[發明專利]確定蠕滑型邊坡動態穩定性系數的方法

有效

• 申請號: 201410024725.4
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN103886176B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 賀可強;楊德兵;賀小曼
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司37212
• 代理人: 萬桂斌

1.一種確定蠕滑型邊坡動態穩定性系數的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(一)測定邊坡物理力學與幾何參數及滑移邊界條件及確定初始穩定性系數F₀：依據《巖土工程勘查規范》GB50021-2009和《水電水利工程邊坡工程地質勘查規程》DL/T5337-2006對待測定邊坡進行系統的勘察測繪及試驗，獲取邊坡相關物理力學與幾何參數及滑移邊界條件；以此為基礎選擇對應的邊坡穩定性評價方法，確定待測邊坡的初始穩定性系數為F₀；

(二)布置邊坡位移監測點與獲取位移監測數據,包括如下步驟：

(1)邊坡位移監測點的選取：根據初步的勘查與測繪確定待測蠕滑型邊坡的邊界條件、變形特征相關資料，在滑坡主滑區及后緣拉張裂縫、前緣剪出口關鍵部位和敏感部位設置位移監測點：①選取所監測邊坡的主滑面對應坡面布置監測點，按照坡面實際地形在后緣破裂壁到前緣剪出口坡面等距離布設坡面位移變化監測點N個，其中N≥2；②位移監測基準點選在所監測滑坡體以外穩定的基巖或無變形的區域，且不小于三個，形成控制網，保證自我校核和控制監測點的全面監測；

(2)監測設備安裝和監測數據獲取：在邊坡鉆孔位移監測點位置和位移監測基準點位置對應安裝無線位移變化設備及位移監測設備，使埋設的監測設備與滑坡表層緊密結合，設備之間相互獨立，互不干涉，保證每個監測點的位移變化值得到有效的監測；利用戶外數據收集裝置將數據實時傳輸到智能遠程監測站，對傳輸數據利用計算機初步處理分析，得到邊坡各監測點的位移加權平均值，并錄入表格分析整理，繪出邊坡的位移時序演化曲線；

(三)等速蠕變階段邊坡蠕變破壞失穩時間與穩定性系數F_t的確定,包括如下具體步驟：(1)等速蠕變階段邊坡蠕變破壞失穩時間的確定：根據蠕滑邊坡變形與穩定性演化規律，邊坡蠕變破壞時間與等速狀態下的應變速率成反比，且不受巖土性質及邊坡狀況的影響，因此，根據等速蠕變階段前期監測位移數據S₁、S₂、S₃....，其中S₁＜S₂，分別對應t₁、t₂、t₃....，可確定等速變形階段蠕滑型邊坡蠕滑破壞失穩時間為：

其中：為邊坡滑移面上的剪切應變速率，L為邊坡滑移面的長度；

(2)等速蠕變階段邊坡穩定性系數F_t的確定：

分析邊坡等速蠕變階段特征，將該邊坡蠕滑破壞失穩時間t_r分為n個單位時間段Δt，即

采用等量折減逼近的方法，確定邊坡等速蠕變階段任意時刻t穩定性系數F_t為:

其中：n_t為從監測開始到任意時刻t對應的單位時間段數，取1、2、3、…n，當n_t＝n時，邊坡的穩定性系數為1，邊坡破壞失穩；

(四)邊坡加速蠕變階段起始點t_c及穩定性系數的確定：運用步驟(三)邊坡等速變形階段的穩定性系數的動態測定方法，確定邊坡由等速變形轉變為加速變形起始點t_c處邊坡的穩定性系數：

(五)蠕滑型邊坡加速變形階段動態穩定性系數的確定,包括如下步驟：

(1)加速蠕變階段任一時刻t_i邊坡所余破壞時間的確定：根據齋藤迪孝位移時序預測法的邊坡蠕滑加速變形階段所余破壞時間預測原理，邊坡瞬時應變速率與所余破壞時間仍成反比，因此，當邊坡進入加速變形階段，以加速蠕變起始點為基礎點，對邊坡進行連續等時監測，任取三個監測點t_i、t_i+1和t_i+2，其中：t_i+2-t_i+1＝t_i+1-t_i；i取c、c+1、c+2.....，對應的位移變形量為S_i、S_i+1和S_i+2，在t_i和t_i+2監測時間段中間取一點t_i+1′，使其對應曲線上的位移量S_i+1′滿足S_i+2-S_i+1′＝S_i+1′-S_i,根據幾何關系推導可知：

則可以確定任意時刻t_i邊坡所余破壞失穩時間為：

(2)加速蠕變階段邊坡動態穩定性系數的確定：

根據上述步驟中所余破壞失穩時間t_ri，可確定邊坡加速蠕變階段任一時刻t_i到破壞失穩的單位時間段數為m_i：

根據邊坡失穩破壞的單位時間段數m_i，采用等量折減逼近的方法確定邊坡加速變形階段任意時刻的動態穩定性系數F_t：

其中：為邊坡t_i時刻的穩定性系數，當i＝c時為邊坡加速蠕變起始點的穩定性系數；p_i為邊坡從t_i時刻到任意時刻t對應的單位時間段數，當p_i＝m_i時，邊坡穩定性系數為1；

(六)蠕滑型邊坡失穩預警判據確定：通過對上述步驟中確定的邊坡動態穩定性系數F_t與傳統安全系數F_cr比較，即當F_t≥F_cr時，邊坡處于穩定狀態；當F_t＜F_cr時，邊坡處于不穩定狀態，實現對自然蠕滑型邊坡進行穩定性的預警評價和治理設計。