[发明专利]蠕滑型人工边坡稳定性系数与预警判据的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及建立蠕变型人工边坡稳定性定量评价方法领域，特别涉及基于位移时序监测数据，测定该类边坡非稳定蠕滑变形阶段对应的稳定性系数及其监测预警判据的确定方法。

背景技术

根据边坡变形演化失稳特征，滑坡可分为突变型滑坡和渐变蠕滑型滑坡，其中渐变蠕滑型滑坡在边坡失稳中占有很大的比例，土质边坡、堆积层边坡、风化岩边坡以及各类软岩边坡的失稳均属于渐变蠕滑型滑坡，因此，如何科学有效对该类边坡进行准确评价及监测预警将具有重要的科学意义和工程应用价值。

边坡稳定性评价的关键问题是评价方法与稳定性判据。目前，在边坡稳定性预测与评价各种方法中，应该说极限平衡力学评价方法和位移监测预测理论一直是边坡工程评价设计和滑坡预测中所采用的主要方法，并在各类工程实践中发挥了重要作用。极限平衡评价方法是建立在边坡失稳机理与受力条件清晰明确基础上的力学评价模型，具有明确的失稳判据，即稳定系数等于1，用边坡实际稳定系数是否大于等于1或大于1的程度来判别边坡是否稳定和稳定程度。然而，由于蠕滑型边坡坡体构成的极不均一性与结构松散性，给坡体及滑带的取样与物理力学指标测试带来极大的困难与较大的误差。而且，这一方法的建模特点是首先要查清和确定滑移面，并以此建立滑坡物理模型。因此，该类方法建模的局限和该类边坡坡体结构的特殊性均给边坡的稳定性系数确定与评价会带来极大的困难。与极限平衡法相比，位移时序预测方法是以滑坡位移监测为基础、以位移参数（位移、位移速率、位移加速率）及其变化作为边坡稳定与否和稳定程度的预测参数与评价准则。其位移（变形）监测以其精度高、易实施，且反映边坡稳定性状态综合直观等优点，所以该类方法在某种程度克服了极限平衡力学法的不足与局限，并已在我国重大工程滑坡区域得到了广泛的应用且发挥了重要作用，因此也受到了国内外滑坡预测预报与防治研究领域的高度重视与关注。特别自日本学者Saito（1965）首先提出的以位移观测曲线与蠕变理论为基础的“斋腾模型”以来，国内外学者先后从不同的角度和运用不同的数学方法建立了大量的滑坡位移监测预警方法与失稳判据，概括起来主要是对滑坡变形位移规律及其与稳定性关系的探索与定量评价，以此建立各种预测方法与评价模型。

然而，传统位移监测评价方法是以监测位移和位移速率及其随时间变化作为边坡是否稳定和稳定程度的判识标准与依据，因此该类方法没有解决上述位移预测参数及其变化与边坡下滑动力变化的关系及演化规律问题，这就决定了该类预测模型一般只能解释滑坡的变形位移过程与规律，而解释不了引起滑坡变形与失稳的形成机理与力学动因，因而无法建立完整统一的边坡失稳位移和位移速率判据，所以也就无法确定边坡的稳定性系数，因此也无法依据稳定性系数对该类边坡稳定性进行及时的科学评价与防治。

针对上述问题，本发明拟基于蠕滑型滑坡变形破坏的特点，以该类滑坡位移监测数据为基础，运用损伤力学和斋藤（Saito）位移预测方法的基本原理，并将边坡损伤变量与其变形位移进行有机的耦合，提出和建立基于边坡位移时序曲线测定其稳定性系数的方法，即运用位移监测手段监测和确定传统极限平衡法的边坡稳定性系数，以达到准确、有效、快速评价边坡稳定性和事半功倍的评价效果。因此，建立和确定了一种基于位移监测测定边坡失稳时间与实时所处稳定状态的预测与评价方法，并克服上述滑坡预测评价方法存在的不足和局限性，在滑坡稳定性评价、位移监测预警与防治领域具有重要的应用价值。

发明内容

为了克服上述传统方法的不足，本发明方法利用实际边坡监测数据所确定的位移时序曲线与边坡定量稳定性系数进行耦合，寻找出一种通过实时位移监测曲线便能迅速确定此时边坡所处的蠕变阶段与边坡稳定系数值随时间的演化规律及其对应预警预报时间的方法。

本发明采用的技术方案是：蠕滑型人工边坡稳定性系数与预警判据的确定方法，包括以下步骤：

步骤一：边坡相关数据与起始位移变形量的确定

1、坡体范围的确定及监测控制网的布设；2、监测点起始位移变形量S₀的确定；

步骤二：边坡任意时刻t稳定性系数Ft的确定

根据边坡任意时刻t蠕滑位移变形量监测值S(t)和步骤一所求的起始位移变形量S₀可确定边坡任意时刻t稳定性系数Ft为：

其中，S₀为边坡的起始位移变形量；S(t)为任意时刻t位移变形量。

步骤三：边坡加速变形阶段起始点t_s的稳定性系数F_s确定