專利名稱：一種利用降雨量測(cè)定滑坡穩(wěn)定性的動(dòng)力監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種邊坡監(jiān)測(cè)方法，尤其是一種利用降雨量測(cè)定滑坡穩(wěn)定性的動(dòng)力監(jiān)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
滑坡是危害性和破壞性較為嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害之一，滑坡穩(wěn)定性的科學(xué)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與防災(zāi)減災(zāi)工程的基礎(chǔ)與前提。目前，國(guó)內(nèi)外最廣泛應(yīng)用的滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法是極限平衡力學(xué)評(píng)價(jià)法和位移時(shí)序預(yù)測(cè)法。極限平衡力學(xué)評(píng)價(jià)方法是把滑坡體假設(shè)為剛體，分析其沿滑動(dòng)面的力學(xué)平衡狀態(tài)，通過下滑力、抗滑力的比值作為滑坡的安全系數(shù)Fs來評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性。但該類方法建立的力學(xué)評(píng)價(jià)模型為不含時(shí)間因素的靜態(tài)模型且建模的假設(shè)條件與限制條件較多，使得預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果易受上述因素的影響具有很強(qiáng)的不確定性，更無法預(yù)測(cè)滑坡發(fā)生的時(shí)間。位移時(shí)序預(yù)測(cè)法是以位移時(shí)序觀測(cè)曲線與蠕變理論為基礎(chǔ)的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)滑坡穩(wěn)定性及失穩(wěn)時(shí)間的一種方法。該方法監(jiān)測(cè)滑坡系統(tǒng)演化的位移-時(shí)間序列，運(yùn)用滑坡位移量、位移速率或位移加速度作為滑坡預(yù)測(cè)參數(shù)，分析其變化規(guī)律來預(yù)測(cè)滑坡穩(wěn)定性以及滑坡失穩(wěn)時(shí)間。該方法雖在某種程度上克服了極限力學(xué)平衡法的不足，但其評(píng)價(jià)的參數(shù)僅是滑坡演化過程中的位移或位移速率及其變化規(guī)律，解釋不了滑坡位移或位移速率變化的動(dòng)因，并且該方法所采用的位移預(yù)測(cè)參數(shù)易受外界因素干擾而出現(xiàn)多期加速階梯狀振蕩變化,而這種位移加速階梯狀振蕩變化并不能一定代表滑坡的整體失穩(wěn),而且該類方法位移預(yù)測(cè)參數(shù)并沒有統(tǒng)一失穩(wěn)判據(jù)，因而無法對(duì)滑坡災(zāi)害的發(fā)生時(shí)間做出準(zhǔn)確判別與預(yù)測(cè)。中國(guó)專利申請(qǐng)CN101598721.A公開了一種在降雨條件下土壤邊坡穩(wěn)定性預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法，其首先通過11個(gè)參數(shù)建立土邊坡穩(wěn)定性控制因素綜合表，再通過土邊坡穩(wěn)定性控制因素?cái)?shù)學(xué)回歸分析，建立各個(gè)控制因素抗洪能力評(píng)分表，然后通過區(qū)域滑坡與降雨關(guān)系調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析，得出滑坡時(shí)有效降雨量閥值，最后是根據(jù)抗洪能力評(píng)分表，結(jié)合各種降雨量規(guī)律與特征，建立土邊坡在降雨條件下的穩(wěn)定性警戒等級(jí)圖，根據(jù)土邊坡在降雨條件下的穩(wěn)定性警戒等級(jí)圖，對(duì)某一邊坡所處的穩(wěn)定性狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。但該發(fā)明所述方法(I)沒有考慮到在降雨或極端降雨在不同歷時(shí)條件下的滯后作用對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，(2)參數(shù)的選取對(duì)邊坡穩(wěn)定性的研究也是制約著本發(fā)明(3)滑坡失穩(wěn)預(yù)測(cè)沒有較準(zhǔn)確的時(shí)間，(4)沒有對(duì)應(yīng)提出明確的滑坡預(yù)測(cè)判據(jù)。中國(guó)專利申請(qǐng)CN102799756A公開了一種降雨作用下的滑坡預(yù)測(cè)方法，通過將基于物理概念的水文模型和畢肖普邊坡穩(wěn)定分析方法相結(jié)合，對(duì)研究位置滑坡災(zāi)變過程進(jìn)行時(shí)空預(yù)測(cè)，是一種將土力學(xué)、水力學(xué)與計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬相結(jié)合的滑坡預(yù)警預(yù)報(bào)方法。但此發(fā)明所述方法沒有確定那個(gè)的滑坡預(yù)測(cè)模型及滑坡預(yù)測(cè)判據(jù)，僅僅以一個(gè)滑坡預(yù)警等級(jí)來預(yù)測(cè)滑坡，沒有準(zhǔn)確的滑坡預(yù)測(cè)時(shí)間，預(yù)測(cè)效果模糊，同時(shí)易受到原有極限平衡分析方法本身缺點(diǎn)的限制。對(duì)工程的實(shí)際操作有嚴(yán)重不可避免的制約性。
