CN105044774A - 一种地震作用下边坡稳定性预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地震作用下边坡稳定性预测方法，包括步骤：一、待预测边坡稳定性影响因子确定：6个影响因子包括4个内部因子和2个外部因子；4个内部因子分别为待预测边坡的地质条件、坡角A、坡高H和距断裂带距离R，2个外部因子分别为待预测边坡所处区域的降雨强度和地震烈度s；二、边坡稳定性影响指标赋值：对待预测边坡的6个边坡稳定性影响指标分别进行赋值；三、待预测边坡稳定性影响综合指标值计算：根据6个边坡稳定性影响指标，计算得出待预测边坡的稳定性影响综合指标值H；四、待预测边坡稳定性预测。本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能简便、快速完成地震作用下边坡稳定性的预测过程，并且预测精度高。

Description

一种地震作用下边坡稳定性预测方法

技术领域

本发明属于边坡工程技术领域，尤其是涉及一种地震作用下边坡稳定性预测方法。

背景技术

我国幅员辽阔，地质构造复杂，是一个多山地、多地震的国家，同时也是滑坡广泛分布的国家，地质灾害相当严重。据统计，我国每年发生的大小滑坡数以万计，地理地质条件不可避免地带来了大量和地震作用有关的边坡问题，地震诱发滑坡在我国分布非常普遍，特别是我国西部和西南部山区，每发生一次大震，均产生许多地震滑坡。地震诱发的滑坡灾害不仅可以造成生命财产损失，破坏生命工程，其造成的堰塞湖等次生灾害危害程度有时甚至超过地震本身。因地震而导致的滑坡崩塌等次生灾害主要发生在多震的西部地区即陕、甘、宁、新、川、滇、贵、藏等省区，其中发生边坡地震滑坡最的为川滇两省。就目前而言，我国在地震区划工作中对边坡地震崩滑的预测，尚无明确的规定，通常采用边坡稳定分析的拟静力法或动力有限元法。但是，由于地震触发的边坡崩滑，往往成群出现，数量众多，分布区广，而分析方法工作量大，投入费用高，不能适应大范围、多点位预测工作的需要。

地震滑坡作为一种非常严重的地震次生灾害，早已引起各国科学家的重视。最早的关于边坡稳定性的研究可以追溯到19世纪，经过长达100多年的研究，边坡稳定性评价的方法从原来的定性分析到半定量、定量分析，发展到现今，结合计算机技术、人工智能等高科技的种评价方法，研究对象也从对单一的稳定性研究逐渐扩大到区域范围的地震边坡稳定性的空间预测方面。

目前，边坡静力稳定性分析理论有很多而且已经发展的比较成熟；而边坡动稳定性分析还在发展阶段不够完善，动力分析方法主要有：拟静力法、Newmark方法、数值分析法、概率分析法以及试验法。

其中，拟静力法的基本原理是把地震荷载的可变加速度简化成竖直和水平两个方向的不变加速度；把作用在整个边坡上的可变惯性力，转化为作用在潜在危险滑动面上的不变荷载；再结合极限平衡理论，将作用在潜在危险滑动面上的力进行受力分析，计算出边坡的安全系数。拟静力法的主导思想是用恒定的荷载代替地震动荷载。目前，还不能完全确定边坡破坏的主要原因是地震动力造成的。大量的实践证明，在含有液化土的地方，用拟静力法计算出的安全系数往往偏大，而不含液化土的地方，用拟静力法计算出的安全系数往往偏小。拟静力法只考虑了地震动力的强度，而没有考虑地震力的频率特性和持时。

拟静力法只能得到安全系数，而不能得出边坡受地震荷载破坏时，破坏面的受力状态。而Newmark滑块分析法是Newmark提出的，他认为坝堤在地震动力荷载下是否稳定关键在于地震荷载所产生的位移和变形，而不是有最小安全系数确定。地震动力荷载是短暂的荷载作用并且是往返荷载。惯性力作用时间短暂，即使某一时刻的惯性力比较大，产生较大的位移时，安全系数可能会小于1，当加速度减小或反向时，位移会停止，只要结构不破坏，边坡还是稳定的。当地震动结束后，如果边坡不产生进一步的位移，边坡体的强度没有显著地降低，该边坡还是稳定的。这一理论证明了，拟静力法用最小安全系数表示边坡稳定性和边坡内最大应力决定了边坡的稳定性的错误看法。把地震荷载看作是变向的短暂荷载，考虑了边坡位移变化和边坡的变形，使边坡地震动力分析有比较大的发展。

随着计算机技术的发展，利用数值分析方法分析边坡工程的稳定性得到越来越多的应用，目前国内外对边坡地震稳定性分析常采用的数值分析方法有快速拉格朗日法、有限元法、离散元法以及边界元法。现如今，上述方法的理论趋于成熟，已经有相关的开发软件。虽然有限元法用于地震动力分析效果很好，但是有一个前提就是有限元法分析的材料是连续介质。当需要分析的边坡岩土体介质不连续或连续性差时，计算结果可能不准确。另外，有限元法不能分析对边坡稳定性有重大影响的几个因素，例如岩体裂隙、结构面等，这一不足之处还需要不断的完善。

试验法通过材料相似比和缩尺建模，尽最大可能模拟真实的工程情况。在试验过程中，能够直观的得到边坡的稳定状况，反应边坡的破坏机理和边坡的破坏位置；并且，能够对边坡在地震荷载下是否稳定做出初步判断，为数值分析提供一定的参考。目前，采用的主要试验法是采用振动台来模拟地震动力。最早利用振动台模拟地震荷载作用下岩石边坡在单一滑动面下滑动特性的人是王思敏，并取得重大成果。王存玉在做二滩拱坝动力模型试验时，得出岩石边坡地震加速度有竖直和水平两个方向都有放大作用。

