[發(fā)明專利]一種用于模擬邊坡滑坡的粘滯性模型及構(gòu)建方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010417235.6
• 申請(qǐng)日: 2020-05-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111581708A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶聞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 泉州裝備制造研究所
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F30/20;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 重慶市信立達(dá)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50230
• 代理人: 陳炳萍

本發(fā)明屬于模擬邊坡滑坡技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種用于模擬邊坡滑坡的粘滯性模型及構(gòu)建方法，在快速滑坡階段，粘土的膨脹性增加了孔隙度，水填充了孔隙，改善了濕度；當(dāng)滑坡移動(dòng)非常緩慢或停止時(shí)，斜坡的法向應(yīng)力可能在黏土固結(jié)中起更明顯的作用；模型輸出包括累積位移和速度；粘性模型計(jì)算。本發(fā)明通過(guò)引入標(biāo)準(zhǔn)的納什?蘇特克利夫效率(NSE)，結(jié)果沒(méi)有觀察到累積誤差，顯示出比傳統(tǒng)粘性模型更好的預(yù)測(cè)能力(NSE：0.98)(NSE：0.85)。對(duì)于新西蘭的Utiku滑坡，與鉆孔3中的傳統(tǒng)粘性模型相比，新粘性模型的NSE達(dá)到0.87；對(duì)于Borehole PZA，新的和傳統(tǒng)的粘性模型的NSE為0.61和0.18。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于模擬邊坡滑坡技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于模擬邊坡滑坡的粘滯性模型及構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

目前，邊坡靜態(tài)不穩(wěn)定性是指將安全系數(shù)(FS)減小為1的過(guò)程，或者由于整體脆性損壞而形成滑移表面的過(guò)程。對(duì)于深層靜態(tài)滑坡問(wèn)題，目前的研究重點(diǎn)是控制地下水流動(dòng)的地下水波動(dòng)(不考慮材料強(qiáng)度變化)引起的有效應(yīng)力變化。這是因?yàn)橥ǔ⒒瑒?dòng)面的強(qiáng)度視為恒定：由于滑動(dòng)面的有效剪切強(qiáng)度位于地下水位以下。在準(zhǔn)靜態(tài)滑坡分析中(滑動(dòng)面形成后的運(yùn)動(dòng))滑坡的演化持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，并且可能經(jīng)歷有功，停止，無(wú)功，加速，減速并最終運(yùn)行離開(kāi)過(guò)程。在這些條件下，將滑動(dòng)表面的強(qiáng)度視為常數(shù)是有問(wèn)題的。已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，除了孔隙壓力變化引起的有效應(yīng)力變化外，粘土顆粒行為引起的材料抗剪強(qiáng)度變化也控制滑坡速度。由于土壤顆粒之間孔隙中可用水的變化，特別應(yīng)將內(nèi)聚力視為取決于速度的變量。其原因是剪切速度引起的黏土膨脹和收縮引起土壤孔隙度的變化。這種可變的孔隙度會(huì)導(dǎo)致水分和相關(guān)強(qiáng)度的變化，尤其是內(nèi)聚力的變化。因此，準(zhǔn)靜態(tài)滑坡運(yùn)動(dòng)是由有效應(yīng)力，水的可利用性和抗剪強(qiáng)度(內(nèi)聚力)的發(fā)展復(fù)雜地決定的。

作為描述準(zhǔn)靜態(tài)滑坡最全面的模型之一，粘性模型被廣泛采用。將早期粘性模型應(yīng)用于意大利科爾蒂納丹佩佐的泥石流。通過(guò)引入依賴于粘性阻力的速度，該模型顯示了計(jì)算的位移與記錄的位移之間的一致性。然后，在許多滑坡中使用了類似的粘性模型，包括位于意大利白云巖附近Cortina d'Ampezzo的Alverà滑坡，位于Cortina d'Ampezzo的滑坡(超固結(jié)粘土)，Bindo-Cortenova平移滑坡，奧地利福拉爾貝格阿爾卑斯山萊茵河谷附近的滑坡，Vallesbre滑坡，超級(jí)索爾茲滑坡，位于法國(guó)南部阿爾卑斯山的巴塞洛內(nèi)特盆地，位于烏巴耶河左岸。這種傳統(tǒng)的粘性模型考慮了局部速度計(jì)算(對(duì)象是斜率單位)。這種粘性滑坡模型的共同特征可能會(huì)帶來(lái)三個(gè)挑戰(zhàn)，基于無(wú)限邊坡模型的作用機(jī)理。通常將無(wú)窮大的坡度定義為較長(zhǎng)的淺層滑坡。實(shí)際上，無(wú)限坡度模型是應(yīng)用于局部而非整體運(yùn)動(dòng)，并且也受到幾何形狀的嚴(yán)格限制。如果滑坡的幾何形狀與無(wú)限斜率不匹配，則將對(duì)滑坡位移率的預(yù)測(cè)提出挑戰(zhàn)。忽略由可用水引起的驅(qū)動(dòng)力變化，影響驅(qū)動(dòng)力的水的可用性取決于水滲透引起的邊坡重量的變化。將材料的內(nèi)聚力視為常數(shù)。以上所有情況都將內(nèi)聚力視為恒定的殘值。應(yīng)考慮由于變速引起的土壤膨脹和收縮引起的潛在強(qiáng)度變化。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題是：傳統(tǒng)粘性模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性差。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于模擬邊坡滑坡的粘滯性模型及構(gòu)建方法。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種用于模擬邊坡滑坡的粘滯性模型的構(gòu)建方法，所述用于模擬邊坡滑坡的粘滯性模型構(gòu)建方法的粘性模型計(jì)算，一次性單位下的力計(jì)算如下：

r_i＝(H_ir_d+h_ir_wn)/H_i (3)