郭 璐，賀可強(qiáng)，賈玉躍

（青島理工大學(xué) 地質(zhì)環(huán)境與效應(yīng)研究中心，山東 青島 266033）

1 研究背景

重大水利工程特殊的工程特點(diǎn)與復(fù)雜的水環(huán)境條件決定了水庫型滑坡具有潛在巨大的危害性，國(guó)內(nèi)外由于水利工程修建而誘發(fā)的水庫型滑坡時(shí)有發(fā)生。王士天等[1]列舉了國(guó)內(nèi)9個(gè)水利工程的岸坡失穩(wěn)實(shí)例，Riemer[2]在專題報(bào)告中列舉了60個(gè)水庫型滑坡實(shí)例，國(guó)際大壩委員會(huì)水庫滑坡專委會(huì)在其總結(jié)報(bào)告中列舉了105個(gè)水庫型滑坡實(shí)例[3]。由此可見，水庫型滑坡災(zāi)害在已建水利工程中具有一定的普遍性。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自2003—2017年三峽水庫蓄水期間，由于庫區(qū)水環(huán)境條件產(chǎn)生了變化，庫區(qū)共出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害險(xiǎn)情132起，多處滑坡變形強(qiáng)烈，一旦發(fā)生大規(guī)模失穩(wěn)，將對(duì)人民生命及財(cái)產(chǎn)安全造成巨大威脅，甚至可能會(huì)阻斷長(zhǎng)江航道，迫使滑坡區(qū)居民緊急疏散及轉(zhuǎn)移[4]。

在三峽庫區(qū)各類庫岸滑坡地質(zhì)災(zāi)害中，堆積層滑坡約占滑坡總數(shù)的64%，是水庫型滑坡的主要類型[5]。由于水庫型堆積層邊坡特殊的變形特點(diǎn)，一直以來評(píng)價(jià)該類邊坡穩(wěn)定性都是采用位移預(yù)測(cè)方法。自日本學(xué)者齋藤[6]提出齋藤迪孝法這一位移預(yù)測(cè)方法以來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)邊坡穩(wěn)定性的位移預(yù)測(cè)方法展開了大量研究。Hoek等[7]提出了預(yù)測(cè)邊坡失穩(wěn)時(shí)間的外延法；張倬元等[8]對(duì)十余個(gè)巖體失穩(wěn)邊坡的位移-時(shí)間曲線進(jìn)行分析與總結(jié)，提出了黃金分割預(yù)報(bào)法；Fukuzono[9]研究了滑坡的蠕變規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在第三蠕變階段滑坡位移呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)規(guī)律，并由此建立了滑坡位移-時(shí)間預(yù)測(cè)模型；蘇愛軍等[10]在齋藤模型的基礎(chǔ)上，提出了更適合于加速蠕變規(guī)律的修正齋藤模型；伍法權(quán)等[11]提出了滑坡位移動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)方法；Kim[12]通過有限元分析得出了滑坡發(fā)生前坡體位移會(huì)出現(xiàn)顯著變化的結(jié)論；Rutledge等[13]通過對(duì)紐約一個(gè)大型滑坡進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)過程中滑坡前緣監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移有逐漸增大和突變的規(guī)律；李天斌[14]根據(jù)邊坡動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)間序列分析法的建模思想，提出了滑坡動(dòng)態(tài)跟蹤預(yù)測(cè)的方法；賈明濤等[15]在對(duì)邊坡位移可視化系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上指出，邊坡坡體位移是既有大小，也有方向的三維矢量；Ma等[16]對(duì)浸水軟化凝灰?guī)r的應(yīng)變速率及應(yīng)力-應(yīng)變特征進(jìn)行了系統(tǒng)試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)材料的非線性變形大小和體積擴(kuò)容率與兩個(gè)臨界破壞閾值應(yīng)力值密切相關(guān)；許強(qiáng)等[17]系統(tǒng)分析了滑坡的累計(jì)位移、位移速率與位移加速度的變化規(guī)律，提出了基于位移加速度的滑坡預(yù)警方法；秦四清等[18]提出了滑坡蠕變破壞與脆性破壞分析預(yù)測(cè)的2個(gè)指數(shù)律；張正虎等[19]在時(shí)間序列分析法和灰色理論的研究基礎(chǔ)上，將兩種方法理論相結(jié)合建立了一種改進(jìn)的灰色-時(shí)序分析時(shí)變預(yù)測(cè)模型；Belle等[20]基于滑坡降雨與位移關(guān)系的研究，提出了一種滑坡穩(wěn)定性預(yù)測(cè)的逆建模方法；周超等[21]分析了邊坡位移序列混沌特性，在此基礎(chǔ)上提出了基于混沌時(shí)間序列的WA-ELM滑坡位移預(yù)測(cè)模型；張凱翔等[22]提出了一種結(jié)合小波變換、粗糙集算法與支持向量回歸機(jī)的滑坡位移預(yù)測(cè)方法。徐興華等[23]以滑坡變形時(shí)間序列為基礎(chǔ)，構(gòu)建分形預(yù)測(cè)模型，對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行預(yù)測(cè)。

