[发明专利]滑坡灾变过程时空预测的智能方法

权利要求书

1.一种滑坡灾变过程时空预测的智能方法，该方法通过计算机运行，包括如下步骤：

1)选定待预测的具体滑坡，确定计算参数；

2)建立滑坡智能预测的几何模型；

3)对滑坡三维稳定性的智能预测：对单滑面滑坡或多滑面滑坡的滑坡三维安全系数进行计算，判断安全系数是否大于1；当安全系数小于或等于1时，再进入滑坡失稳时间判断；否则，程序结束；

4)滑坡失稳状态的智能预测：采用分叉集方程判断滑坡是否突滑失稳；当结果为否，则继续采用饱和状态的参数，计算滑坡三维安全系数；当结果为是，则预测出滑坡失稳时间；再进入滑坡活动强度预测；

5)滑坡活动强度的智能预测：计算滑坡失稳后的变形过程，输出任意时刻的变形图，直至滑坡结束。

2.如权利要求1所述的滑坡灾变过程时空预测的智能方法，其特征在于：

1)选定具体待预测的滑坡，确定三维滑动面的产状、孔隙水压力大小以及滑面上岩土材料在天然和饱和状态下的黏聚力c和内摩擦角；对三维滑体进行离散化，根据滑面上剪切力方向与滑动面倾向相反近似确定每个离散块体的滑动方向；根据滑动面贯通率现场测量滑动面剪切段和蠕滑段的长度，确定滑面上材料西原体流变模型参数；

2)建立滑坡智能预测的几何模型：将三维滑体离散为竖直条柱，确定离散条柱的滑动方向，从而确定滑坡时间预测的二维剖面；

3)对滑坡三维稳定性的智能预测：

对于单滑面滑坡，由极限平衡法求解二维滑面上正应力分布函数，根据三维滑体3个方向上力的平衡和绕3个坐标轴的力矩平衡得到安全系数F_s；

对于多滑面滑坡，采用极限分析上限法求解安全系数；

4)滑坡失稳时间的智能预测：

由滑坡位移实测数据拟合得到滑坡位移随时间变化多项式为：

u＝u(0)+h₁t+h₂t²+h₃t³+h₄t⁴+h₅t⁵

式中，u(0)为t＝0时刻的初始水平位移，参数h₁，h₂，h₃，h₄，h₅为时间变量t不同次方项前的常系数，通过拟合实测数据得到；

将步骤1)确定的滑面介质西原体流变参数输入尖点突变理论的分叉集方程4p³+27q²＝0，得到滑坡突滑时间，同时根据能量转化原理，计算出滑体突滑初速度；

5)滑坡活动强度的智能预测：将滑体进行垂直条分离散化，得到每一条块的宽度、面积和弹性模量，计算滑落体活动过程任意时刻的变形、速度和滑动距离，直至滑坡结束。

3.如权利要求2所述的滑坡灾变过程时空预测的智能方法，其特征在于：

所述预测方法的第2)步所建立的三维滑体几何模型中的竖直条柱底滑面上的滑动方向各不相同，每个条柱的滑动方向定义为条柱底滑面倾角的反向，其滑动方向单位矢量为：

S={-sin(θ-α)cosαxsinθ,-sinαcosαysinθ,sin(θ-α)sinαx+sinαsinαy-sinθ}]]>

式中，S为滑动方向单位矢量；θ为条柱底滑面相邻两条边的夹角；α_x和α_y分别为底滑面两边与坐标轴的夹角；α为滑面倾向与条柱底边的夹角；

所述预测方法的第3)步中三维滑体被垂直离散为m行和n列条柱，每个条柱按所在的行号i和列号j定义为(i，j)；

所述预测方法的第4)步中滑坡失稳时间预测以突变理论的分叉集方程作为判别条件，其判别条件为：方程4p³+27q²＝0有正实根，式中p和q为控制变量；

所述预测方法第5)步中滑落体运动轨迹预测首先将滑体视为弹性滑块，滑块之间通过弹簧传递下滑力和抗滑力，同时滑块在下滑力和抗滑力等荷载作用下将发生弹性变形，然后根据能量守恒求解滑块的变形和速度。