CN108797613A - 一种板岩地区人工削坡的滑坡危险性判断方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板岩地区人工削坡的滑坡危险性判断方法，其特征在于，包括以下步骤：a、现场调查测绘板岩地区人工削坡的滑坡体坡长L，滑坡体坡度α、滑坡体面积A、滑坡体上侧面积A_u和滑坡体上侧面坡度β；b、根据T＝S+1.7U计算板岩地区人工削坡的地形综合判别因子T；c、以滑坡体坡长L和地形综合判别因子T对板岩人工削坡滑坡危险性进行判别；滑坡体坡长L很小，很难发生滑坡；在最小的滑坡体坡长L以上，地形综合判别因子T越大，危险性越大，地形综合判别因子T越小，危险性越小。本发明建立了板岩人工削坡的边坡滑坡的危险性计算模型，以定量的方式精确划分滑坡危险性区域，有效保证了划分精准度。

Description

一种板岩地区人工削坡的滑坡危险性判断方法及应用

技术领域

本发明涉及到人工削坡滑坡防治领域，尤其涉及一种板岩地区人工削坡的滑坡危险性判断方法及应用。

背景技术

人工削坡形成的新的边坡广泛分布在低山和丘陵地区，特别是在我国的东部低山和丘陵地区。由于人民收入增长，人均居住面积也不断增加，原有住房已经不能满足当地居民日益增长的生活需求，需要再盖新的楼房。但是我国耕地较少，要保护耕地，若要再盖新房，则只有另辟蹊径。在低山边削坡形成新的民居宅基地就是唯一可以考虑的办法。为了减少修建成本，增大削坡坡度是居民们的通常选择，但是大坡度又带来安全隐患：人工削坡本来就带来不稳定，很大的削坡坡度使边坡更不稳定，在较大降雨诱发下，往往会形成滑坡。因此对此类人工削坡的边坡滑坡危险性做出正确判断非常重要。板岩地区的人工削坡的边坡滑坡的发生往往需要具备两个条件：有利于发生浅层土质滑坡的地形条件；充沛的降雨入渗进入土体并最终诱发滑坡的发生。这些条件综合影响并决定坡面土体的稳定性。其中，地形条件对人工削坡的边坡滑坡的影响因素包括：潜在滑坡体的斜坡坡度、滑坡体上侧缓坡地形。潜在滑坡体两侧一般是平面，对滑坡没有影响；潜在滑坡体下侧一般无临空面，但是滑坡体仍然可以剪出形成滑坡。

目前，国内外学者对人工削坡的边坡滑坡还没有足够的研究。对浅层滑坡形成之地形条件的研究主要集中于坡面坡度的研究，是对其发育分布规律的简单数据统计，没有深入研究其内在机理(工程地质学报,2013, 21:607-612；水电能源科学,2014,32:119-122；山地学报,2015,33: 108-115；岩土力学,2006,27:1393-1397；岩土力学,2007,28:2046-2010；地质灾害与环境护,2000,11:145-146；Geographical infor mation systems inassessing natural hazards,1995,135-175；Toro nto,1984,307-323；Earth SurfaceProcesses and Landforms,1993, 18:579-591；The Netherlands.1995,93-106；Geomorphology,1998, 24:309-331.)，研究成果很难用于其他区域。除了坡面坡度对浅层滑坡的影响外，浅层滑坡敏感区的上游、左右两侧以及下游等因素对浅层滑坡的影响有少量研究，但大多集中于定性研究和描述单一因素的影响，很少有定量的计算方法，如考虑上游的计算模型(Water resources research, 1994,4:1153-1171；Math Geol,1983,15:403-426；Processes La ndforms,1991,16:427-445.)。上述这些粗略的坡度的判断方法和单一的地形因素研究对于浅层土质滑坡危险性判断的准确性较差。

公开号为CN 104805846A，公开日为2015年07月29日的中国专利文献公开了一种浅表层土质滑坡的危险性划分方法，其特征在于：通过现场调查测绘确定滑坡体的基本地形数据，分别研究坡度与上部坡度及长度、两侧侧面坡度及宽度和下部坡度及长度的关系，并将上述关系关联研究，结合各影响因素在滑坡中的作用机理，最终建立了更精确的浅表层土质滑坡的易发计算模型，确定浅表层土质滑坡的危险性划分级别。

公开号为CN 105804094A，公开日为2016年07月27日的中国专利文献公开了一种岩质滑坡的危险性判断方法，其特征在于，包括以下步骤：a、通过现场调查测绘确定滑坡体的基本地形数据：滑坡体坡度α，滑坡体面积A，滑坡体上侧面面积Au，滑坡体上侧面坡度β，滑坡体左侧面面积A_L，滑坡体左侧面地形起伏坡度θ₁，滑坡体右侧面面积A_R，滑坡体右侧面地形起伏坡度θ₂；b、计算上陡地形因子U、两侧综合因子C；c、再计算地形综合判别因子T；d、对岩质滑坡的危险性等级进行划分。