上述國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀表明，當(dāng)前水庫型堆積層邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與預(yù)報(bào)方法在理論深度與研究廣度上都已取得諸多有價(jià)值的研究成果。然而由于水庫型堆積層滑坡的復(fù)雜性，廣大學(xué)者對(duì)滑坡災(zāi)害系統(tǒng)位移信息的“多源性”未引起足夠的重視，所建立的預(yù)測(cè)模型常常只將單維度位移量參數(shù)作為建?；A(chǔ)與失穩(wěn)判據(jù)準(zhǔn)則。然而從“信息論”角度來看，水庫型堆積層滑坡單維度位移量預(yù)測(cè)參數(shù)與判據(jù)體系無法全面、完整刻畫和反映滑坡位移多維度矢量場(chǎng)的動(dòng)力演化災(zāi)變機(jī)理與規(guī)律，因?yàn)檫吰聠尉S度位移量參數(shù)的變化不僅與其穩(wěn)定性狀態(tài)有關(guān)，還直接受水動(dòng)力變化的影響與控制，從而導(dǎo)致該類方法所依據(jù)的位移時(shí)序曲線在水動(dòng)力的變化影響下具有極強(qiáng)的非線性、多解性和不確定性。而邊坡穩(wěn)定性演化及其有效的失穩(wěn)前兆信息應(yīng)該是邊坡位移和位移方向的多維參數(shù)的變化。因此，研究和建立邊坡位移多源信息參數(shù)與預(yù)測(cè)理論將會(huì)大大提高對(duì)該類滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。為此，本文在全面完整認(rèn)識(shí)和確定滑坡位移量與多維度位移矢量場(chǎng)時(shí)空演化災(zāi)變機(jī)理與規(guī)律基礎(chǔ)上，提出垂直位移方向率這一位移方向協(xié)調(diào)性參數(shù)，并系統(tǒng)研究其與水庫型堆積層邊坡穩(wěn)定性演化的關(guān)系，以期提高該類滑坡位移預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

