[发明专利]一种基于非饱和土体含水量的浅层降雨滑坡预警方法

权利要求书

1.一种基于非饱和土体含水量的浅层降雨滑坡预警方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤一：根据现场地质勘查确定滑坡范围，并通过岩土试验确定滑坡非饱和土体物理力学参数：其中，物理力学参数包括：土体有效内摩擦角φ',土体有效粘聚力c',土体干容重γ_s,土体的饱和体积含水量θ_s，土体的残余体积含水量θ_r和非饱和土水土特征曲线参数α，n；选定滑坡体积含水量监测站位置，制定监测方案；

步骤二：开展实时监测站点建设及传感器埋设安装，并实现实时监测，数据传输和存储到控制中心；

步骤三：建立基于实时体积含水量的非饱和土体稳定系数计算模型，对滑坡非饱和土体稳定系数进行计算，展示和存储；

步骤四：控制中心根据计算结果，对比滑坡预警分级指标，对降雨滑坡开展实时监测预警；

所述步骤一和步骤二中的监测站点建设中，滑坡体积含水量监测站应布置在滑坡范围内，并至少安装一个体积含水量传感器，传感器埋深为20～50cm；

所述步骤二具体如下：(1)根据滑坡现场勘查确定滑坡监测范围，建设滑坡体积含水量监测站，开展监测站点布置，传感器的埋设安装；(2)进一步开展滑坡土体的体积含水量实时监测，通过GPRS无线传输，将监测数据实时传输并存储到控制中心；

所述的步骤三中涉及的基于实时体积含水量的非饱和土体稳定系数计算方法，是耦合非饱和土理论，水文学理论和滑坡稳定性分析理论，对滑坡非饱和土体稳定系数进行实时求解，具体按照如下方法实施：

根据水文学理论计算有效饱和度S_e(Z,t)：

Se(Z,t)=θ(Z,t)-θrθs-θr]]>

式中：S_e(Z,t)为有效饱和度，θ_s为土体的饱和体积含水量，θ_r为土体的残余体积含水量；t为不同时刻，Z为不同土层深度；θ(Z,t)为土体不同时刻t和不同深度Z的体积含水量；

根据土壤学理论计算非饱和土体基质吸力ψ(Z,t)：

ψ(Z,t)=γwh(Z,t)=γwSe(Z,t)-1nα]]>

式中：ψ(Z,t)为滑坡非饱和土体基质吸力，γ_w为水的容重,α和n为水土特征曲线特征参数；

根据非饱和土理论计算非饱和土体深度的吸应力σ^s(Z,t)：

σ^s(Z,t)＝S_eψ(Z,t)

耦合非饱和土理论，水文学理论和滑坡稳定性分析理论，计算滑坡非饱和土体稳定系数Fs(Z,t)：

Fs(Z,t)=tanφ′tanβ+c′-σs(Z,t)γwtanφ′(γs+γw*θ(Z,t))Z sinβcosβ]]>

式中，Fs(Z,t)为滑坡非饱和土体稳定系数，σ^s(Z,t)为非饱和土体深度的吸应力；φ'为土体有效内摩擦角；c'为土体有效粘聚力,γ_s为土体干容重,γ_w为水的容重,β为滑坡坡度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤四中滑坡预警分级指标是根据规范规定的滑坡稳定性状态划分，具体为：根据规范规定将滑坡稳定性分为稳定状态1.15＜Fs，基本稳定状态1.05＜Fs＜1.15，欠稳定状态1＜Fs＜1.05，不稳定状态Fs＜1四个级别，滑坡预警分级指标相应采用不预警、黄色预警、橙色预警和红色预警四级划分。