[发明专利]基于微破裂监测滑坡体稳定性的方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于微破裂监测滑坡体稳定性的方法和系统，其中方法包括：向滑坡体内布设安装微震监测设备，进行实时数据采集；连续监测滑坡体受到外部应力扰动前后两个时间窗口内的高频震动信号；利用高频能量积分比计算两个时间窗口内高频震动信号的频谱密度积分值的对数比；分别统计滑坡体受到应力扰动时间段前、后预设个时间段的高频震动信号作为背景，计算背景的频谱密度积分值的对数比；计算背景对数比的概率密度分布函数下背景对数比小于等于扰动对数比的概率，作为微破裂的置信水平，以判断滑坡体的稳定性。通过本发明的技术方案，自动识别应力扰动触发的微破裂，给出了反映边坡稳定性的安全系数值，直接反映边坡的稳定性。

技术领域

本发明涉及地质监测技术领域，尤其涉及一种基于微破裂监测滑坡体稳定性的方法和一种基于微破裂监测滑坡体稳定性的系统。

背景技术

自然界的应力扰动(如：地震、工业爆破、打桩、车辆通行、深井中进行高压注水以及大水库蓄水)能够改变区域内滑坡体应力状态，进而改变边坡的稳定性。当滑坡体风险较高，接近失稳状态时，外界应力扰动会使滑坡体内高风险区域先达到临界值，产生微破裂。传统的滑坡稳定性评价方法有工程地质分析法及力学平衡计算法。

工程地质分析法是定性的分析滑坡的稳定性，这里的地质条件包括地形地貌、气象水文、地层岩性、地质构造及地震、水文地质条件等。工程地质分析法是比拟法，即是从地质条件上(自然条件、作用因素及其变化)对比滑坡滑动与稳定之间的关系，据以判断滑坡的稳定程度。工程地质分析法包括以下四种：(1)地貌形态演变分析；(2)宏观地质条件对比分析；(3)滑动因素及变化幅度对比分析；(4)滑动迹象演变分析。该方法的优点是信息获取直观、方法简单、实用性强，适用各种于正在发生病害的滑坡体上。缺点是不同的分析员在求解过程中所做的假设不同，分析的结果存在差异，主观性强。

力学平衡计算法是在对滑坡定性评价的基础上根据滑坡滑动方向的地质纵剖面，采用静力平衡理论计算评价滑坡的稳定系数，根据计算得的稳定系数来评价滑坡的稳定性。计算过程包括计算方法的选择，计算参数的选择和计算工况中暴雨因素的考虑等。它是一种工程上使用最多、最成熟的定量分析方法。其主要原因是：它引入了一些简化假定，从而使问题变得静定可解，概念清晰，使分析计算工作大为简化，很容易被工程人员理解和掌握；其次，它可以给出反映边坡稳定的安全系数值，能直观的评价边坡的稳定安全度。

但是，计算的前提是了解边坡的构造、气候条件、岩土物性参数。例如，稳定系数计算所用计算参数中最重要两个参数即是滑带土粘聚力(c)及内摩擦角(φ)。堆积层折线滑面用传递系数法进行稳定性评价，用詹布法(Janbu)等方法进行校核；堆积层单一滑面和圆弧滑面的滑坡可用瑞典条分法等进行稳定性评价，可用毕肖普法(Bishop)等方法进行校核。认识边坡实际地质条件往往是有限的，错误的计算方法、计算参数的选择和对暴雨因数的忽视都直接影响稳定性计算结果，使该方法的严密性受到了损害。

滑动变形是最为直观的滑坡体稳定性评价的标准。传统的评价滑坡稳定性的工程地质分析法及力学平衡计算法主要是依托于局部地表宏观的边坡岩体变形的动态监测，忽略了自然界应力扰动触发滑坡体内部的微观变形的监测，这些变形往往多发、覆盖区域广，主要是以破裂、塌陷的形式出现，其改变了滑坡体的应力状态，滑坡的稳定性也因此发生变化。它能单一、直观的反映滑坡的稳定性。

发明内容

针对上述问题中的至少之一，本发明提供了一种基于微破裂监测滑坡体稳定性的方法和系统，通过在滑坡体内部放置微震监测设备，将微震监测设备与外部的数据采集系统连接，实现数据的实时测量，通过对滑坡体浅部以及深部的应力扰动引起的微破裂进行连续性监测，分析应力扰动之前和应力扰动之后高频震动信号的高频能量的变化，从而自动识别应力扰动触发的微破裂，给出反映边坡稳定性的安全系数值，直接反映边坡的稳定性。