概率分析法是考虑了边坡在受到地震动力时的诸多不确定性因素的一种分析方法。其中，不确定因素，如：组成边坡材料的不确定性、介质的不连续性、地震荷载的随机性等，这些不确定性的因素会对分析的结果产生很大的误差。在分析时，不能够忽略这些不确定性因素，因此地震边坡概率分析方法应运而生。HalatchevRossenA(1992)在Sarma解的基础上提出了一种概率算法来分析堤坝和边坡稳定性。Al-HomoudAS(2000)也对概率分析有不少贡献，他提出了土体边坡和堤坝在地震荷载作用下的概率三维稳定性分析模型，考虑了以下不确定性因素：土体抗剪强度在实验室条件下和现场条件下测得的大小的差异性，地震荷载加速度的随机性以及震动时土体强度的变化。

除上述几种主要分析方法外，还有各种用于不确定性、随机性分析的斜坡稳定性评价方法也蓬勃发展起来，如综合指标法、神经网络、模糊数学、遗传算法、灰色理论、敏感性分析等均在不同工程中开始研究与应用。

其中，综合指标法是指运用各种综合统计指标，从具体数量方面对研究对象的规模及特征所进行的概括和分析的方法。地震滑坡的发生是多种因素共同作用的结果，且不同因素在滑坡中所起的作用是不同的，为了反映不同因子在滑坡中所处的地位，科学的预测边坡的动稳定性，可建立综合指标法。用综合指标法预测边坡动稳定性就是把各项影响因子在滑坡形成中的作用以一种数字值来表示，然后对这些量值按一定的公式进行计算、综合，把计算所得的综合指标值与滑坡发生临界值相对比，以判断滑坡发生的危险程度。

1993年国际土力学及基础工程协会，岩土地震工程委员会提出了一个按三级预测地震崩滑的方法；这个方法既能满足不同阶段的区划要求，又能做到快速预测，节省时间，节约费用。1996年我国部分学者开始对该方法中的第二级方法进行了研究，提出了初步成果，该成果在综合考虑地质、地貌、地震、降雨等对滑坡的共同作用的基础上，确定以岩性构造、坡高、坡角、地震、降雨为主要影响因子，提出了各因子分级赋值的原则和方案，建立了可对不同因子进行区分和量化的、含5个因子的综合指标法计算式，取得了新进展。上述成果表明了滑坡的产生是外部因素(地震、降雨)相加作用于内部因素(坡高、岩性、坡角)的结果。上述综合指标计算式只研究了岩性构造、坡高、坡角、地震、降雨五个因素，未涉及影响边坡动稳定性的其他因素，在精确性上有些不足。

但是通过对全国地震地区的滑坡进行分析发现，地震滑坡的发生不仅仅是这几种因素作用的结果，滑坡的发生同时与距断裂带的距离也有一定关系，因而不应只研究岩性构造、坡高、坡角、地震、降雨五个因素，还需对边坡距断裂带距离做具体研究。地震作用下滑坡的分布与其距断裂带距离有着十分密切的关系，边坡距断裂带的距离直接影响着边坡的动稳定性。综上，由于边坡与断裂带的距离对边坡稳定性有着很重要的影响，如果在已有成果的基础上对综合指标法中影响因子的选取和单因子赋值问题进行进一步的研究，加入滑坡距断裂带距离对边坡稳定性的影响，提出更加完善精确的综合指标法算式，将对我国完善开展边坡动力响应及稳定性的研究产生重大的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，结合滑坡距断裂带距离这一影响因素，简便、快速对地震作用下边坡稳定性进行预测，并且预测精度高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、待预测边坡稳定性影响因子确定：对影响待预测边坡稳定性的6个影响因子分别进行确定；6个所述影响因子包括4个内部因子和2个外部因子；4个所述内部因子分别为待预测边坡的地质条件、坡角A、坡高H和距断裂带距离R，所述距断裂带距离R为待预测边坡距地震断裂带的水平垂直距离；2个所述外部因子分别为待预测边坡所处区域的降雨强度和地震烈度s，所述降雨强度为年均降雨量P；所述待预测边坡为需进行稳定性预测的边坡；

其中，对待预测边坡的地质条件进行确定时，根据待预测边坡的地质情况，对待预测边坡的岩土状况与构造状况分别进行确定；所述岩土状况包括岩土性质与结构，所述构造状况包括新构造运动和地质构造；对坡角A、坡高H和距断裂带距离R进行确定时，采用测量工具对待预测边坡的坡角A、坡高H和距断裂带距离R分别进行测量；

步骤二、边坡稳定性影响指标赋值：根据步骤一中确定的6个所述影响因子，对待预测边坡的6个边坡稳定性影响指标分别进行赋值；6个边坡稳定性影响指标分别为地质条件影响指标S、坡角影响指标S_α、坡高影响指标S_h、距断裂带距离影响指标R_s、降雨强度影响指标T_p和地震烈度影响指标T_s；

其中，S＝S₁₁×S₁₂(2)；式(2)中，S₁₁为岩土状况影响指标且其根据步骤一中所确定的待预测边坡的岩土状况进行赋值；S₁₁为正整数且S₁₁＝5～1，待预测边坡的岩石越坚硬且结构越完整，说明待预测边坡的岩土状况越稳定，S₁₁的取值越小；S₁₂为构造状况影响指标且其根据步骤一中所确定的待预测边坡的构造状况进行赋值；S₁₂为正整数且S₁₂＝5～1，待预测边坡的新构造运动越微弱且地质构造中断裂情况越轻微，说明待预测边坡的构造状况越稳定，S₁₁的取值越小；

