分布式高压注水诱导滑坡的方法

摘要

本发明公开了一种分布式高压注水诱导滑坡的方法，首先选取预设滑动面，计算预设滑动体的安全系数、临界注水压力，选取水泵、压力表，布设高压注水管、连接管、水泵、压力表和阀门；打开水泵，将高压水注入预设滑动面处，渗入土体，孔隙水应力增加，有效应力减小，抗滑阻力减小，诱导滑动体滑动。本发明根据工程需要，在隐患滑坡体上人为预设滑动面，并可以设置多个滑动面，利用高压注水诱导和控制预设滑动体滑动到安全位置，实现对滑坡量的控制，根除滑坡隐患，使滑坡形成的堰塞湖在可控制的范围内，防止下游发生重大洪涝灾害，且较现行支挡技术节约成本。

权利要求

1.一种分布式高压注水诱导滑坡的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)根据工程需要人工选取预设滑动面；

人为选取预设滑动面时，其上方的预设滑动体的体积小于河流产生堰塞湖的土方量；

(2)计算预设滑动体的安全系数；

预设滑动体的安全系数按下式计算： 其中，Ks为预设滑动体的安全系数，无量纲；G为预设滑动体的重力，单位为kN；p为滑动面中心处的注水2

压力，单位为kPa；A为预设滑动面上高压注水管布设区域面积，单位为m ；θ为预设滑动面与水平面的夹角；为滑动面上土体的内摩擦角，c为滑动面上土体的粘聚力，单位为kPa；p＝p0+10Δh，p0为压力表的读数，Δh为压力表高程‑滑动面中心的高程；预设滑动面上方的预设滑动体的安全系数不大于3.0；

(3)计算临界注水压力；

临界注水压力按下式计算： 其中，pcr为临界注水压力，单位为kPa；

(4)根据临界注水压力的大小选择合适的水泵和压力表；

(5)布设高压注水管、连接管、水泵、压力表和阀门；

连接管(10)铺设在隐患滑坡体的外表面上，高压注水管(9)布设在隐患滑坡体内，从隐患滑坡体(1)的现有地表延伸至预设滑动面(6)；高压注水管(9)通过连接管(10)与水泵(11)相连，压力表和阀门安装在连接管上；水泵、阀门和压力表设置于隐患滑坡体外稳定处；高压注水管的布设区域为预设滑动面上上覆土厚度大于覆土平均厚度0.25倍的区域，高压注水管在布设区域内分布式间隔布设；

(6)打开水泵，将高压水注入预设滑动面处，诱导滑动体滑动；

(7)滑动期间通过开关阀门调节注水压力来调控预设滑动体的滑动速度；

(8)预设滑动体滑动至预定位置时，关闭水泵，结束人工诱导滑坡。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，水泵扬程对应的压力不小于p0的1.2倍。

说明书

分布式高压注水诱导滑坡的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及防灾领域，尤其是一种分布式高压注水诱导滑坡的方法。

背景技术

[0002] 山体滑坡堵截峡谷河流后会形成堰塞湖，水位迅速上升，漫顶决口后形成洪灾，破坏性强，会给下游带来重大灾害；如近年发生的典型事件包括甘肃舟曲白龙江堰塞湖、西藏
金沙江堰塞湖、高雄堰塞湖等。应对堰塞湖的危害，我国尚处于被动治理阶段，即在滑坡发
生后的堰塞湖形成过程中才开始处理，形势非常被动，时间非常紧迫，造成成本高，最终损
失也较大。

发明内容

[0003] 发明目的：本发明的目的是基于堰塞湖体量越大，处理难度越大、灾害越严重的现实，通过提供一种分布式高压注水诱导滑坡的方法，在隐患滑坡体上人为预设滑动面，通过
控制单次滑坡的体量来控制堰塞湖的体量小于临界值，并在人为选择的时间诱导滑坡的发
生，经多次处理，将一个在未知时间发生的大型滑坡改变为在指定时间发生的多次小型滑
坡，从而减小甚至避免堰塞湖的形成及其次生危害。

