·430 工程科学学报，第41卷，第4期 会在结构固有频率的监测中有所体现. 过实测的固有振动频率来实现对潜在滑移面的黏结 随后，Ma等的又分别对不同边坡坡度和不同 力指标的动态修正，从而快速得出边坡上的危险岩 质量滑块等做了一系列实验，进一步证明固有振动 土体的安全系数，并取得了与现场实际相吻合的结 频率不仅定量可以分析岩体的损伤情况，同时还可 果.基于强度折减原理和地理信息系统三维安全分 以为数值模拟在滑移面的结构参数选取上提供数据 析模块，通过实时监测的动力学监测指标对黏结力 支持B切 参量进行调整，实现坡体更加客观的强度折减.通 2.2危岩体动态稳定评价方法 过试验和实际边坡的应用，基于模态参量变化的动 杜岩等通过简化动力模型（图2），建立振动 态数值分析，避开了数值模拟参数选取困难和极限 方程及其频率如下： 平衡法主观缺点，实现了岩质边坡或边坡岩体的动 态安全评价. 大量的实验研究表明，动力学监测指标对危岩 体损伤和稳定性评价具有一定的指示作用，建立与 0 12 之相关的监测预警指标体系，可有助于形成基于稳 定性分析的岩体崩塌损伤识别方法，进而实现崩塌 灾害的早期预警预报. 图2简化实验模型 3崩塌灾害早期预警 Fig.2 Simplified experimental model 3.1传统预警方法 ML0 USP 基于应力应变等静力学监测指标或降雨量等环 29=0 (1) 境量监测指标，在对于崩塌等脆性灾害的早期预警 1 LSP 方面具有一定局限，主要有以下两个方面制约. f=2√2MD (2) 一是早期预警的思路存在明显的缺陷.如图4 其中：f为固有振动频率，Hz;M为试块质量，kg;L为 所示，土质滑坡等塑性灾害加速破坏阶段较长，破坏 型心到原点O的距离，mmu为黏结系数，N·mm-2; 前有明显的破坏前兆，如位移增大等，且其前兆异常 S为模块宽度，mm;l为黏结长度，mm;0为转角， 事件与其发生时刻有较大的时间差，因此可以实现 ():g为重力加速度，ms2. 早期预警：而崩塌破坏加速破坏阶段时间很短，因此 通过公式(2)，将频率与抗滑力指标黏结系数 关注破坏阶段并对其破坏前兆进行识别虽然可以实 建立相关关系，并在实验中进行验证 现其破坏时刻的准确识别，但没有充分的预警避险 图3为实验模型.滑体与基座之间的潜在滑移 时间，很难达到早期预警的目的.因此，基于加速破 面黏结强度随着时间推移不断降低，并最终在重力 坏前兆识别的早期预警思路来对崩塌等脆性破坏灾 作用下发生破坏.实验得出，在滑体与基座之间的 害具有明显的不适用性 潜在滑移面随着时间黏结力逐渐减弱的过程中，固 二是取用的监测指标不能满足脆性破坏早期预 有振动频率不断下降，并通过固有振动频率的变化 警的需要.岩块体崩塌多是岩体与边坡岩体黏结程 模拟滑坡体的抗滑黏结力强度变化. 度不断降低而最终导致的动力破坏.在这个变化过 随后，杜岩等B9-应用激光多普勒测振仪，通 程中，高精度的应力应变监测以及相应的环境量监 测虽然在识别崩塌的结果与风险评价上起到一定的 16cm 30 25 一土质滑坡→崩塌 破坏时刻 滑体 s204 10 潜在滑移面← 基座0-309 20 4060 80 100120 时间/s 图3实验模型 图4土质滑坡与崩塌破坏特征对比 Fig.3 Experimental model Fig.4 Comparison of soil landslide and rock collapse工程科学学报，第 41 卷，第 4 期 会在结构固有频率的监测中有所体现． 随后，Ma 等［36］又分别对不同边坡坡度和不同 质量滑块等做了一系列实验，进一步证明固有振动 频率不仅定量可以分析岩体的损伤情况，同时还可 以为数值模拟在滑移面的结构参数选取上提供数据 支持［37］． 2. 2 危岩体动态稳定评价方法 杜岩等［38］通过简化动力模型( 图 2) ，建立振动 方程及其频率如下: 图 2 简化实验模型 Fig． 2 Simplified experimental model ML2 θ ·· + μSl2 2 θ = 0 ( 1) f = 1 2π μSl2 槡2ML2 ( 2) 其中: f 为固有振动频率，Hz; M 为试块质量，kg; L 为 型心到原点 O 的距离，mm; μ 为黏结系数，N·mm － 2 ; S 为模块宽度，mm; l 为黏结长度，mm; θ 为转角， ( °) ; g 为重力加速度，m·s － 2 ． 通过公式( 2) ，将频率与抗滑力指标黏结系数 建立相关关系，并在实验中进行验证． 图 3 为实验模型． 滑体与基座之间的潜在滑移 面黏结强度随着时间推移不断降低，并最终在重力 作用下发生破坏． 实验得出，在滑体与基座之间的 潜在滑移面随着时间黏结力逐渐减弱的过程中，固 有振动频率不断下降，并通过固有振动频率的变化 模拟滑坡体的抗滑黏结力强度变化． 图 3 实验模型 Fig． 3 Experimental model 随后，杜岩等［39--43］应用激光多普勒测振仪，通 过实测的固有振动频率来实现对潜在滑移面的黏结 力指标的动态修正，从而快速得出边坡上的危险岩 土体的安全系数，并取得了与现场实际相吻合的结 果． 基于强度折减原理和地理信息系统三维安全分 析模块，通过实时监测的动力学监测指标对黏结力 参量进行调整，实现坡体更加客观的强度折减． 通 过试验和实际边坡的应用，基于模态参量变化的动 态数值分析，避开了数值模拟参数选取困难和极限 平衡法主观缺点，实现了岩质边坡或边坡岩体的动 态安全评价． 大量的实验研究表明，动力学监测指标对危岩 体损伤和稳定性评价具有一定的指示作用，建立与 之相关的监测预警指标体系，可有助于形成基于稳 定性分析的岩体崩塌损伤识别方法，进而实现崩塌 灾害的早期预警预报． 3 崩塌灾害早期预警 3. 1 传统预警方法 基于应力应变等静力学监测指标或降雨量等环 境量监测指标，在对于崩塌等脆性灾害的早期预警 方面具有一定局限，主要有以下两个方面制约． 一是早期预警的思路存在明显的缺陷． 如图 4 所示，土质滑坡等塑性灾害加速破坏阶段较长，破坏 前有明显的破坏前兆，如位移增大等，且其前兆异常 事件与其发生时刻有较大的时间差，因此可以实现 早期预警; 而崩塌破坏加速破坏阶段时间很短，因此 关注破坏阶段并对其破坏前兆进行识别虽然可以实 现其破坏时刻的准确识别，但没有充分的预警避险 时间，很难达到早期预警的目的． 因此，基于加速破 坏前兆识别的早期预警思路来对崩塌等脆性破坏灾 害具有明显的不适用性． 图 4 土质滑坡与崩塌破坏特征对比 Fig． 4 Comparison of soil landslide and rock collapse 二是取用的监测指标不能满足脆性破坏早期预 警的需要． 岩块体崩塌多是岩体与边坡岩体黏结程 度不断降低而最终导致的动力破坏． 在这个变化过 程中，高精度的应力应变监测以及相应的环境量监 测虽然在识别崩塌的结果与风险评价上起到一定的 · 034 ·