[发明专利]一种基于库水位和位移监测的库岸边坡稳定性测定方法

权利要求书

1.一种基于库水位和位移监测的库岸边坡稳定性测定方法，主要包括以下步骤：

第一步：库水位与边坡位移监测点及基准点的选取；

第二步：监测设备的布置与安装；

第三步：边坡位移与库水位实时监测及实时监测数据处理；

第四步：边坡库水位动力增载参数及动力增载序列的确定；

第五步：边坡动力增载位移响应参数及位移响应序列的确定；

第六步：边坡动力增载位移响应率参数及位移响应率序列的确定；

第七步：边坡动力增载位移响应比参数及位移增载响应比序列的确定；

第八步：边坡动力增载模量响应比与安全临界动力增载模量响应比判据的确定；

第九步：运用边坡动力增载模量响应比对库岸边坡稳定性进行测定与评价；

其中，第四步，边坡库水位动力增载参数及动力增载序列的确定方法为：将一定量的库水位变化所引起的饱水坡体在滑面上的下滑力增量及抗滑力变化作为边坡的加载动力因素与参数，对于某一特定边坡，每一年内，由库水位下降引起的对坡体的动力增载相等，用ΔP_i表示，其表达式如下：

所以，可建立边坡库水位动力增载序列为：

其中，h2表示最终浸润线b至初始浸润线a的垂直高度；h3表示最低库水位h_b至最终浸润线b的垂直高度；γ为天然重度，γ_sat为饱和重度,γ'为浮重度θ为滑面倾角，为坡体内摩擦角；P_bi表示第i年份库水位在h_b时，坡体受到的下滑动力；P_ai表示第i年份库水位在h_a时，坡体受到的下滑动力；

第五步：边坡动力增载位移响应参数及位移响应序列的确定方法为：在库水位由h_ai下降到h_bi所引起的饱水坡体位移响应为，库水位从h_ai降至h_bi时对应的饱水坡体位移量的差值，用ΔS_i表示，其位移序列为：

ΔS_i＝S_bi-S_ai，(3)

其中，i表示第i监测年份；S_bi、S_ai分别表示第i年库水位h_b、h_a时对应的饱水坡体的位移量；其中S_bi、S_ai都可由第三步的监测数据确定；

第六步：边坡动力增载位移响应率参数及位移响应率序列的确定方法为：根据饱水坡体在滑面上下滑力及抗滑力的变化及由此引起坡体位移量或位移速率的变化量，可确定任意单位统计分析周期内坡体由库水位动力变化引起的边坡位移响应率，即单位动力增载变化所引起的边坡位移量或位移速率的变化量，即

$Y_i=\frac{{\mathrm{\ΔS}}_i}{{\mathrm{\ΔP}}_i},---\left(4\right)$

其中，Y_i为第i年由库水位下降引起的边坡动力增载位移响应率；ΔP_i、ΔS_i与第五步参数意义相同；

第七步，边坡动力增载位移响应比参数及位移增载响应比序列的确定方法为：将坡体任意单位统计分析周期从第二周期算起的动力增载位移响应率与相邻前一单位统计分析周期的动力增载位移响应率之比定义为边坡动力增载位移响应比，用η_i表示，则

η_i＝Y_i/Y_i-1， (5)

η_i表示第i年由库水位下降引起的坡体动力增载位移响应比，Y_i表示第i年由库水位下降引起的坡体动力增载位移响应率；Y_i-1表示相邻前一年即第i-1年由库水位下降引起的坡体动力增载位移响应率；

第八步，边坡动力增载模量响应比与安全临界动力增载模量响应比判据的确定步骤为：(1)动力增载模量响应比为边坡任意预测周期的动力增载位移响应比的倒数，即动力增载模量响应比为：

${\mathrm{\ξ}}_i=\frac{1}{{\mathrm{\η}}_i},---\left(6\right)$

ξ_i表示第i年由库水位下降引起的坡体动力增载模量响应比；η_i表示第i年由库水位下降引起的坡体动力增载位移响应比；

(2)边坡动力增载模量响应比与边坡的稳定性系数关系的确定根据损伤力学基本原理，边坡坡体的损伤模量D_i与动力增载模量响应比ξ_i在刻画和评价材料的损伤破坏规律时具有以下定量关系：D_i＝1-ξ_i；因此，根据边坡坡体的损伤模量D_i与边坡稳定性系数K_i的关系K_i＝1/D_i，可确定边坡动力增载模量响应比与边坡的稳定性系数存在如下定量关系K_i为任意预测周期对应的稳定性系数；

(3)边坡安全临界动力增载模量响应比判据的确定

根据边坡的稳定性安全系数K_cr可确定边坡的安全临界动力增载模量响应比判据，即其中，边坡的稳定性安全系数可依据边坡稳定性重要程度和边坡地质条件复杂程度及《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002和《水利水电工程边坡设计规范》DL/T5353-2006综合确定；

第九步，运用动力增载模量响应比库岸对边坡稳定性进行测定与评价，即通过对任意年份从第二预测周期算起的动力增载模量响应比ξ_i与边坡的安全动力增载模量响应比ξ_cr比较，可对水库型边坡进行稳定性进行监测与评价，即当ξ_i>ξ_cr时，则判定边坡处于稳定状态；当ξ_i<ξ_cr时，则判定边坡处于不稳定状态，表明边坡应该及时采取治理措施以防止整体滑移。