2 水庫型堆積層邊坡垂直位移方向率及其動(dòng)態(tài)特征分析

2.1 水庫型堆積層邊坡垂直位移方向率的基本特征對(duì)于以次生巖土堆積體為主的水庫型邊坡，庫水位升降及降雨是影響其穩(wěn)定性的主要因素。庫水及降雨入滲引起地下水位升降，導(dǎo)致滑帶土體抗剪強(qiáng)度降低，另外還產(chǎn)生孔隙水壓力，進(jìn)而影響水庫型堆積層邊坡的穩(wěn)定性。因此，庫水位升降及降雨必然引起水庫型堆積層邊坡的動(dòng)力改變與位移變化。由于該類邊坡坡體結(jié)構(gòu)疏松，其單維度位移量參數(shù)的變化不僅取決于水庫型邊坡穩(wěn)定性階段與狀態(tài)，還直接受水動(dòng)力變化的影響與控制，且位移變化量與庫水位及降雨的變化規(guī)律具有明顯的一致性和密切相關(guān)性。該類邊坡水動(dòng)力的變化和突變常導(dǎo)致邊坡位移的波動(dòng)變化與局部突變，然而邊坡位移的變化與突變并非一定緣于邊坡穩(wěn)定性降低，其位移時(shí)序曲線受庫水位循環(huán)漲落及汛期降雨的影響，具有波動(dòng)與震蕩的特點(diǎn)。因此，只考慮單維度位移量的變化無法準(zhǔn)確反映邊坡穩(wěn)定性的演化規(guī)律，而正確反映水庫型堆積層邊坡穩(wěn)定性演化規(guī)律的位移信息應(yīng)該是邊坡位移與位移方向的多維度參數(shù)的綜合反應(yīng)信息，即：水庫型堆積層邊坡垂直位移與水平位移共同形成的位移矢量場(chǎng)的大小與方向變化規(guī)律決定了邊坡穩(wěn)定性的變化趨勢(shì)。

綜上所述，由于水庫型堆積層邊坡坡體的特殊物理力學(xué)性質(zhì)及基巖面的限制，其位移矢量場(chǎng)的自由度為水平方向X和垂直方向Y兩個(gè)方向，其穩(wěn)定性是由位移矢量場(chǎng)的大小和方向兩個(gè)因素共同決定，而傳統(tǒng)位移量或位移速率只是描述位移矢量場(chǎng)大小變化的量化評(píng)價(jià)參數(shù)，根本反映不了邊坡位移矢量場(chǎng)方向性的變化規(guī)律，其邊坡位移量或位移速率的變化與突變并非一定預(yù)示著邊坡穩(wěn)定性的降低或失穩(wěn)。邊坡位移的變化只是其穩(wěn)定性變化的必要條件，而非充要條件，其穩(wěn)定性變化充要條件是邊坡位移和位移方向的多維參數(shù)的綜合變化。因此，本文根據(jù)“全息信息論”基本原理，在全面完整認(rèn)識(shí)和確定滑坡位移量與多維度位移矢量場(chǎng)時(shí)空演化災(zāi)變機(jī)理與規(guī)律基礎(chǔ)上，提出運(yùn)用垂直位移方向率這一位移方向協(xié)調(diào)性參數(shù)，對(duì)水庫型堆積層邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行全面完整地描述與評(píng)價(jià)，定義邊坡垂直位移方向率為其位移矢量場(chǎng)的垂直位移量y與水平位移量x的比值η，即：

2.2 水庫型堆積層邊坡不同變形階段其垂直位移方向率的演化規(guī)律假設(shè)邊坡為各向同性的均質(zhì)滑坡，其邊坡基巖面傾角為θ（圖1（a）），分別以平行與垂直邊坡基巖面傾角方向作直角坐標(biāo)系（X′-Y′），以水平與豎直方向作直角坐標(biāo)系（X-Y）。在剪出口區(qū)域坡體上取任一單元體為研究對(duì)象，彈性變形過程中，假設(shè)單元體平行于傾角方向變化量（Δa），分解為X向分量（Δax），Y向分量（Δay）；垂直于傾角方向變化量（Δb），分解為X向分量（Δbx），Y向分量（Δby）。當(dāng)邊坡從彈性變形階段轉(zhuǎn)入塑性變形階段，單元體應(yīng)力將發(fā)生改變，不同位置會(huì)出現(xiàn)塑性區(qū)。此時(shí)單元體橫向應(yīng)變?yōu)?，縱向應(yīng)變?yōu)棣?y，水位以下單元體有效主應(yīng)力σ′（1水位以上單元體主應(yīng)力σ）與X軸夾角記為α，2條滑移特征線分別記為β-和β+，其位移速率分量分別記為合成速率量分別記為（圖1（b））。

圖1 傾角為θ的均勻邊坡坡體位移直角坐標(biāo)

