一种具有粘滑特征滑坡的位移预测方法技术

本发明专利技术涉及一种具有粘滑特征滑坡的位移预测方法，包括以下步骤：步骤S1:获取待测滑坡的计算参数；步骤S2:获取待测滑坡监测点的降雨强度、持续时间、地下水位以及坡体表层的体积含水率参数；步骤S3:基于步骤S1和步骤S2获取的参数，计算在不同降雨强度下无限边坡的雨水入渗情况，以及计算湿润锋的运移深度；步骤S4:建立有效降雨量与地下水位波动关系，并计算孔隙水压力；步骤S5:根据孔隙水压力，构建无限粘塑性边坡模型，并计算滑坡位移速率。本发明专利技术能够提供具有粘滑特征滑坡的位移预测效率及质量。及质量。及质量。

【技术实现步骤摘要】
一种具有粘滑特征滑坡的位移预测方法


[0001]本专利技术涉及地质灾害工程领域，具体涉及一种具有粘滑特征滑坡的位移预测方法。

技术介绍

[0002]近年来，滑坡等地质灾害对人们的生命、财产和基础设施构成了越来越大的威胁。对于具有粘滑特征的滑坡而言，尽管不会带来直接的风险因素，但斜坡上的建筑设施容易受到小位移的影响。特别是在线性结构发生微小位移时，易损性极大，可能导致这些设施性能受损，可用性完全中断，甚至也可能造成人员伤亡。故，对滑坡的位移预测是极其必要的。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种具有粘滑特征滑坡的位移预测方法，以克服现有技术的缺陷。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种具有粘滑特征滑坡的位移预测方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1:获取待测滑坡的岩土体参数，包括饱和重度、摩擦角、粘聚力；
[0007]步骤S2:获取待测滑坡监测点的降雨强度、持续时间、地下水位以及坡体表层的体积含水率参数；
[0008]步骤S3:基于步骤S1和步骤S2获取的参数，计算在不同降雨强度下无限边坡的雨水入渗情况，以及计算湿润锋的运移深度；
[0009]步骤S4:建立有效降雨量与地下水位波动关系，并计算孔隙水压力；
[0010]步骤S5:根据孔隙水压力，构建无限粘塑性边坡模型，并计算滑坡位移速率。
[0011]进一步的，所述步骤S3具体为：
[0012]步骤S31:将传统的GA模型扩展到斜坡表面，其表达式为：
[0013][0014][0015]式中：f(t)为在时刻t时的入渗速率；S
f
为湿润锋处的概化基质吸力；K
s
为饱和渗透系数；F(t)为在时刻t时的累积入渗量；θ
s
为饱和含水率；θ
i
为初始含水率；α为无限边坡角度；Δθ＝θ
s
‑
θ
i
；
[0016]其中湿润锋处的概化基质吸力S
f
计算公式为
[0017][0018]式中：为进气值；为基质吸力；
[0019]步骤S32:根据径流与降雨强度计算降雨入渗。
[0020]进一步的，所述步骤S32具体为：GA模型计算降雨入渗和径流与降雨强度情况有关，分为下述三种情况：
[0021](1)：降雨强度在降雨时间间隔内小于入渗速率，但地表土层未达到饱和状态，此时的累积入渗量表示为：
[0022]F(t2)＝F(t1)+I
p
(t2‑
t1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0023]式中：I
p
表示降雨强度；(t2‑
t1)表示降雨时间间隔；
[0024](2)：降雨强度在降雨时间间隔内大于入渗速率，且该地表土层处于饱和状态，此时的累积入渗量表示为：
[0025][0026](3)：降雨强度在时间间隔开始时小于入渗速率，所有的降雨量都会入渗，地表土层由非饱和状态变为饱和状态，此时累积入渗量如式(6)所示，在时刻t
p
之后与(2)情况一致，则在该时间间隔内降雨的累积入渗量见式(8)
[0027][0028][0029][0030]进一步的，所述步骤S4具体为：若发生N个持续时间为Δt的降雨事件，则有效降雨量与地下水位波动关系表示为：
[0031][0032]式中，ΔL为单位宽度的斜坡切片；S
r
为饱和度；
[0033]孔隙水压力由式(10)计算得到，并假设地下水与坡面平行流动：
[0034]p
w
＝(h(t)+h
s
)γ
w
cos2α
ꢀꢀꢀ
(10)
[0035]式中，γ
w
为水的重度；h
s
为稳态地下水位。
[0036]进一步的，所述无限粘塑性边坡模型，动量平衡方程写成
[0037][0038]其中
[0039][0040]式中：F
v
＝μv，F
v
为粘性力；W为无限边坡切片重量；c为土的粘聚力；p
w
为孔隙水压力；为土的内摩擦角；μ为土的粘性度；v为边坡滑移速率；l为滑坡切片厚度；H(t)为地下水位高度，H(t)＝h(t)+h
