基于多滑面B型深孔测斜曲线的滑动面位置精准确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多滑面B型深孔测斜曲线的滑动面位置精准确定方法，属于滑坡监测技术领域，本发明专利技术根据滑坡变形特征，以“B”型深孔测斜曲线作为研究对象，通过对“B”型测斜曲线位移速率和加速度地深入分析，发现采用土体加速度能够显著区分滑坡体的滑动区间分布范围，且能够为滑动面位置的精准确定提供关键依据。进一步地，提取各滑动区间内的加速度散点数据信息，运用三次样条插值法计算区间内的最大加速度及其对应的土体深度，能够准确滑动面的深度位置。的深度位置。的深度位置。

【技术实现步骤摘要】
基于多滑面B型深孔测斜曲线的滑动面位置精准确定方法


[0001]本专利技术属于滑坡监测
，具体涉及一种基于多滑面B型深孔测斜曲线的滑动面位置精准确定方法。

技术介绍

[0002]在滑坡稳定性研究中，滑坡位移监测是重要的研究方向。通过滑坡位移监测，不仅可以得到坡体变形位移速率、方向等数据，且通过分析监测资料，可深化滑坡变形机制及变形特征的认识，为失稳斜坡整治提供重要依据。滑坡位移监测中，确定滑坡滑动面的准确位置是评价斜坡稳定性并对其进行有效整治的前提。
[0003]滑动面辨识方法分为非确定性方法和确定性方法。非确定性方法主要有简易力学判识法﹑物探法﹑数值模拟法等；非确定性方法辨识的滑面为推测性滑面，需确定性方法进行验证；此外，非确定性方法一般为辅助手段或进行初步研究的手段。而滑坡治理工程勘查、设计和施工阶段则采用确定性方法进行滑动面识别，确定性方法主要有野外地质判识法、勘探识别法和深层位移观测法。
[0004]目前，深层位移观测法是主要的滑动面判识方法，该方法根据钻孔在监测期内土体的深部累计位移曲线变形特征直观判断滑动面所在位置。常见的滑坡深孔测斜曲线（即深部累积位移
‑
时间曲线）主要有“V”型、“B”型、“r”型、“钟摆”型及“复合”型等。
[0005]在“B”型深孔测斜曲线的滑动面位置识别上，传统的直观判断法存在一些明显的缺陷：1) 缺乏科学可靠的辨识依据，并无一套完整的数学计算理论方法将滑动面位置的确定可计算化、精确化；2) 受测斜仪中测点布置间隔的影响该方法只能粗略地判断滑动面位置，并不能精准地获取滑动面位置信息；3)深孔测斜曲线整体呈鼓包状近似“B”型，存在多个滑动面且滑动区间范围大，各滑动区间内滑面所在位置为鼓包凸起最大值处，但通常难以直接准确获取最大凸起处对应的深度；4)深部累计位移
‑
时间曲线图的横纵坐标观测尺度也会极大地影响滑动面位置的识别，观测尺度过小曲线中的无关变形特征被放大，不利于滑面特征捕捉；相反，观测尺度过大，累计位移曲线变化特征不明显，难以确定滑动面的位置。
[0006]目前，在现有的深层位移观测法中，相关的研究主要集中在理论分析与实际变形曲线的对比分析上，鲜有测斜曲线监测数据与滑面位置辨识相结合的深入研究，基于不同类型的深孔测斜曲线都面临着一个问题，就是缺乏科学可靠的数学处理手段和数据挖掘方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种基于多滑面B型深孔测斜曲线的滑动面位置精准确定方法，目的在于提供一套完整的数学计算理论方法将滑动面位置的确定可计算化、精确化。
[0008]为此，本专利技术采用如下技术方案：基于多滑面B型深孔测斜曲线的滑动面位置精准确定方法，具体步骤如下：
1）导入深孔测斜仪传感器的位移监测数据，依据监测数据绘制各传感器对应的钻孔深部累计位移
‑
时间曲线图（即深孔测斜曲线），判断曲线图的变形特征是否为“B”型（图1），若为“B”型则继续执行以下步骤。
[0009]2）取步骤1）的深孔测斜仪的监测数据，采用式
①
分别计算该深孔测斜仪不同深度处的土体在监测期内的位移速率；先取深孔测斜仪某一深度的位移数据计算位移速率，计算完成后再取下一深度的位移数据进行计算，依次计算得到传感器所在各个深度的位移速率。计算模型如图2所示。
[0010]v
i
=(s
i+1
‑
s
i
)/(t
i+1
‑
t
i
)
ꢀ①
式
①
中：计算参数的对象均为同一深度处的土体，t
i
为深部位移采集时间；t
i+1
为与t