2.2.1 邊坡彈性壓縮變形階段垂直位移方向率 根據(jù)彈塑性力學(xué)基本原理，邊坡坡體任一單元體在彈性壓縮變形階段，其彈性體積應(yīng)變不變，沒有體積擴(kuò)容，因此其變形前后的單元體體積不會(huì)變化，則：

其中ΔaΔb是高階無窮小，可忽略，因此Δab=aΔb，設(shè)則有：

X方向的位移為：

Y方向的位移為：

邊坡垂直位移方向率為：

由于滑坡傾角θ為一定值，且邊坡在彈性變形階段其k值也為一定值，k值大小與坡體材料性質(zhì)有關(guān)，故該階段其垂直位移方向率η為一定值，說明滑坡坡體任一單元體在彈性壓縮變形階段其垂直位移方向率不受其他條件影響，只與其傾角、坡體材料性質(zhì)相關(guān)，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。

2.2.2 邊坡塑性變形階段垂直位移方向率 當(dāng)邊坡進(jìn)入塑性變形階段，根據(jù)塑性力學(xué)原理，其屈服函數(shù)為：

其中：σ1、σ2、σ3為主應(yīng)力；H=c cotφ，c、φ為坡體黏聚力和內(nèi)摩擦角。

將式（6）分別對(duì)σ′1、σ′2、σ′3求導(dǎo)，可得：

式中：ε1、ε2、ε3為主應(yīng)變率；λ為比例系數(shù)，為一定值。

由式（7）可確定坡體的平均主應(yīng)變率與最大剪應(yīng)變率：

由式（8）、式（9）可得：

由式（10）可看出，當(dāng)φ＞0時(shí)，坡體將會(huì)出現(xiàn)體積擴(kuò)容。根據(jù)主應(yīng)力軸與主位移速率軸相協(xié)調(diào)原則，可得：

令U、V分別為坡體沿X和Y方向的位移速率分量，其變形速率如下：

根據(jù)變形速率轉(zhuǎn)換方程，可得：

根據(jù)式（15）、式（16），可知：

由坡體變形連續(xù)條件，可得塑性變形階段邊坡體積膨脹率為：

式中：為邊坡體積膨脹率；γ為邊坡縱向塑性變形率，

由式（18）、式（19），可求得邊坡進(jìn)入塑性變形階段后其坡體垂直位移方向率：

2.2.3 邊坡垂直位移方向率穩(wěn)定性演化特征與規(guī)律 由式（21）、式（22）可得出以下結(jié)論：隨著邊坡坡體由壓縮變形階段進(jìn)入塑性變形階段，其坡體的應(yīng)力不斷發(fā)生變化與調(diào)整，當(dāng)坡體的塑性區(qū)不斷發(fā)展至貫通在一起而出現(xiàn)完整塑性區(qū)時(shí)，其此時(shí)其坡體體積膨脹率d?將趨近于無窮大，垂直位移方向率也將會(huì)發(fā)生突變。該式表明當(dāng)坡體出現(xiàn)完整的塑性區(qū)時(shí)，定會(huì)引起垂直位移方向率參數(shù)的趨勢(shì)性增大或減小，即在邊坡擠壓剪出口區(qū)域，γ＜0，其垂直位移方向率將呈現(xiàn)突變減小現(xiàn)象；在拉張松動(dòng)區(qū)域，γ＞0，其垂直位移方向率將呈現(xiàn)突變?cè)龃蟋F(xiàn)象（圖2）。

