①运行速度慢，打开程序反应迟钝。
②经常出现蓝屏死机现象。
③电脑整机和零件寿命变短。
④出现突然关机无法启动。
⑤出现烧毁主板或者CPU的现象。
导致电脑过热影响原因主要有以下几种：
①灰尘过多。灰尘过多会堵塞电脑的散热孔，从而导致电脑内部空气流通不畅，无法将电脑内部的热量散热出来。同时，灰尘也会粘连在电脑的散热风扇上，从而导致电脑风扇的散热效率降低，影响电脑的正常散热。
②运行程序过多。当电脑的运行程序过多时，电脑的CPU、内存、显卡、硬盘、主板以及电源的使用率都非常高，而当这些部件使用率高的时候会散热大量的热，从而使电脑的整体会出现过热。
③使用环境。电脑使用环境温度过高时，电脑的发热量会增加，同时散热效率相对会降低。电脑的摆放位置也会影响电脑的散热，台式机的摆放位置在角落或者1尺范围内有物品，这样会影响散热，从而导致电脑的温度过热。
笔记本的使用环境对自身在散热影响会更严重，因为笔记本的体积限制，和散热能力的限制，所以使用环境影响会更明显。当笔记本的散热口前面20cm内有物品阻挡时，笔记本的温度会快速上升，这样笔记本就会出现过热的现象。同时笔记本的底部的接触位置如果空气不流畅也是会影响电脑的散热，从而使电脑的温度上升。
电脑过热的解决办法如下：
①针对灰尘问题，可以对电脑进行定时清理来解决。普通电脑用户，建议去电脑维修店进行清理，以免 *** 作手法不当而造成电脑损坏，如果是电脑DIY高手是可以自己进行清理的。定时清理灰尘，能保证电脑内部空气流通顺畅，保持电脑的散热效率，注意散热风扇灰尘的清理，必要时进行散热硅胶的更换和风扇转轴的润滑剂的添加，这样可以提高散热模块的散热效率。下面是散热模块示意图：
一、地质灾害稳定性分析
（一）数值法
工程地质数值法，是采用d塑性力学理论和数值计算方法，从研究岩土体应力和位移场的角度，分析评价岩土体在一定环境条件下的稳定性状态。近30多年来，数值法得到了迅速发展，并被广泛地应用于工程实践中，本文采用FLAC3D（Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions）软件进行斜坡稳定性数值分析。FLAC3D软件是美国ITASCA咨询集团开发，主要用于模拟岩土体及其他材料组成的结构体，在达到屈服极限后的变形破坏行为。该软件将流体力学中跟踪流体运动的拉格朗日法成功地用于解决岩石力学问题，它除了能解决一般的岩土问题之外，还能进行如高温应变、流变、或动荷载、水岩耦合分析等复杂的问题。
1.模型计算方法
FLAC3D软件是利用有限差的方法模拟计算由岩土体及其他材料组成的结构体在达到屈服极限后的变形破坏行为，包括静力计算和有限差强度折减计算两种方式。这两种计算方式得到的结果并不完全相同，本次同时选择这两种计算方式，对本区黄土滑坡和不稳定斜坡做验算分析。
静力计算的方法需要建立的模型以及所选参数必须使得模型计算的时候完全收敛，如果计算过程快速收敛，则认为模型是基本稳定的。但是，在做滑坡稳定性分析时候，由于影响滑坡稳定性的因素较多，比如坡高、坡度以及不同坡体的黄土体力学参数的不同，往往不能得到一个快速收敛的计算模型，因此通过静力计算的方式不能完全判断坡体的安全性。强度折减法是FLAC3D唯一的可以计算坡体安全系数的方法。因此，可以利用这一方法求出坡体的安全系数，然后结合静力计算的结果来判断坡体的稳定性。根据《滑坡防治工程勘察规范》（DZ/T 0218-2006），选择安全系数＜1.05判断为不稳定，安全系数1.05～1.15为较稳定，安全系数≥1.15为稳定，以此作为主要灾害点的稳定性判据。
有限差强度折减系数法的基本原理，是将土体强度参数内聚力（C）以及内摩擦角（ϕ）值同时除以一个折减系数Ftrial，得到一组新的Ctrial和ϕtrial值。然后，作为新材料参数带入有限差进行试算。当计算正好收敛时，也即Ftrial再稍大一些（数量级一般为10～3），计算便不收敛，对应的Ftrial被称为坡体的最小安全系数，此时土体达到临界状态，发生剪切破坏。计算结果均指达到临界状态时的折减系数：
Ctrial=C/Ftrial
tanϕtrial=tanϕ/Ftrial
2.模型类型及参数选择
选择摩尔库仑模式作为材料模型，根据勘查和力学性质测试结果，并考虑到调查区灾害的发生与降雨关系密切，故选择饱水状态下的物理力学参数作为计算参数：
体积模量：
K=4.5MPa
剪切模量：
G=2.1MPa
内聚力：
C=3.4×104Pa
内摩擦角：
ϕ=21.4°
3.黄土边坡分析
（1）模型建立及网格剖分
调查资料表明，30°～60°的黄土直线型斜坡发生变形破坏的可能性较大，考虑到建立模型的方便性，选择30°～70°之间的直线型边坡进行分析，同时建立一些阶梯状的边坡进行比较分析。
按照郑颖仁教授的观点，在做边坡模型的强度折减法求边坡安全系数的同时，要求所建立的模型坡角到最左侧的距离为1.5倍坡高，而坡顶到最右侧的距离为2倍坡高，这样计算的安全系数结果最为准确。
