一种滑坡预报方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种滑坡预报方法及装置，涉及滑坡地质灾害预报技术领域，用以解决现有技术中存在未考虑滑坡的应力状态与强度变化，实用性差的问题。该方法包括：根据蠕变试验结果，确定应变速率与时间之间的双对数曲线，以及剪应力与应变速率之间的双对数曲线；根据应变速率与时间之间的双对数曲线，以及剪应力与应变速率之间的双对数曲线，确定应变速率值、长期强度值和与土的类型有关的常数值；根据应变速率值、长期强度值和与土的类型有关的常数值，确定加速阶段开始时间。本发明专利技术还公开了一种滑坡预报装置。本发明专利技术综合运用流变力学的长期强度特征、流动特性和蠕变特性，对滑坡进行时间预报，真正考虑了力与变形间的实质问题，更符合实际。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及滑坡地质灾害预报
，更具体的涉及一种滑坡预报方法及装置。
技术介绍
滑坡是近几年来频繁发生的一种严重的地质灾害，尤其是在外界因素发生突然改变(如地震、强降雨等)情况下，往往会发生大的滑坡，摧毁建筑，堵塞交通，对人民生命财产造成相当巨大的损失。如果能够准确分析滑坡的稳定性并进行预测预报，则可以提前采取相应的防灾减灾措施，以便将这类灾害造成的损失减少到最低限度。另外，滑坡的稳定性还关系到工程建设和运行期间的安全和经济效益，因此，开展滑坡的稳定性分析和预测预报研究，具有非常重要的经济价值和工程实践意义。研究滑坡地质灾害的目的是为了对其发生的可能性做出科学的评价并且对其发生的时间做出准确的预测。基于非线性理论的一系列预报理论模型，如分形论、突变论、非线性动力学模型及人工神经网络模型等，虽然在理论上有一定优越性，但因为没有同滑坡机理联系在一起，并且在滑坡预报理论模型中，蠕变规律仅反映的是岩土变形过程中位移与时间之间的关系，未考虑到应力状态与强度变化，即未考虑滑坡的动态过程，实用性比较差。综上所述，现有技术中的滑坡预报方法，存在未考虑滑坡的应力状态与强度变化，实用性差的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种滑坡预报方法及装置，用以解决现有技术中存在未考虑滑坡的应力状态与强度变化，实用性差的问题。本专利技术实施例提供一种滑坡预报方法，包括：根据蠕变试验结果，确定应变速率与时间之间的双对数曲线，以及剪应力与应变速率之间的双对数曲线；根据应变速率与时间之间的双对数曲线，以及剪应力与应变速率之间的双对数曲线，确定应变速率值、长期强度值和与土的类型有关的常数值；根据应变速率值、长期强度值和与土的类型有关的常数值，通过公式(1)，确定滑坡等速阶段结束加速阶段开始的转折时间；公式(1)如下所示：其中，tc为滑坡等速阶段结束加速阶段开始的转折时间；ε为应变速率；τ∞为长期强度；α,B,K为与土的类型有关的常数。较佳地，所述公式(1)由公式(2)确定；公式(2)如下所示：ε＝BτKt-α其中，τ为剪应力；t为时间；当剪应力τ为长期强度τ∞时，则时间t为滑坡等速阶段结束加速阶段开始的转折时间tc，由公式(2)确定公式(1)。较佳地，通过公式(3)，确定滑坡加速阶段的加速度值；公式(3)如下所示：其中，a0为滑坡加速阶段的加速度值；ΔF为不平衡滑动力，且ΔF＝FP-FR，FP为下滑力，FR为抵抗力；g为重力加速度；W1为加速阶段滑坡后缘土体质量，W2为加速阶段滑坡中部土体质量，W3为加速阶段滑坡前缘土体质量。较佳地，通过公式(4)，确定滑坡加速阶段的初始速度值；公式(4)如下所示：其中，Vc为滑坡加速阶段的初始速度值；V1为加速阶段滑坡后缘土体运动速度，V2为加速阶段滑坡中部土体运动速度，V3为加速阶段滑坡前缘土体运动速度。