圖2 水庫型堆積層滑坡不同滑移區(qū)示意

綜上所述，剪出口形成區(qū)是滑坡巖土體達(dá)到塑性狀態(tài)而產(chǎn)生壓縮變形的滑移區(qū)，該區(qū)域內(nèi)坡體表層的變形規(guī)律與坡體內(nèi)任一點(diǎn)的變形規(guī)律一致。因此在剪出口形成區(qū)滑體整體剪出破壞前可通過監(jiān)測(cè)該區(qū)域內(nèi)邊坡表層垂直位移方向率的變化規(guī)律判定邊坡的穩(wěn)定性階段，即：當(dāng)監(jiān)測(cè)的邊坡表層垂直位移方向率η為一定值或以某一定值為基準(zhǔn)上下波動(dòng)時(shí)，判定邊坡處于彈性壓縮變形階段；當(dāng)監(jiān)測(cè)的邊坡表層垂直位移方向率η逐漸增大或減小時(shí)，表明坡體塑性區(qū)不斷發(fā)展，判定邊坡處于塑性變形階段；當(dāng)監(jiān)測(cè)的邊坡表層垂直位移方向率出現(xiàn)明顯突變時(shí)，表明坡體塑性破壞區(qū)已完全貫通，判定邊坡進(jìn)入整體滑移階段。

3 水庫型堆積層滑坡垂直位移方向率整體失穩(wěn)判據(jù)的確定

由上述理論分析可知，當(dāng)邊坡處于彈性變形階段，其剪出口形成區(qū)垂直位移方向率沒有趨勢(shì)性變化現(xiàn)象，而當(dāng)邊坡進(jìn)入塑性階段，塑性滑移區(qū)不斷擴(kuò)展至滑坡失穩(wěn)前，其剪出口形成區(qū)垂直位移方向率會(huì)發(fā)生明顯變化，該變化過程定會(huì)引起其垂直位移方向率的統(tǒng)計(jì)量γk發(fā)生趨勢(shì)性移動(dòng)。根據(jù)上述分析結(jié)果，能夠運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)位移分析原理和數(shù)理統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)來描述邊坡剪出口形成區(qū)表層垂直位移方向率的變化規(guī)律與評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性，并以此建立邊坡整體失穩(wěn)的判據(jù)。具體分析方法如下。

假設(shè)邊坡各監(jiān)測(cè)點(diǎn)間互相獨(dú)立，互不干擾，則同一邊坡上不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的垂直位移方向率變化遵循正態(tài)分布，且為具有相同方差σ2的隨機(jī)序列η（ii=1，2，…，n）。其監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直位移方向率的樣本均值、方差及相鄰方差分別根據(jù)下式確定：

根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，當(dāng)數(shù)據(jù)總體無移動(dòng)時(shí)，S2與q2都為總體方差的無偏估計(jì)量，兩值應(yīng)該相近。而當(dāng)總體發(fā)生逐漸移動(dòng)時(shí)，q2因包含相鄰兩次觀測(cè)之差而消除了大部分趨勢(shì)性影響，而S2受到這種趨勢(shì)性影響比較大。因此，為檢驗(yàn)總體是否移動(dòng)需求出邊坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)k(k=1，2，3，…，m)上垂直位移方向率的統(tǒng)計(jì)量γk：

選用一定的置信水平α，可確定相應(yīng)γk值的臨界值其中為各監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直位移方向率統(tǒng)計(jì)量平均值；為各監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直位移方向率統(tǒng)計(jì)量方差；Zα2為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的一個(gè)概率參數(shù)，α為置信水平，一般取0.05。利用實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)算出γk及相應(yīng)γd，然后對(duì)γk值進(jìn)行檢驗(yàn)。若邊坡關(guān)鍵部位監(jiān)測(cè)點(diǎn)γk≥γd，則判斷邊坡坡體沒有出現(xiàn)趨勢(shì)性位移；若γk＜γd，則判斷該邊坡坡體已發(fā)生趨勢(shì)性位移。由于邊坡趨勢(shì)性位移的大小很大程度上預(yù)示著邊坡的穩(wěn)定性狀態(tài)，因此可用整體趨勢(shì)性位移率對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。

結(jié)合邊坡剪出口形成區(qū)表層垂直位移方向率的演化規(guī)律，可認(rèn)為：當(dāng)K＜0，即γk≥γd時(shí)，判定邊坡處于穩(wěn)定變形階段；當(dāng)0＜K＜30%時(shí)，判定邊坡處于不穩(wěn)定變形階段；當(dāng)30%≤K＜100%時(shí)，判定邊坡處于臨滑階段。

