Seismic signal characteristics and precursory information of bedding landslide with locked segments
01摘要
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滑坡灾害对人类生命和基础设施构成重大威胁。顺层锁固段滑坡的失稳是由于锁固段突然发生脆性破坏而造成的。揭示其破坏机理、识别前兆信息是减轻滑坡对生命财产造成的潜在威胁的关键。本文对不同结构的顺层滑坡进行了物理模型试验，详细记录了滑坡破坏过程中产生的高频声发射信号和低频微震信号，分析了声发射信号的主频率、能量、振幅、临界减速现象和微震信号的多重分形特征。研究结果表明，顺层锁固段岩质滑坡的破坏模式由岩体的强度决定，强度高的滑坡以弯曲破坏为主，强度低的滑坡以剪切破坏为主。主频较低的微震事件数量较少，但贡献了总能量的很大一部分，主频较高的事件数量较多，但贡献的能量却很少。此外，研究还揭示了MS信号演化过程的多重分形特征和AE信号的临界减速特征，并在此基础上提出了锁固段顺层滑坡失稳的前兆信息链，包括变形位移、MS信号的多重分形特征和AE能量方差，有助于更好地理解滑坡的失稳机理，并预测锁固段顺层滑坡的最终失稳。
02图表
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03结论
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为了提取锁固段顺层滑坡最终破坏的前兆信息，开展了物理模型试验，详细记录了不同频率（50 Hz～400 kHz）的地震信号，并通过FFT分析，揭示了其时间演化特征，同时研究了试件的变形和位移。主要结论如下：
（1）对于岩体强度较高的45-H和50-H试件，锁固段边坡起着支撑拱的作用，在加载过程中，支撑拱发生明显弯曲，随后均发生拉破坏；对于45-L试件，锁固段边坡为滑动面岩桥，抵抗层间剪切，最终发生剪切破坏；对于锁固段顺层滑坡，破坏机制由岩体强度决定。
(2)所有试样的MS信号中，低主频事件明显少于高主频事件，但贡献了绝大部分的弹性能量；AE信号中，高频和幅值较高的信号出现在第二阶段。通过对MS和AE信号的对比分析发现，AE和MS监测在不同的频率范围内各有长处，监测设备的选择应根据被监测对象的特性而定。
(3)当边坡模型接近失稳状态时，AE信号的能量出现临界减缓现象，MS信号的多重分形特征十分明显，利用本文提出的方法可以确定不同指标的预警时机。提出了包括位移、MS信号的多重分形特征和AE信号能量在内的前兆信息链，可用于预测顺层锁固段边坡的最终破坏。
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