CN108414573A - 一种基于电法和数值模拟的滑坡稳定性评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电法和数值模拟的滑坡稳定性评价方法，包括以下步骤：基于insar技术开展区域性的地质普查，获得潜在的滑坡区域，利用高密度电法对潜在的滑坡区域进行电法测量，寻找潜在的滑动面；根据测量结果，建立初评系统，对滑坡稳定性进行初步评价，对风险大于设定值滑坡区域进行地质勘查，获得相应的岩石物理力学参数；对风险区域进行数值模拟，获得滑坡的安全系数，对滑坡风险进行二次评价，获取对应模拟工况的滑坡安全系数。

Description

一种基于电法和数值模拟的滑坡稳定性评价方法
技术领域
本发明涉及一种基于电法和数值模拟的滑坡稳定性评价方法。
背景技术
预先存在的滑坡活动，地质和地貌，土壤强度和水文条件是影响滑坡行为的复杂因素。
目前，滑坡稳定性的评价比较单一，通常对滑坡调查的地球物理和岩土技术进行独立评估。各种评估方法各有优势，因此，使用多学科交叉的方法滑坡表征和危险评估是非常有必要的。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种基于电法和数值模拟的滑坡稳定性评价方法，本发明克服了以往滑坡评价过程中地球物理方法和岩土工程独立评估的缺点，将二者联合起来进行评估，评价信息丰富，结果准确率高。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于电法和数值模拟的滑坡稳定性评价方法，包括以下步骤：
(1)基于insar技术开展区域性的地质普查，获得潜在的滑坡区域；
(2)利用高密度电法对潜在的滑坡区域进行电法测量，寻找潜在的滑动面；
(3)根据测量结果，建立初评系统，对滑坡稳定性进行初步评价，对风险大于设定值滑坡区域进行地质勘查，获得相应的岩石物理力学参数；
(4)对风险区域进行数值模拟，获取对应模拟工况的滑坡安全系数，对滑坡风险进行二次评价。
进一步的，所述步骤(1)中，基于Insar技术在潜在的滑坡区域中选择合适的地形，依据滑坡的形态，布置高密度测线。
进一步的，所述步骤(1)中，基于insar技术获得滑坡相对高程、滑坡形态、周边人类建筑情况、植被发育程度和周边采矿活动指标。
进一步的，所述步骤(2)中，在潜在的滑坡区域，开展高密度电法工作，通过反演的高密度电法结果，根据滑动面岩性破碎，含水率较高的工程地质特点，依据视电阻率的差异，确定滑坡内部是否存在潜在滑动面、滑动面的形态及位置。
通过是否存在一条或多条成线的低视电阻率区域，以及该低电阻率的区域和形态特征，来判定是否存在潜在的滑动面，进而确定滑动面的形态及位置。
利用高密度电法根据获得利用insar技术得到的指标，结合当地日降雨量，采用相应的权重评价方法对通过指标对潜在滑坡区域的风险进行初步评价。
所述步骤(3)中，加密高密度测线的同时，在初步确定的风险区域开展地质勘查工作，通过钻孔验证滑动面，现场取样获得相应的岩土体物理力学参数，最终确定该区域的工程地质和水文地质条件。
所述步骤(3)中，通过钻孔验证滑动面的深度和岩土力学特征，通过取芯，通过单轴、三轴试验、剪切试验和渗透试验获得密度、弹性模量、渗透系数、泊松比和抗剪强度岩土体力学指标，最终确定该区域的工程地质和水文地质条件。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.克服了以往滑坡评价过程中地球物理方法和岩土工程独立评估的缺点，将二者联合起来进行评估，评价信息丰富，结果准确率高。
2.数值建模的过程中，结合了岩土工程信息(岩土体参数和模型实际大小、地形)和地球物理参数结果(确定了滑坡体潜在滑动面)，使数值模拟的结果更加准确，更加符合现场实际。
3.本发明将整个评价过程分为Insar灾害普查，高密度电法初评，数值模拟终评三个阶段，由面到点，由粗到细，在保证结果的前提下，提升了经济性和实效性，有广泛的推广价值。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明的评价步骤流程图；
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
针对我国广泛发生的滑坡地质灾害，开展地毯式的调查需要耗费大量的物力财力，基于Insar技术，高密度电法技术和数值模拟方法，循序渐进，分为Insar灾害普查，高密度电法初评，数值模拟终评三个阶段，由面到点，由粗到细，在保证结果的前提下，对滑坡灾害进行多级精细化评价。
基于电法和数值模拟的滑坡稳定性评价方法,包括以下步骤：
步骤一：基于insar技术，开展区域性的地质普查，获得潜在的滑坡区域。
步骤二：基于高密度电法，对潜在的滑坡区域进行电法测量，寻找潜在的滑动面。
步骤三：基于测量结果，建立初评系统，对滑坡稳定性进行初次评价、定级。
步骤四：对风险较大的滑坡区域进行地质勘查，获得相应的岩石物理力学参数。
步骤五：使用数值模拟软件对风险区域进行数值模拟，获得滑坡的安全系数，对滑坡风险进行二次评价。
进一步的，所述步骤一中，针对我国滑坡地质灾害频发这一现场，考虑Insar技术全天候观测雷达卫星干涉测量不受气候条件的限制,在夜晚或是风雪雨雾条件下仍能进行有效观测的优点，采用insar技术在我国滑坡灾害高危区域开展区域性地质普查工作，从初步判定潜在的滑坡区域。只要在insar技术有效探测分辨率以内的区域，都可以通过insar技术来初步判定该地区是否存在潜在的滑坡区域，滑坡发生的地形，一般为山地，具有一定高差，坡度的地形。
依据insar技术，可以初步判定潜在滑坡可能的失稳滑动方向，以及滑坡的规模大小，insar技术可以获得周围地区的相对地形地貌，结合滑坡的形态特征和地形地貌，可以有针对的布置高密度的测线，尽可能高效的探测滑坡潜在的滑动面.
