[发明专利]基于复合水动力与位移监测的水库型滑坡稳定性预测方法

说明书

本发明为基于复合水动力与位移监测的水库型滑坡稳定性预测方法，涉及一种边坡稳定性评价与滑坡灾害监测预警技术领域，尤其涉及一种水诱发滑坡地质灾害的位移与复合水动力耦合预测参数和稳定性评价方法，其属于水利工程评价技术领域。一种边坡稳定性评价与滑坡灾害监测预警技术领域，包括如下步骤：步骤一，选取水库型滑坡初步勘察与位移监测点；步骤二，布置与安装监测设备；步骤三，边坡位移与降雨量、库水位实时监测及数据处理；步骤四，确定单位统计分析周期与降雨量、库水位卸加载参数；步骤五，确定降雨‑库水动力转换系数；步骤六，确定复合水卸加载参数及其卸加载响应参数；步骤七，确定复合水卸加载响应比预测模型；步骤八，确定水库型边坡安全临界卸加载响应比判据。

技术领域

本发明涉及一种边坡稳定性评价与滑坡灾害监测预警技术领域，尤其涉及一种水诱发滑坡地质灾害的位移与复合水动力耦合预测参数和稳定性评价方法，其属于水利工程评价技术领域。

背景技术

重大水利工程特殊的工程特点与复杂的水环境条件决定了水库型滑坡具有潜在巨大的危害性。自1963年意大利瓦依昂滑坡、我国千将坪滑坡以及塘岩光滑坡等大型水库滑坡发生后，水库边坡的稳定性问题越来越被人们所关注。随着我国三峡工程建成并且库水位上升至175m之后，根据防洪、航运及发电需要，其库水位每年要在175～145m之间涨落变化，极大的影响边坡的稳定性。此外，边坡在库水位波动过程中，若遭遇强降雨，很有可能失稳。因此，库水与降雨耦合作用必然会破坏库区原地下水运行环境，并形成三峡工程库区特殊的复合水环境动力效应，极大影响和控制库区滑坡灾害发生的频率与规模，其所形成的复合水动力效应及可能对库区边坡稳定性所产生的影响更成为国内外防灾减灾领域关注的焦点。因此，研究和建立复合水动力条件下水库型边坡的灾变预警预测方法，对三峡工程库区以及类似复合水动力条件的水库型滑坡预测预报和防治都将具有重要的理论意义与应用价值。

目前，国内外最广泛应用的水库型滑坡预测评价方法是极限平衡法与位移时序预测法。极限平衡法是将滑坡体假设为刚体，分析其沿滑动面的力学平衡状态，通过下滑力、抗滑力的比值作为滑坡的安全系数K来评价边坡的稳定性。但该类方法建立的力学评价模型为不含时间因素的静态模型且建模的假设条件与限制条件较多，使得预测评价结果易受上述因素的影响具有很强的不确定性，更无法预测滑坡发生的时间；位移时序预测法是运用滑坡位移量、位移速率或位移加速度作为滑坡预测参数，分析其变化规律来预测滑坡稳定性及其失稳时间。该方法虽在某种程度上克服了极限平衡法的不足，但其评价的参数仅是滑坡演化过程中的位移或位移速率及其变化规律，解释不了滑坡位移或位移速率变化的动因，且该方法所采用的位移预测参数易受外界因素干扰而出现多期加速阶梯状振荡变化，而这种位移加速阶梯状振荡变化并不一定能代表滑坡的整体失稳，而且该类方法位移预测参数没有统一失稳判据，因而无法对滑坡灾害的发生时间做出准确判别与预测。

近年来，作为一种非线性预报的新理论和新方法，加卸载响应比理论逐渐用于大型滑坡的非线性动力学过程与特征的研究中，该方法提出将滑坡降雨(库水位)与位移或位移速率进行同时监测和整合，以此确定滑坡降雨(库水位)与位移或位移速率的耦合集成动力预测参数与评价方法。该预测方法克服了传统位移时序预测法仅仅选取滑坡位移或位移速率作为监测和评价参数的局限性，同时也克服了极限平衡法无法对边坡稳定性进行动态评价的局限性。然而当前研究都是以降雨或库水等单一水动力变量作为滑坡的诱发因子进行加卸载响应比计算，而对于水库型滑坡而言，滑坡的变形和破坏往往受到库水位变化和降雨形成的复合水动力影响，滑坡的动力加载、卸载参数应包括这两种因子的叠加作用，只考虑单一的水动力因子对滑坡的作用，很可能导致对滑坡稳定性的误判。如何根据水库型滑坡复合水动力条件与位移变化规律对其稳定性进行有效的评价与预测还有待于进一步研究。

发明内容