S_α根据步骤一中所确定的待预测边坡的坡角A进行赋值；S_α为正整数且S_α＝5～1，待预测边坡的坡角A越小，S_α的取值越小；

S_h根据步骤一中所确定的待预测边坡的坡高H进行赋值；S_h为正整数且S_h＝5～1，待预测边坡的坡高H越小，S_h的取值越小；

R_s根据步骤一中所确定的待预测边坡的距断裂带距离R进行赋值；R_s为正整数且R_s＝5～1，待预测边坡的距断裂带距离R越大，R_s的取值越小；

T_p根据步骤一中所确定的待预测边坡所处区域的年均降雨量P进行赋值；T_p为正整数且T_p＝5～1，待预测边坡所处区域的年均降雨量P越小，R_s的取值越小；

T_s根据步骤一中所确定的待预测边坡所处区域的地震烈度s进行赋值；T_s为正整数且T_s＝5～1，待预测边坡所处区域的地震烈度s越小，R_s的取值越小；

步骤三、待预测边坡稳定性影响综合指标值计算：根据步骤二中所述的6个边坡稳定性影响指标，并按照公式H＝(S×S_α×S_h×R_s)(T_s+T_p)(3)，计算得出待预测边坡的稳定性影响综合指标值H；

步骤四、待预测边坡稳定性预测：根据步骤三中计算得出的稳定性影响综合指标值H，对待预测边坡的稳定程度进行预测；其中，稳定性影响综合指标值H的数值越大，说明待预测边坡的稳定程度越差。

上述一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征是：步骤一中对待预测边坡的距断裂带距离R进行确定时，先根据地震断裂带分布图找出待预测边坡周侧的地震断裂带，再采用测量工具对距断裂带距离R进行测量；所述距断裂带距离R为待预测边坡距与其周侧距离最近的一个地震断裂带之间的水平垂直距离。

上述一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征是：步骤一中对待预测边坡的地震烈度s进行确定时，根据待预测边坡所处区域的抗震设防烈度进行确定，且地震烈度s与待预测边坡所处区域的抗震设防烈度相同。

上述一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征是：步骤四中进行待预测边坡稳定性预测时，根据步骤三中计算得出的稳定性影响综合指标值H，并结合预先确定的H_min和H_max，对待预测边坡的稳定程度进行预测：当H＜H_min时，说明待预测边坡的稳定程度为稳定；当H＞H_max时，说明待预测边坡的稳定程度为失稳；当H_min≤H≤H_max时，说明待预测边坡的稳定程度为存在失稳隐患；

其中，H_min为正整数且H_min＝2000～2050，H_max为正整数且H_max＝2120～2200。

上述一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征是：步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡的岩土状况对S₁₁进行赋值时，当待预测边坡的岩土状况为岩石坚硬且结构完整时，S₁₁＝1；当待预测边坡的岩土状况为岩石较坚硬且结构较完整时，S₁₁＝2；当待预测边坡的岩土状况为岩石较破碎且结构不完整时，S₁₁＝3；当待预测边坡的岩土状况为岩石破碎且岩土体不完整时，S₁₁＝4；当待预测边坡的岩土状况为岩石特别破碎、软弱结构面发育、岩土体特别不完整且有易滑地层时，S₁₁＝5；

根据步骤一中所确定的待预测边坡的构造状况对S₁₂进行赋值时，当待预测边坡的构造状况为新构造运动微弱、没有发生过6级以上地震且只有少量小型断裂时，S₁₂＝1；当待预测边坡的构造状况为新构造运动不强烈、发生过6级以上地震且只有小型断裂时，S₁₂＝2；当待预测边坡的构造状况为新构造运动较强烈、发生过6级以上地震且有主干断裂时，S₁₂＝3；当待预测边坡的构造状况为新构造运动强烈、发生过7级以上地震且断裂较密集时，S₁₂＝4；当待预测边坡的构造状况为新构造运动很强烈、发生过多次7级以上地震且存在断裂复合带时，S₁₂＝5。

上述一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征是：步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡的坡角A对S_α进行赋值时，当A≤10°时，S_α＝1；当10°＜A≤20°时，S_α＝2；当20°＜A≤30°时，S_α＝3；当30°＜A≤40°时，S_α＝4；当A＞40°时，S_α＝5。

上述一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征是：步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡的坡高H对S_h进行赋值时，当H≤75m时，S_h＝1；当75m＜H≤175m时，S_h＝2；当175m＜H≤300m时，S_h＝3；当300m＜H≤500m时，S_h＝4；当H＞500m时，S_h＝5。

上述一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征是：步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡的距断裂带距离R对R_s进行赋值时，当R≤20km时，R_s＝5；当20km＜R≤40km时，R_s＝4；当40km＜R≤60km时，R_s＝3；当60km＜R≤80km时，R_s＝2；当R＞80km时，R_s＝1。

上述一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征是：步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡所处区域的年均降雨量P对T_p进行赋值时，当P≤400mm时，T_p＝1；当400mm＜P≤800mm时，T_p＝2；当P＞800mm且暴雨次数较少时，T_p＝3；当P＞800mm且暴雨次数较多时，T_p＝4；当P＞800mm且暴雨频发时，T_p＝5。

