[发明专利]确定蠕滑型边坡动态稳定性系数的方法

摘要

本发明涉及一种蠕滑型边坡动态稳定性定量评价方法。本发明的确定蠕滑型边坡动态稳定性系数的方法，包括如下步骤（一）测定边坡相关参数及确定初始稳定性系数F0；（二）布置边坡位移监测点与获取位移监测数据；（三）等速蠕变阶段边坡蠕变破坏失稳时间与稳定性系数Ft的确定；（四）边坡加速蠕变阶段起始点tc及稳定性系数Ftc的确定；（五）蠕滑型边坡加速变形阶段动态稳定性系数的确定；（六）蠕滑型边坡失稳预警判据确定。本发明能够明确确定蠕变型滑坡失稳时间及其任意时刻滑坡安全系数，克服了传统极限平衡法无法对边坡的动态稳定性进行实时分析与评价的局限，可极大提高复杂蠕滑型边坡动态稳定性评价和监测预警的效率。

主权项

一种确定蠕滑型边坡动态稳定性系数的方法，其特征在于，包括如下步骤：(一)测定边坡物理力学与几何参数及滑移边界条件及确定初始稳定性系数F0：依据《岩土工程勘查规范》GB50021‑2009和《水电水利工程边坡工程地质勘查规程》DL/T5337‑2006对待测定边坡进行系统的勘察测绘及试验，获取边坡相关物理力学与几何参数及滑移边界条件；以此为基础选择对应的边坡稳定性评价方法，确定待测边坡的初始稳定性系数为F0；(二)布置边坡位移监测点与获取位移监测数据,包括如下步骤：(1)边坡位移监测点的选取：根据初步的勘查与测绘确定待测蠕滑型边坡的边界条件、变形特征相关资料，在滑坡主滑区及后缘拉张裂缝、前缘剪出口关键部位和敏感部位设置位移监测点：①选取所监测边坡的主滑面对应坡面布置监测点，按照坡面实际地形在后缘破裂壁到前缘剪出口坡面等距离布设坡面位移变化监测点N个，其中N≥2；②位移监测基准点选在所监测滑坡体以外稳定的基岩或无变形的区域，且不小于三个，形成控制网，保证自我校核和控制监测点的全面监测；(2)监测设备安装和监测数据获取：在边坡钻孔位移监测点位置和位移监测基准点位置对应安装无线位移变化设备及位移监测设备，使埋设的监测设备与滑坡表层紧密结合，设备之间相互独立，互不干涉，保证每个监测点的位移变化值得到有效的监测；利用户外数据收集装置将数据实时传输到智能远程监测站，对传输数据利用计算机初步处理分析，得到边坡各监测点的位移加权平均值，并录入表格分析整理，绘出边坡的位移时序演化曲线；(三)等速蠕变阶段边坡蠕变破坏失稳时间与稳定性系数Ft的确定,包括如下具体步骤：(1)等速蠕变阶段边坡蠕变破坏失稳时间的确定：根据蠕滑边坡变形与稳定性演化规律，边坡蠕变破坏时间与等速状态下的应变速率成反比，且不受岩土性质及边坡状况的影响，因此，根据等速蠕变阶段前期监测位移数据S1、S2、S3....，其中S1＜S2，分别对应t1、t2、t3....，可确定等速变形阶段蠕滑型边坡蠕滑破坏失稳时间为：其中：为边坡滑移面上的剪切应变速率，L为边坡滑移面的长度；(2)等速蠕变阶段边坡稳定性系数Ft的确定：分析边坡等速蠕变阶段特征，将该边坡蠕滑破坏失稳时间tr分为n个单位时间段Δt，即采用等量折减逼近的方法，确定边坡等速蠕变阶段任意时刻t稳定性系数Ft为:其中：nt为从监测开始到任意时刻t对应的单位时间段数，取1、2、3、…n，当nt＝n时，边坡的稳定性系数为1，边坡破坏失稳；(四)边坡加速蠕变阶段起始点tc及稳定性系数的确定：运用步骤(三)边坡等速变形阶段的稳定性系数的动态测定方法，确定边坡由等速变形转变为加速变形起始点tc处边坡的稳定性系数：(五)蠕滑型边坡加速变形阶段动态稳定性系数的确定,包括如下步骤：(1)加速蠕变阶段任一时刻ti边坡所余破坏时间的确定：根据斋藤迪孝位移时序预测法的边坡蠕滑加速变形阶段所余破坏时间预测原理，边坡瞬时应变速率与所余破坏时间仍成反比，因此，当边坡进入加速变形阶段，以加速蠕变起始点为基础点，对边坡进行连续等时监测，任取三个监测点ti、ti+1和ti+2，其中：ti+2‑ti+1＝ti+1‑ti；i取c、c+1、c+2.....，对应的位移变形量为Si、Si+1和Si+2，在ti和ti+2监测时间段中间取一点ti+1′，使其对应曲线上的位移量Si+1′满足Si+2‑Si+1′＝Si+1′‑Si,根据几何关系推导可知：则可以确定任意时刻ti边坡所余破坏失稳时间为：(2)加速蠕变阶段边坡动态稳定性系数的确定：根据上述步骤中所余破坏失稳时间tri，可确定边坡加速蠕变阶段任一时刻ti到破坏失稳的单位时间段数为mi：根据边坡失稳破坏的单位时间段数mi，采用等量折减逼近的方法确定边坡加速变形阶段任意时刻的动态稳定性系数Ft：其中：为边坡ti时刻的稳定性系数，当i＝c时为边坡加速蠕变起始点的稳定性系数；pi为边坡从ti时刻到任意时刻t对应的单位时间段数，当pi＝mi时，边坡稳定性系数为1；(六)蠕滑型边坡失稳预警判据确定：通过对上述步骤中确定的边坡动态稳定性系数Ft与传统安全系数Fcr比较，即当Ft≥Fcr时，边坡处于稳定状态；当Ft＜Fcr时，边坡处于不稳定状态，实现对自然蠕滑型边坡进行稳定性的预警评价和治理设计。