s
；γ
s
为土的饱和重度；γ为土的天然重度；γ
′
为有效重度；
[0041]设剪切带的内聚力、摩擦力、粘性度和厚度随时间保持不变，则：
[0042][0043]使用经典隐式后向差分格式进行位移速率求解：
[0044][0045]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0046]1、本专利技术再现了具有粘滑特征滑坡在地下水文响应下的运动演化过程，能够较好地预测地下水位变化和滑坡位移速率；
[0047]2、本专利技术直接将滑坡位移与降雨记录联系起来，仅使用预期的有效降雨量来预测滑坡的运动速率，对具有粘滑特征滑坡的预警具有重要意义。
附图说明
[0048]图1为本专利技术实施例提供的一种具有粘滑特征滑坡的位移预测方法的流程图；
[0049]图2为本专利技术实施例提供的简单的无限边坡粘塑性模型；
[0050]图3为本专利技术实施例提供的有效降雨量及地下水位预测结果；
[0051]图4为本专利技术实施例提供的滑坡位移速率预测结果。
具体实施方式
[0052]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。
[0053]本实施例中，以福建省安溪县尧山村大型活动性滑坡为例，说明本专利技术的具体实施过程。尧山村滑坡位于福建省安溪县西坪镇以南约8公里的(25.0209
°
N，117.9592
°
E)，见图1所示。该滑坡研究区采用自动化监测系统，在滑坡点中轴线位置的中部(S1)及下部(S2)安装雨量计、孔隙水压力计、倾斜仪和水位计等设备进行实时长期监测。其中，各个传感器数据每隔1h记录一次并实时传输至监测系统。
[0054]请参照图1，本专利技术提供一种具有粘滑特征滑坡的位移预测方法
[0055]步骤S1:通过收集勘查报告资料或通过调查、室内试验，获取滑坡的计算参数；
[0056]步骤S2:根据滑坡监测点的获取降雨强度、持续时间、地下水位以及坡体表层的体积含水率参数；
[0057]步骤S3:计算在不同降雨强度下无限边坡的雨水入渗情况，以及计算湿润锋的运移深度；
[0058]步骤S4:建立有效降雨量与地下水位波动关系，计算孔隙水压力；
[0059]步骤S5:基于无限粘塑性边坡模型计算滑坡位移速率。
[0060]在本实施例中，所述计算在不同降雨强度下无限边坡的雨水入渗情况，以及计算湿润锋的运移深度。
[0061]将传统的G本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有粘滑特征滑坡的位移预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1:获取待测滑坡的岩土体参数；步骤S2:获取待测滑坡监测点的降雨强度、持续时间、地下水位以及坡体表层的体积含水率参数；步骤S3:基于步骤S1和步骤S2获取的参数，计算在不同降雨强度下无限边坡的雨水入渗情况，以及计算湿润锋的运移深度；步骤S4:建立有效降雨量与地下水位波动关系，并计算孔隙水压力；步骤S5:根据孔隙水压力，构建无限粘塑性边坡模型，并计算滑坡位移速率。2.根据权利要求1所述的一种具有粘滑特征滑坡的位移预测方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：步骤S31:将传统的GA模型扩展到斜坡表面，其表达式为：步骤S31:将传统的GA模型扩展到斜坡表面，其表达式为：式中：f(t)为在时刻t时的入渗速率；S
f
为湿润锋处的概化基质吸力；K
s
为饱和渗透系数；F(t)为在时刻t时的累积入渗量；θ
s
为饱和含水率；θ
i
为初始含水率；α为无限边坡角度；Δθ＝θ
s
‑
θ
i
；其中湿润锋处的概化基质吸力S
f
计算公式为式中：为进气值；为基质吸力；步骤S32:根据径流与降雨强度计算降雨入渗。3.根据权利要求2所述的一种具有粘滑特征滑坡的位移预测方法，其特征在于，所述步骤S32具体为：GA模型计算降雨入渗和径流与降雨强度情况有关，分为下述三种情况：(1)：降雨强度在降雨时间间隔内小于入渗速率，但地表土层未达到饱和状态，此时的累积入渗量表示为：F(t2)＝F(t1)+I
p
(t2‑
t1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中：I
p
表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：简文彬，杨坚，夏昌，樊秀峰，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：