一种滑坡稳定性评价方法及评价装置

摘要

本发明提供一种滑坡稳定性评价方法及评价装置，能够准确地对滑坡稳定性进行评价。所述方法包括：获取目标滑坡的力学参数；根据获取的力学参数，确定滑坡体的必要条件安全系数和充分条件安全系数；根据滑坡体的安全系数与斜坡破坏过程阶段之间映射关系，确定所述必要条件安全系数和充分条件安全系数下，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段；根据目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段，对目标滑坡进行稳定性评价。本发明涉及地质灾害工程领域。

权利要求

1.一种滑坡稳定性评价方法，其特征在于，包括：获取目标滑坡的力学参数；

根据获取的力学参数，确定滑坡体的必要条件安全系数和充分条件安全系数；

根据滑坡体的安全系数与斜坡破坏过程阶段之间映射关系，确定所述必要条件安全系数和充分条件安全系数下，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段；

根据目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段，对目标滑坡进行稳定性评价；

其中，获取的力学参数包括：滑移面粘结力、滑移面剪切力、滑移面长度、滑移面内摩擦角和滑移面上的正应力；

其中，所述必要条件安全系数表示为：

其中，SFn为必要条件安全系数；ci为第i段滑移面粘结力；τi为第i段滑移面剪切力；li为第i段滑移面长度；

其中，所述充分条件安全系数表示为：

其中，SFs为充分条件安全系数；ci为第i段滑移面粘结力；τi为第i段滑移面剪切力；li为滑移面长度； 为第i段滑移面内摩擦角；σi为第i段滑移面上的正应力。

2.根据权利要求1所述的滑坡稳定性评价方法，其特征在于，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段包括：强稳定阶段、弱稳定阶段和破坏阶段；

所述根据目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段，对目标滑坡进行稳定性评价包括：若目标滑坡处于强稳定阶段，则目标滑坡的稳定性类型为边坡；

若目标滑坡处于弱稳定阶段，则目标滑坡的稳定性类型为潜在滑坡；

若目标滑坡处于破坏阶段，则目标滑坡的稳定性类型为滑坡。

3.一种滑坡稳定性评价装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取目标滑坡的力学参数；

第一确定模块，用于根据获取的力学参数，确定滑坡体的必要条件安全系数和充分条件安全系数；

第二确定模块，用于根据滑坡体的安全系数与斜坡破坏过程阶段之间映射关系，确定所述必要条件安全系数和充分条件安全系数下，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段；

评价模块，用于根据目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段，对目标滑坡进行稳定性评价；

其中，获取的力学参数包括：滑移面粘结力、滑移面剪切力、滑移面长度、滑移面内摩擦角和滑移面上的正应力；

其中，所述必要条件安全系数表示为：

其中，SFn为必要条件安全系数；ci为第i段滑移面粘结力；τi为第i段滑移面剪切力；li为第i段滑移面长度；

其中，所述充分条件安全系数表示为：

其中，SFs为充分条件安全系数；ci为第i段滑移面粘结力；τi为第i段滑移面剪切力；li为滑移面长度； 为第i段滑移面内摩擦角；σi为第i段滑移面上的正应力。

4.根据权利要求3所述的滑坡稳定性评价装置，其特征在于，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段包括：强稳定阶段、弱稳定阶段和破坏阶段；

所述评价模块，用于当目标滑坡处于强稳定阶段时，则确定目标滑坡的稳定性类型为边坡；当若目标滑坡处于弱稳定阶段时，则确定目标滑坡的稳定性类型为潜在滑坡；当若目标滑坡处于破坏阶段时，则确定目标滑坡的稳定性类型为滑坡。

说明书

一种滑坡稳定性评价方法及评价装置

技术领域

[0001] 本发明涉及地质灾害工程领域，特别是指一种滑坡稳定性评价方法及评价装置。

背景技术

[0002] 中国独特的地理和地质条件决定了其是世界上滑坡灾害最发育、危害最严重的国家之一。随着我国成为大型工程的超级大国，高边坡高风险项目越来越多，原有应用极限平衡方法的边坡安全稳定分析，尤其是相对单一的安全系数计算方法，在日益复杂的岩土工程环境条件下面临诸多挑战。一些实验研究发现，粘聚力和内摩擦角在实际中并不是同步折减，而在许多工程案例中，内摩擦角在粘结力下降时，还会出现数值上的不降反升，在应用极限平衡分析时所得的安全系数相对静态而且笼统，无法实现安全系数的动态评价。

