滑坡预测方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及滑坡预测领域，公开了一种滑坡预测方法和系统，该方法包括：获得岩体或土体的边坡应变随时间的变化关系以及最大剪应力τ、粘聚力c、内摩擦角φ和最大应变能密度；以及依据所述边坡应变随时间的变化关系、所述最大剪应力τ、所述粘聚力c、所述内摩擦角φ和所述最大应变能密度来预测滑坡时间。本发明专利技术能够准确地预测滑坡、水库塌岸等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及滑坡预测领域，具体地，涉及一种滑坡预测方法和系统。
技术介绍
滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。滑坡涉及到环境地质、水文地质和工程地质等诸多问题。然而，截至目前，仍然没有十分准确的数学模型能够对滑坡、水库塌岸等进行预测和预报。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种滑坡预测方法和系统，其能够准确地预测滑坡、水库塌岸等。为了实现上述目的，本专利技术提供一种滑坡预测方法，该方法包括：获得岩体或土体的边坡应变随时间的变化关系以及最大剪应力τ、粘聚力c、内摩擦角φ和最大应变能密度；以及依据所述边坡应变随时间的变化关系、所述最大剪应力τ、所述粘聚力c、所述内摩擦角φ和所述最大应变能密度来预测滑坡时间。本专利技术还提供一种滑坡预测系统，该系统包括：测量装置，用于获得岩体或土体的边坡应变随时间的变化关系以及最大剪应力τ、粘聚力c、内摩擦角φ和最大应变能密度；以及预测装置，用于依据所述边坡应变随时间的变化关系、所述最大剪应力τ、所述粘聚力c、所述内摩擦角φ和所述最大应变能密度来预测滑坡时间。通过上述技术方案，由于根据本专利技术的滑坡预测方法和系统是依据所述边坡应变随时间的变化关系、所述最大剪应力τ、所述粘聚力c、所述内摩擦角φ和所述最大应变能密度来预测滑坡时间，也即在进行滑坡预测时考虑了岩体或土体的应变能密度这一因素，因此其能够准确地进行滑坡预测。而且，对甘肃永靖县黄茨黄土滑坡的临滑预报和内蒙前窑子水库的塌岸预测验证，根据本专利技术的滑坡预测方法和系统的预测准确率达到96％。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是根据本专利技术一种实施方式的滑坡预测方法的流程图；图2是采用根据本专利技术的滑坡预测方法进行预测时的示例性监测点布局示意图；图3是监测点相对于基准点的相对位移随时间变化的拟合曲线示意图；以及图4是根据本专利技术一种实施方式的滑坡预测系统的示意框图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供一种滑坡预测方法，如图1所示，该方法可以包括以下步骤：步骤S1、获得岩体或土体的边坡应变随时间的变化关系以及最大剪应力τmax、粘聚力c、内摩擦角φ和最大应变能密度vεmax。其中，所述边坡应变随时间的变化关系εt可以通过以下方式获得：获得监测点相对于基准点的相对位移随时间的变化关系；以及依据所述监测点相对于所述基准点的相对位移随时间的变化关系来获得所述边坡应变随时间的变化关系。图2示意性地示出了采用根据本专利技术的滑坡预测方法进行预测时的监测点布局示意图。图3示意性地示出了监测点相对于基准点的相对位移随时间变化的拟合曲线示意图。其中，所述监测点相对于所述基准点的相对位移可以通过导航装置(例如北斗导航系统)获取，而且基准点布设在稳定地段。在导航装置获取了关于某一监测点的多个相对位移数据之后，就可以对这多个相对位移数据进行拟合以得到该监测点的相对位移随时间的变化曲线。另外，由于边坡应变是指单位长度上的位移，因此，在获得了某监测点的相对位移随时间的拟合变化曲线之后，就能够相应地得到边坡应变随时间的拟合变化曲线。这种相对位移监测方法只需一次布点，监测过程不需要人工参与，完全实现了全自动无线监测，监测过程安全、可靠。优选地，所述最大剪应力τmax可以通过以下方式获得：获得所述岩体或土体的最大边坡应变εd；依据所述最大边坡应变εd来获得最大正应力σmax；以及依据所述粘聚力c、所述内摩擦角φ和所述最大正应力σmax来获得所述最大剪应力τmax。