以上述专利文献为代表的现有技术，主要是针对红层地区的土质滑坡或岩质滑坡，在其他地区不适用，不能判断人工削坡边坡的滑坡危险性；而且这些研究仅用于天然边坡，其潜在滑坡体的坡度往往在45度以下，基本不可能在50度以上。因为潜在滑坡体的坡度大于50度时，要么没有土层，要么都已经滑动。而板岩地区的人工削坡的坡度基本都在50度以上，没有临空面，两侧也没有汇水。人工削坡的边坡与天然的边坡有不同的地形特征，因此人工削坡的边坡更容易形成滑坡，其危险性更高。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种板岩地区人工削坡的滑坡危险性判断方法及应用，本发明通过研究地形因素对滑坡发生程度进行内部机理研究，建立了板岩人工削坡的边坡滑坡的危险性计算模型，针对性强，通过全面考虑人工削坡的边坡滑坡的地形影响因素，以定量的方式精确划分滑坡危险性区域，有效保证了划分精准度。

本发明通过下述技术方案实现：

一种板岩地区人工削坡的滑坡危险性判断方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、现场调查测绘板岩地区人工削坡的滑坡体坡长L，滑坡体坡度α、滑坡体面积A、滑坡体上侧面积A_u和滑坡体上侧面坡度β；

b、根据式1计算板岩地区人工削坡的地形综合判别因子T；

T＝S+1.7U 式1

式中，T为地形综合判别因子；S为滑坡体坡度因子，根据式2计算确定；U为上缓地形因子，根据式3计算确定；

S＝tanα 式2

U＝tan(α-β)A_u/A 式3

式中，α为滑坡体坡度，单位°；A_u为滑坡体上侧面积，单位m²；A 为滑坡体面积，单位m²；β为滑坡体上侧面坡度，单位°，β＜α；

当β≥α，设tan(α-β)A_u/A＝0；

c、以滑坡体坡长L和地形综合判别因子T对板岩人工削坡滑坡危险性进行判别；滑坡体坡长L很小，很难发生滑坡；在最小的滑坡体坡长L 以上，地形综合判别因子T越大，危险性越大，地形综合判别因子T越小，危险性越小。

所述步骤c中，通过危险性等级对板岩人工削坡滑坡危险性进行判别；

若滑坡体坡长L＜0.5m，则板岩人工削坡滑坡危险性很小；

若滑坡体坡长L≥0.5m且T＜2.80，则板岩人工削坡滑坡危险性很小；

若滑坡体坡长L≥0.5m且2.80≤T＜3.30，则板岩人工削坡滑坡危险性小；

若滑坡体坡长L≥0.5m且3.30≤T＜3.65，则板岩人工削坡滑坡危险性中等；

若滑坡体坡长L≥0.5m且T≥3.65，则板岩人工削坡滑坡危险性大。

本发明适用于滑坡体坡度α为65°-70°的板岩地区人工削坡滑坡危险性的判断。

本发明的基本原理如下：

人工削坡的边坡滑坡主要发生在近期开挖的土体上,坡体结构松散具有较大孔隙比、透水性强的特点，此类滑坡由于滑坡体松散，易受大气降水和库水位周期性影响，稳定性较差。

人工削坡的边坡属于土质边坡，土层属于堆积层，是原岩风化并短距离搬运后形成的堆积层，因此土壤的特性主要受原岩的岩性控制。在土壤的特性中，渗透系数和黏土矿物对滑坡的影响最大。土壤的渗透系数越大，降雨引起的水流越容易进入土壤，水流在土壤中下渗到不透水的隔水层时，水位抬升增加土层的自重和下滑力，底部摩擦力减小，土层越容易发生滑坡。土壤的黏土矿物的粘性越强，粘粒含量越多，有降雨时就会吸水越多，干燥时就会收缩越多，形成更大的裂隙；裂隙越大，降雨的产流越容易顺裂隙进入土壤，水流在流到不透水的隔水层时，水位抬升增加土层的自重和下滑力，底部摩擦力减小，土层越容易发生滑坡。因此，原岩风化形成的堆积层土壤的颗粒越粗，其渗透系数越大，越容易发生滑坡；原岩风化形成的堆积层土壤的黏土矿物的粘性越强，粘粒含量越多，越容易发生滑坡。不同岩性区域的人工削坡滑坡的危险性、降雨诱发滑坡发生的临界值以及滑坡的治理方式等都是有很大区别的。

板岩是具有千枚状构造的低级变质岩石。原岩为泥质、粉质或中性凝灰岩。矿物成分为石英、绢云母、绿泥石等矿物晶粒及碳质、铁质粉末，黏土矿物含量较高。由板岩风化形成的堆积层土壤中的黏粒含量比千枚岩堆积层土壤的黏粒含量少，也属粗粒土；土壤渗透性较差，而吸水再收缩产生的裂隙比千枚岩堆积层土壤的裂隙少。这类人工削坡边坡比较容易发生滑坡。