进一步的，所述步骤一中，基于Insar技术，在潜在的滑坡区域中选择合适的地形，依据滑坡的形态，布置高密度测线。
进一步的，所述步骤二中，在潜在的滑坡区域，开展高密度电法工作，通过反演的高密度电法结果，根据滑动面岩性破碎，含水率较高的工程地质特点，依据视电阻率的差异，确定滑坡内部是否存在潜在滑动面、滑动面的形态及位置。
如果滑坡存在潜在的滑动面，滑动面上很有可能存在岩土体的错动，导致岩土体的破碎，含水率的增加，与周围的岩土体相比，其电阻率就会相对较低，且潜在的滑动面是一个连续的剖面，这样在高密度电法的反演图像中，滑动面的反演特征图像为一条视电阻率相对较低的区域，可以通过是否存在一条或多条成线的低视电阻率区域，以及该低电阻率的区域，形态特征，来判定是否存在潜在的滑动面，滑动面的形态及位置。
进一步的，所述步骤三中，初次评价中，将滑坡风险等级分为五类：无风险，低风险，中等风险，高风险，极高风险。
进一步的，所述步骤三中，基于insar技术可获得滑坡相对高程，滑坡形态，周边人类建筑情况，植被发育程度，周边采矿活动等指标；高密度电法结论中科获得滑动面数量相对差等指标，结合当地日降雨量，采用相应的权重评价方法对通过这八个指标对潜在滑坡区域的风险进行初步评价。
进一步的，所述步骤四中，针对中等风险以上滑坡区域，应当重点排查，补充勘察。加密高密度测线的同时，在该区域开展地质勘查工作，可适当的通过钻孔验证滑动面，现场取样获得相应的岩土体物理力学参数，最终确定该区域的工程地质和水文地质条件。
进一步的，所述步骤五中，基于insar采集的滑坡数据、高密度电法探测的滑坡的规模大小，以及滑动面相关数据，建立数值模拟模型，并赋值室内试验获得的岩土体参数，分别模拟自然状态，采矿作用，降雨作用下，获取对应模拟工况的滑坡安全系数，对滑坡风险进行二次评价。
针对初次评价中等风险以上滑坡区域，应当重点排查，补充勘察。包括两个方面：一是加密高密度测线，对潜在的滑动面进行详查；二是，在该区域开展地质勘查工作，通过钻孔验证滑动面的深度和岩土力学特征，通过取芯，通过室内试验(单轴、三轴试验，剪切试验、渗透试验)可获得，密度、弹性模量，渗透系数，泊松比，抗剪强度等岩土体力学指标，最终确定该区域的工程地质和水文地质条件。
进一步的，所述步骤五中，依据安全系数将滑坡分为5级，安全，相对安全，不安全，危险，极度危险；实现滑坡风险等级的最终评定。
实施例一，具体包括：
步骤一：基于insar技术，开展区域性的地质普查，获得潜在的滑坡区域。
Insar灾害普查：采用insar技术在我国滑坡灾害高危区域开展区域性地质普查工作，从初步判定潜在的滑坡区域。同时基于Insar技术，在潜在的滑坡区域中选择合适的地形，依据滑坡的形态，布置高密度测线。
步骤二：基于高密度电法，对潜在的滑坡区域进行电法测量，寻找潜在的滑动面。
在潜在的滑坡区域，开展高密度电法工作，通过反演的高密度电法结果，根据滑动面岩性破碎，含水率较高的工程地质特点，依据视电阻率的差异，确定滑坡内部是否存在潜在滑动面、滑动面的形态及位置。
步骤三：基于测量结果，建立初评系统，对滑坡稳定性进行初次评价、定级。
高密度电法初评：初次评价中，将滑坡风险等级分为五类：无风险，低风险，中等风险，高风险，极高风险。基于insar技术可获得滑坡相对高程，滑坡形态，周边人类建筑情况，植被发育程度，周边采矿活动等指标；高密度电法结论中可获得滑动面数量相对差等指标，结合当地日降雨量，采用相应的权重评价方法对通过这八个指标对潜在滑坡区域的风险进行初步评价。
步骤四：对风险较大的滑坡区域进行地质勘查，获得相应的岩石物理力学参数。
针对中等风险以上滑坡区域，应当重点排查，补充勘察。加密高密度测线的同时，在该区域开展地质勘查工作，可适当的通过钻孔验证滑动面，现场取样获得相应的岩土体物理力学参数，最终确定该区域的工程地质和水文地质条件。
