[发明专利]一种面向油气管道沿线崩塌地质灾害的监测与预警方法

说明书

本发明涉及地质灾害预警技术领域，公开了一种面向油气管道沿线崩塌地质灾害的监测与预警方法。该方法包括：步骤1：对崩塌斜坡进行建模分析，确定崩塌斜坡包括发生崩塌的岩体以及未发生崩塌的斜坡面，其中，崩塌的岩体的底部为塑性区；步骤2：获取岩体的自重、岩体在斜坡面上的抗滑力以及岩体的滑动力，分析发生崩塌时，塑性区的受到来自岩体的压力情况，对岩体与斜坡面之间的裂缝开合度进行模拟计算；步骤3：结合裂缝开合度，制作预警等级，并根据具体的裂缝开合度数值发出对应预警等级的预警。本方法可实现对崩塌灾害不同预警等级的预测和预警，可解决崩塌防灾减灾问题。

技术领域

本发明涉及地质灾害预警技术领域，尤其涉及一种面向油气管道沿线崩塌地质灾害的监测与预警方法。

背景技术

油气管道地质灾害类型包括滑坡、崩塌、水毁等。其中，崩塌对管道的危害主要表现在对管道的牵扯、冲击和压覆破坏。管道铺设于较松散的岩土体内，岩土体边缘被开挖，形成高陡边坡，受大气降水、风化等因素影响，边坡有发生崩塌的危险。若边坡发生崩塌，将使管道裸露并被碎石冲击，产生破裂风险。除此之外，管道铺设在陡崖脚下崩塌隐患区下方，若发生崩塌后，崩塌体坠落冲砸管道，可能造成管道压覆甚至变形，对管道安全造成影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种面向油气管道沿线崩塌地质灾害的监测与预警方法，本方法通过对崩塌斜坡建模，利用受力分析的方式，计算出崩塌斜坡的实时状态，从而发出相应的预测与预警信号，为崩塌灾害的防护提供科学依据。

本发明采用的技术方案如下：一种面向油气管道沿线崩塌地质灾害的监测与预警方法，包括：

步骤1：对崩塌斜坡进行建模分析，确定崩塌斜坡包括发生崩塌的岩体以及未发生崩塌的斜坡面，其中，崩塌的岩体的底部为塑性区；

步骤2：获取岩体的自重、岩体在斜坡面上的抗滑力、岩体的滑动力，分析发生崩塌时，塑性区的受到来自岩体的压力情况，对岩体与斜坡面之间的裂缝开合度进行模拟计算；

步骤3：结合裂缝开合度，制作预警等级，并根据具体的裂缝开合度数值发出对应预警等级的预警。

进一步地，所述步骤1中，对崩塌斜坡进行建模分析具体包括：

根据现实情况中发生的崩塌的地质情况，将崩塌斜坡简化为梯形，将崩塌的岩体简化为平行四边形，将塑性区简化为三角形，构建出崩塌斜坡的物理受力模型。

进一步地，所述步骤2具体包括：

步骤21：获取岩体的自重G，具体公式如下：

其中，G表示岩体自重(kN)，S_BCDE表示岩体去除塑性区后其他部分的面积(m²)，γ表示岩体容重(kN/m³)，a表示岩体的水平宽度(m)，H表示崩塌斜坡的高度(m),α表示崩塌岩体的坡度(°)；

步骤22：获取岩体在斜坡面上的抗滑力R_φ，具体公式如下：

R_φ＝λtanφ·G cosα   (2)

其中，R_φ表示抗滑力(kN)，φ表示岩体的内摩擦角(°)，λ表示接触系数(0.75)，α表示崩塌岩体的坡度(°)，G表示岩体自重(kN)；

获取岩体的滑动力T，具体公式如下：

T＝G sinα   (3)

其中，T表示滑动力(kN)，G表示岩体自重(kN)，α表示崩塌岩体的坡度(°)；

步骤23：根据获得的抗滑力R_φ和滑动力T，进一步分析塑性区顶面的有效压力，并以应力σ的形式表示，如下：