较佳地，通过公式(5)，确定滑坡加速阶段的最大速度值；公式(5)如下所示：Vmax2-Vc2＝2gh其中，Vmax为滑坡加速阶段的最大速度值；h为滑体竖直方向位移。较佳地，通过公式(6)，确定滑坡加速阶段获得最大速度的时间；公式(6)如下所示：tr为滑坡加速阶段获得最大速度的时间。本专利技术实施例提供的一种滑坡预报装置，包括：第一确定单元，用于根据蠕变试验结果，确定应变速率与时间之间的双对数曲线，以及剪应力与应变速率之间的双对数曲线；第二确定单元，用于根据应变速率与时间之间的双对数曲线，以及剪应力与应变速率之间的双对数曲线，确定应变速率值、长期强度值和与土的类型有关的常数值；第三确定单元，用于根据应变速率值、长期强度值和与土的类型有关的常数值，通过公式(1)，确定滑坡等速阶段结束加速阶段开始的转折时间。公式(1)如下所示：其中，tc为滑坡等速阶段结束加速阶段开始的转折时间；ε为应变速率；τ∞为长期强度；α,B,K为与土的类型有关的常数。较佳地，所述公式(1)由公式(2)确定；公式(2)如下所示：ε＝BτKt-α其中，τ为剪应力；t为时间；当剪应力τ为长期强度τ∞时，则时间t为滑坡等速阶段结束加速阶段开始的转折时间tc，由公式(2)确定公式(1)。较佳地，通过公式(3)，确定滑坡加速阶段的加速度值；通过公式(4)，确定滑坡加速阶段的初始速度值；通过公式(5)，确定滑坡加速阶段的最大速度值；公式(3)如下所示：公式(4)如下所示：公式(5)如下所示：Vmax2-Vc2＝2gh其中，a0为滑坡加速阶段的加速度值；ΔF为不平衡滑动力，且ΔF＝FP-FR，FP为下滑力，FR为抵抗力；g为重力加速度；W1为加速阶段滑坡后缘土体质量，W2为加速阶段滑坡中部土体质量，W3为加速阶段滑坡前缘土体质量；Vc为滑坡加速阶段的初始速度值；V1为加速阶段滑坡后缘土体运动速度，V2为加速阶段滑坡中部土体运动速度，V3为加速阶段滑坡前缘土体运动速度；Vmax为滑坡加速阶段的最大速度值；h为滑体竖直方向位移。较佳地，通过公式(6)，确定滑坡加速阶段获得最大速度的时间；公式(6)如下所示：tr为滑坡加速阶段获得最大速度的时间。本专利技术实施例中，提供一种滑坡预报方法及装置，本专利技术综合运用流变力学的长期强度特征、流动特性和蠕变特性，对滑坡进行时间预报，即通过滑坡减速阶段结束等速阶段开始的转折时间预报和滑坡加速阶段获得最大速度的时间预报分析滑坡运动状态，真正考虑了力与变形间的实质问题，根据滑坡发展的不同阶段，采用不同的分析方法与预报参数及标准，更符合实际；进一步，将受力状态与动态规律相结合是滑坡时间预报的关键，滑坡分级预报模式能够考虑到参数采集的可能性与可靠性，而且这些数据均可由通常的试验方法和量测手段，甚至可通过经验获得统计数据。附图说明图1为本专利技术实施例提供的滑坡预报方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的滑坡各部分速度分布示意图；图3为本专利技术实施例提供的延安黄蒿洼H02滑坡的断面示意图；图4为本专利技术实施例提供的滑坡土的应变速率-剪应力-时间三者之间的关系曲线图；图5为本专利技术实施例提供的滑坡预报装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，滑坡滑动过程中，存在的不平衡滑动力是滑坡发生变形甚至破坏的根本原因，所谓不平衡滑动力是指促使滑动的下滑力与抵抗滑动的阻力之间的差值，由不平衡滑动力产生的沿滑面分布的剪应力称为不平衡剪应力，滑坡的动态类型及发展趋势之所以多种多样，是因为不平衡剪应力的不同和变化所致，长期强度为滑坡产生加速变形和破坏的门槛值。