4 實(shí)例分析

4.1 新灘滑坡基本概況新灘滑坡位于長(zhǎng)江三峽庫區(qū)西陵峽上段出口北岸，1985年6月12日發(fā)生了體積約3000萬m3的大規(guī)?；耓24]。由于相關(guān)部門對(duì)該滑坡進(jìn)行了長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確及時(shí)，引起國(guó)內(nèi)外地質(zhì)學(xué)者的廣泛關(guān)注。盡管該滑坡發(fā)生在三峽工程蓄水以前，但其汛期降雨引起地下水位及江水位變化誘發(fā)滑坡的失穩(wěn)機(jī)理與受庫水位循環(huán)漲落影響的水庫型堆積層邊坡極具相似性，且該滑坡具備穩(wěn)定性演化全過程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可為蓄水后類似水庫型滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)預(yù)警提供重要借鑒。因此，本文以新灘滑坡為分析案例，研究水庫型堆積層滑坡穩(wěn)定性演化規(guī)律。

新灘滑坡位于新灘鎮(zhèn)北岸，距三斗坪壩址27 km，滑坡長(zhǎng)約2 km，近南北向展布，東西寬200～710 m，總面積約1.1 km2，平均坡度23°，后緣高程約900 m，邊坡堆積物主要為崩積物、崩坡積物與崩坡積混合堆積物。邊坡表部堆積物厚度為30～40 m，東薄西厚，西部厚度達(dá)86 m，其剖面圖見圖3[24]。

根據(jù)王尚慶[25]的研究，新灘滑坡穩(wěn)定性演化可分為2個(gè)階段：第1階段為1983年雨季前，該邊坡坡體變形處于由前緣向后緣分段遞進(jìn)式擴(kuò)展階段，具體可分為：1979年8月之前的蠕動(dòng)變形期、1979年8月至1982年雨季的壓縮變形期、1982年雨季后至1983年4月之間的變形發(fā)展期；第2階段為整體推移式滑移階段，具體分為：1983年5月—1985年5月的加劇變形期、1985年5月中旬—1985年6月12日的急劇變形期。

4.2 新灘滑坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)的垂直位移方向率及其穩(wěn)定性演化規(guī)律新灘滑坡F系列監(jiān)測(cè)點(diǎn)（F1—F8）位于該滑坡上段的姜家坡段，是邊坡的不穩(wěn)定主滑區(qū)。本文選取F系列監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為研究對(duì)象，統(tǒng)計(jì)并整理了1984年7月2日—1985年6月11日期間該系列監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移與豎向位移數(shù)據(jù)（見表1）[24]，并求出上述時(shí)間段各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的垂直位移方向率（表2），繪制其垂直位移方向率隨時(shí)間變化曲線圖（圖4）。

圖3 新灘邊坡上段剖面

表1 F1—F7觀測(cè)點(diǎn)位移[25]（單位：m）

表2 F1—F7監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直位移方向率

圖4 F系列監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直位移方向率隨時(shí)間變化曲線

從圖4可以看出，在1985年6月滑坡失穩(wěn)前，F(xiàn)系列監(jiān)測(cè)點(diǎn)的垂直位移方向率比較穩(wěn)定，不隨外力的變化而發(fā)生變化，表明該參數(shù)具有較強(qiáng)的抗干擾性，直到1985年6月滑坡發(fā)生失穩(wěn)時(shí)，其值才發(fā)生突變。這與前面的理論分析相吻合。上述垂直位移方向率參數(shù)變化規(guī)律表明，該預(yù)測(cè)參數(shù)與邊坡穩(wěn)定性之間具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，是一種有效的位移方向協(xié)調(diào)性參數(shù)。因此該預(yù)測(cè)參數(shù)對(duì)提高水庫型堆積層滑坡的預(yù)測(cè)精度具有重要作用。