以坡高40m坡度45°的直线型边坡为例，建立模型并进行网格剖分。虽然调查区黄土为层状结构，不同时期黄土厚度和土力性质不尽相同，但勘查试验数据表明，其饱和抗剪强度差异不大。因此，假设黄土是均质的，整个模型的强度参数均一。定义模型右侧和底部为约束边界条件，坡面和坡顶为自动边界。
（2）常规模型和简化模型的对比分析
在调查区黄土边坡中，坡高的分布十分不均匀，从十数米，数十米到上百米不等，并且每种坡高都对应有不同的坡度。因此，分析黄土边坡稳定性时需要全面分析，研究不同坡高不同坡度情况下的各种边坡的安全稳定性。本次利用FLAC3D软件模拟了20～50m（每5m区分）坡高情况下30°～70°（每5°区分）所有坡体的稳定性情况。由于模型的不同网格数量以及节点数量不同，造成软件计算时间上由巨大的差异。郑颖仁教授所提出的常规模型在计算中有一定的道理，但也同样极大地增多了模型网格和节点数目，所以强度折减的计算时间非常长。因此，必须首先比较了一下常规模型和简化模型的计算结果。
首先，用常规模型分析40m坡高30°～70°之间所有坡体的稳定性情况。利用强度折减系数法计算各种坡度情况下的安全系数，可利用静力平衡计算和强度折减计算，来得到一定坡高各种不同坡度边坡的稳定性分析（表3-16）。将常规模型计算的坡度与安全系数关系进行拟合，可以得到坡度与安全系数的影响关系曲线（图3-10）。
图3-10 常规模型40m坡高不同坡度与安全系数的关系曲线图
表3-16 常规模型40m坡高不同坡度边坡稳定性计算汇总表
由于常规模型网格个数的节和点数较多，计算机处理的过程中数据量过分庞杂，计算速度慢，而黄土边坡的长宽高往往又比较大。这样我们如果利用郑颖仁教授的常规模型分析，效率不是很理想。因此，将边坡的模型网格进行简化处理，以这样的处理结果对比常规模型的计算结果。对比时仍然以 40m 坡高35°～70°为例分析，计算结果如表3-17，得简化模型的拟合曲线如图3-11。
图3-11 简化模型40m坡高不同坡度与安全系数关系曲线图
观察一下常规模型强度折减法求得的安全系数发现：而当坡体不稳定时，两种模型计算的安全系数相同；而当坡体稳定时，简化模型的安全系数计算结果要比简化模型的结果小一些，但是总体上坡体稳定性的结果影响不是很大。在实际工程应用中，我们为了安全考虑，完全可以考虑使用计算结果较小的简化模型进行分析计算。
表3-17 简化模型40m坡高不同坡度边坡稳定性计算汇总
（3）坡度与安全系数的关系
利用简化模型，分别结合静力计算方法和强度折减系数方法，分析计算了20～50m坡高情况下的各种坡度边坡的稳定性；同时得到固定坡高的情况下，坡度和安全系数的拟合关系曲线。通过坡度与安全系数的拟合曲线可以看出，固定坡高时，当改变坡度，安全系数随着坡度的增加而减小，坡体逐渐不稳定。而安全系数随着坡度变化呈现对数关系变化，拟合程度较高。
（4）土体强度参数的变化分析
根据勘查和试验测试数据，区内黄土的内聚力C值以及内摩擦角ϕ值变化较大（如表3-18），因此有必要研究一下强度参数的变化趋势对于坡体安全系数的影响。
表3-18 黄土物理力学指标统计表
以20m坡高60°边坡为例，固定模型的内聚力：
C=34kPa
然后改变土体的内摩擦角，利用强度折减系数法分别计算不同内摩擦角情况下的安全系数情况，得到结果如表3-19所示。由计算结果可以看出，随着内摩擦角的增大，安全系数逐渐增大。内摩擦角越小，潜在滑动带越向外扩展，危险滑弧越开阔，而坡体的稳定性越差（图3-12）。
表3-19 不同内摩擦角对安全系数的影响统计表
仍然以20m坡高60°边坡为例，固定模型的内摩擦角：
ϕ=21.3°
然后改变土体的内聚力，利用强度折减系数法分别计算不同内聚力情况下的安全系数情况，得到结果如表3-20所示。计算结果显示，内聚力越大，安全系数越高。但是潜在滑动面越向外伸展，滑弧越开阔，但是稳定性越高，这一点和内摩擦角的影响恰好相反（图3-13）。
表3-20 不同内聚力对安全系数的影响统计表
图3-12 滑弧随内摩擦角的变化趋势图
图3-13 滑弧随内聚力的变化趋势图
（5）边坡剖面形态的影响
研究区黄土边坡的剖面形态大致分为四类：直线型、阶梯型、凸型和凹型。调查结果发现凸型边坡和直线型边坡发生失稳变化的数目最多，可能性最大。因此有必要分析坡型的变化对于坡体稳定性的影响。在这里我们只对直线型和阶梯型边坡作对比分析。
以40m坡高45°边坡为例，分别建立直线型和阶梯型边坡，利用静力平衡和强度折减方法计算其各自的安全系数，并对照最大不平衡力曲线和坡体内部剪切应变云图分析这两种坡体的稳定性。计算结果发现直线型边坡明显发生破坏，坡体内部剪切应变呈带状分布，而阶梯型边坡的安全系数增大，静力计算时在4460时步收敛，坡体稳定（图3-14，图3-15；表3-21）。