具体地，根据滑坡所承受的不平衡剪应力与长期强度之间的关系，将滑坡分为四种类型的滑坡：(1)当Δτ＜＜τ∞时，滑坡为缓慢滑动型滑坡；(2)当Δτ≤τ∞时，滑坡为周期性或条件型滑坡；(3)当Δτ＞τ∞时，滑坡为一次滑动型滑坡；(4)当Δτ＞＞τ∞时，滑坡为具有高速崩坍性质的滑坡。其中，Δτ为滑坡所承受的不平衡剪应力；τ∞为长期强度。需要说明的是，以上对滑坡的分类即为滑坡的趋势预报，由于滑坡的趋势预报仅仅是一个简单大致的预报，并不能达到高精度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滑坡预报方法，其特征在于，包括：根据蠕变试验结果，确定应变速率与时间之间的双对数曲线，以及剪应力与应变速率之间的双对数曲线；根据应变速率与时间之间的双对数曲线，以及剪应力与应变速率之间的双对数曲线，确定应变速率值、长期强度值和与土的类型有关的常数值；根据应变速率值、长期强度值和与土的类型有关的常数值，通过公式(1)，确定滑坡等速阶段结束加速阶段开始的转折时间；公式(1)如下所示：tcα=Bτ∞Kϵ]]>其中，tc为滑坡等速阶段结束加速阶段开始的转折时间；ε为应变速率；τ∞为长期强度；α,B,K为与土的类型有关的常数。

【技术特征摘要】
1.一种滑坡预报方法，其特征在于，包括：根据蠕变试验结果，确定应变速率与时间之间的双对数曲线，以及剪应力与应变速率之间的双对数曲线；根据应变速率与时间之间的双对数曲线，以及剪应力与应变速率之间的双对数曲线，确定应变速率值、长期强度值和与土的类型有关的常数值；根据应变速率值、长期强度值和与土的类型有关的常数值，通过公式(1)，确定滑坡等速阶段结束加速阶段开始的转折时间；公式(1)如下所示：tcα=Bτ∞Kϵ]]>其中，tc为滑坡等速阶段结束加速阶段开始的转折时间；ε为应变速率；τ∞为长期强度；α,B,K为与土的类型有关的常数。2.如权利要求1所述的滑坡预报方法，其特征在于，所述公式(1)由公式(2)确定；公式(2)如下所示：ε＝BτKt-α其中，τ为剪应力；t为时间；当剪应力τ为长期强度τ∞时，则时间t为滑坡等速阶段结束加速阶段开始的转折时间tc，由公式(2)确定公式(1)。3.如权利要求1所述的滑坡预报方法，其特征在于，通过公式(3)，确定滑坡加速阶段的加速度值；公式(3)如下所示：a0=ΔFgW1+W2+W3]]>其中，a0为滑坡加速阶段的加速度值；ΔF为不平衡滑动力，且ΔF＝FP-FR，FP为下滑力，FR为抵抗力；g为重力加速度；W1为加速阶段滑坡后缘土体质量，W2为加速阶段滑坡中部土体质量，W3为加速阶段滑坡前缘土体质量。4.如权利要求3所述的滑坡预报方法，其特征在于，通过公式(4)，确定滑坡加速阶段的初始速度值；公式(4)如下所示：Vc=W1V1+W2V2+W3V3W1+W2+W3]]>其中，Vc为滑坡加速阶段的初始速度值；V1为加速阶段滑坡后缘土体运动速度，V2为加速阶段滑坡中部土体运动速度，V3为加速阶段滑坡前缘土体运动速度。5.如权利要求4所述的滑坡预报方法，其特征在于，通过公式(5)，确定滑坡加速阶段的最大速度值；公式(5)如下所示：Vmax2-Vc2＝2gh其中，Vmax为滑坡加速阶段的最大速度值；h为滑体竖直方向位移。6.如权利要求5所述的滑坡预报方法，其特征在于，通过公式(6)，确定滑坡加速阶段获得最大速度的时间；公式(6)如下所示：tr=Vmax-Vca0]]>tr为滑坡加...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫芙蓉，何停印，贺拿，张敏霞，龚健，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41