[0004] 技术方案：为实现以上目的，本发明所述分布式高压注水诱导滑坡的方法包括以下步骤：

[0005] (1)根据工程需要选取预设滑动面；

[0006] (2)计算预设滑动体的安全系数；

[0007] (3)计算临界注水压力；

[0008] (4)根据临界注水压力的大小选择合适的水泵和压力表；

[0009] (5)布设高压注水管、连接管、水泵、压力表和阀门；

[0010] (6)打开水泵，将高压水注入预设滑动面处，渗入土体，孔隙水应力增加，有效应力减小，抗滑阻力减小，诱导滑动体滑动；

[0011] (7)滑动期间通过开关阀门调节注水压力来调控预设滑动体的滑动速度；

[0012] (8)至预设滑动体滑动至预定位置时，关闭水泵，结束人工诱导滑坡。

[0013] 进一步地，高压注水管通过连接管与水泵相连，压力表和阀门安装在连接管上；连接管铺设在隐患滑坡体的外表面上，高压注水管布设在隐患滑坡体内，高压注水管从隐患
滑坡体的现有地表延伸至预设滑动面；高压注水管通过连接管与水泵相连，压力表和阀门
安装在连接管上；水泵、阀门和压力表设置于隐患滑坡体外稳定处。

[0014] 进一步地，高压注水管的布设区域为预设滑动面上上覆土厚度大于覆土平均厚度0.25倍的区域，其在布设区域分布式间隔布设。

[0015] 进一步地，预设滑动体的安全系数按下式计算：其中，Ks为预设滑动体的安全系数，无量纲；G为预设滑
动体的重力，单位为kN；p为滑动面中心处的注水压力，单位为kPa；A为预设滑动面上高压注
2
水管布设区域面积，单位为m ；θ为预设滑动面与水平面的夹角；为滑动面上土体的内摩擦
角，c为滑动面上土体的粘聚力，单位为kPa；p＝p0+10Δh，p0为压力表的读数，Δh为压力表
高程‑滑动面中心的高程。

[0016] 进一步地，所选预设滑动面上方的预设滑动体的稳定安全系数不大于3.0。

[0017] 进一步地，临界注水压力按下式计算： 其中pcr为临界注水压力，单位为kPa。

[0018] 进一步地，水泵扬程对应的压力不小于p0的1.2倍。

[0019] 进一步地，人为选取预设滑动面时，其上方的预设滑动体的体积小于河流产生堰塞湖的土方量。

[0020] 有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0021] 1、本发明采用人工诱导的方式促成滑坡的产生，其时间可控、过程可控，施工量小，成本较低；

[0022] 2、该可控人工诱导滑坡系统可以根据工程需要，人为选择滑动面，并可以设置多个滑动面，从而控制滑坡的土方量，实现对滑坡量的控制，使滑坡形成的堰塞湖在可控制的
范围内，避免在滑坡山体下方形成大型堰塞湖，防止下游发生重大洪涝灾害，防范于未然：

[0023] 3、本发明所述系统只需要水泵、插管机、水管等工具，所需材料只有水，操作简单、安装方便，且经济性好，不会对环境造成污染，具有广泛的工程应用价值。

附图说明

[0024] 图1为通过高压注水诱导滑坡的系统整体结构示意图。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

[0026] 如图1所示，隐患滑坡体1位于河流3一侧的山体上，2为隐患滑坡体的天然最危险滑动面。利用高压水诱导滑坡的系统包括隐患滑坡体1、预设滑动面6、预设滑动体7、可控人
工诱导滑坡的堆积物8、高压注水管9、连接管10、水泵11、压力表12和阀门13。预设滑动体7
是由隐患滑坡体1的现有地表与预设滑动面6所包围的空间。高压注水管9与连接管10相连
通，连接管10铺设在隐患滑坡体的外表面上，高压注水管布设在隐患滑坡体内，高压注水管
通过连接管与水泵相连，连接管上安装有压力表和阀门。水泵、阀门和压力表设置于预设滑
动体外稳定处。

[0027] 高压注水管从隐患滑坡体1的现有地表延伸至预设滑动面6，并且高压注水管的延伸长度是从隐患滑坡体的现有地表到预设滑动面6的最小长度，以减少管路长度，节约成
本。

[0028] 高压注水管的布设区域为预设滑动面上覆土厚度大于平均厚度0.25倍的区域，其在布设区域分布式间隔布设，布置方式选用矩形布置、正方形布置、三角形布置或梅花形布
置，相邻高压注水管间的间距为0.5‑2m。当预设滑动面上土体的渗透性越小时，间距可选得
越大，从而降低施工成本。水泵设置于人为设置的滑动体外稳定处，不随滑坡移动，可提供
稳定水源和水压，能提供30m水头以上的水压。

