[发明专利]一种基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法

说明书

本发明提供一种基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法，步骤如下：根据滑坡所处的库区水位周期调度情况建立概化模型，利用滑坡岩土体的参数数据计算力学分析时标和流体分析时标，比较力学分析时标和流体分析时标的大小，确定流固耦合模拟方法；建立滑带土的蠕变本构模型，识别滑带土的蠕变参数；计算滑带土的长期抗剪强度；构建滑坡模型，计算滑坡的应力场、应变场和渗流场；计算滑坡稳定系数。本发明提供的方法揭示了水动力条件下的滑坡变形特征与演化机理，实现了对库区蠕变型滑坡稳定性的动态评价，为同类型滑坡的预测预警与防治提供了基础。

技术领域

本发明涉及地质灾害防治领域，尤其涉及一种基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法。

背景技术

自一系列国家水电发展规划实施以来，中国西南地区兴建了一大批水利水电工程，这些工程的建设和运行显著改变了库区水动力条件，造成了大量水库滑坡的复活和产生，严重威胁到人类的生命财产安全。目前评价滑坡稳定性系数最常用的规范法中，难以考虑到水位实时变化与滑坡岩土体本构关系对其的影响，这种静态的评价方法对滑坡当前与长期安全状态难以作出准确判断。

随着计算机技术的发展，自R.W.Clough在1960年首次提出“有限元”以来，数值模拟技术在岩土工程分析中取得了巨大发展，其中由Itasca公司研发的FLAC/FLAC^3D被广泛应用于土木、水利、地质等领域。FLAC/FLAC^3D采用强度折减法求解滑坡稳定性系数，与传统刚体极限平衡法相比，它不需要事先指定滑面，也可以对具有复杂三维地形的滑坡进行求解，同时可以将岩土体本构关系与滑坡稳定性联系起来。然而，目前大多数分析均采用了M-C模型，没有考虑到滑坡岩土体材料蠕变特性导致的其临界应变状态改变和强度劣化；同时由于之前版本计算效率较低，大多数研究采用将GEOSLOPE软件得到的渗流场以“watertable”命令导入来实现对滑坡地下水位的模拟，没有实现真耦合。这两个不足导致了目前对水动力蠕变型滑坡的演化机理及稳定性评价等研究存在偏差；同时由于规范法中求解滑坡稳定性系数的公式中不包含时间指标，因此难以评价在在不同内外动力作用下滑坡的动态稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法，该方法揭示了水动力条件下的滑坡变形特征与演化机理，实现了对库区蠕变型滑坡稳定性的动态评价，为同类型滑坡的预测预警与防治提供了基础。

本发明提供一种基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法，包括以下步骤：

步骤S1，根据滑坡所处的库区水位周期调度情况建立概化模型，利用滑坡岩土体的参数数据计算力学分析时标和流体分析时标，比较力学分析时标和流体分析时标的大小，确定流固耦合模拟方法；

步骤S2，建立滑带土的蠕变本构模型，识别滑带土的蠕变参数；

步骤S3，计算滑带土的长期抗剪强度；

步骤S4，构建滑坡模型，在滑坡涉水部位施加步骤S1的概化模型，利用步骤S2的蠕变参数和步骤S3的长期抗剪强度设置滑坡岩土体本构模型，根据步骤S1的流固耦合模拟方法设置耦合方式，在滑坡模型上设置与现场GNSS监测对应的监测点，计算滑坡的应力场、应变场和渗流场；

步骤S5，对滑带土长期抗剪强度指标进行线性增加折减，每折减一次，重复计算滑坡的应力场、应变场和渗流场，并记录当前监测点的位移值，绘制位移-折减系数曲线，直至曲线出现突变，停止折减，记录最后一次折减系数F_max，对最后一次折减系数F_max进行线性减小折减，每折减一次，重复计算滑坡的应力场、应变场和渗流场，记录当前监测点的位移值，将该当前监测点的位移值插入到位移-折减系数曲线上，直至插值点前未发生位移突变，记录最后一次插值点对应的折减系数F_s，该折减系数F_s即为滑坡当前状态下的稳定系数。