[发明专利]基于有限元模拟的滑坡监测与预警方法

说明书

本发明属于滑坡监测技术领域，具体涉及基于有限元模拟的滑坡监测与预警方法。其技术方案为：基于有限元模拟的滑坡监测与预警方法，包括如下步骤：S1：根据现场地质勘察确定滑坡范围，根据实验现场测得土壤抗剪强度随土壤含水率的变化情况、测得土壤力学参数和边坡地形参数；S2：代入f、φ和ω的数值，根据公式lg f＝A+Bω和lgφ＝C+Dω，计算系数A、B、C、D；S3：选定边坡土壤含水率实时监测站位置，并开展监测站建设；S4：拟合出边坡土体稳定系数计算公式；S5：将步骤S2中的lg f＝A+Bω和lgφ＝C+Dω代入步骤S4中的边坡土体稳定系数计算公式；S6：根据不同的等级进行相应的预警指标。本发明提供了一种基于有限元模拟的多因素滑坡监测与预警系统方法。

技术领域

本发明属于滑坡监测技术领域，具体涉及基于有限元模拟的滑坡监测与预警方法。

背景技术

滑坡是我国山区常见地质灾害，具有破坏性强、影响范围广、难预防等特点。目前、滑坡预警采用的方法主要有两类包括基于数学模型预警；基于阈值预警。

数学模型主要采用的是极限平衡法对边坡稳定性分析计算，该方法仅是数学物理方法，计算的时候需要假设滑动面位置，不能很好的符合具体滑坡的实际情况。

阈值预警主要包括变形速率阈值和降雨强度阈值。目前关于降雨阈值，学者提出了很多模型，但降雨仅仅只是诱发因素，并不能完全左右滑坡的发生。且基于降雨开展的预警模型，对于不同的地质条件其阈值有很大的差别，因为其忽略了岩土体的物理性质，不具有推广性。而基于变形速率阈值的预警与降雨预警一样存在指标单一、没能很好的与滑坡内因相结合、不具有推广性等问题。

从根本上来说，无论是降雨、还是变形，滑坡的发生是因为土体的强度发生变化，导致剪切力大于抗剪力，从而发生滑坡。而降雨、变形都是导致土壤强度发生变化的原因之一。

公开号CN 101598721，公开日为2009.12.09提出了一种11个变量的土边坡稳定性控制因素综合表，基于这11个变量建立了回归方程。通过分析降雨与区域滑坡与降雨之间的关系，建立有效雨量统计表，并结合抗洪能力表，做出相应的滑坡预警。该专利文献综合考虑了土边坡稳定性的控制性，但其控制因素是定性的，在实际预测中需专业人员对边坡进行定性分析，导致其实际预测较困难。

公开号CN 105788180，公开日为2018.03.27的中国专利文献耦合非饱和土理论、水文学理论、滑坡稳定性分析理论建立了一个滑坡稳定性计算公式，然后根据稳定性状态划分不同的预警等级。该专利文献做到了与滑坡内因很好的结合，但其参数过多，且仅是数学物理方法，不能很好的与实际结合，防灾适用性较差。

公开号CN 105761436，公开日为2018.06.29的中国专利文献同时考虑了引发滑坡的地形因子和降雨因子两大因素，构造了出了基于综合地形因子和降雨因子的滑坡临界值计算公式。该专利文献避免了预警指标单一，但前提是在相同的地质条件，仅仅只考虑到了诱发因素，没能做到与滑坡内因相结合，防灾适用性不好。

公开号CN 109919234，公开日为2019.06.21的中国专利文献提出了基于系统聚类的加权马尔科夫滑坡预警方法，运用了统计学的方法，建立了滑坡预警模型。其缺点是需要大量的历史数据，防灾适用性差。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种基于有限元模拟的多因素滑坡监测与预警系统方法。

本发明所采用的技术方案为：

基于有限元模拟的滑坡监测与预警方法，包括如下步骤：

S1：根据现场地质勘察确定滑坡范围，根据实验现场测得土壤抗剪强度随土壤含水率的变化情况、测得土壤力学参数和边坡地形参数；其中，土壤力学参数包括土壤粘聚力f、土壤内摩擦角φ、土壤含水率ω、土壤容重γ，边坡底薪参数包括边坡坡度h和边坡坡高θ；