[发明专利]一种软弱岩脉海蚀洞洞顶滑塌厚度预测方法

说明书

本发明公开了一种软弱岩脉海蚀洞洞顶滑塌厚度预测方法，包括如下步骤：(1)获取台风天气及海蚀洞数据：(2)于实验室中测试其粘聚力c和内摩擦角计算其抗拉强度σ_t；(3)根据最小二乘法拟合出弱化后的抗拉强度σ_t与海水浸泡时间关系式；(4)计算海蚀洞洞顶的淹没时间；(5)根据淹没时间，计算出弱化后的抗拉强度，从而计算出滑塌厚度l；本方法能够预测或模拟波浪作用下软弱岩脉海蚀洞洞顶滑塌厚度，结果可靠、简单实用，对于了解海蚀洞的发育过程具有重要意义。

技术领域

本发明涉及海岸带地质灾害领域，具体涉及一种软弱岩脉海蚀洞洞顶滑塌厚度预测方法。

背景技术

海蚀洞是岩质海崖的软弱部位被波浪侵蚀后形成的洞穴，与陆地洞穴的形成机理不同，海蚀洞是波浪机械侵蚀导致的。根据海崖软弱特征，海蚀洞划分为三种，即节理裂隙型海蚀洞、软弱夹层型海蚀洞和软弱岩脉型海蚀洞，其中软弱岩脉型海蚀洞具有独特的形成特征，在长期的波浪作用下，其在水平方向上的宽度一般保持稳定；而在竖向上的高度和水平方向上的深度，随着波浪持续作用逐渐增加。台风天气下，海崖前方往往出现增水，浪高增加，对海蚀洞侵蚀能力大大加强。洞顶的软弱夹层除了波浪缓慢侵蚀外，由于下部处于悬空，当强度降低到一定程度时，洞顶软弱夹层发生整体滑塌，一次性地造成崩解体积迅速扩大，对海蚀洞生长发育过程及形态造成很大影响。

目前，波浪作用下软弱岩脉海蚀洞洞顶的滑塌厚度，尚无可靠方法进行预测。有鉴于此，一种结果可靠、简单实用的预测方法，对人类明确在波浪作用下软弱岩脉海蚀洞洞顶的滑塌厚度，了解海蚀洞的发育过程，进而研究海岸带地质灾害具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种软弱岩脉海蚀洞洞顶滑塌厚度预测方法，解决了上述背景技术中尚无可靠、简便的方法预测波浪作用下软弱岩脉海蚀洞洞顶的滑塌厚度的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种软弱岩脉海蚀洞洞顶滑塌厚度预测方法，包括如下步骤：

(1)获取台风天气及海蚀洞数据：包括台风天气下海崖前方的平均增水深度h、平均浪高H和波浪持续时间t₀；还包括量测出软弱岩脉型海蚀洞的洞顶高度h₀、软弱岩脉宽度a；

(2)取洞顶处软弱夹层土样，于实验室中测试其重度γ、粘聚力c和内摩擦角计算其抗拉强度σ_t，

(3)测试洞顶处软弱夹层土样浸入海水不同时间时土样的粘聚力和内摩擦角，然后计算出其抗拉强度，根据最小二乘法建立土样浸水强度弱化后的粘聚力、内摩擦角与浸水时间的拟合关系式，

进而结合式(1)拟合出抗拉强度与时间的关系式，

σ_t＝f(t) ③

(4)计算海蚀洞洞顶的淹没时间，

t＝0，h₀＞h+H/2 ④

t＝-t₀z/H+(1/2+h/H)t₀，当h-H/2＜h₀≤h+H/2时 ⑤

式中，z为任意一点离海滩面的高度。

(5)根据式④的淹没时间，由式③计算出弱化后的抗拉强度，然后根据下式计算滑塌厚度l，

式中，a为步骤(1)测得的软弱岩脉宽度，γ为步骤(2)测得的软弱岩脉重度。

在本发明一较佳实施例中，所述步骤(1)中台风天气数据通过海洋观测站获取。