[0029] 其中矩形布置也称双向布置，即将高压注水管的端头设置在矩形的四个顶点上；类似的，三角形布置、正方形布置是将高压注水管的端头设置在三角形、正方形的顶点上；
梅花形布置是将高压注水管的端头设置在正方形的顶点及对角线交点上。

[0030] 高压注水管选用金属管道，且管壁具有一定厚度，使高压注水管既便于打设，也不会在深部土压力下压扁；连接管选用软质塑料管，并预留大于滑动体预定滑移量的长度余
量，该长度余量宜取滑动体预定滑移量的1.1‑1.3倍。

[0031] 连接管与高压注水管既可以采用一对一连接的方式，也可以一根连接管与多个高压注水管连接。当采用一对多连接时，连接管的流通量大于它所连接的所有高压注水管的
流通量总和。高压注水管的直径宜为3‑30cm；可选为连接管的管内截面积为高压注水管的
管内截面积总和的1.2‑2倍。

[0032] 如图1所示，可根据隐患滑坡体1的实际情况，限定每次下滑的土方量，根据土方量的大小，在预设滑动体上设置多个预设滑动面，将预设滑动体分为多个部分，分步进行诱导
滑动。在本实施例中，将预设滑动体分为了三部分，并设置了三个预设滑动面，使人为设置
的滑动体的三部分土体依次进行滑动。

[0033] 当发生自然滑坡时，在隐患滑坡体下方会形成体积较大的自然滑坡的堆积物4，自然滑坡形成的堰塞湖5面积较大，危害也较大；而本实施例中，通过控制滑坡的土方量，土体
在下方形成图1所示的可控人工诱导滑坡的堆积物8，从而使每次诱导下的土体只产生较小
的堰塞湖，危害在可控范围内，从而避免对下游产生重大洪灾，增强了安全性。本实施例通
过人工设置滑动面，实现了对滑动量的控制；并且可以在人为选择的时间诱发滑坡，从而实
现对滑动时间的控制。

[0034] 基于上述可控人工诱导滑坡系统的高压注水诱导滑坡的方法，包括以下步骤：

[0035] (1)根据工程需要选取人为设置的滑动面；可以根据现有规范《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330)、《岩土工程勘察规范》(GB50021)来计算土坡的稳定性，结合工程需求选
取稳定安全系数较小的滑动面作为预设滑动面；

[0036] (2)计算预设滑动体的安全系数；

[0037] (3)计算临界注水压力值，即预设滑动体的启动条件；

[0038] (4)根据注水压力的大小选择合适的水泵和压力表，水泵扬程对应的压力不小于注水压力的1.2倍，宜取1.5‑2倍；

[0039] (5)布设高压注水管、连接管、水泵、压力表和阀门；

[0040] (6)打开水泵，将高压水注入预设滑动面处，渗入土体，孔隙水应力增加，有效应力减小，抗滑阻力减小，诱导滑动体滑动；

[0041] (7)滑动期间通过开关阀门调节注水压力来调控预设滑动体的滑动速度；

[0042] (8)至人为设置的滑动体滑动至预定位置时，关闭水泵，结束人工诱导滑坡。

[0043] 其中，步骤(2)中，预设滑动体的安全系数按下式计算：式中，Ks为预设滑动体的安全系数，无量纲；G为预设滑动体的重力，
单位为kN；p为滑动面中心处的注水压力，单位为kPa；A为预设滑动面上高压注水管布设区
2
域面积，单位为m；θ为预设滑动面与水平面的夹角； 为滑动面上土体的内摩擦角，c为滑动
面上土体的粘聚力，单位为kPa；p＝p0+10Δh，p0为压力表的读数，Δh为压力表高程‑滑动面
中心的高程。

[0044] 所选预设滑动面上方的预设滑动体的稳定安全系数越小越好，不宜大于3.0。

[0045] 步骤(3)中临界注水压力按下式计算： 其中pcr为临界注水压力，单位为kPa。

[0046] 水泵扬程对应的压力不小于注水压力p0的1.2倍，宜取1.2‑2倍。压力表的量程大于水泵扬程对应的压力，宜取其1.5‑4倍。

[0047] 本方法中，调控滑动体的滑动速度时，当需要加快滑动速度时，可开大阀门提高注水压力；当需要减缓滑动速度时，可关小阀门降低注水压力。人为选取预设滑动面时，其上
方的预设滑动体的体积小于河流产生堰塞湖的土方量；并可通过多次人为诱发滑坡消除隐
患滑坡体。