图3-14 直线型边坡静力计算下的最大不平衡力曲线图
图3-15 阶梯型边坡静力计算下的最大不平衡力曲线图
表3-21 40m、45°直线型和阶梯型边坡对比分析表
4.主要灾害点稳定性分析
根据上述分析方法，对调查区的30个主要滑坡和不稳定斜坡点进行数值分析，求出坡体的安全系数，判断坡体的稳定性，分析结果列于表3-22。
表3-22 主要灾害点稳定性数值分析结果表
（二）极限平衡法
1.计算方法与软件选择
斜坡稳定性分析的方法较多，目前较成熟的主要有：瑞典条分法、毕肖普法、工程师团法、罗厄法、斯宾塞法、摩根斯顿法、简化法等，由于这些方法对土体进行了不同的假定，计算结果也各有差别。本次采用Geo-Slope软件对选择的30处滑坡和不稳定斜坡进行稳定计算。
Geo-Slope软件是一个集极限平衡法和有限元法于一体的计算软件，分成斜坡稳定性分析（Slope/w）、渗流分析（Seep/w）、应力分析（Sigma/w）、地震状态分析（Quake/w）和温度变化分析（Temp/w）等。本次主要采用边坡稳定性分析（Slope/w）模块来分析黄土斜坡的安全系数，Slope/w可以采用力的极限和力矩极限平衡来计算稳定系数，其稳定分析原理主要是采用条分法原理。即通过滑面将滑动土块分成n个垂直条块，滑面可以是圆弧滑面和各种复合滑面，Slope/w综合了瑞典条分法、毕肖普法、斯宾塞法、摩根斯顿法、简化法等各种方法，Slope/w考虑了条块间的作用力，使计算结果更趋于合理。Slope/w通过手动给定可能的圆心变化范围，给定多个搜索步长，自动搜索最危险滑面。Slope/w可以通过在土层中给出可能的孔隙水位置来计算孔隙水存在状况下的稳定性，也可以计算局部加荷条件下的稳定性。
现以毕肖普法为例，简单介绍极限平衡法的计算原理。
毕肖普主要采用力的极限平衡来计算安全系数。以毕肖普法为例，说明极限平衡法的计算原理，其计算图示如图3-16所示。其上作用的荷载有Wi，Ui，Qi，待求的反力及内力有Ni，Si及ΔEi。根据剪切面上的极限平衡要求，可列出下式：
延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害
图3-16 毕肖普法计算图示
将所有的荷载及反力、内力均投影在x’轴上，可写出：
延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害
上式可改为
延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害
将所有的分条的ΔEi迭加，由于∑ΔEi=0，得
延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害
可得
延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害
上式的Ni未知，我们利用分条上竖向力的平衡条件得出
延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害
解方程得：
延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害
代入式整理得
延安宝塔区滑坡崩塌地质灾害
上式两端都有k，因此在计算k时需要进行试算，一般首先假定右侧：k=1。
求出左端的k，再代入右端重新计算k值，直到假定的k值与计算出的k值非常接近为止。
2.主要灾害点稳定性分析
根据调查结果，调查区灾害的发生与降雨因素关系密切，故在参数选择上以饱水状态下的岩土体物理力学参数作为计算参数。根据《滑坡防治工程勘察规范》（DZ/T 0218-2006），选择安全系数＜1.05判断为不稳定，安全系数1.05～1.15为较稳定，安全系数≥1.15为稳定作为主要灾害点的稳定性判据。运用Geo-Slope 软件计算30个灾害点和不稳定斜坡的安全系数进行计算，计算结果如表3-23所示。
表3-23 主要灾害点安全系数计算一览表
续表
下面以赵家岸滑坡为例来说明采用Slope/w进行稳定性分析的具体实施步骤：
（1）剖面图引入：Slope/w可以直接从Autocad中引入斜坡剖面图，也可以直接给出比例尺画出斜坡的剖面图。为了计算剖面精确起见，根据实测剖面数据，直接输入数据点画出剖面图。
（2）选择分析方法设置：Slope/w可以选择极限平衡方法和有限单元法来计算，极限平衡法中可以选择毕肖普法、斯宾塞法、摩根斯顿法、简化法等各种方法来计算安全系数，有限单元计算时要引入斜坡内部应力状态函数来计算。本次选择极限平衡法计算。
（3）确定分块的数目和分块的容差。以确定分析计算的精确性，一般以软件默认的分块为30个，容差为0.01。
