[发明专利]一种具有流变及加速变形特征的斜边坡预警预报方法

说明书

本发明涉及一种具有流变及加速变形特征的斜边坡预警预报方法，该方法基于变形监测数据所建立的累积变形‑时间曲线(S‑t曲线)，通过坐标变化将S‑t曲线转换为横、纵坐标均为相同量纲的T‑t曲线，计算T‑t曲线的修正切线角θ并绘制θ‑t曲线分析其变化规律，利用修正切线角特征值θ_特征以及修正切线角临滑值θ_临滑，综合分析θ‑t曲线中修正切线角θ的变化规律及边坡裂缝的空间发展演化趋势对滑坡做出预警预报。本发明方法思路清楚，操作简便，计算简单，准确性高，适用范围广泛，克服了现有预警方法计算复杂或预报不准确的缺点，具有良好应用前景。

技术领域

本发明属于地质灾害防治领域，尤其涉及一种具有流变及加速变形特征的斜边坡预警预报方法。

背景技术

简单且准确的边坡稳定性分析和预警预报方法研究一直是地质灾害防治领域的热点课题，也是目前尚未得到完善解决的难点问题。大量研究表明，松散土质斜坡(如库区古滑坡、人工填土边坡或其他各种成因的土质斜坡)和岩质斜坡从变形启动到整体滑动破坏具有时效变形特点，一般要经历初始变形、流变变形和加速变形三个变形阶段，而斜坡变形进入加速阶段是最终发生破坏的前提和基础。判识此类斜坡的稳定性及监测预警重点在于准确识别变形所处的阶段。

基于斜边坡的变形演化具有时效性的特点，近年来涌现出了根据累计变形-时间的切线角来进行滑坡的监测预警、以变形速率的发展趋势作为判断边坡稳定性的判据等方法，然而上述方法在实用性和准确性等方面均存在较大问题。斜坡位移-时间曲线的横、纵坐标其量纲明显不同，如果将纵横坐标的任一坐标作拉伸或压缩变换，位移-时间曲线仍可保持其三阶段的演化特征，但同一时刻的位移切线角则会随着因曲线的拉伸或压缩变换而发生变化，因此采用位移-时间切线角分析法进行滑坡的监测预警具有唯一不确定性问题。此外，变形速率的发展趋势并不能很好的反映斜坡变形所处的阶段，并且其变形速度阈值因不同的斜坡个体差异很大，往往具有较大的主观性和离散性，没有较好的普适性。此外一些斜边坡预警预报方法的中国专利或者没有考虑边坡破坏情况，或者计算涉及参数众多且公式繁琐等，如专利号为ZL201310376844.1、ZL201410014057.7的中国专利。因此本专利提出将S-t曲线转换为横、纵坐标均为相同量纲的T-t曲线，在分析T-t曲线的修正切线角变化规律的基础上再结合边坡宏观变形破坏特征及裂缝的空间演化规律及发育程度准确识别边坡稳定性和预警预报的方法不仅丰富了边坡稳定性评价方法，也为此类边坡治理和灾害防治提供科学根据，具有重要的工程应用意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有流变及加速变形特征的斜边坡预警预报方法，基于变形监测数据所建立的累积变形-时间曲线(S-t曲线)，通过坐标变化将S-t曲线转换为横、纵坐标均为相同量纲的T-t曲线，计算T-t曲线的修正切线角θ并绘制θ-t曲线分析其变化规律，利用修正切线角特征值θ_特征以及修正切线角临滑值θ_临滑，综合分析θ-t曲线中修正切线角θ的变化规律及边坡裂缝的空间发展演化趋势对滑坡做出预警预报。本发明方法思路清楚，操作简便，计算简单，准确性高，适用范围广泛，克服了现有预警方法计算复杂或预报不准确的缺点，具有良好应用前景。

本发明的技术方案是：一种具有流变及加速变形特征的斜边坡预警预报方法，适用于从开始出现变形到最终失稳破坏经历初始变形段、流变变形段和加速变形段三个变形阶段的斜边坡预警预报研究，该方法的步骤为：

A1：基于监测数据，采用绘图软件绘制出斜边坡累积变形-时间曲线，即S-t曲线，根据曲线所具有的特征准确识别并界定曲线的三个变形阶段；

A2：利用流变变形阶段各监测周期的变形速率求平均值构建流变变形阶段的变形速率v，流变变形阶段的变形速率的计算公式为式(1)；