上述一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征是：步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡所处区域的地震烈度s对T_s进行赋值时，当s≤Ⅴ时，T_s＝1；当s＝Ⅵ时，T_s＝2；当s＝Ⅶ时，T_s＝3；当s＝Ⅷ时，T_s＝4；当s≥Ⅸ时，T_s＝5。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、方法步骤简单、设计合理且实现方便。

2、所选取的6个影响因子设计合理且各影响因子确定方便、可操作性强，包括4个内部因子和2个外部因子；4个所述内部因子分别为待预测边坡的地质条件、坡角A、坡高H和距断裂带距离R，2个外部因子分别为待预测边坡所处区域的降雨强度和地震烈度s，降雨强度为年均降雨量P。

3、影响因子考虑全面，除对待预测边坡的地质条件、坡角A、坡高H以及待预测边坡所处区域的降雨强度和地震烈度s进行考虑之前，同时加入待预测边坡的距断裂带距离R这一影响因子，并对该影响因子进行合理赋值，并相应提出更加精确的综合指标法计算式和边坡动稳定性判别标准。

4、实现方便且使用效果好、实用价值高，边坡稳定性预测精度高，能简便、快速完成地震作用下边坡稳定性的预测过程。实际操作过程中，通过对待预测边坡的稳定性进行预测，能对待预测边坡是否会发生滑坡进行简易、快速且准确判别，从而提醒应急人员及时采取预先的预防处理措施，最大程度减小甚至避免发生滑坡带来的诸多问题。

综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能简便、快速完成地震作用下边坡稳定性的预测过程，并且预测精度高。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的方法流程框图。

具体实施方式

如图1所示的一种地震作用下边坡稳定性预测方法，包括以下步骤：

步骤一、待预测边坡稳定性影响因子确定：对影响待预测边坡稳定性的6个影响因子分别进行确定；6个所述影响因子包括4个内部因子和2个外部因子；4个所述内部因子分别为待预测边坡的地质条件、坡角A、坡高H和距断裂带距离R，所述距断裂带距离R为待预测边坡距地震断裂带的水平垂直距离；2个所述外部因子分别为待预测边坡所处区域的降雨强度和地震烈度s，所述降雨强度为年均降雨量P；所述待预测边坡为需进行稳定性预测的边坡；

其中，对待预测边坡的地质条件进行确定时，根据待预测边坡的地质情况，对待预测边坡的岩土状况与构造状况分别进行确定；所述岩土状况包括岩土性质与结构，所述构造状况包括新构造运动和地质构造；对坡角A、坡高H和距断裂带距离R进行确定时，采用测量工具对待预测边坡的坡角A、坡高H和距断裂带距离R分别进行测量；

步骤二、边坡稳定性影响指标赋值：根据步骤一中确定的6个所述影响因子，对待预测边坡的6个边坡稳定性影响指标分别进行赋值；6个边坡稳定性影响指标分别为地质条件影响指标S、坡角影响指标S_α、坡高影响指标S_h、距断裂带距离影响指标R_s、降雨强度影响指标T_p和地震烈度影响指标T_s；

其中，S＝S₁₁×S₁₂(2)；式(2)中，S₁₁为岩土状况影响指标且其根据步骤一中所确定的待预测边坡的岩土状况进行赋值；S₁₁为正整数且S₁₁＝5～1，待预测边坡的岩石越坚硬且结构越完整，说明待预测边坡的岩土状况越稳定，S₁₁的取值越小；S₁₂为构造状况影响指标且其根据步骤一中所确定的待预测边坡的构造状况进行赋值；S₁₂为正整数且S₁₂＝5～1，待预测边坡的新构造运动越微弱且地质构造中断裂情况越轻微，说明待预测边坡的构造状况越稳定，S₁₁的取值越小；

S_α根据步骤一中所确定的待预测边坡的坡角A进行赋值；S_α为正整数且S_α＝5～1，待预测边坡的坡角A越小，S_α的取值越小；

S_h根据步骤一中所确定的待预测边坡的坡高H进行赋值；S_h为正整数且S_h＝5～1，待预测边坡的坡高H越小，S_h的取值越小；

R_s根据步骤一中所确定的待预测边坡的距断裂带距离R进行赋值；R_s为正整数且R_s＝5～1，待预测边坡的距断裂带距离R越大，R_s的取值越小；

T_p根据步骤一中所确定的待预测边坡所处区域的年均降雨量P进行赋值；T_p为正整数且T_p＝5～1，待预测边坡所处区域的年均降雨量P越小，R_s的取值越小；

T_s根据步骤一中所确定的待预测边坡所处区域的地震烈度s进行赋值；T_s为正整数且T_s＝5～1，待预测边坡所处区域的地震烈度s越小，R_s的取值越小；

步骤三、待预测边坡稳定性影响综合指标值计算：根据步骤二中所述的6个边坡稳定性影响指标，并按照公式H＝(S×S_α×S_h×R_s)(T_s+T_p)(3)，计算得出待预测边坡的稳定性影响综合指标值H；

步骤四、待预测边坡稳定性预测：根据步骤三中计算得出的稳定性影响综合指标值H，对待预测边坡的稳定程度进行预测；其中，稳定性影响综合指标值H的数值越大，说明待预测边坡的稳定程度越差。

本实施例中，步骤四中进行待预测边坡稳定性预测时，根据步骤三中计算得出的稳定性影响综合指标值H，并结合预先确定的H_min和H_max，对待预测边坡的稳定程度进行预测：当H＜H_min时，说明待预测边坡的稳定程度为稳定；当H＞H_max时，说明待预测边坡的稳定程度为失稳；当H_min≤H≤H_max时，说明待预测边坡的稳定程度为存在失稳隐患。