（4）划分土层并赋予每个土层力学参数。Slope/w主要以不同岩土性质的分界线来区分各岩土性质，把不同岩性分成不同的土层区，并用不同的颜色以示区分。给土层分区后，再赋予各土层力学参数，力学参数根据延安部分地区勘查数据给出。
（5）给定潜在圆弧滑面的圆心位置，给出圆心位置x和y方向上的增量步和圆弧半径范围和半径增量步，程序自动搜索潜在的最危险滑面，计算其安全系数。对赵家岸滑坡，搜索的最危险滑面如图3-17所示，从图上可以看出，赵家岸滑坡后壁最不稳定。
图3-17 赵家岸滑坡最危险滑面图
（三）类比法
工程地质类比法，是把已有的滑坡或边坡的稳定性研究经验应用到条件相似的对象滑坡或边坡的稳定性判定中去。在进行类比时，不但要考虑滑坡或边坡结构特征的相似性，还应考虑促使滑坡或边坡演变的主导因素和发展阶段的相似性。影响滑坡或边坡稳定性的因素可分为地形地貌、地质特征（地层岩性、岩土体结构面特征、构造节理等）、降雨、人类工程活动（开挖、加载、蓄水等）。这些因素对滑坡或边坡的稳定性是相互作用、相互影响的。在这些因素的相互作用下，结合坡体变形特征，判别坡体的稳定性。
1.地形地貌
通过对调查区灾害点坡度与坡高统计认为，调查区滑坡多发生于25°以上、坡高大于30m的斜坡，且集中坡度在30°～50°、坡高在40～120m的坡体上。在调查的滑坡中，原始坡型为凸型坡的，占滑坡总数的36.52%；直线型坡占滑坡总数的52.56%；合计占滑坡总数的89.08%，即调查区滑坡发育坡体以凸型、直线型坡为主，安全隐患斜坡坡度在40°以上，且集中于坡度为60°～90°、坡高大于20m的地段内，在地貌上大多位于冲沟两侧或坡体前部的人工斩坡、开挖地段。
2.地层岩性
调查区地层岩性主要由更新世黄土、新近纪泥岩、侏罗纪和三叠纪砂、泥岩及互层组成。由于更新世黄土（主要是晚更新世黄土）的湿陷性崩解性，以及红粘土及泥岩的相对隔水和遇水软化、强度降低的性质，使其成为斜坡失稳、发生滑坡、崩塌灾害的易发地层。基岩是全区的基座地层，构成黄土-基岩接触面滑坡的滑床；在基岩出露较高、风化强烈地段或砂泥岩互层地段，是岩质斜坡失稳形成地质灾害的易发区。在黄土斜坡地带，人工开挖形成高陡边坡，成为地质灾害潜在隐患地段。
3.岩土体结构面
调查区岩土体结构面主要是黄土内部顺坡披覆的古土壤层、黄土与红粘土层界面、黄土与砂、泥岩层界面、滑坡所形成的滑塌节理面、滑面以及坡体内部发育的构造节理面、垂直节理面、裂隙等。由于渗透性的差异，在性质差异较大地层岩性界面上形成了隔水层，汇聚的雨水使得上覆黄土、泥岩软化、泥化，抗剪强度降低，形成软弱带，诱发滑坡的发生；而滑坡体内部发育的滑塌节理面、滑面是诱发滑坡复活或发生滑塌的主要因素。这些结构面的存在对坡体的稳定性有着潜在的威胁，一旦条件成熟，可能引起滑坡或诱发滑坡复活而造成灾害的发生。黄土内部发育的构造节理及垂直节理、裂隙等是黄土边坡失稳的一个重要因素。黄土边坡常常沿这些内部节理面发生破坏，比如居民窑洞发育构造节理，则常常沿构造节理面发生塌窑事故。高陡边坡地带，土体常沿垂直节理发育并形成卸荷裂隙、拉张裂缝，形成危岩、危坡。受构造作用，岩体内部发育共轭节理，岩体被切割为不同大小、不规则的岩块，受物理风化作用，发育风化裂隙，使得岩体更加破碎，在边坡尤其是高陡地段易发生崩坠现象，造成灾害。在砂泥岩互层高陡边坡地段，泥岩抗剪强度较低，与砂岩强度差异较大，再加之易受风蚀作用，致使上部砂岩悬空、鼓胀外倾，形成危岩体，易发生倾倒、拉裂、鼓胀等形式的崩塌灾害。
4.人类工程活动
人类工程活动是诱发地质灾害发生的直接因素。人类工程活动主要以不合理的斩坡、开挖及修建蓄水库为主。由于受地形地貌因素的制约，调查区居民为了居住、生活及经济建设等的需要，工程活动强烈，进行大量的开挖、斩坡等，造成坡脚应力集中并急剧增大，原有的应力平衡状态遭到破坏而失去平衡，诱发坡体失稳而发生塌方事故。比如尚合年村滑塌，麻塔崩塌等灾害，均是由于不合理的开挖，造成边坡过陡，引起坡脚应力过于集中，在其他因素的影响下发生的塌方事故，造成伤亡及财产损失。再如延安市卫校东侧沟内滑坡，是由于人为不合理的斩坡、开挖坡脚，导致滑坡发生，将石砌挡墙推倒，滑体涌至居民屋墙。目前，坡体坡度约45°，处于不稳定状态，对居民生命财产构成直接威胁。而人工修建蓄水库，引起地下水位抬升，导致坡体容重增加，破坏了原有的应力平衡状态，且地下水导致坡体内部软弱带软化、泥化，抗剪强度降低，易诱发滑坡的发生或老滑坡的复活。赵家岸滑坡由于坡后库岸蓄水，导致地下水位上升，村民地基严重渗水，且地下水位达到了老滑面上部，并有泉水出露，滑坡体稳定性很差，有复活的危险，危及赵家岸村民的生命财产安全。
根据以上因素分析对比，结合坡体变形迹象及特征，对部分重大灾害点进行稳定性判别（表324，表3-25）。
表3-24 主要滑坡灾害点稳定性分析
续表
表3-25 主要不稳定边坡点稳定性分析表
（四）主要地质灾害稳定性综合评价
