[发明专利]结合监测与有限元修正以确定边坡滑动面变动的方法

说明书

技术领域

本发明涉及地质灾害监测及灾害提前预报领域，特别涉及一种结合监测与有限元修正以确定边坡滑动面变动的方法。

背景技术

由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，单单根据地质勘察资料和室内土工试验参数来确定设计和施工方案，往往含有许多不确定因素，对边坡在降雨与施工过程中引发的土体性状、环境、邻近建筑物、地下设施变化的监测已成了工程建设必不可少的重要环节，同时也是指导正确施工的眼睛，是避免事故发生的必要措施，这使得对边坡稳定性计算有重要影响的边坡的滑动面的确定显得非常重要。传统边坡的滑动面是根据边坡土体天然含水率时土体的各物理力学参数确定，并未考虑含水率变化、边坡几何形状、边坡土体应力应变等因素变化时边坡的滑动面会发生变动。现有的边坡的监测仪器，测量精度很高，能实时监测边坡的表层位移、深层位移、地下水位、地表裂缝、环境变量等，这些为实时确定边坡滑动面的位置提供了极大的便利。但是，目前对边坡由于降雨、地下水位等其他因素下，边坡土体的含水率的变化而引起土的应力、重度、粘聚力、摩擦角等发生变化时，以及边坡发生变形后，未对边坡的有限元模型相应的几何参数、材料属性、边界条件和初始应力状态进行修正，因而未考虑边坡的潜在滑动面的位置的变动对边坡稳定性的影响。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结合监测与有限元修正以确定边坡滑动面变动的方法，从而克服目前对边坡预警时没有考虑降雨、地下水位等其他因素使边坡滑动面变动以对边坡稳定性造成影响的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种结合监测与有限元修正以确定边坡滑动面变动的方法，包括以下步骤：

1)对待测边坡进行地质勘查与土工试验，得到待测边坡的几何模型、初始土体物理力学参数和土工试验结果关系图，建立边坡的初始有限元模型，根据所述初始有限元模型确定自然状态下待测边坡的初始滑动面；

2)在所述待测边坡的上方设置一个雨量采集器，在所述待测边坡不同深度的地下埋设地下水位监测器及土壤湿度监测器，同时采用GPS监测网对所述待测边坡表面的位移进行监测；

3)利用数据采集装置获取所述雨量采集器、地下水位监测器、土壤湿度监测器及GPS监测网的监测数据，并无线传输至中心数据接收站；

4)根据所述监测数据以及土工试验结果关系图实时修正所述初始有限元模型，根据修正后的有限元模型得出待测边坡的变动滑动面的位置；

5)获取所述变动滑动面，并判断边坡的稳定性，若所述待测边坡未失稳，则重复步骤3)至步骤4)。

优选的，上述技术方案中，所述初始土体物理力学参数包括：边坡天然状态下的粘聚力，摩擦角；边坡饱和状态下的粘聚力，摩擦角；边坡土体天然含水率；边坡孔隙比；边坡土体渗透系数；边坡土体重度。

优选的，上述技术方案中，步骤5)中，根据试验得到的初始土体物理力学参数，采用强度折减法来计算边坡的稳定性。

优选的，上述技术方案中，所述GPS监测网包含基准网和变形网。

优选的，上述技术方案中，所述土工试验结果关系图包括：土体粘聚力随含水率和摩擦角随含水率的变化关系图。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过监测设备将边坡的各种变化情况实时传回，考虑边坡土体在降雨、温度及荷载等因素发生变化时，边坡的坡体发生变形；边坡土体含水量发生改变，进而影响边坡土体的物理力学参数发生变化；从而能够获得边坡土体的变动滑动面的位置，从而确定了一套能通过监测与有限元计算相结合，能实时确定边坡的潜在滑动面位置的方法，提高了边坡稳定性计算的准确性。

附图说明

图1是根据本发明结合监测与有限元修正以确定边坡滑动面变动的方法的流程图。

图2是根据本发明高边坡的监测设备的三维布置示意图。

图3是边坡土体粘聚力c随含水率变化的关系曲线

图4是边坡土体内摩擦角随含水率变化的关系曲线

图5为边坡有限元模型

主要附图标记说明：

1-高边坡表面GPS监测点，2-雨量采集器，3-土壤湿度监测器与地下水位监测器，4、6-变动滑动面，5-初始滑动面，7-GPS基准点，8-待测边坡，9-变动后的高边坡表面GPS监测点。

具体实施方式