灌溉诱发黄土边坡失稳的热红外前兆特征研究

The life of people who lived in Loess Plateau district in China mainland has been potentially threatened by landslide disaster in these days because of over irrigation and industrial activities on those areas. Although domestic and foreign researchers made a great effort to develop the method to predict landside disaster, there is still no efficient way to evaluate a risk of landslide in large area with low cost. This research aims at establish the new analysis method to evaluate the stability of land slopes by using temperature field parameters which is obtained from land surface as a infrared thermal signal instead of stress field parameters. The details of this research include: (1) explicate the correlation of inner and surface temperature field parameters on seepage process of ground water. (2) elucidate the relation of space-time distribution of infrared thermal parameters and deformation of slopes. (3) extract and quantified a infrared thermal signal and built early warning system. The applicant has extensive research experiences and wide range of knowledge about mechanism of landslide, infrared detection technology, and landslide monitoring. This project is very meaningful and will have a significant impact on reducing and preventing landslide disasters in Loess Plateau area, which should have a broad prospect for application.

在我国黄土高原地区，随着人类经济与工程活动的不断增强，由灌溉诱发的黄土滑坡灾害发生频率逐步上升，对人民群众的生命和财产安全构成极大的威胁，虽然国内外学者进行了大量的研究工作和工程实践，但仍然缺乏一种大范围、低成本获取边坡异常信息进行危险性预警的方法。本项目力求建立以温度场参数代替应力场参数进行边坡稳定分析的基本理论框架，并以此为基础上提出以边坡表面热红外信息作为失稳前兆特征值的分析方法。具体的研究涵盖以下几个方面：（1）地下水渗流过程中边坡内部温度场与表面温度场（热红外）分布的内在联系；（2）热红外的时空分布特征与边坡变形之间的响应关系；（3）热红外信息作为边坡失稳前兆预警值的提取与量化方法。项目申请人在黄土滑坡发生机理、红外检测技术、滑坡监测研究方面具有良好的研究基础和知识储备。本研究对我国西部黄土高原地区防灾减灾工作，具有十分重要的意义和广阔的应用前景。

在我国黄土高原地区，随着人类经济与工程活动的不断增强，由灌溉诱发的黄土滑坡灾害发生频率逐步上升，对人民群众的生命和财产安全构成极大的威胁。并已成为国内外地质灾害研究和工程实践的热点之一。本项目运用室内试验、物理模拟、现场试验以及相关的数值计算分析等方法。以灌溉诱发滑坡的典型区域（甘肃永靖黑方台滑坡区）为对象，将工程地质学和传热学的原理有机地结合起来。从温度场作为灌溉水转化为地下水过程中的一个天然物理量提供了边坡渗流场的信息，温度场信息的获取具有成本低、效率高、大范围等优点这一立场出发，在揭示黄土边坡表面热辐射与地下水渗流动态过程、以及与边坡变形的对应关系的基础上，研究利用温度场参数代替物理场参数进行灌溉诱发黄土滑坡稳定性分析所需要的关键科学问题。.本研究首先以室内边坡模型试验为基础，利用易于制备的砂土，结合红外热成像技术和相关土体热力学参数的测定，开展了在不同渗流高度的地下水作用下，边坡表面热辐射信息随外界温度变化的特征、土体内部温度场随时间变化的规律、边坡整体位移随时间变化的规律、红外热响应与地下水位之间的关系等一系列研究工作。.然后，针对甘肃省永靖县黑方台塬边滑坡区的滑坡体开展了热红外响应与地下水关系的现场测试研究，结果表明：在同样的日照条件下，坡体不同位置的红外热像响应相差极大；由热红外响应的时序曲线发现，黄土含水量的多少，极大地影响了滑坡体的表面温度、升降温的幅度以及速率；由热红外响应的纵剖线发现，滑坡后壁部分，随着到坡顶直线距离的增加，高程的下降，坡体表面温度陡然下降，从纵剖线拐点的连线可以得到滑坡体的地下水位线。红外热像法是一种非接触无损检测方法，利用热红外信息获取滑坡体地下水位分布位置，将为灌溉诱发黄土滑坡的预测预警提供新的思路和经济有效的方法，具有重要的科学意义和工程应用价值。