的是滑體前緣塊體；第二個階段中，滑體最大水平位移約為87m，并且最大速度是7m·s^-1；第三個階段中，由于摩擦，使滑體勢能降低，滑體中下部漸漸具備較好的穩(wěn)定性，表層碎石土局部漸漸滑動，前緣堆積體達到53m的厚度，并且持續(xù)時長大概是70s。

4.結(jié)束語

綜上所述，在實際應急過程中，為數(shù)值模擬奠定數(shù)據(jù)基礎的就是應急調(diào)查，應急監(jiān)測能對建模的精確性與合理性進行驗證。借助對寧海市滑坡災害的數(shù)值模擬技術(shù)實際運用的研究，能將數(shù)值模擬在災害應急的優(yōu)點與價值體現(xiàn)出來，這也就意味著在突發(fā)事件中運用數(shù)值模擬技術(shù)，效果非常顯著。