其中最大边坡应变εd可以通过对岩体或土体取样进行试验获得，也即首先对岩体或土体取样，然后在实验室中对取样得到的岩体或土体进行实验，得到的最大岩体或土体减损时的应变即为最大边坡应变εd。最大正应力σmax可以依据正应力与边坡应变之间的关系式获得，即：σ＝σ(εt)(1)其中，εt是边坡应变，单位是％，该边坡应变会随着时间而变化，边坡应变εt随时间的变化可以通过对实测数据进行拟合得到，具体请参见上面结合图2和图3进行的描述；而且，在抗剪强度峰值情况下也即边坡失稳剧滑前的边坡应变值即是最大边坡应变值εd，其可以通过在实验室中对岩体或土体的最大减损应变进行实验得到；σ是正应力，单位是kPa。将最大边坡应变值εd代入公式(1)中即可得到最大正应力σmax。剪应力τ可以依据以下岩体或土体的抗剪强度公式获得：τ＝c+σtanφ(2)其中，φ为岩体或土体的内摩擦角，单位是度(°)；c是粘聚力，单位是kPa；σ是正应力，单位是kPa。将公式(1)代入公式(2)中，得到：τ＝c+σ(εt)tanφ(3)因此，在获得了所述粘聚力c、所述内摩擦角φ和所述最大正应力σmax的情况下，就能够获得所述最大剪应力τmax。另外，应变能密度vε可以通过以下公式获得：vϵ=12σϵt---(4)]]>将公式(2)代入公式(4)中可以得到：vϵ=12(τ-c)·ctgφ·ϵt---(5)]]>将实验得到的最大剪应力τmax、粘聚力c、内摩擦角φ和最大边坡应变值εd代入公式(5)中即可得到边坡临界破坏时的最大应变能密度vεmax，其单位是kJ/m3。步骤S2、依据所述边坡应变随时间的变化关系、所述最大剪应力τ、所述粘聚力c、所述内摩擦角φ和所述最大应变能密度来预测滑坡时间。也即，在从实验中获取到最大应变能密度vεmax之后，就可以依据公式(5)解出其中的时间t，即为预测滑坡时间。本专利技术还提供一种滑坡预测系统，如图4所示，该滑坡预测系统包括：测量装置401，用于获得岩体或土体的边坡应变随时间的变化关系以及最大剪应力τmax、粘聚力c、内摩擦角φ和最大应变能密度vεmax；以及预测装置402，用于依据所述边坡应变随时间的变化关系、所述最大剪应力τmax、所述粘聚力c、所述内摩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滑坡预测方法，该方法包括：获得岩体或土体的边坡应变随时间的变化关系以及最大剪应力τmax、粘聚力c、内摩擦角φ和最大应变能密度vεmax；以及依据所述边坡应变随时间的变化关系、所述最大剪应力τmax、所述粘聚力c、所述内摩擦角φ和所述最大应变能密度vεmax来预测滑坡时间。

【技术特征摘要】
1.一种滑坡预测方法，该方法包括：
获得岩体或土体的边坡应变随时间的变化关系以及最大剪应力τmax、粘
聚力c、内摩擦角φ和最大应变能密度vεmax；以及
依据所述边坡应变随时间的变化关系、所述最大剪应力τmax、所述粘聚
力c、所述内摩擦角φ和所述最大应变能密度vεmax来预测滑坡时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述边坡应变随时间的变化关
系通过以下方式获得：
获得监测点相对于基准点的相对位移随时间的变化关系；以及
依据所述监测点相对于所述基准点的相对位移随时间的变化关系来获
得所述边坡应变随时间的变化关系。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述最大剪应力τmax通过以
下方式获得：
获得所述岩体或土体的最大边坡应变；
依据所述最大边坡应变来获得最大正应力；以及
依据所述粘聚力c、所述内摩擦角φ和所述最大正应力来获得所述最大
剪应力τmax。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述监测点相对于所述基准点
的相对位移通过导航装置获取。
5.一种滑坡预测系统，该系统包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵英光，呼枭，蔡军，张端阳，贾睿，曹小平，滕旭秋，李晓钟，邱磊，史歌，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，神华准池铁路有限责任公司，兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11