上述方法不足導(dǎo)致其實(shí)際工程應(yīng)用性大大降低，因此探索一種適合該類性邊坡的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方案厄待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用降雨量測(cè)定滑坡穩(wěn)定性的動(dòng)力監(jiān)測(cè)方法，該方法改變了傳統(tǒng)位移時(shí)序預(yù)測(cè)法僅僅選取滑坡位移或位移速率作為監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)參數(shù)的思路，將降雨與滑坡位移或位移速率進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)，有預(yù)測(cè)滑坡的精確統(tǒng)一判據(jù)，對(duì)滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和預(yù)警治理提供了有效依據(jù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種利用降雨量測(cè)定滑坡穩(wěn)定性的動(dòng)力監(jiān)測(cè)方法，步驟如下:I)選取滑坡位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)；2)布置于安裝監(jiān)測(cè)設(shè)備；3)將監(jiān)測(cè)設(shè)備獲取的降雨量及位移速率監(jiān)測(cè)與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)初處理；4)確定滑坡動(dòng)力加載率與位移動(dòng)力響應(yīng)率，即將某一降雨過程中降雨量的增量變化與初始降雨量之比作為滑坡失穩(wěn)的動(dòng)力加載率，將相應(yīng)滑坡位移速率的變化與初始位移速率之比作為滑體穩(wěn)定性的位移動(dòng)力響應(yīng)率；5)確定滑坡位移動(dòng)力加載率與滑坡穩(wěn)定性判據(jù)，將滑坡失穩(wěn)的動(dòng)力加載率與位移動(dòng)力響應(yīng)率之比定義為滑坡位移動(dòng)力加載率，以滑坡的位移降雨動(dòng)力加載率作為滑坡穩(wěn)定性的判據(jù)，確定滑坡的降雨動(dòng)力加載率預(yù)測(cè)參數(shù)；6)滑坡的監(jiān)測(cè)與預(yù)警預(yù)報(bào)，根據(jù)降雨動(dòng)力加載率預(yù)測(cè)參數(shù)與滑坡穩(wěn)定性的定量關(guān)系，建立滑坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)模型，對(duì)滑坡的穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)與預(yù)警預(yù)報(bào)。所述步驟I)中選取滑坡位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)具體為:對(duì)待評(píng)價(jià)滑坡，分析滑坡主滑區(qū)及后緣拉張裂縫、剪出口關(guān)鍵位置確定滑坡體尺寸與分布范圍特征:①在邊坡的主滑面的坡體、張拉裂縫或剪出口部位設(shè)定η個(gè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，η為大于等于I的整數(shù)不少于3個(gè)位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)選在監(jiān)測(cè)滑坡體以外穩(wěn)定的基巖或無變形的區(qū)域，形成控制網(wǎng)，保證自我校核和控制邊坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)全面監(jiān)測(cè)。所述步驟2)中的監(jiān)測(cè)設(shè)備包括降雨量監(jiān)測(cè)設(shè)備和位移速率監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中降雨量監(jiān)測(cè)設(shè)備選用全自動(dòng)水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在邊坡監(jiān)測(cè)區(qū)域覆蓋式監(jiān)測(cè)，使所測(cè)降雨量具有普適性；位移速率監(jiān)測(cè)是在坡體監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用無線位移速率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，保證埋設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)備與滑坡體表層緊密結(jié)合，設(shè)備之間相互獨(dú)立，互不干涉，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移速率變化值得到有效監(jiān)測(cè)。所述步驟3)中降雨量及位移速率監(jiān)測(cè)與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)初處理具體為:以一個(gè)月時(shí)間間隔同步同周期對(duì)滑坡區(qū)的降雨量及位移速率監(jiān)測(cè)，并通過邊坡場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)信號(hào)收集器將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測(cè)室；對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分類預(yù)處理，并詳細(xì)錄入Excel表格。所述步驟5)中的滑坡穩(wěn)定性判據(jù)的確定是根據(jù)彈塑性力學(xué)基本原理，建立滑坡穩(wěn)定性判據(jù)如下:Y(t) = Y(t)+ma,
其中，m=l、2,
權(quán)利要求
1.一種利用降雨量測(cè)定滑坡穩(wěn)定性的動(dòng)力監(jiān)測(cè)方法，其特征是，步驟如下: 1)選取滑坡位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)； 2)布置于安裝監(jiān)測(cè)設(shè)備； 3)將監(jiān)測(cè)設(shè)備獲取的降雨量及位移速率監(jiān)測(cè)與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)初處理； 4)確定滑坡動(dòng)力加載率與位移動(dòng)力響應(yīng)率，即將某一降雨過程中降雨量的增量變化與初始降雨量之比作為滑坡失穩(wěn)的動(dòng)力加載率，將相應(yīng)滑坡位移速率的變化與初始位移速率之比作為滑體穩(wěn)定性的位移動(dòng)力響應(yīng)率； 5)確定滑坡位移動(dòng)力加載率與滑坡穩(wěn)定性判據(jù)，將滑坡失穩(wěn)的動(dòng)力加載率與位移動(dòng)力響應(yīng)率之比定義為滑坡位移動(dòng)力加載率，以滑坡的位移降雨動(dòng)力加載率作為滑坡穩(wěn)定性的判據(jù)，確定滑坡的降雨動(dòng)力加載率預(yù)測(cè)參數(shù)； 