[0003] 因此，如何缓解极限平衡分析中相对单一的安全系数与复杂多变的边坡工程之间的矛盾，是现代岩土工程亟待解决的主要问题之一。

[0004] 现有技术中，基于单安全系数的滑坡稳定性评价方法，无法准确评价滑坡的稳定性。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种滑坡稳定性评价方法及评价装置，以解决现有技术所存在的基于单安全系数的滑坡稳定性评价方法，无法准确评价滑坡的稳定性的问题。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种滑坡稳定性评价方法，包括：

[0007] 获取目标滑坡的力学参数；

[0008] 根据获取的力学参数，确定滑坡体的必要条件安全系数和充分条件安全系数；

[0009] 根据滑坡体的安全系数与斜坡破坏过程阶段之间映射关系，确定所述必要条件安全系数和充分条件安全系数下，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段；

[0010] 根据目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段，对目标滑坡进行稳定性评价。

[0011] 进一步地，获取的力学参数包括：滑移面粘结力、滑移面剪切力、滑移面长度、滑移面内摩擦角和滑移面上的正应力。

[0012] 进一步地，所述必要条件安全系数表示为：

[0013]

[0014] 其中，SFn为必要条件安全系数；ci为第i段滑移面粘结力；τi为第i段滑移面剪切力；li为第i段滑移面长度。

[0015] 进一步地，所述充分条件安全系数表示为：

[0016]

[0017] 其中，SFs为充分条件安全系数；ci为第i段滑移面粘结力；τi为第i段滑移面剪切力；li为滑移面长度； 为第i段滑移面内摩擦角；σi为第i段滑移面上的正应力。

[0018] 进一步地，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段包括：强稳定阶段、弱稳定阶段和破坏阶段；

[0019] 所述根据目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段，对目标滑坡进行稳定性评价包括：

[0020] 若目标滑坡处于强稳定阶段，则目标滑坡的稳定性类型为边坡；

[0021] 若目标滑坡处于弱稳定阶段，则目标滑坡的稳定性类型为潜在滑坡；

[0022] 若目标滑坡处于破坏阶段，则目标滑坡的稳定性类型为滑坡。

[0023] 本发明实施例还提供一种滑坡稳定性评价装置，包括：

[0024] 获取模块，用于获取目标滑坡的力学参数；

[0025] 第一确定模块，用于根据获取的力学参数，确定滑坡体的必要条件安全系数和充分条件安全系数；

[0026] 第二确定模块，用于根据滑坡体的安全系数与斜坡破坏过程阶段之间映射关系，确定所述必要条件安全系数和充分条件安全系数下，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段；

[0027] 评价模块，用于根据目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段，对目标滑坡进行稳定性评价。

[0028] 进一步地，获取的力学参数包括：滑移面粘结力、滑移面剪切力、滑移面长度、滑移面内摩擦角和滑移面上的正应力。

[0029] 进一步地，所述必要条件安全系数表示为：

[0030]

[0031] 其中，SFn为必要条件安全系数；ci为第i段滑移面粘结力；τi为第i段滑移面剪切力；li为第i段滑移面长度。

[0032] 进一步地，所述充分条件安全系数表示为：

[0033]

[0034] 其中，SFs为充分条件安全系数；ci为第i段滑移面粘结力；τi为第i段滑移面剪切力；li为滑移面长度； 为第i段滑移面内摩擦角；σi为第i段滑移面上的正应力。

[0035] 进一步地，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段包括：强稳定阶段、弱稳定阶段和破坏阶段；

[0036] 所述评价模块，用于当目标滑坡处于强稳定阶段时，则确定目标滑坡的稳定性类型为边坡；当若目标滑坡处于弱稳定阶段时，则确定目标滑坡的稳定性类型为潜在滑坡；当若目标滑坡处于破坏阶段时，则确定目标滑坡的稳定性类型为滑坡。

[0037] 本发明的上述技术方案的有益效果如下：

[0038] 上述方案中，获取目标滑坡的力学参数；根据获取的力学参数，确定滑坡体的必要条件安全系数和充分条件安全系数；根据滑坡体的安全系数与斜坡破坏过程阶段之间映射关系，确定所述必要条件安全系数和充分条件安全系数下，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段；根据目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段，对目标滑坡进行稳定性评价。本发明所述的基于双安全系数(必要条件安全系数和充分条件安全系数)的滑坡稳定性评价方法，可以在一定程度上弥补单安全系数在工程应用上的不足，缓解目前相对单一的安全系数与复杂多变的边坡工程之间不可协调的矛盾，能够准确地对滑坡稳定性进行评价，并对潜在滑坡进行识别。

