[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

技術領域

本發明涉及一種邊坡防治技術，尤其涉及一種蠕滑型邊坡動態穩定性定量評價方法。

背景技術

滑坡是當前自然災害研究領域中極為重要的內容，從地質災害的角度看，滑坡是一種常見頻發、分布廣泛且具有極大危害的地質災害，常常給國民經濟建設和人民生命財產都帶來巨大的損失。根據邊坡變形演化失穩特征，滑坡可分為突變型滑坡和漸變蠕滑型滑坡，其中漸變蠕滑型滑坡在邊坡失穩中占有很大的比例，松散土質邊坡、堆積層邊坡、風化巖邊坡以及各類軟巖邊坡的失穩均屬于漸變蠕滑型滑坡，因此，如何科學有效對該類邊坡進行準確的穩定性評價及預警將具有重要的科學意義和工程應用價值。

邊坡穩定性評價的關鍵問題是評價方法的選取與穩定性判據的確定。在邊坡穩定性預測與評價各種方法中，應該說極限平衡力學評價方法一直是邊坡工程評價設計和滑坡預測中所采用的主要方法，并在各類工程實踐中發揮了重要作用。極限平衡評價方法是建立在邊坡失穩機理與受力條件清晰明確基礎上的力學評價模型，具有明確的失穩判據，即穩定系數F_s＝1，用邊坡實際穩定系數是否大于等于1或大于1的程度來判別邊坡是否穩定和穩定程度。然而，由于蠕滑型邊坡坡體構成的極不均一性與結構松散性，給坡體及滑帶的取樣與物理力學指標測試帶來極大的困難與較大的誤差。而且，這一方法的建模特點是首先要查清和確定滑移面，并以此建立滑坡物理模型。因此，該類方法建模的特點和該類邊坡坡體結構的特殊性均會給邊坡的穩定性系數確定與評價帶來極大的困難，更難以做到實時動態的對邊坡穩定性進行分析與評價。

另外，國內外專家學者針對滑坡的時間預測預報問題也做了大量的科學研究，并取得了一大批有價值的研究成果，其中最基本的代表性理論與方法便是齋藤迪孝法。齋藤迪孝方法運用系統的位移監測資料，基于巖土體變形的蠕變理論，以應變速率為基本參數，認為各時刻邊坡的應變速率與該時刻距邊坡破壞失穩時刻的時間長度成反比，并以此建立滑坡位移預測預報模型，對邊坡的滑動時間進行有效的預測預報。與極限平衡評價法相比，該方法的基本參數為應變速率或位移變化率，其特點為易實時準確的進行監測，能夠反映邊坡變形的本質，并能夠準確的確定邊坡所余破壞失穩時間，所以該類方法在某種程度上克服了極限平衡法的不足與局限性，并由此也受到了國內外滑坡預測預報領域的高度重視與關注。然而，齋藤迪孝法沒有解決其基本參數與邊坡下滑動力變化的關系及演化規律問題，這就決定了該預測模型一般只能解釋滑坡的變形位移過程與規律，而解釋不了引起滑坡變形與失穩的形成機理與力學動因，更無法確定邊坡的穩定性系數。因此，齋藤法只能對邊坡的失穩時間進行預測，而不能給出邊坡失穩的明確判據和穩定性程度，也就無法依據該方法的位移監測參數對邊坡工程的穩定性進行定量評價與防治。

發明內容

本發明的技術效果能夠克服上述缺陷，提供一種確定蠕滑型邊坡動態穩定性系數的方法，其利用齋藤迪孝方法與邊坡極限平衡評價方法進行耦合，尋找出一種能夠通過利用位移監測數據便能迅速推求出邊坡的所余破壞失穩時間，進而采用逐漸逼近折減方法推求任意時刻邊坡的穩定性系數的方法，真實再現了邊坡的漸進失穩過程，并對邊坡穩定性演化規律的研究及穩定性定量評價提供有效的途徑。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：其包括如下步驟：

(一)測定邊坡相關參數及確定初始穩定性系數F₀；

(二)布置邊坡位移監測點與獲取位移監測數據；

(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；

(四)邊坡加速蠕變階段起始點t_c及穩定性系數F_tc的確定；

(五)蠕滑型邊坡加速變形階段動態穩定性系數的確定；

(六)蠕滑型邊坡失穩預警判據確定。

本發明基本原理如下：

滑坡變形失穩的過程實質上就是滑坡巖土體的蠕動變形損傷過程，也是邊坡穩定性逐漸降低和穩定性系數逐漸減少過程。一般而言，邊坡蠕變過程中應變—時間曲線可以分為三個階段：第一蠕變階段，稱為減速蠕變階段，巖土體變形以減速方式發展，蠕變曲線斜率逐漸減小；第二蠕變階段，稱為等速蠕變階段，蠕變曲線近似一等傾角的緩傾斜直線，應變速率基本不變；第三蠕變階段，稱為加速蠕變階段，巖土體變形速率開始迅速增加，蠕變曲線斜率也快速變大，直到巖土體產生破壞。邊坡蠕變過程中應變—時間曲線三個變形階段反映了三個不同邊坡穩定性演化階段與規律。