表3 F系列觀測(cè)點(diǎn)垂直位移方向率判斷結(jié)果（1984.7.2—1985.6.11）

4.3 邊坡垂直位移方向率趨勢(shì)位移判據(jù)的具體應(yīng)用根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理，對(duì)該邊坡F系列監(jiān)測(cè)點(diǎn)在1984年7月2日至1985年6月11日期間垂直位移方向率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析與計(jì)算，得到了該時(shí)間段的垂直位移方向率趨勢(shì)位移統(tǒng)計(jì)量γk與臨界值置信水平取1-α=0.95，查表得Z0.025=2.4469）。通過對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析，分析結(jié)果見表3。

從表3可以明顯看出，F(xiàn)1、F2沒有出現(xiàn)趨勢(shì)性位移，這與F1、F2觀測(cè)點(diǎn)位于局部穩(wěn)定區(qū)相吻合；而邊坡上F系列其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)的垂直位移方向率在1985.6.11時(shí)已發(fā)生趨勢(shì)性移動(dòng)且趨勢(shì)性位移率均大于30%，說明該邊坡已處于整體滑移階段，并即將失穩(wěn)。該分析結(jié)果與該滑坡實(shí)際發(fā)生時(shí)間及滑移位置相吻合。上述規(guī)律表明可以運(yùn)用垂直位移方向率參數(shù)及其趨勢(shì)位移失穩(wěn)判據(jù)對(duì)該類邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與失穩(wěn)預(yù)測(cè)。

5 結(jié)論

通過上述分析，可得出如下結(jié)論：（1）水庫型堆積層邊坡的位移矢量場(chǎng)由其水平和垂直位移矢量的大小與方向共同決定，而傳統(tǒng)位移預(yù)測(cè)參數(shù)只能描述位移矢量場(chǎng)大小的變化，卻無法反映邊坡位移矢量場(chǎng)方向性的變化規(guī)律。因此，可運(yùn)用垂直位移方向率這一位移方向協(xié)調(diào)性參數(shù)對(duì)該類滑坡的位移矢量場(chǎng)與穩(wěn)定性進(jìn)行全面完整地描述與評(píng)價(jià)。（2）水庫型堆積層邊坡垂直位移方向率預(yù)測(cè)參數(shù)與邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，在彈性穩(wěn)定壓縮變形階段，垂直位移方向率呈現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)；在由彈性向塑性變形轉(zhuǎn)化階段，垂直位移方向率逐漸減小或增大；在邊坡整體失穩(wěn)前，垂直位移方向率將發(fā)生突變。由于位移參數(shù)在水動(dòng)力作用下呈多級(jí)加速波動(dòng)與突變，具有極其不穩(wěn)定性，而垂直位移方向率參數(shù)具有顯著抗干擾性與穩(wěn)定性，因此，該參數(shù)克服了傳統(tǒng)單維度位移量參數(shù)的局限性，具有位移預(yù)測(cè)參數(shù)不可替代的評(píng)價(jià)作用與意義。（3）根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)位移分析原理，建立了水庫型堆積層邊坡垂直位移方向率穩(wěn)定性判據(jù)準(zhǔn)則，即：當(dāng)剪出口形成區(qū)垂直位移方向率統(tǒng)計(jì)量大于臨界統(tǒng)計(jì)量時(shí)，表明邊坡穩(wěn)定；相反，則表明邊坡不穩(wěn)定，其中，若邊坡整體趨勢(shì)性位移率小于30%，則表明邊坡處于不穩(wěn)定階段；若邊坡整體趨勢(shì)性位移率大于30%，則表明該邊坡即將整體失穩(wěn)。（4）本文以新灘滑坡為例，運(yùn)用垂直位移方向率參數(shù)對(duì)該滑坡姜家坡段F系列監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)位移進(jìn)行了穩(wěn)定性后驗(yàn)分析與評(píng)價(jià)，分析結(jié)果與該邊坡實(shí)際穩(wěn)定性演化階段相吻合，表明垂直位移方向率參數(shù)是水庫型堆積層滑坡有效的位移方向協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)參數(shù)，可運(yùn)用該參數(shù)及其評(píng)價(jià)方法對(duì)水庫型堆積層滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)。