附图说明

[0039] 图1为本发明实施例提供的滑坡稳定性评价方法的流程示意图；

[0040] 图2为本发明实施例提供的双安全系数随时间变化的曲线示意图；

[0041] 图3为本发明实施例提供的滑坡稳定性评价装置的结构示意图。

具体实施方式

[0042] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

[0043] 本发明针对现有的基于单安全系数的滑坡稳定性评价方法，无法准确评价滑坡的稳定性的问题，提供一种滑坡稳定性评价方法及评价装置。

[0044] 实施例一

[0045] 如图1所示，本发明实施例提供的滑坡稳定性评价方法，包括：

[0046] S101，获取目标滑坡的力学参数；

[0047] S102，根据获取的力学参数，确定滑坡体的必要条件安全系数(safety factor of necessary condition，SFn)和充分条件安全系数(safety factor of sufficient condition，SFs)；

[0048] S103，根据滑坡体的安全系数与斜坡破坏过程阶段之间映射关系，确定所述必要条件安全系数和充分条件安全系数下，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段；

[0049] S104，根据目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段，对目标滑坡进行稳定性评价。

[0050] 本发明实施例所述的滑坡稳定性评价方法，获取目标滑坡的力学参数；根据获取的力学参数，确定滑坡体的必要条件安全系数和充分条件安全系数；根据滑坡体的安全系数与斜坡破坏过程阶段之间映射关系，确定所述必要条件安全系数和充分条件安全系数下，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段；根据目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段，对目标滑坡进行稳定性评价。本发明所述的基于双安全系数(必要条件安全系数和充分条件安全系数)的滑坡稳定性评价方法，可以在一定程度上弥补单安全系数在工程应用上的不足，缓解目前相对单一的安全系数与复杂多变的边坡工程之间不可协调的矛盾，能够准确地对滑坡稳定性进行评价，并对潜在滑坡进行识别。

[0051] 为了更好地理解本发明实施例所述的滑坡稳定性评价方法，对其进行详细说明，所述方法具体可以包括以下步骤：

[0052] S101，获取目标滑坡的力学参数。

[0053] 本实施例中，获取的目标滑坡的形态特征信息以及滑坡土体相应的水文和地质参数包括：滑移面粘结力、滑移面剪切力、滑移面长度、滑移面内摩擦角和滑移面上的正应力。

[0054] S102，根据获取的力学参数，确定滑坡体的必要条件安全系数和充分条件安全系数。

[0055] 1)确定必要条件安全系数SFn

[0056] 将S101中相应力学参数带入必要条件安全系数SFn计算公式：

[0057]

[0058] 得到滑坡体的必要条件安全系数SFn，必要条件安全系数SFn随时间变化曲线如图2所示；

[0059] 式(1)中，SFn为必要条件安全系数；ci为第i段滑移面粘结力；τi为第i段滑移面剪切力；li为第i段滑移面长度。

[0060] 2)确定充分条件安全系数SFs

[0061] 将S101中相应力学参数带入充分条件安全系数SFs计算公式：

[0062]

[0063] 得到滑坡体的充分条件安全系数SFs，充分条件安全系数SFs随时间变化曲线如图2所示；

[0064] 式(2)中，SFs为充分条件安全系数；ci为第i段滑移面粘结力；τi为第i段滑移面剪切力；li为滑移面长度； 为第i段滑移面内摩擦角；σi为第i段滑移面上的正应力。

[0065] S103，根据滑坡体的安全系数与斜坡破坏过程阶段之间映射关系，确定所述必要条件安全系数和充分条件安全系数下，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段。

[0066] 本实施例中，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段包括：强稳定阶段、弱稳定阶段和破坏阶段

[0067] 本实施例中，表1为滑坡体的安全系数(包括：必要条件安全系数和充分条件安全系数)与斜坡破坏过程阶段之间映射关系；根据表1及确定的必要条件安全系数SFn和充分条件安全系数SFs，确定目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段，具体的：

[0068] 若SFn≥1，且SFs≥1，则目标滑坡处于强稳定阶段；

[0069] 若SFn<1，且SFs≥1，则目标滑坡处于弱稳定阶段；

[0070] 若SFn<1，且SFs<1，则目标滑坡处于破坏阶段。

[0071] 表1为滑坡体的安全系数与斜坡破坏过程阶段之间映射关系

[0072]斜坡破坏过程阶段 SFn SFs
强稳定 ≥1 ≥1
弱稳定 <1 ≥1
破坏 <1 <1

[0073] S104，根据目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段，对目标滑坡进行稳定性评价。

[0074] 本实施例中，当目标滑坡处于强稳定阶段，坡体与基岩有效粘结，其抗滑力完全由潜在滑移面中的粘结力提供，无滑动趋势，故而此阶段的斜坡可称之为“边坡”，而非“滑坡”，即：目标滑坡的稳定性类型为边坡；