6)滑坡的監(jiān)測(cè)與預(yù)警預(yù)報(bào)，根據(jù)降雨動(dòng)力加載率預(yù)測(cè)參數(shù)與滑坡穩(wěn)定性的定量關(guān)系，建立滑坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)模型，對(duì)滑坡的穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)與預(yù)警預(yù)報(bào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述步驟I)中選取滑坡位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)具體為:對(duì)待評(píng)價(jià)滑坡，分析滑坡主滑區(qū)及后緣拉張裂縫、剪出口關(guān)鍵位置確定滑坡體尺寸與分布范圍特征:①在邊坡的主滑面的坡體、張拉裂縫或剪出口部位設(shè)定η個(gè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，η為大于等于I的整數(shù)不少于3個(gè)位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)選在監(jiān)測(cè)滑坡體以外穩(wěn)定的基巖或無變形的區(qū)域，形成控制網(wǎng)，保證自我校核和控制邊坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)全面監(jiān)測(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述步驟2)中的監(jiān)測(cè)設(shè)備包括降雨量監(jiān)測(cè)設(shè)備和位移速率監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中降雨量監(jiān)測(cè)設(shè)備選用全自動(dòng)水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在邊坡監(jiān)測(cè)區(qū)域覆蓋式監(jiān)測(cè)，使所測(cè)降雨量具有普適性；位移速率監(jiān)測(cè)是在坡體監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用無線位移速率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，保證埋設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)備與滑坡體表層緊密結(jié)合，設(shè)備之間相互獨(dú)立，互不干涉，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移速率變化值得到有效監(jiān)測(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述步驟3)中降雨量及位移速率監(jiān)測(cè)與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)初處理具體為:以一個(gè)月時(shí)間間隔同步同周期對(duì)滑坡區(qū)的降雨量及位移速率監(jiān)測(cè)，并通過邊坡場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)信號(hào)收集器將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測(cè)室；對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分類預(yù)處理，并詳細(xì)錄入Excel表格。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述步驟5)中的滑坡穩(wěn)定性判據(jù)的確定是根據(jù)彈塑性力學(xué)基本原理，建立滑坡穩(wěn)定性判據(jù)如下:
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征是，所述步驟6)中的滑坡的監(jiān)測(cè)與預(yù)警預(yù)報(bào)具體為:當(dāng)動(dòng)力加載率為I時(shí)，表明滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)動(dòng)力加載率突然持續(xù)增大，但
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用降雨量測(cè)定滑坡穩(wěn)定性的動(dòng)力監(jiān)測(cè)方法，將某一降雨過程中降雨量的增量變化與初始降雨量之比作為滑坡失穩(wěn)的動(dòng)力加載率，將相應(yīng)滑坡位移速率的變化與初始位移速率之比作為滑體穩(wěn)定性的位移動(dòng)力響應(yīng)率，將滑坡失穩(wěn)的動(dòng)力加載率與位移動(dòng)力響應(yīng)率之比定義為滑坡位移動(dòng)力加載率，以滑坡的位移降雨動(dòng)力加載率作為滑坡穩(wěn)定性的判據(jù)，確定滑坡的降雨動(dòng)力加載率預(yù)測(cè)參數(shù)，根據(jù)降雨動(dòng)力加載率預(yù)測(cè)參數(shù)與滑坡穩(wěn)定性的定量關(guān)系，建立滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)模型，對(duì)滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。該方法將降雨與滑坡位移或位移速率進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)，有預(yù)測(cè)滑坡的精確統(tǒng)一判據(jù)，對(duì)滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和預(yù)警治理提供了有效依據(jù)。
文檔編號(hào)G01N33/24GK103149340SQ20131004144
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月2日
發(fā)明者賀可強(qiáng), 陳為公, 賈玉躍, 陽吉寶, 王菲 申請(qǐng)人:青島理工大學(xué)