[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

摘要

本发明公开了一种基于非饱和土体含水量的浅层降雨滑坡预警方法，属于山地灾害领域。本发明根据非饱和土力学理论，水文学理论和滑坡稳定性分析理论，结合实时监测滑坡土体体积含水量对滑坡非饱和土的稳定系数进行实时求解，并以规范规定的稳定性状态建立预警指标为基础，实现对非饱和条件下浅层降雨滑坡进行实时预警的方法。本发明理论方法可靠，计算科学便捷，预警指标基于规范，既解决了浅层降雨滑坡非饱和破坏力学机理在预警报中的适用性问题，又提高了预报可靠性，准确性和科学性。本发明可直接为浅层降雨滑坡的稳定性分析和监测预警提供技术支撑。

主权项

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γs,土体的饱和体积含水量θs，土体的残余体积含水量θr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Se(Z,t)：Se(Z,t)=θ(Z,t)-θrθs-θr]]>式中：Se(Z,t)为有效饱和度，θs为土体的饱和体积含水量，θr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，γw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σs(Z,t)：σs(Z,t)＝Seψ(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))Zsinβcosβ]]>式中，Fs(Z,t)为滑坡非饱和土体稳定系数，σs(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,γs为土体干容重,γw为水的容重,β为滑坡坡度。