前面已经用数值分析法、极限平衡法和工程地质类比法对主要灾害点的稳定性进行了分析，三种方法分析的侧重点不一样。数值法主要是采用d塑性力学理论和数值计算方法，从研究岩土体的应力和位移场的角度，分析评价岩体在一定的环境条件下的稳定性状态；极限平衡法主要运用极限平衡理论来评价斜坡稳定性；而工程地质类比法则是把已有的滑坡或斜坡的稳定性研究经验应用到条件相似的滑坡或斜坡的稳定性判定中去。影响斜坡稳定性的因素比较复杂。因此，本节将综合这三种方法的计算结果，来综合判断主要地质灾害点所处坡体的稳定性。
综合分析结果表明：30处滑坡和不稳定斜坡中，稳定的3处，占总数的10%；较稳定的7处，占总数的23.3%；不稳定的20处，占总数的66.7%（表3-26）。
表3-26 地质灾害稳定性综合评判表
二、地质灾害危害性评估
（一）评估标准
地质灾害的威胁对象包括人口和财产。人口可以直接用数量来表征；财产包括土地、牲畜、房屋、道路等。根据遥感解译和实际物价调查资料，建立主要经济价值评估标准（表3-27），按照威胁对象的危险程度和易损性，依据标准逐一累加计算。地质灾害灾情与危害程度分级标准按表3-28的规定评估。
表3-27 承灾体经济价值评价标准表
表3-28 地质灾害灾情与危害程度分级标准表
1）灾情分级：即已发生的地质灾害灾度分级，采用“死亡人数”或“直接经济损失”栏指标评估；2）危害程度分级：即对可能发生的地质灾害危害程度的预测分级，采用“受威胁人数”或“直接经济损失”栏指标评估。
（二）现状评估
1.滑坡
根据收集以往滑坡资料，以及本次实地调查结果，调查区近些年来有记载的、造成一定经济损失和人员伤亡的滑坡共有34处。在这34处滑坡灾害中，除1处较大级滑坡外，其余33处灾情均为一般级，总共造成5人死亡，以及102.6万元的财产损失。从已查明日期的滑坡来看，新滑坡灾害发生率为0.76处/年（表3-29）。
表3-29 滑坡灾害灾情与危害程度评价表
2.崩塌
崩塌发生后，其遗迹不易保存，地质历史时期的崩塌一般多不存在，对其发生时间尚难以进一步查明。据有时间记载的崩塌调查资料，可对近年来崩塌发生的频率给出基本的数据。从20世纪60年代以来，共发生有记载的崩塌灾害16处，其中较大级崩塌2处，一般级崩塌14处，死亡12人，经济损失48万元（表3-30）。由于调查根据灾情分级，区地质环境条件差，人口密集，尽管年发生频率低，亦应引起人们的特别关注，每一处都有可能带来生命财产的损失。
表3-30 崩塌灾害灾情与危害程度评价表
（三）预测评估
地质灾害危害性预测评估就是对可能危及居民生民财产安全、工程建设的地质灾害的危害性做出评估。本次评估分滑坡、崩塌以及不稳定斜坡三种类型，对其危害性进行预测评估。评估内容主要是受威胁人数以及由于财产损毁而可能造成的潜在经济损失。
1.滑坡
区内滑坡可分为古滑坡、老滑坡和新滑坡3类型，这些滑坡在自然和人为因素的双重诱发下，均存在复活的可能性。野外调查滑坡总共有293处，可分为活动滑坡和不活动滑坡。本节筛选出活动滑坡39处，占调查滑坡总数的13%，对其危害性进行预测评估。
通过对这39处滑坡的危害性预测评估，危害性大的有8处，危害性中等的有25处，危害性小的有6处。总共有约2098人受到滑坡威胁，潜在经济损失约2863万元（表3-31）。
表3-31 滑坡灾害危害性预测评估
续表
2.崩塌
调查区地质灾害以黄土滑坡为主，崩塌居次；调查中所指的崩塌，有崩塌隐患和已发生崩塌两种，这里所指的是已发生崩塌的潜在危害性预测。根据实地调查和以往资料调查结果，区内所发生的52处崩塌灾害中有14处目前还处于不稳定状态，存在潜在危险，占调查崩塌总数的27%。崩塌发生的坡面，在以降水为主的风化作用下，也被改造，且极易生长植被，也不易发觉。既成崩塌少，并不意味着崩塌的危害性小。崩塌的形成条件在调查区普遍存在，黄土深厚，直立性好，垂直节理发育，延河及其支流两岸黄土陡壁悬崖比比皆是，大多窑洞都是选择很陡的坡面（＞65°）水平掘进，窑洞前平房和院子都置于高陡黄土悬崖崩塌的威胁下。
这14处崩塌灾害中，危害性中等的有6处，危害性小的有8处，危害性大的暂无，这与崩塌灾害规模、影响范围较小有关。14处崩塌共威胁240人，潜在经济损失56万元（表3-32）。
表3-32 崩塌灾害危害性预测评估
3.不稳定斜坡
不稳定斜坡是一种潜在地质灾害，既有基岩斜坡，也有黄土斜坡，以及黄土-基岩斜坡，在调查区广泛分布。坡下多有居民居住，或为企事业单位办公、生产基地，是全区生产建设和人民生活的主要场所，从而构成潜在危害。不稳定斜坡只是对斜坡的稳定性做出不稳定的基本判断，但对其不稳定的变化模式没有给出确定的结论。这是由于潜在的变化存在许多不确定的因素，尚不能对其未来变化做出准确的预测。