[0075] 当目标滑坡处于弱稳定阶段，虽然边坡仍然稳定，但是由于抗滑力中有摩擦力的作用，坡体已有下滑趋势，故而该阶段的斜坡为“潜在滑坡”，即：目标滑坡的稳定性类型为潜在滑坡；

[0076] 当目标滑坡处于破坏阶段，滑体产生滑动，滑体出现较大位移，开始破坏，即：目标滑坡的稳定性类型为滑坡。

[0077] 本实施例中，目标滑坡的稳定性评价如图2所示。

[0078] 综上，可以得到斜坡破坏过程阶段、滑坡的稳定性与滑坡体的必要条件安全系数和充分条件安全系数之间的关系，如表2所示。

[0079] 表2斜坡破坏过程阶段、滑坡的稳定性与滑坡体的必要条件安全系数和充分条件安全系数之间的关系

[0080]斜坡破坏过程阶段 稳定性类型 SFn SFs
强稳定 边坡 ≥1 ≥1
弱稳定 潜在滑坡 <1 ≥1
破坏 滑坡 <1 <1

[0081] 本发明所述的基于双安全系数的滑坡稳定性评价方法，能够有效识别坡体变为潜在滑坡的状态变化，从而能够更加准确地对滑坡稳定性进行评价，并对潜在危险滑坡进行识别。

[0082] 实施例二

[0083] 本发明还提供一种滑坡稳定性评价装置的具体实施方式，由于本发明提供的滑坡稳定性评价装置与前述滑坡稳定性评价方法的具体实施方式相对应，该滑坡稳定性评价装置可以通过执行上述方法具体实施方式中的流程步骤来实现本发明的目的，因此上述滑坡稳定性评价方法具体实施方式中的解释说明，也适用于本发明提供的滑坡稳定性评价装置的具体实施方式，在本发明以下的具体实施方式中将不再赘述。

[0084] 如图3所示，本发明实施例还提供一种滑坡稳定性评价装置，包括：

[0085] 获取模块11，用于获取目标滑坡的力学参数；

[0086] 第一确定模块12，用于根据获取的力学参数，确定滑坡体的必要条件安全系数和充分条件安全系数；

[0087] 第二确定模块13，用于根据滑坡体的安全系数与斜坡破坏过程阶段之间映射关系，确定所述必要条件安全系数和充分条件安全系数下，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段；

[0088] 评价模块14，用于根据目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段，对目标滑坡进行稳定性评价。

[0089] 本发明实施例所述的滑坡稳定性评价装置，获取目标滑坡的力学参数；根据获取的力学参数，确定滑坡体的必要条件安全系数和充分条件安全系数；根据滑坡体的安全系数与斜坡破坏过程阶段之间映射关系，确定所述必要条件安全系数和充分条件安全系数下，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段；根据目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段，对目标滑坡进行稳定性评价。本发明所述的基于双安全系数(必要条件安全系数和充分条件安全系数)的滑坡稳定性评价装置，可以在一定程度上弥补单安全系数在工程应用上的不足，缓解目前相对单一的安全系数与复杂多变的边坡工程之间不可协调的矛盾，能够准确地对滑坡稳定性进行评价，并对潜在滑坡进行识别。

[0090] 在前述滑坡稳定性评价装置的具体实施方式中，进一步地，获取的力学参数包括：滑移面粘结力、滑移面剪切力、滑移面长度、滑移面内摩擦角和滑移面上的正应力。

[0091] 在前述滑坡稳定性评价装置的具体实施方式中，进一步地，所述必要条件安全系数表示为：

[0092]

[0093] 其中，SFn为必要条件安全系数；ci为滑移面粘结力；τi为滑移面剪切力；li为滑移面长度。

[0094] 在前述滑坡稳定性评价装置的具体实施方式中，进一步地，所述充分条件安全系数表示为：

[0095]

[0096] 其中，SFs为充分条件安全系数；ci为滑移面粘结力；τi为滑移面剪切力；li为滑移面长度； 为滑移面内摩擦角；σi为滑移面上的正应力。

[0097] 在前述滑坡稳定性评价装置的具体实施方式中，进一步地，目标滑坡所处的斜坡破坏过程阶段包括：强稳定阶段、弱稳定阶段和破坏阶段；

[0098] 所述评价模块，用于当目标滑坡处于强稳定阶段时，则确定目标滑坡的稳定性类型为边坡；当若目标滑坡处于弱稳定阶段时，则确定目标滑坡的稳定性类型为潜在滑坡；当若目标滑坡处于破坏阶段时，则确定目标滑坡的稳定性类型为滑坡。

[0099] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

[0100] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。