[发明专利]一种联合中性点计算及有限元模拟的滑坡稳定性辨识方法

说明书

本发明涉及一种联合中性点计算及有限元模拟的滑坡稳定性辨识方法，包括采用中性点计算方法确定陡缓型基覆面滑坡中的较陡段基覆面和较缓段基覆面的分界面；基于此，分别计算库水波动范围处于较陡段基覆面和较缓段基覆面时，渗透力和浮托力单因素作用下滑坡稳定性识别；引入无量纲参数(滑体渗透系数k/库水波动速度v)并采用有限元数值模拟方法，辨识渗透力和浮托力耦合因素作用下库水波动范围处于较陡段基覆面和较缓段基覆面时的滑坡稳定性。本发明通过两种方法的联合使用不仅实现了较陡段基覆面和较缓段基覆面分界面的精准定位，同时还揭示了渗透力和浮托力单因素和耦合因素作用下的滑坡稳定性变化规律。

技术领域

本发明涉及地质工程中的滑坡稳定性计算和数值仿真技术领域，具体是一种联合中性点计算及有限元模拟的滑坡稳定性辨识方法。

背景技术

水库滑坡可引起巨大的风暴潮和其他灾难性后果，引起广泛关注。2003年，三峡水库被首次蓄水后不久就导致了千将坪滑坡的发生，导致22艘渔船倾覆，24人丧生。为确保水库安全，已投入15亿美元加固三峡水库堤岸。然而，由于加固结构造价高、施工难度大，许多大型水库滑坡尚未得到治理。许多山体仍处于持续变形状态，例如，目前在黄土坡和白水河滑坡处记录到的累计监测位移达数米。

陡缓型基覆面滑坡是库区滑坡中较为普遍的一个类型。陡缓型基覆面滑坡中存在较陡基覆面和较缓基覆面，如何辨别较陡基覆面和较缓基覆面的分界面以及库水作用在分界面两侧是否会导致陡缓段基覆面的稳定性产生差异亟需探明。库水位波动对斜坡稳定性的影响是变化的，是不确定的，而导致这种现象的最主要是原因是库水波动所产生的浮托作用和渗流作用对斜坡稳定性影响主控情况不明。

因此，为解决上述问题，本发明提出了一种综合发挥模拟分析及稳定性计算分析的优势的滑坡稳定性识别方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决技术问题是，提供了一种联合中性点计算及有限元模拟的滑坡稳定性辨识方法，其根本特点在于：采用中性点计算方法确定陡缓型基覆面滑坡中的较陡段基覆面和较缓段基覆面的分界面，并进一步获得考虑渗透力和浮托力单因素情况下，库水作用于分界面两侧时的滑坡稳定性特点；由于单因素影响下的滑坡稳定性变化规律存在差异，因此引入无量纲参数(滑体渗透系数k/库水波动速度v)并采用有限元数值模拟方法，辨识渗透力和浮托力耦合因素作用下库水波动范围处于分界面两侧时的滑坡稳定性，即探明渗透力和浮托力对滑坡稳定性的主控程度。本发明提供的一种联合中性点计算及有限元模拟的滑坡稳定性辨识方法，思路清楚，技术成熟，充分结合了数值模拟技术及理论分析计算的优点，适用于所有水动力影响下的陡缓型界面滑坡稳定性分析，具有良好的应用前景。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：一种联合中性点计算及有限元模拟的滑坡稳定性辨识方法，该方法包括以下内容：

计算库水引起滑坡稳定性突变的中性点，确定较陡段基覆面和较缓段基覆面的分界面；

获得考虑渗透力和浮托力单因素情况下，库水作用于分界面两侧时的渗透力和浮拖力对滑坡稳定性的影响规律；

以确定的分界面建立陡缓型基覆面滑坡有限元数值模型，在数值模型中考察滑体渗透系数k/库水波动速度v这一无量纲参数的变化对陡缓型基覆面滑坡稳定性的影响，辨识出渗透力和浮托力耦合因素作用下库水波动范围处于分界面两侧时的滑坡稳定性，即探明渗透力和浮托力对滑坡稳定性的主控程度。

所述有限元数值模型建立采用的软件为Geo-slope、ANSYS、ABAQUS、Geo-studio或ADINA，无量纲参数的变化范围为0.001～1000。

考察滑体渗透系数k/库水波动速度v这一无量纲参数的变化是指，无量纲参数按照数值增大的方式依次设置。

探明渗透力和浮托力对滑坡稳定性的主控程度的过程是：

在有限元数值模型中确定分界面；