在详细调查的51处不稳定斜坡中，有11处存在较大潜在威胁，占不稳定斜坡总数的22%。对其威胁人口和潜在经济损失进行估算统计表明，危害性较大的不稳定斜坡有3处，危害性中等的有8处，其他40处危害性较小（未列入）。总共威胁909人，潜在经济损失652万元（表3-33）。调查中只是有选择性地在不同地区选取了部分不稳定斜坡作为调查点，以反映不稳定斜坡的基本特征。实际上，未发生过崩滑灾害的不稳定黄土斜坡其危害性最难评估，对不稳定斜坡的预测评估工作有待于进一步的研究探索。
表3-33 不稳定斜坡危害性预测评估
续表
5.3.1 边坡危险滑裂面研究概述
边坡稳定性分析方法中极限平衡法是工程评价和设计中最主要的也是最有效的实用分析方法，并为国家规范所采用。但是极限平衡法的最大困难在于很难找出对应于最小稳定性系数的临界滑动面(朱大勇，1997)。通常确定边坡最小稳定性系数包括两个步骤，首先对边坡体内某一滑裂面按一定计算方法确定其稳定性系数，然后在所有可能的滑裂面中找出安全系数最小的临界滑裂面，如果滑裂面曲线为函数y(x)，则问题具体化为泛函F=F(y)的极值(陈祖煜，2003)。由于岩土边坡的几何形状各异，材料具有非均质性，纯解析的变分原理很难进行极值计算。
近几十年来，众多学者开展了基于最优化方法的稳定性系数极值的计算研究，具体的方法包括解析法(如负梯度法、DFP法等)、直接搜索法(枚举法、单形法、复形法、模式搜索法、共轭梯度法等)、人工智能方法(模拟退火法、遗传算法、神经网络法、蚁群算法等)。在二维垂直条分法领域，稳定性系数最小的临界滑动面的搜索问题已经得到了很好的解决，无论是圆弧还是任意状滑裂面，而进入斜条分法和三维领域，由于自由度的增加，优化算法面临着严峻的挑战(陈祖煜等，2005)。总体看来，边坡稳定性系数极值的优化算法呈现从解析法、直接搜索法向人工智能方法过渡的趋势。
以“岩体结构控制论”的观点来看，岩质边坡的稳定性主要受断层破碎带、软弱夹层、岩层层面、节理面等不连续结构面的控制，因此在稳定性计算中应充分考虑这些不连续面的分布情况和力学强度性状。Sarma法满足滑体条块间的力平衡条件，可任意条分，并考虑临界地震加速度，适用于任意形状滑面，在岩质边坡稳定性分析中运用最为广泛，本书拟以Sarma法为稳定性计算方法，在潜在滑移体的条块划分时考虑岩层层面等结构面，滑裂面为折线性形态的基础上探索岩质边坡最危险滑裂面优化和最小稳定性系数的计算问题。遗传算法(Genetic Algorithms，GA)使用自适应概率寻优，在解决多参数的全局优化中具有更高的效率，因此运用遗传算法来解决这一问题，由此提出了岩质边坡最危险滑裂面全局优化的GA-Sarma算法。
5.3.2 遗传算法理论基础
遗传算法由美国密歇根大学的Holland教授(1975)年在《自然系统与人工系统中的适应性》一书中正式提出其概念和理论框架，此后吸引了众多的研究者和探索者，相继发展和深化了该算法，其中伊利诺大学的Goldberg(1989)以专著形式对遗传算法理论及其领域的应用进行了较为全面的分析和例证。遗传算法提供了一种求解复杂系统优化问题的通用框架，广泛应用于组合优化、机器学习、自适应控制、规划设计、图像处理和模式识别、人工生命等领域。
遗传算法是借鉴生物的自然选择和遗传进化机制而开发出来的一种全局优化自适应概率搜索算法。它使用群体搜索技术，通过对当前群体施加选择、交叉、变异等一系列遗传 *** 作，产生新一代的群体，并逐步使群体进化到包含或接近最优解的状态。它的主要特点是群体搜索策略和群体中个体之间的信息交换，搜索不依赖于梯度信息，它尤其适用于处理传统搜索方法难于解决的整体极值和非线性问题的求解。
遗传算法是在给定初始群体和遗传 *** 作的前提下，通过迭代实现群体的进化，它包括三个基本 *** 作:选择、交叉和变异(许国志等，2000)。候选解(目标函数)是模拟生物体的染色体，对待求问题编码而形成，组成一个固定规模的群体。最初候选解的群体是随机生成的，每一个染色体代表给定优化问题的一个可能的解，组成染色体的每一个基因代表一个待优化的参数。使用目标函数可计算一个染色体对应的目标函数值(稳定性系数)，进而可以确定每一个染色体的适应度(稳定性系数的函数)。染色体通过迭代而进化，每一个迭代步骤中，父代群体中的两个染色体相互结合(交叉 *** 作)或直接改变父代群体中的某个染色体(变异 *** 作)形成子代群体中染色体。从父代和子代中选择某些适应度大的染色体而淘汰适应度小的染色体(选择 *** 作)，可以形成新一代的染色体。适应度最大(稳定性系数最小)的染色体，最有可能被选择并用于产生下一代染色体，这一迭代过程直到寻找到最优解为止(陈祖煜，2003)。遗传算法的流程(王小平等，2000)如图5.3.1所示。
图5.3.1 遗传算法的基本流程
