【技术实现步骤摘要】
一种降雨诱发边坡地质灾害场景模拟分析方法
本专利技术属于地质灾害、水利、交通等岩土工程
,具体涉及一种降雨诱发边坡地质灾害场景分析方法,尤其适用于降雨诱发的边滑坡地质灾害演化全过程分析。
技术介绍
随着国家战略的实施,水利水电、交通、土木建筑等工程在山区如火如荼地建设。然而我国山区地质灾害问题十分突出,特别是降雨诱发的边坡地质灾害,给人民生命财产安全造成巨大损失,给一大批在建与将建的工程带来巨大威胁,成为制约我国重大工程建设的关键问题,因此,开展降雨诱发边坡地质灾害场景分析是防灾减灾工程领域的重要课题。目前对于降雨诱发边坡地质灾害场景分析主要集中在入渗条件下的边坡稳定性评价与失稳机理研究。在边坡稳定性评价方面,形成了以经验类比、分级评判等为代表的定性分析方法,以及以极限平衡分析和有限元为代表,通过安全系数与应力变形作为评价指标的定量分析方法。在失稳机理研究方面,现有研究系统揭示了降雨对边坡坡面的侵蚀和入渗雨水对边坡岩土体物理、化学、力学强度等的影响机制。然而,现有研究对雨水在空中运动—作用于边坡表面—潜在失稳区域岩土体渗流—雨水流出失稳区域的全过程大多采用模型试验进行,可模型试验在尺度效应上有局限性,因此,如何针对降雨诱发边坡地质灾害场景特征,发展普适性的模拟方法是边坡地质灾害预测与防治的重难点。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本专利技术目的在于提供了一种普适性的降雨诱发边坡地质灾害场景分析方法。为了实现上述目的,本专利技术涉及:一种降雨诱发边坡地质灾害场景 ...
【技术保护点】
1.一种降雨诱发边坡地质灾害场景模拟分析方法,其特征在于,包括如下步骤:/n步骤1:对边坡场地进行现场勘察,确定飞行摄像设备飞行参数和摄像参数;通过飞行摄像设备获得边坡场地的影像;/n步骤2:基于倾斜摄影数据重构边坡场景的三维模型,获得地表等高线数据;/n步骤3:基于边坡地表等高线数据,处理地表等高线控制点,采用一系列顶点围成的多边形面对地表轮廓进行表达,提取典型二维剖面高程数据,建立边坡的边界模型;/n步骤4:对边坡边界模型,采用均匀分布或泊松随机分布方法,在边界模型外接长方形边界范围的区域内生成岩土体质点;以直线代曲线对边坡模型边界进行重构,确定构成边坡模型计算区域的边界点坐标,利用边界点首尾相接构成一个边界多边形;通过对生成岩土体质点判断与边界多边形的位置关系,在边界模型范围内生成用边坡岩土体质点集合,实现边坡场景模拟;/n步骤5:采用物质点法进行自重作用力下的地应力平衡分析;/n步骤6:分析边坡场地的历史降雨量数据,得到降雨强度、持时和降雨量的分布特征;/n步骤7:将降雨视为水质点,建立存储水质点信息的容器,通过水质点的体积和分时间步控制降雨参数,即向容器内加入水质点,在边坡岩 ...
【技术特征摘要】
1.一种降雨诱发边坡地质灾害场景模拟分析方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:对边坡场地进行现场勘察,确定飞行摄像设备飞行参数和摄像参数;通过飞行摄像设备获得边坡场地的影像;
步骤2:基于倾斜摄影数据重构边坡场景的三维模型,获得地表等高线数据;
步骤3:基于边坡地表等高线数据,处理地表等高线控制点,采用一系列顶点围成的多边形面对地表轮廓进行表达,提取典型二维剖面高程数据,建立边坡的边界模型;
步骤4:对边坡边界模型,采用均匀分布或泊松随机分布方法,在边界模型外接长方形边界范围的区域内生成岩土体质点;以直线代曲线对边坡模型边界进行重构,确定构成边坡模型计算区域的边界点坐标,利用边界点首尾相接构成一个边界多边形;通过对生成岩土体质点判断与边界多边形的位置关系,在边界模型范围内生成用边坡岩土体质点集合,实现边坡场景模拟;
步骤5:采用物质点法进行自重作用力下的地应力平衡分析;
步骤6:分析边坡场地的历史降雨量数据,得到降雨强度、持时和降雨量的分布特征;
步骤7:将降雨视为水质点,建立存储水质点信息的容器,通过水质点的体积和分时间步控制降雨参数,即向容器内加入水质点,在边坡岩土体区域上方随机生成水质点实现降雨场景模拟;
步骤8:采用双相物质法,分时间步计算入渗条件下边坡岩土体的应力渗流耦合响应。
2.根据权利要求1所述的降雨诱发边坡地质灾害场景模拟分析方法,其特征在于:所述步骤1中飞行摄像设备为带摄像设备的无人机。
3.根据权利要求1所述的降雨诱发边坡地质灾害场景模拟分析方法,其特征在于:所述飞行摄像设备飞行参数和摄像参数为无人机飞行高度参数、相机曝光间隔参数、飞行速度参数及航拍降落参数。
4.根据权利要求1所述的降雨诱发边坡地质灾害场景模拟分析方法,其特征在于:所述步骤4的具体步骤为:
步骤4.1、针对边坡边界模型,视该模型边界内为岩土体,采用均匀分布或泊松随机分布方法,为了考虑复杂边界,首先找到边坡模型边界的外接长方形,在外接长方形边界范围的区域内按一定密度生成岩土体质点,将这些岩土体质点保存在集合Ω0中;
步骤4.2、以直线代曲线对边坡模型边界进行重构,确定构成边坡模型计算区域的边界点坐标,利用边界点首尾相接构成一个边界多边形;
步骤4.3、针对集合Ω0中的所有质点,判断其为边界多边形的关系,若在多边形外,则将该质点从集合Ω0中删除;
步骤4.4、集合Ω0中保留下的质点,即为边坡岩土体质点集合。
5.根据权利要求1所述的降雨诱发边坡地质灾害场景模拟分析方法,其特征在于,所述步骤7包括如下步骤:
步骤7.1、根据降雨强度和降雨持时统计数据,设置每个物质点计算分析时间步内向边坡岩土体加入的水质点数量与体积;
步骤7.2、根据水质点的数量和体积信息,首先在边坡岩土体区域上方按规则排布形成降雨边界;然后通过生成0~1之间的随机数,将水质点位置随机分布在以降雨边界内任意位置为...
【专利技术属性】
技术研发人员:付晓东,殷大伟,杜文杰,武哲,盛谦,刘明扬,黄珏皓,张振平,袁坤斌,刁鹏升,刘昱君,
申请(专利权)人:中国科学院武汉岩土力学研究所,十堰海胜建设有限公司,郧西海嘉建设有限公司,
类型:发明
国别省市:湖北;42
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