其中，H_min为正整数且H_min＝2000～2050，H_max为正整数且H_max＝2120～2200。

步骤一中所述的6个所述影响因子是影响地震崩滑的主要因子，因而能确保本发明预测结果的科学性；同时，上述6个所述影响因子均为常用量，因而能确保本发明所采用预测方法的实用性。其中，4个所述内部因子是属于斜坡本身具备的易于崩滑产生的内在条件，它们是崩滑产生的必要条件。因此，地质条件(也称为地质地貌条件或地质因子)成为首选因子。外部因子是除内部因子以外影响斜坡稳定性的因子，是发生崩滑的充分条件。滑坡的发生并不需要满足所有的外部条件。因此，在外部因子中选择了地震烈度s和降雨强度两个主要因子。断裂带对滑坡的影响主要体现在距离上，滑坡沿着发震断裂带(即地震断裂带)两侧呈带状或链状分布，滑坡和断裂带在宏观上分布表现为一致性，且距离发震断裂带越近，滑坡数量越多，越远则越少。

考虑地质因子对滑坡的影响作用，分成三个方面：岩土性质与结构、新构造运动和地质构造。一般来讲，岩石中含泥质成分越高，其抵抗边坡破坏能力越差，如砂泥岩互层，灰岩与页岩互层，黏土岩、板岩、软弱片岩及凝灰岩等，风化岩和各种成因的松散、松软沉积物，泥岩，砂岩、砂砾质粘土、板岩、夹变砂岩、泥灰岩、千枚岩、云母岩、绿泥石片岩、滑石片岩等地层，柱状节理发育的玄武岩等都是易滑岩组。地质构造是影响山体斜坡稳定性的至关重要的因素之一，活动性强的大构造和不同构造单元的交接带以及深大断裂带附近，滑坡常集中分布。在这些地区，由于构造运动强烈，断层、褶皱发育、差异升降活动明显，常形成大的断裂挤压破碎带等构造软弱带，致使地层、岩石破碎，稳定性降低，从而有利于滑坡的产生。地质构造是控制滑坡形成和发育的基本因素。地质构造控制了滑坡的规模、主滑向和空间分布。新构造运动是触发滑坡的影响因素之一，地壳因其他因素产生剧烈的运动、岩层受到挤压，断层层面之间发生相对运动、地震等方面。中国是一个构造活动非常活跃的地区，板块由于印度洋板块与欧亚板块的“强烈”碰撞与青藏高原的持续隆升，地应力主要是西东方向，影响至中东地区，在我国西部龙门山地区表现的很活跃，这一地区地震活动频繁，是一个高地应力场，构造活动强烈的地区。在我国西南地区，地壳内、外动力条件强烈的交织与转化，促使高陡边坡发生强烈的动力过程，从而促进大型滑坡灾害的发生。这是大型滑坡灾害在中国西南地区较为集中的主要原因之一。断层活动强烈会发生地震，通过地震触发滑坡。

本实施例中，步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡的岩土状况对S₁₁进行赋值时，当待预测边坡的岩土状况为岩石坚硬且结构完整时，S₁₁＝1；当待预测边坡的岩土状况为岩石较坚硬且结构较完整时，S₁₁＝2；当待预测边坡的岩土状况为岩石较破碎且结构不完整时，S₁₁＝3；当待预测边坡的岩土状况为岩石破碎且岩土体不完整时，S₁₁＝4；当待预测边坡的岩土状况为岩石特别破碎、软弱结构面发育、岩土体特别不完整且有易滑地层时，S₁₁＝5。

根据步骤一中所确定的待预测边坡的构造状况对S₁₂进行赋值时，当待预测边坡的构造状况为新构造运动微弱、没有发生过6级以上地震且只有少量小型断裂时，S₁₂＝1；当待预测边坡的构造状况为新构造运动不强烈、发生过6级以上地震且只有小型断裂时，S₁₂＝2；当待预测边坡的构造状况为新构造运动较强烈、发生过6级以上地震且有主干断裂时，S₁₂＝3；当待预测边坡的构造状况为新构造运动强烈、发生过7级以上地震且断裂较密集时，S₁₂＝4；当待预测边坡的构造状况为新构造运动很强烈、发生过多次7级以上地震且存在断裂复合带时，S₁₂＝5。

上述对S₁₁和S₁₂进行赋值的方法，为目前本领域技术人员熟知的赋值方法，详见王余庆等人的研究成果。考虑到将地质因子的岩土性质与结构、新构造运动和地质构造合并为一个因子可能会减弱该主控因子的作用，而区分为三个因子又将导致对原始资料要求过细，应用不便，王余庆等人将又其划分为两个因子：①岩土性质与结构；②新构造运动和地质构造，并重新进行了赋值，详见表1：

表1地质条件因子分级及赋值表

在地震中要形成滑坡边坡必须要有有效的临空面，坡角(也称坡度)决定了在地震过程中边坡破坏的空间分布。边坡的自然形态和成因以及历史稳定性，都对边坡的动力稳定有重大的影响，边坡地形的坡度对边坡地震动力稳定性有很大的影响，这一点已经得到广泛的认可。坡角在一定范围内控制着滑坡的产生，随着坡角的增加，滑坡数量也在增加，当达到某一坡度范围时，滑坡数量达到一个最大值，坡角是反映陡峭程度的量，从量能角度来分析，只有具有大坡角的滑坡体才有将势能转化为向下滑动的势能，发生滑坡可能性，一般来讲，在其它条件相同的情况下，坡角越大，发生滑坡概率越大。斜坡的坡角是影响崩滑稳定性的重要因素，它从几何特征上决定了崩滑的分布；同时，坡度直接决定斜坡的应力特征，控制着斜坡的稳定性。山坡坡角影响松散固体物质的分布和聚集，直接为崩滑的形成提供能量条件。