i
相邻的下一次深部位移采集时间；s
i
为t
i
当日的累计位移；s
i+1
为t
i+1
当日的累计位移；v
i
为t
i
至t
i+1
内的位移速率。
[0011]a.选择步骤2）的数据，绘制钻孔不同深度处的位移速率
‑
时间曲线图，在位移速率
‑
时间曲线图上确定位移速率曲线分簇特征显著的日期；以时间为横坐标速率值为纵坐标，则理想状态下土体位移速率沿深度方向的速率曲线分布特征如图3所示。
[0012]b.提取步骤a分簇特征显著日期内不同深度处的土体位移速率值，以深度为横坐标，土体位移速率为纵坐标，绘制位移速率
‑
深度散点图，根据散点图的分布特征，初步确定滑坡体各个滑动区间的深度范围；如图4所示。
[0013]3）由式
①
计算得到不同深度处土体在监测期内的位移速率值，基于式
①
的位移速率计算结果，运用式
②
计算不同深度处土体在监测期内的土体加速度；先取深孔测斜仪某一深度的位移速率数据计算加速度，计算完成后再取下一深度的位移速率数据进行计算，依次计算得到传感器所在各个深度的加速度；a
i
=(v
i+1
‑
v
i
)/(t
i+1
‑
t
i
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ②
式
②
中：计算参数的对象均为同一深度处的土体，t
i
为深部位移采集时间；t
i+1
为与t
i
相邻的下一次深部位移采集时间；v
i
为t
i
当日的位移速率；v
i+1
为t
i+1
当日的位移速率；a
i
为t
i
至t
i+1
内的位移加速度。
[0014]4）选择步骤3）的数据，绘制钻孔不同深度处的土体加速度
‑
时间曲线图，掌握坡体的整体运动状态。其中，若将图3中的位移速率
‑
时间曲线转变为加速度
‑
时间曲线，则两者的曲线分簇特征相似，且由于不同位置处土体彼此间的位移速率比例明显小于加速度比例，使得曲线簇之间的间隔区间更大。因此，在加速度
‑
时间曲线图上确定加速度曲线分簇特征显著的日期更加科学合理。
[0015]5）提取步骤4）分簇特征显著日期内不同深度处的土体加速度值，以深度为横坐标，土体加速度为纵坐标绘制加速度
‑
深度散点图；根据散点图的分布特征，并在步骤b的基础上，进一步缩小滑动区间深度范围。本专利技术采用加速度
‑
时间曲线图可划定更小的滑动区间深度范围，便于后续计算并精确确定滑动面的深度，降低计算误差。
[0016]6）提取任一滑动区间内离散点的加速度和土体深度数据，以深度为横坐标，土体加速度为纵坐标绘制加速度
‑
深度散点图，如图5所示。从中可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多滑面B型深孔测斜曲线的滑动面位置精准确定方法，其特征在于，具体步骤如下：1）导入深孔测斜仪传感器的位移监测数据，依据监测数据绘制各深度位置对应的钻孔深部累计位移
‑
时间曲线图，判断曲线图的变形特征是否为“B”型，若为“B”型则继续执行以下步骤；2）取步骤1）的深孔测斜仪的监测数据，采用式
①
分别计算该深孔测斜仪不同深度处的土体在监测期内的位移速率；先取深孔测斜仪某一深度的位移数据计算位移速率，计算完成后再取下一深度的位移数据进行计算，依次计算得到土体各个深度的位移速率；v
i
=(s
i+1
‑
s
i
)/(t
i+1
‑
t
i
)
ꢀ①
式
①
中：计算参数的对象均为同一深度处的土体，t
i
为深部位移采集时间；t
i+1
为与t
i
相邻的下一次深部位移采集时间；s
i
为t
i
当日的累计位移；s
i+1
为t
i+1
当日的累计位移；v
i
为t
i
至t
i+1
内的位移速率；3）基于步骤2）的位移速率数据，计算各深度处土体在监测期内的土体加速度；先取深孔测斜仪某一深度传感器的位移速率数据计算加速度，计算完成后再取下一深度传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴红刚，陈浩，高岩，张来斌，刘宝作，王毅，郑智，郑卢鑫，李永强，杜建，李佳，迟俭，张俊德，牌立芳，董占林，吴佳明，
申请(专利权)人：中铁九局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：