[发明专利]一种考虑非饱和区作用的边坡滑移稳定性判别方法

说明书

本发明公开了一种考虑非饱和区作用的边坡滑移稳定性判别方法，具体包括以下步骤：（1）获取研究边坡的形态特征信息以及边坡土体相应的地质和水文参数；（2）通过分段取点实测或者利用边坡初始边界条件模拟的方法获取边坡内部的初始条件；（3）依据滑坡诱发因素作用下边坡边界条件的相应变化，模拟随后边坡内部的水文过程，并得出各个时刻的边坡内部水位线；（4）利用边坡稳定安全系数计算公式计算实时边坡稳定系数，并绘出边坡最小稳定安全系数变化流程线；（5）根据边坡最小稳定安全系数的变化流程线分析边坡最早的失稳时间及相应的失稳面积；本发明能获得更为准确的实时稳定安全系数计算结果，用以评判边坡的稳定性以及预测失稳时间，为滑坡灾害的预报及防护提供更有效的参考模型。

技术领域

本发明涉及评估浅层边坡在滑坡诱发因素作用下的滑移稳定性，具体提出一种考虑非饱和区作用的边坡滑移稳定性判别方法。

背景技术

浅层滑坡是一种频繁发生且后果严重的自然灾害，在世界各地多有发生，给社会经济造成了巨大损失，也给人们的生活埋下潜藏着的危险。而随着社会经济快速发展，在人类改造自然的过程中，边坡失稳在山区、河道亦或是新开挖的道路旁频繁发生，对人民的生命安全、经济安全造成了不可忽视的损失。是否能够准确地计算出边坡的稳定性及失稳时间，对于保障人民生命安全，减小不必要的社会经济损失具有重要的意义。

目前边坡稳定性研究大都是抽象化的，往往都是基于宏观尺度，而像非饱和区对边坡稳定性的影响在之前的研究中并不被重视。如今人们逐渐发现并证明了非饱和区的微观作用对土体内部水分分布及运移的重要性，这也意味着非饱和区作用对边坡稳定性也有着重要影响。因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的主要目的在于，鉴于非饱和区在滑坡失稳研究中的重要性，本发明的目的在于提供了一种考虑非饱和区的边坡滑移稳定性判别方法，旨在阐明非饱和区在浅层滑坡问题上的重要作用及影响机制，改进现有的滑坡分析理论，提出考虑非饱和区作用的滑坡分析理论，能获得更为准确的实时边坡安全系数计算结果，用以评判边坡的稳定性以及预测失稳时间，为滑坡灾害的预报及防护提供更有效的参考模型。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种考虑非饱和区作用的边坡滑移稳定性判别方法，包括以下步骤：

步骤1，基于试验测量和历史数据取得研究边坡的形态特征信息以及边坡土体的地质参数和水文参数；

步骤2，建立坐标系，沿坡长方向分段取点测量边坡内部的初始条件(初始水位或者含水量条件)，或者利用边坡初始边界条件来模拟边坡内部的初始条件，建立一维水文模型；

步骤3，依据滑坡诱发因素作用下边坡边界条件的相应变化，模拟滑坡诱发因素作用下随后边坡内部的水文过程，并得出各个时刻的边坡内部水位线；

步骤4，在模拟随后边坡内部水文过程的同时，将各个时刻的水位线和相应边坡内部含水量分布信息代入边坡稳定安全系数计算公式(公式(4))计算实时边坡最小稳定安全系数，并分析绘出边坡最小稳定安全系数变化流程线；

步骤5，分析边坡最小稳定安全系数变化过程线，判断边坡的最早失稳时间与相应的失稳面积。

在步骤1获得边坡土体的水文参数时，利用公式(1)由原始的VG(Van Genuchte)参数取得改进后的VG参数，对非饱和区内部的含水率和渗透率进行重新计算，以方便进行积分计算获取非饱和区整体含水量及其渗透能力，从而便于考虑非饱和流的作用：

式中：θ是土体含水率，θ_s和θ_r分别是土体饱和含水率和残余含水率；K_s和K(ψ)分别是饱和土和非饱和土的渗透系数；ψ是基质吸力；n₁、n₂、α、β是改进后的VG函数参数。