基于多元数据顺层岩质滑坡的预警方法研究.pdf

摘要

三峡库区历史上的构造活动较为强烈，包括造山运动、断裂和折叠等。这些活

动导致岩层发生倾斜和折叠，形成了与斜坡面平行或呈较小角度的顺层岩质斜坡。

作为内部复杂且处于动态变化的地质灾害，仅依靠宏观经验、变形速率、稳定性系

数等单一预警判据对滑坡展开监测，并不能对滑坡坡体内部的复杂演变作出针对性

预测及预警；应根据顺层岩质滑坡的特点对症下药，包括坡体自身的离散型数据与

连续数量型的监测数据，形成多元数据（滑坡高程、岩层倾角、软弱夹层、坡向岩

向间的夹角、地下水位、地表位移、降雨量、库水位变化），以预警等级及滑坡易发

性作为对应，形成多元数据的综合预警体系。主要研究结论如下：

（1）通过资料文献搜集79个顺层岩质滑坡点的滑坡数据：岩层倾角、坡面走

向与岩层走向之间倾角、主要地层岩性。通过二元逻辑回归模型计算出各个滑坡因

子对顺层岩质滑坡的相关系数，定量描述了该地区斜坡的自身孕灾数据对于发生滑

坡的贡献程度，结果表明滑坡因子对三峡库区顺层岩质滑坡发生的贡献重要程度依

次是：坡体含有软弱夹层、坡体高程处于100m~200m的区间、岩层走向与坡向之间

的夹角、坡体岩层倾角在25度~35度范围这4个孕灾数据对发生滑坡有着重要的贡

献程度。回归系数依次是7.163、-3.224、-3.013、2.539。根据最大似然估计法，将

计算得出的回归系数代入得出了三峡库区顺层岩质滑坡预测的经验公式，公式预测

精度85.7%，预测效果良好。

（2）以新铺滑坡作为研究目标，采用EMD对滑坡地表位移该监测数据做模态

分解，分解得到5个IMF子数据以及位移数据的趋势项，通过小波去噪将各个分解

数据进行降噪，通过测试表明当分解水平取值为3，IMF1~3去噪效果良好，其余分

量因噪声较少，去噪效果不明显。而当分解水平取值为4，数据曲线太过平稳导致

失真。

将地表位移数据分别代入BP、RNN、LSTM网络中训练，三者均方根误差

RMSE为1.0928、0.9877、0.7884，训练结果表明LSTM模型对于时序数据的预测优

于前两者，训练效果最好，误差最小，确定了基于EMD-WD-LSTM网络预测模型对

新铺滑坡的累计地表位移进行预测，模型预测值与真实值的均方根误差（RMSE）

为0.898，预测精度良好。

（3）使用模糊数学方法将滑坡地表累计预测位移、当日降雨量、库水位、地下

水位4种监测数据结合预警等级建立模糊评价集，通过熵值法计算出4类监测数据

的权重，分别为：0.038、0.7369、0.1143、0.1108。研究表明降雨因素是三峡库区顺

层岩质滑坡发生的重要因子，计算得出滑坡在2月~4月模糊预警评价，根据最大隶

属度原则确认该段时期新铺滑坡的预警判断为：安全。

将新铺滑坡自身的孕灾离散型数据代入空间预测的经验公式中，得出易发性

P=0.746，该滑坡具有中等易发性。仍属于潜在滑坡。

（4）将顺层岩质滑坡易发性的空间预测模型与以监测数据为模糊评价的滑坡预

警体系结合，形成以软弱夹层、岩层倾角、坡体高程、坡向与岩层走向夹角、累计

地表位移、降雨、地下水位、库水位10种因子多元数据综合预警模型，将新铺滑坡

数据代入综合预警模型中，得出新铺滑坡2~4月为Ⅱ级安全级，期间无滑坡风险，

但是仍需要在雨季加以注意。

Abstract

ThehistoricaltectonicactivitiesintheThreeGorgesReservoirAreawererelatively

strong,includingorogeny,faulting,andfolding.Theseactivitiescausetherocklayerstotilt

andfold,formingbeddingrockslopesparalleloratasmallerangletotheslopesurface.As

acomplexanddynamicallychanginggeologicalhazard,relyingsolelyonmacroexperience,

deformationrate,stabilitycoeffici