本实施例中，步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡的坡角A对S_α进行赋值时，当A≤10°时，S_α＝1；当10°＜A≤20°时，S_α＝2；当20°＜A≤30°时，S_α＝3；当30°＜A≤40°时，S_α＝4；当A＞40°时，S_α＝5。并且，S_α的赋值，详见表2：

表2坡角因子分级及赋值表

坡角A/(°)	影响分级	Sa
			A≤10°	低	1
10°＜A≤20°	较低	2
			20°＜A≤30°	中等	3
30°＜A≤40°	较高	4
			＞40°	很高	5

坡高和坡度是反映地貌区域变化的两个重要指标，坡高与坡角对滑坡的触发影响是不同的，但共同控制着滑坡密度的大小。坡高代表着势能，坡高较大的岩体容易发生滑坡，坡高大存在较大势能，一旦有外动力的作用(如地震)，势能较大的岩体便很容易发生滑坡。

本实施例中，步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡的坡高H对S_h进行赋值时，当H≤75m时，S_h＝1；当75m＜H≤175m时，S_h＝2；当175m＜H≤300m时，S_h＝3；当300m＜H≤500m时，S_h＝4；当H＞500m时，S_h＝5。并且，S_h的赋值，详见表3：

表3坡高因子分级及赋值表

坡高H/m	影响分级	Sh
			H≤75m	低	1
75m＜H≤175m	较低	2
			175m＜H≤300m	中等	3
300m＜H≤500m	较高	4
			H＞500m	很高	5

降雨是滑坡的触发因子，降雨诱发滑坡的过程中，降水强度是个重要因素，由于斜坡体的地形坡度、地层岩性、岩体结构、水文地质等因素的显著差异，造成斜坡对降雨条件的敏感程度不同。降雨对滑坡触发的作用表现的尤为明显，每年我国很多地区由于降雨而产生的滑坡有很多，造成了当地区域性经济损失和人员伤亡，降雨触发滑坡的作用主要体现在以下三个方面：

第一、降雨对滑坡体有饱和作用，能够增加土体的容重，使孔隙水压力增加；

第二、降雨使坡脚土体松散，破坏滑坡体；

第三、雨水通过孔隙渗入到滑坡体内部，软化土体颗粒，使土体颗粒之间的粘聚力降低，从而减小了滑移面之间的抗滑力。

降雨增加了滑坡体的下滑力，降低滑动面的抗摩阻力，从而促使滑坡体产生滑动。降雨对土壤的含水量的影响有很大的影响，而含水量和土壤的力学参数(主要是抗剪强度)又有关系，降雨会导致土壤的含水量增加，含水量的增加导致土壤中的孔隙水压力增加，从而降低土壤的抗剪强度。在地形地貌基本一致的条件下，降雨量越大的地区，滑坡发生的频率也较大。滑坡和降雨量在时间上有很好的一致性或者是滑坡稍微滞后于降雨。空间分布中，降雨型滑坡主要发生在地形地貌险峻同时降雨丰富的地方，如西南地区是受灾害最严重的地区之一。

本实施例中，步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡所处区域的年均降雨量P对T_p进行赋值时，当P≤400mm时，T_p＝1；当400mm＜P≤800mm时，T_p＝2；当P＞800mm且暴雨次数较少时，T_p＝3；当P＞800mm且暴雨次数较多时，T_p＝4；当P＞800mm且暴雨频发时，T_p＝5。

并且，暴雨次数较少指的是年平均暴雨次数≤5次，暴雨次数较多指的是年平均暴雨次数≤10次且＞5次，暴雨频发指的是年平均暴雨次数大于11次。

因而，T_p的赋值，详见表4：

表4降雨强度因子分级及赋值表

年均降雨量P/mm	影响分级	TP
			P≤400mm	很低	1
400mm＜P≤800mm	低	2
			P＞800mm且暴雨次数较少	中等	3
P＞800mm且暴雨次数较多	高	4
			P＞800mm且暴雨频发	很高	5

地震触发滑坡的分布与地震烈度也有关，首先划分地震烈度区，统计不同烈度区内滑坡所占的百分比，统计了烈度区的典型滑坡分布情况，得到了烈度与滑坡密度发现随着烈度的增加滑坡密度相应增加，我国地震诱发的滑坡主要分布在烈度为Ⅶ-X区域内。地震是诱发边坡失稳的主要动力条件，地震的强弱直接影响到边坡的稳定性，以及诱发的滑坡规模和范围。地震烈度是建筑物遭受的地震影响的强烈程度，主要依据人的感觉、地面破裂等指标加以确定。地震烈度与地震滑坡之间存在正相关的关系。

地震烈度是指地震对某一地区地面及建筑物产生影响的强烈程度，我国地震烈度划分标准分为12个等级，主要体现在以下三个方面:

第一、地震诱发的边坡崩滑，主要出现在Ⅶ～Ⅸ度地震烈度区。

第二、边坡地震崩滑次数的概率分布近似于正态分布，其数学期望值等于8.0；应当指出，这种分并不意味着位于8.0度以上区的边坡不易崩滑，它仅说明发生在8.0度及其以上区的边坡崩滑数量相对少而已。高烈度区边坡崩滑数量相对少，主要与以下两个因素有关：强烈地震发生的概率相对较小，不少地震不存在Ⅸ度及其以上的烈度区；Ⅹ度及其以上的烈度区为地震的极震区，其面积与其他烈度区的面积相比要小得多。