步骤五：使用数值模拟软件对风险区域进行数值模拟，获得滑坡的安全系数，对滑坡风险进行二次评价。
数值模拟终评：基于insar采集的滑坡数据、高密度电法探测的滑动面相关数据，建立数值模拟模型，并赋值室内试验获得的岩土体参数，分别模拟自然状态，采矿作用，降雨作用下，获取对应模拟工况的滑坡安全系数。依据安全系数将滑坡分为5级，安全，相对安全，不安全，危险，极度危险；实现滑坡风险等级的最终评定。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种基于电法和数值模拟的滑坡稳定性评价方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)基于insar技术开展区域性的地质普查，获得潜在的滑坡区域；
(2)利用高密度电法对潜在的滑坡区域进行电法测量，寻找潜在的滑动面；
(3)根据测量结果，建立初评系统，对滑坡稳定性进行初步评价，对风险大于设定值滑坡区域进行地质勘查，获得相应的岩石物理力学参数；
(4)对风险区域进行数值模拟，获得滑坡的安全系数，对滑坡风险进行二次评价，获取对应模拟工况的滑坡安全系数。
2.如权利要求1所述的一种基于电法和数值模拟的滑坡稳定性评价方法，其特征是：所述步骤(1)中，基于Insar技术在潜在的滑坡区域中选择合适的地形，依据滑坡的形态，布置高密度测线。
3.如权利要求1所述的一种基于电法和数值模拟的滑坡稳定性评价方法，其特征是：所述步骤(1)中，基于insar技术获得滑坡相对高程、滑坡形态、周边人类建筑情况、植被发育程度和周边采矿活动指标。
4.如权利要求1所述的一种基于电法和数值模拟的滑坡稳定性评价方法，其特征是：所述步骤(2)中，在潜在的滑坡区域，开展高密度电法工作，通过反演的高密度电法结果，根据滑动面岩性破碎，含水率较高的工程地质特点，依据视电阻率的差异，确定滑坡内部是否存在潜在滑动面、滑动面的形态及位置。
5.如权利要求1所述的一种基于电法和数值模拟的滑坡稳定性评价方法，其特征是：利用高密度电法根据获得利用insar技术得到的指标，结合当地日降雨量，采用相应的权重评价方法对通过指标对潜在滑坡区域的风险进行初步评价。
6.如权利要求1所述的一种基于电法和数值模拟的滑坡稳定性评价方法，其特征是：通过是否存在一条或多条成线的低视电阻率区域，以及该低电阻率的区域和形态特征，来判定是否存在潜在的滑动面，进而确定滑动面的形态及位置。
7.如权利要求1所述的一种基于电法和数值模拟的滑坡稳定性评价方法，其特征是：所述步骤(3)中，加密高密度测线的同时，在初步确定的风险区域开展地质勘查工作，通过钻孔验证滑动面，现场取样获得相应的岩土体物理力学参数，最终确定该区域的工程地质和水文地质条件。
8.如权利要求1所述的一种基于电法和数值模拟的滑坡稳定性评价方法，其特征是：所述步骤(3)中，通过钻孔验证滑动面的深度和岩土力学特征，通过取芯，通过单轴、三轴试验、剪切试验和渗透试验获得密度、弹性模量、渗透系数、泊松比和抗剪强度岩土体力学指标，最终确定该区域的工程地质和水文地质条件。
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Puttiwongrak et al. Application of Electrical Resistivity Imaging and Slope Modelling in the Investigation of Landslide Sliding Geometry in Phuket.

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