[发明专利]一种通过界定应变局部化区域预测边坡滑裂面位置的方法

说明书

本发明涉及一种通过界定应变局部化区域预测边坡滑裂面位置的方法，包括：划分实验观测区域；计算应变值；确定各应变局部化区域范围；连接各个高程的应变局部化区域。本发明通过确定二维边坡应变局部化区域的理论计算方法，引入了概率论中置信区间的概念，可以在边坡模型试验中应用，用于在试验中系统化直观化的显示边坡的变形特点并在早期有效预测最终破坏时的滑裂面位置。该技术具有计算准确、应用范围广、可程序化等特点，为边坡变形破坏的理论及试验研究提供有力支撑。

技术领域

本发明涉及一种通过界定应变局部化区域预测边坡滑裂面位置的方法，是一种水文地质分析方法，是一种基于图像位移观测技术的应变局部化区域的理论计算方法。

背景技术

滑坡是指斜坡上的土体或岩体在一定条件下变形、破裂、向下运动的自然地质现象。滑坡研究的主要任务是深入研究滑坡过程中的岩土性质，揭示滑坡产生和变形机理，为滑坡灾害的预测和防治提供理论基础。在研究中越来越多的发现表明，边坡的破坏是一个变形逐渐累积直至超过临界线的过程（渐进破坏），人们越来越多的把关注点从最终的破坏形态转移到从引入诱发因素（如地震、降雨、开挖等）开始到边坡变形破坏的全过程。很多时候这个全过程是很长的，如Cooper et al（1998）的试验中，边坡在灌水后196天才发生整体破坏。因此需要采用对模型无干扰的非接触式位移测量技术来自动的记录边坡在各个时刻的变形值。

应变局部化，是指边坡内部的应变在某些区域内相对集中的现象，具有宏观可见性，也是边坡破坏前所必须经历的重要阶段。目前很多学者都很重视对应变局部化区域的研究，然而其确定方法却很少，如胡耘在边坡的离心模型加载试验中通过位移测量技术得出边坡在某一时刻变形的等值线图，认为坡脚上方有一个等值线相对密集区，该区域成条带状向坡顶发展。其所描述的等值线密集区即为该时刻边坡内的应变局部化区域，其只是对位移现象进行了描述，并没有定量的对应变局部化进行数值计算。应变局部化区域代表了开挖边坡内部应变的不均匀集中，该区域土体单元应变相对周围土体更大，更容易达到破坏状态导致局部破坏产生，最终滑裂面是多点局部破坏贯通的结果，应变局部化区域必然与滑裂面之间存在着紧密的联系。因此，合理的界定应变局部化区域既能反应边坡的变形特点，又能在变形的早期预测最终破坏面的位置从而有针对性的采取加固手段，无论对理论研究和工程实际都有非常重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种通过界定应变局部化区域预测边坡滑裂面位置的方法。所述方法基于图像位移观测技术的应变局部化区域的理论计算方法，通过置信区间概率的反算来寻找满足该区间概率要求的变形范围，能够准确的寻找和计算边坡在变形的各个阶段内应变集中发生的范围，并以此预测最终滑裂面的产生位置。

本发明的目的是这样实现的：一种通过界定应变局部化区域预测边坡滑裂面位置的方法，所述方法的步骤如下：

划分实验观测区域的步骤：对试验区域按照高程划分，每个区域均为水平条带状，每个条带中均布同尺寸四节点正方形应变计算单元，单元的选择要采用正方形四节点单元，相邻两个单元共用两个节点；

计算应变值步骤：根据图像位移测量技术得到各节点处的位移值，按公式：

计算各单元在某一时刻的应变值，