第三、Ⅴ度以下烈度区没有出现过边坡地震崩滑的事例，而Ⅴ度区内发生边坡崩滑数量极少所占比例不足3％。因此，从工程应用的角度出发，可将Ⅵ度定为地震诱发边坡崩滑的下限，也就是说将地震引发边坡崩滑的最小烈度定为Ⅵ度。

本实施例中，步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡所处区域的地震烈度s对T_s进行赋值时，当s≤Ⅴ时，T_s＝1；当s＝Ⅵ时，T_s＝2；当s＝Ⅶ时，T_s＝3；当s＝Ⅷ时，T_s＝4；当s≥Ⅸ时，T_s＝5。

因而，T_p的赋值，详见表5：

表5地震烈度因子分级及赋值表

场地烈度s	影响分级	TS
			≤Ⅴ	很低	1
Ⅵ	低	2
			Ⅶ	中等	3
Ⅷ	较强	4
			≥Ⅸ	很强	5

本实施例中，为实现方便，步骤一中对待预测边坡的地震烈度s进行确定时，根据待预测边坡所处区域的抗震设防烈度进行确定，且地震烈度s与待预测边坡所处区域的抗震设防烈度相同。

地震断裂带对于地震滑坡的分布有较大的控制作用，地震滑坡主要集中在距离断裂较近的地方。本实施例中，步骤一中对待预测边坡的距断裂带距离R进行确定时，先根据地震断裂带分布图找出待预测边坡周侧的地震断裂带，再采用测量工具对距断裂带距离R进行测量；所述距断裂带距离R为待预测边坡距与其周侧距离最近的一个地震断裂带之间的水平垂直距离。并且，所述地震断裂带分布图为中国地震断裂带分布图。

断裂带通常是易风化的部位，在断裂带通过的斜坡，松散层厚度较大，为滑坡的形成创造了有利条件，活动断裂带对山体滑坡具有明显的控制作用，断裂带地区强烈的新构造活动形成了地貌陡变带，深切沟谷发育，相对高差大，容易积累势能；活动断裂带附近斜坡岩体结构复杂，结构面类型多样、密集发育，使斜坡完整性大大降低；发震断裂错动产生较强的竖向地震动，即近断裂的竖向效应，为大型滑坡快速启动提供了动力条件。

本实施例中，步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡的距断裂带距离R对R_s进行赋值时，当R≤20km时，R_s＝5；当20km＜R≤40km时，R_s＝4；当40km＜R≤60km时，R_s＝3；当60km＜R≤80km时，R_s＝2；当R＞80km时，R_s＝1。

因而，R_s的赋值，详见表6：

表6距断裂带距离因子分级及赋值表

距断裂带距离R	影响分级	Rs
			R≤20km	强	5
20km＜R≤40km	较强	4
			40km＜R≤60km	中等	3
60km＜R≤80km	低	2
			R＞80km	很低	1

本实施例中，步骤四中所述的H_min＝2025，H_max＝2160。

实际使用时，可根据具体需要，对H_min和H_max的取值大小进行相应调整。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、待预测边坡稳定性影响因子确定：对影响待预测边坡稳定性的6个影响因子分别进行确定；6个所述影响因子包括4个内部因子和2个外部因子；4个所述内部因子分别为待预测边坡的地质条件、坡角A、坡高H和距断裂带距离R，所述距断裂带距离R为待预测边坡距地震断裂带的水平垂直距离；2个所述外部因子分别为待预测边坡所处区域的降雨强度和地震烈度s，所述降雨强度为年均降雨量P；

其中，对待预测边坡的地质条件进行确定时，根据待预测边坡的地质情况，对待预测边坡的岩土状况与构造状况分别进行确定；所述岩土状况包括岩土性质与结构，所述构造状况包括新构造运动和地质构造；对坡角A、坡高H和距断裂带距离R进行确定时，采用测量工具对待预测边坡的坡角A、坡高H和距断裂带距离R分别进行测量；

步骤二、边坡稳定性影响指标赋值：根据步骤一中确定的6个所述影响因子，对待预测边坡的6个边坡稳定性影响指标分别进行赋值；6个边坡稳定性影响指标分别为地质条件影响指标S、坡角影响指标S_α、坡高影响指标S_h、距断裂带距离影响指标R_s、降雨强度影响指标T_p和地震烈度影响指标T_s；

其中，S＝S₁₁×S₁₂(2)；式(2)中，S₁₁为岩土状况影响指标且其根据步骤一中所确定的待预测边坡的岩土状况进行赋值；S₁₁为正整数且S₁₁＝5～1，待预测边坡的岩石越坚硬且结构越完整，说明待预测边坡的岩土状况越稳定，S₁₁的取值越小；S₁₂为构造状况影响指标且其根据步骤一中所确定的待预测边坡的构造状况进行赋值；S₁₂为正整数且S₁₂＝5～1，待预测边坡的新构造运动越微弱且地质构造中断裂情况越轻微，说明待预测边坡的构造状况越稳定，S₁₁的取值越小；