遗传算法在边坡稳定性分析领域已得到运用并备受关注。如肖传文等(1998)应用遗传算法进行Bishop圆弧滑裂面的优化分析，Goh(1999)运用遗传算法进行斜条分法临界滑动模式的搜索，张宏亮等(2003)应用上限解斜条分法和遗传算法确定边坡的最小稳定性系数，陈昌富等(2003)基于水平条分法和遗传算法计算水平向成层边坡在地震作用下的稳定性，何则干等(2004)利用遗传模拟退火算法结合瑞典圆弧法寻找边坡最危险滑裂面，吕文杰等(2005)用遗传算法配合单纯形法优化提出边坡圆弧滑动稳定分析通用算法。这些研究提出了一些好的思路，并取得了满意的结果，但算法或基于圆弧滑动假设，或未能充分考虑岩体结构面的控制，现在仍处于未成熟阶段，而且在当前国内外应用较广泛的一些边坡稳定分析软件尚未实现真正意义的全局优化算法。
5.3.3 Sarma法基本原理
如图5.3.2所示，将滑体沿任意条分为n个条块。作用在i第条块上作用力包括重力Wi，条块底面的作用力Ni，Ti，以及条块两侧的作用力Ei、Xi、Ei+1、Xi+1。在第i条块施加一个体积力KcWi，假定在其作用下，滑体处于极限平衡状态，其中Kc是临界加速度系数，边坡的稳定性系数K是Kc为零时的相应值(Sarma，1979)。根据条块垂直和水平方向力的平衡，可以得到:
内外动力地质作用与斜坡稳定性
图5.3.2 Sarma法计算简图
内外动力地质作用与斜坡稳定性
根据mohr-coulomb破坏准则，在条块底面、左侧和右侧界面上有:
内外动力地质作用与斜坡稳定性
将式(5.3.3)、(5.3.4)、(5.3.5)代入式(5.3.1)、(5.3.2)，消去Ti、Xi、Xi+1和Ni，可以得到:
内外动力地质作用与斜坡稳定性
由此循环式，不考虑外荷载作用，即边界条件E1=En+1=0，可以求得:
内外动力地质作用与斜坡稳定性
式(5.3.7)中
内外动力地质作用与斜坡稳定性
内外动力地质作用与斜坡稳定性
式中：
Ui、PWi为第i条块底面和侧面上的水压力cbi、φbi为第i条块底面上的粘聚力和内摩擦角csi、φsi、csi+1、φsi+1为第i条块第i、i+1侧面上的粘聚力和内摩擦角δi、δi+1为第i条块第i侧面和第i+1侧面的倾角(以铅直线为起始线，顺时针为正，逆时针为负)αi为第i条块底面与水平面的夹角bi为第i条块底面水平投影长度di、di+1分别为第i条块第i侧面和第i+1侧面的长度。
5.3.4 GA-Sarma算法原理
GA-Sarma算法的基本思想是滑裂面为折线形，其扩展方向追踪顺坡向节理面或者其他不连续结构面，潜在滑体以岩层层面等结构面为条分边界，用Sarma极限平衡法计算稳定性系数，以遗传算法优化最危险滑裂面的位置。
5.3.4.1 目标函数的建立
如图5.3.3所示，当滑裂面由M点向坡顶扩展时的可能的路径有无数条，在此假设滑裂带在N点向上扩展时，滑裂路径的可能方向用γ表示，γ是滑裂路径与X轴正方向之间的夹角。若坡体内存在顺坡向不连续结构面(如节理面、软弱夹层等)，则滑裂面路径沿不连续结构面扩展。
图5.3.3 边坡滑移路径局部模型示意图
这样，根据Sarma算法有:
内外动力地质作用与斜坡稳定性
确定了γi(i=1，2，…，n)之后，也就确定了滑裂路径，沿该路径可计算出稳定性系数。这样问题就转化成如何搜索γi使得式(5.3.20)的值最小。将γi视为参数，则参数的数量与折线形滑移面的段数的数量一致，这是一个多变量函数的极值问题。
5.3.4.2遗传算法的构造
(1)决策变量、约束条件及目标函数
决策变量就是参数γi的数量，与折线形滑面的段数一致。γi是滑裂路径的扩展方向，因此其取值范围为［0，90°］。目标函数就是:
内外动力地质作用与斜坡稳定性
因此，用遗传算法求解滑裂面的最小稳定性系数，是要找到一个由所有滑动方向构成的滑移路径使f(γi)的值最小。
(2)编码及解码方法
将函数优化问题的解空间转换成遗传算法的搜索空间的过程称为编码(Encoding)二进制编码方法具有编码、解码过程容易 *** 作以及交叉、变异等遗传算子便于实现等优点，是遗传算法中最常用的一种编码方法。
因为γi的取值范围为［0，90°］，将每个变量的二进制编码位数取10位，则γi的取值精度约为0.1°。将分别代表变量γi的二进制编码串连接在一起，设滑裂面的折线段数为n，则滑裂路径组成一个共10n位的二进制编码长串，它代表目标函数优化问题的染色体编码。
解码(Decoding)是编码的逆过程，将编码所表示的数值从搜索空间转换到解空间首先将10n位长的二进制编码串分拆成n个分别表示不同变量的二进制编码串，然后把它们分别转换成相应的十进制代码。
(3)适应度函数
适应度函数(Fitness function)是遗传算法进化的指导准则，用来度量个体在优化过程中可能达到或接近于最优解的优良程度。遗传算法按照群体中各个个体的适应度大小来确定个体遗传到下一代的概率，适应度较高的个体比适应度较低的个体遗传到下一代的概率就相对大一些。
稳定性系数最小的滑裂面是一个求目标函数f(γi)的全局最小值问题，因此，适应度函数F(γi)由f(γi)经以下转换得到:
内外动力地质作用与斜坡稳定性
这样F(γi)的物理意义代表着稳定性系数值最小的f(γi)的路径的适应度最大，在遗传与变异过程中最有可能被保存下来。
(4)遗传与变异
选择(Selection)算子在遗传算法中以个体的适应度评价为基础来对群体中的各个个体进行优胜劣汰 *** 作。目的是为了保持基因稳定、增强全局收敛能力和计算效率。在采用回放式随机采样方式的比例选择方法中，个体被选中的概率与其适应度大小成正比。设群体的规模大小为M，第i个个体的适应度Fi由式(5.3.22)得到，则个体i被选中的概率Pi为:
内外动力地质作用与斜坡稳定性
交叉(Crossover)算子在遗传算法中起着重要的作用，是产生新个体的主要方法。算法中采用了如图5.3.4所示的单点交叉方法。
图5.3.4 交叉 *** 作
变异(Mutation)算子相对交叉算子来说，只是产生新个体的一种辅助方法，但也不可忽视，因为它可以改善遗传算法的局部搜索能力，保持群体中个体的多样性，避免出现早熟现象。为了不破坏太多已有的较好模式，变异概率Pi的值取得较小。变异 *** 作如图5.3.5 所示:
图5.3.5 变异 *** 作
(5)保留最优个体的灾变策略
在遗传算法的运行过程中，由于交叉算子产生的新遗传特性不足，群体中所有个体的适应度会出现趁向于相同的现象，使得个体多样性丧失，遗传算法的演化进程陷入僵局。为摆脱这种状况，多次增大变异概率Pi的值，但效果不明显。于是引入灾变策略(Catas-trophe strategy)，模仿残酷的自然灾变现象，对群体进行大规模的消亡和产生新的后代的 *** 作，以达到产生新的优良个体的作用。而在实行灾变策略的同时，为了不使已有的最优个体(Elitist)消失，在新的群体生成时保留最优个体至下一代，其他的个体则随机产生。
5.3.5 实例运用及验证
如图5.3.6所示，一个岩质边坡，高度H=30m，坡脚ε=60°，岩层倾角β=40°。边坡中随机分布有不连续结构面。岩体的重度γ=25kN/m3，岩体粘聚力和内摩擦角分别为150kPa、20°岩层面粘聚力和内摩擦角分别为100kPa、18°不连续结构面粘聚力和内摩擦角分别为100kPa、10°。以GA-Sarma算法计算边坡最危险滑裂面及其稳定性系数。
5.3.5.1 计算过程
Sarma法中的安全系数值K是在Kc=0的条件下的相应值，方程Kmin(式5.3.21)是一个隐式方程，直接编程求解较为困难，因此GA-Sarma算法用C语言编程并基于Matlab软件平台实现。在上述算例中，坡体中含顺坡向不连续结构面，因此在滑裂面搜索时约束路径必通过PQ，即在该范围的路径编码中变量γi是事先确定的。计算中选取群体规模M100，运行代数为300。当遗传算法在连续30代的运行期间，K值保持不变时，灾变程序开始执行。
图5.3.6 计算实例示意图
5.3.5.2 计算结果
图5.3.7中记录了实行保留最优的灾变策略情况下群体中所有路径对应到K的平均值(蓝色点线)和最小值(红色实线)的变化过程。纵轴代表稳定性系数值，由式(5.3.21)表示的目标函数决定。为清晰起见，图5.3.7中只表示了运行代数为300的情况，实际的运行代数为1000，期间灾变程序执行了16次，K值从15.5下降至1.1996。也就是说，当灾变程序执行后，K的平均值的变化剧烈，而最小值的变化则是稳定下降，但变化幅度不明显。由GA-Sarma法计算的边坡最小稳定性系数为1.1996，相应的最危险滑裂面如图5.3.8所示。
图5.3.7 遗传算法迭代过程中稳定系数的变化情况
图5.3.8 计算所得的最危险滑裂面路径
5.3.5.3 结果验证
为了验证GA-Sarma算法的可靠性和合理性，用国内外广泛应用的边坡稳定性计算商业软件Slide5.0对算例进行计算。图5.3.9表示的是以PQ为滑移面的基准位置进行非圆弧滑动搜索计算的结果，其中红色箭头表示的是滑移面向左右方向扩展的角度范围，阴影块体为最危险滑移体。图5.3.10表示的是以上述GA-Sarma算法求取得最危险滑裂面为指定滑移路径下的计算结果。表5.3.1列举了GA-Sarma算法和Slide软件中其他极限平衡法的稳定性系数值。
图5.3.9 以PQ为基准线搜索计算结果
图5.3.10 以GA-Sarma算法的最优路径为滑移面的计算结果
表5.3.1 算例稳定性系数不同方法的计算结果对照表
表5.3.1结果表明:GA-Sarma算法基于折线形的滑裂面优化计算方法所得的滑移路径更符合岩质边坡的实际破坏失稳模式，稳定性系数小于其他计算方法的全局搜索方法而相同滑移路径下，GA-Sarma算法由于考虑了层间力作用的平衡，安全系数略小于其他计算方法，但差值很小，则证明了GA-Sarma算法数学模型的可靠性。
欢迎分享，转载请注明来源：内存溢出
微信扫一扫
支付宝扫一扫
评论列表（0条）