[发明专利]复合水动力库岸边坡稳定性预测方法

摘要

本发明涉及一种复合水动力库岸边坡稳定性预测方法，属于边坡稳定性评价与滑坡灾害监测预警技术领域。本发明步骤如下：水库型滑坡初步勘察与位移监测点选取、监测设备的布置与安装及监测数据的处理、滑坡基本物理力学性质参数及坡体条分方法的确定、降雨作用下水位线以上坡体整体剩余下滑推力增量的确定、库水位下降过程中边坡浸润线的确定、库水位作用下水位变动范围内坡体剩余下滑推力增量的确定、水库型滑坡复合水加载及其响应参数的确定、复合水动力增载位移响应比预测模型的确定、复合水边坡稳定性评价及监测预警，揭示水库型滑坡复合水动力增载位移响应比参数与滑坡稳定性的对应关系，以此为依据对水库型边坡稳定性演化规律进行分析与评价。

主权项

1.一种复合水动力库岸边坡稳定性预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：水库型滑坡初步勘察与位移监测点选取，包括如下小步：(1)根据库水位调度方案在最高库水位接触的坡体至后缘拉张裂缝范围内设置n个位移监测点，n≥3；(2)位移监测基准点，数量不少于3个，选在监测滑坡体以外稳定的基岩或无变形的区域，形成位移监测控制网，保证自我校核和控制边坡监测点全面监测；步骤二：监测设备的布置与安装及监测数据的处理，包括如下小步：(1)监测设备的布置与安装；(2)边坡位移与降雨量、库水位实时监测及数据处理；步骤三：滑坡基本物理力学性质参数及坡体条分方法的确定；步骤四：降雨作用下水位线以上坡体整体剩余下滑推力增量的确定，包括如下小步：(1)降雨作用下滑坡平均地下水位的确定：有效降雨量与平均地下水位变化量的关系：h_t＝AJ_t+B(A、B与岩土体性质有关，A＞0)；提出运用工程地质类比法，将该区域其他滑坡降雨量与地下水的历史监测数据进行线性拟合，可综合确定待评价滑坡坡体岩土体性质参数A和B，进而根据式(1)可确定t时刻降雨引起的平均地下水位增量Δh_t；Δh_t＝(h_t‑h_t‑1)＝A(J_t‑J_t‑1)＝AΔJ_t  (1)(2)降雨作用下第i条块剩余下滑推力增量的确定：对于库水位线以上的条块，在不考虑条间力的传递作用下，其第i个条块剩余下滑推力变化量为：考虑条间力传递作用，地下水变化下第1个条块剩余下滑推力增量为:第i条块前端至边坡后缘的整体剩余下滑推力增量为:式中：步骤五：库水位下降过程中边坡浸润线的确定，包括如下小步：依据大量水库滑坡实际监测数据统计可确定库水位实际波动情况下渗流浸润面位置最高点为：式中：k为坡体的渗透系数；μ为给水度；v为水位的降速；ΔH为库水的最大降距；从最高点F到渗出点E之间坡身段的渗流量为:从渗出点E到坡角C的坡面流量为:式中：h_i为计算时水面水深，m；m₁为坡率；L为计算浸润线最高点到坡脚的水平距离，m；令式(6)等于式(7)，求得h_e，进而求得再利用式(8)可以求得对应水平距离x处的浸润面最高点F的高度h_x：步骤六：库水位作用下水位变动范围内坡体剩余下滑推力增量的确定，包括如下小步：对于库水位调控范围内的条块，在不考虑条间力的传递作用下，根据式(9)可确定其库水位下降引起的第j条块剩余下滑推力增量：式中:考虑条间力传递作用，库水位变化ΔH条件下库水位调控范围内第1个条块剩余下滑推力增量为:库水波动范围内坡体剩余下滑推力增量为:式中:B₃＝ΔH_j/ΔH_j(t),B₂＝1‑B₃；步骤七：水库型滑坡复合水加载及其响应参数的确定，包括如下小步：(1)单位统计分析周期的确定；(2)降雨量及库水位加载及其响应参数的确定；步骤八：复合水动力增载位移响应比预测模型的确定：以复合水动力增载与其位移响应统计量为依据，可确定边坡复合水动力增载位移响应比模型，即：步骤九：复合水边坡稳定性评价及监测预警，包括如下小步：(1)根据步骤八计算得出的边坡不同周期复合水动力增载位移响应比值，可对边坡稳定性进行评价及监测预警：当η＝1或η在1附近波动时，判定该边坡处于稳定阶段；当η＞1且η不断变大，判定该边坡处于不稳定发展阶段；(2)对于处于不稳定发展阶段的边坡，提出根据动力增载位移响应比随复合水动力变化的关系曲线，确定复合水动力增载响应比变化率λ_t为：当动力增载响应比变化率λ_t为一常数，判定边坡处于加速变形阶段；当动力增载响应比变化率λ_t逐渐增大，判定边坡处于整体滑移阶段，此时应及时对边坡失稳进行预警。