S_α根据步骤一中所确定的待预测边坡的坡角A进行赋值；S_α为正整数且S_α＝5～1，待预测边坡的坡角A越小，S_α的取值越小；

S_h根据步骤一中所确定的待预测边坡的坡高H进行赋值；S_h为正整数且S_h＝5～1，待预测边坡的坡高H越小，S_h的取值越小；

R_s根据步骤一中所确定的待预测边坡的距断裂带距离R进行赋值；R_s为正整数且R_s＝5～1，待预测边坡的距断裂带距离R越大，R_s的取值越小；

T_p根据步骤一中所确定的待预测边坡所处区域的年均降雨量P进行赋值；T_p为正整数且T_p＝5～1，待预测边坡所处区域的年均降雨量P越小，R_s的取值越小；

T_s根据步骤一中所确定的待预测边坡所处区域的地震烈度s进行赋值；T_s为正整数且T_s＝5～1，待预测边坡所处区域的地震烈度s越小，R_s的取值越小；

步骤三、待预测边坡稳定性影响综合指标值计算：根据步骤二中所述的6个边坡稳定性影响指标，并按照公式H＝(S×S_α×S_h×R_s)(T_s+T_p)(3)，计算得出待预测边坡的稳定性影响综合指标值H；

步骤四、待预测边坡稳定性预测：根据步骤三中计算得出的稳定性影响综合指标值H，对待预测边坡的稳定程度进行预测；其中，稳定性影响综合指标值H的数值越大，说明待预测边坡的稳定程度越差。

2.按照权利要求1所述的一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征在于：步骤一中对待预测边坡的距断裂带距离R进行确定时，先根据地震断裂带分布图找出待预测边坡周侧的地震断裂带，再采用测量工具对距断裂带距离R进行测量；所述距断裂带距离R为待预测边坡距与其周侧距离最近的一个地震断裂带之间的水平垂直距离。

3.按照权利要求1或2所述的一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征在于：步骤一中对待预测边坡的地震烈度s进行确定时，根据待预测边坡所处区域的抗震设防烈度进行确定，且地震烈度s与待预测边坡所处区域的抗震设防烈度相同。

4.按照权利要求1或2所述的一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征在于：步骤四中进行待预测边坡稳定性预测时，根据步骤三中计算得出的稳定性影响综合指标值H，并结合预先确定的H_min和H_max，对待预测边坡的稳定程度进行预测：当H＜H_min时，说明待预测边坡的稳定程度为稳定；当H＞H_max时，说明待预测边坡的稳定程度为失稳；当H_min≤H≤H_max时，说明待预测边坡的稳定程度为存在失稳隐患；

其中，H_min为正整数且H_min＝2000～2050，H_max为正整数且H_max＝2120～2200。

5.按照权利要求1或2所述的一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征在于：步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡的岩土状况对S₁₁进行赋值时，当待预测边坡的岩土状况为岩石坚硬且结构完整时，S₁₁＝1；当待预测边坡的岩土状况为岩石较坚硬且结构较完整时，S₁₁＝2；当待预测边坡的岩土状况为岩石较破碎且结构不完整时，S₁₁＝3；当待预测边坡的岩土状况为岩石破碎且岩土体不完整时，S₁₁＝4；当待预测边坡的岩土状况为岩石特别破碎、软弱结构面发育、岩土体特别不完整且有易滑地层时，S₁₁＝5；

根据步骤一中所确定的待预测边坡的构造状况对S₁₂进行赋值时，当待预测边坡的构造状况为新构造运动微弱、没有发生过6级以上地震且只有少量小型断裂时，S₁₂＝1；当待预测边坡的构造状况为新构造运动不强烈、发生过6级以上地震且只有小型断裂时，S₁₂＝2；当待预测边坡的构造状况为新构造运动较强烈、发生过6级以上地震且有主干断裂时，S₁₂＝3；当待预测边坡的构造状况为新构造运动强烈、发生过7级以上地震且断裂较密集时，S₁₂＝4；当待预测边坡的构造状况为新构造运动很强烈、发生过多次7级以上地震且存在断裂复合带时，S₁₂＝5。

6.按照权利要求1或2所述的一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征在于：步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡的坡角A对S_α进行赋值时，当A≤10°时，S_α＝1；当10°＜A≤20°时，S_α＝2；当20°＜A≤30°时，S_α＝3；当30°＜A≤40°时，S_α＝4；当A＞40°时，S_α＝5。

7.按照权利要求1或2所述的一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征在于：步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡的坡高H对S_h进行赋值时，当H≤75m时，S_h＝1；当75m＜H≤175m时，S_h＝2；当175m＜H≤300m时，S_h＝3；当300m＜H≤500m时，S_h＝4；当H＞500m时，S_h＝5。

8.按照权利要求1或2所述的一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征在于：步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡的距断裂带距离R对R_s进行赋值时，当R≤20km时，R_s＝5；当20km＜R≤40km时，R_s＝4；当40km＜R≤60km时，R_s＝3；当60km＜R≤80km时，R_s＝2；当R＞80km时，R_s＝1。

9.按照权利要求1或2所述的一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征在于：步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡所处区域的年均降雨量P对T_p进行赋值时，当P≤400mm时，T_p＝1；当400mm＜P≤800mm时，T_p＝2；当P＞800mm且暴雨次数较少时，T_p＝3；当P＞800mm且暴雨次数较多时，T_p＝4；当P＞800mm且暴雨频发时，T_p＝5。

10.按照权利要求1或2所述的一种地震作用下边坡稳定性预测方法，其特征在于：步骤二中根据步骤一中所确定的待预测边坡所处区域的地震烈度s对T_s进行赋值时，当s≤Ⅴ时，T_s＝1；当s＝Ⅵ时，T_s＝2；当s＝Ⅶ时，T_s＝3；当s＝Ⅷ时，T_s＝4；当s≥Ⅸ时，T_s＝5。