坡度是影响滑坡发生的最主要因素，山坡坡度的陡缓不仅影响松散碎屑物质的聚集和分布，而且影响坡面汇流条件，大多数人工削坡的边坡滑坡发生在50-70°的坡度上，坡度太缓则滑坡动力不足，无法发生；坡度太陡，则坡面的开挖过程中可能已经失稳，已经发生滑坡。上缓下陡地形有利于雨水入渗进入潜在滑坡体，进而导致土体逐渐饱和并软化，基质吸力和抗剪强度逐渐减小，土体局部出现剪切破坏并产生剪切裂隙，雨水不断渗入这些裂隙使其饱水，孔隙水压力增大形成超孔隙水压力，剪切裂隙逐渐扩展连通形成剪切面，土体强度进一步降低，最终导致局部土体因剪切面抗剪强度低于剪应力而沿滑动带下滑。雨水渗透进入土体顺坡而下形成剪切面后在剪出口贯通渗出，进而导致坡体下滑。但滑坡体下侧没有临空面，滑坡体需要在滑坡体下端有剪出口位置。

因此滑坡体坡高太小，雨水还没有到达剪出口就进入地面以下，无法剪出，因而无法形成滑坡。因此坡度、上侧缓坡会在滑坡中发挥作用，但坡度的影响是最大的。同时足够的坡长是必要条件，必须满足。式1将坡度、上缓地形条件完整地结合在一起，并考虑坡长条件，综合地考虑了地形因素的作用，体现出各影响因子相互关系和重要性。

本发明的有益效果主要表现在以下方面：

一、本发明，“a、现场调查测绘板岩地区人工削坡的滑坡体坡长L，滑坡体坡度α、滑坡体面积A、滑坡体上侧面积A_u和滑坡体上侧面坡度β； b、根据式1计算板岩地区人工削坡的地形综合判别因子T；c、以滑坡体坡长L和地形综合判别因子T对板岩人工削坡滑坡危险性进行判别；滑坡体坡长L很小，很难发生滑坡；在最小的滑坡体坡长L以上，地形综合判别因子T越大，危险性越大，地形综合判别因子T越小，危险性越小”，通过研究地形因素对滑坡发生程度进行内部机理研究，建立了板岩人工削坡的边坡滑坡的危险性计算模型，针对性强，通过全面考虑人工削坡的边坡滑坡的地形影响因素，以定量的方式精确划分滑坡危险性区域，有效保证了划分精准度。

二、本发明，全面考虑了地形对人工削坡的边坡滑坡的影响，特别是引入了滑坡体坡长L的影响，设定了最小坡高值，提高了人工削坡的边坡滑坡的危险性判断的准确性。

三、本发明，式1中地形综合判别因子T、滑坡体坡度因子S、上缓地形因子U均为无量纲参数，在人工削坡的边坡滑坡条件下都可以使用，具有较强的适用性。

四、本发明，考虑到了板岩地区的特殊性以及其土壤的渗透特点，给出了特定的板岩地区的人工削坡的边坡滑坡的危险性判断，更有针对性，更加准确。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明：

图1为地形因素正面示意图；

图2为地形因素侧面示意图；

其中：A_u、滑坡体上侧面积，A、滑坡体面积，L、滑坡体坡长，α、滑坡体坡度，β、滑坡体上侧面坡度。

具体实施方式

实施例1

一种板岩地区人工削坡的滑坡危险性判断方法，包括以下步骤：

a、现场调查测绘板岩地区人工削坡的滑坡体坡长L，滑坡体坡度α、滑坡体面积A、滑坡体上侧面积A_u和滑坡体上侧面坡度β；

b、根据式1计算板岩地区人工削坡的地形综合判别因子T；

T＝S+1.7U 式1

式中，T为地形综合判别因子；S为滑坡体坡度因子，根据式2计算确定；U为上缓地形因子，根据式3计算确定；

S＝tanα 式2

U＝tan(α-β)A_u/A 式3

式中，α为滑坡体坡度，单位°；A_u为滑坡体上侧面积，单位m²；A 为滑坡体面积，单位m²；β为滑坡体上侧面坡度，单位°，β＜α；

当β≥α，设tan(α-β)A_u/A＝0；

c、以滑坡体坡长L和地形综合判别因子T对板岩人工削坡滑坡危险性进行判别；滑坡体坡长L很小，很难发生滑坡；在最小的滑坡体坡长L 以上，地形综合判别因子T越大，危险性越大，地形综合判别因子T越小，危险性越小。

“a、现场调查测绘板岩地区人工削坡的滑坡体坡长L，滑坡体坡度α、滑坡体面积A、滑坡体上侧面积A_u和滑坡体上侧面坡度β；b、根据式1 计算板岩地区人工削坡的地形综合判别因子T；c、以滑坡体坡长L和地形综合判别因子T对板岩人工削坡滑坡危险性进行判别；滑坡体坡长L很小，很难发生滑坡；在最小的滑坡体坡长L以上，地形综合判别因子T越大，危险性越大，地形综合判别因子T越小，危险性越小”，通过研究地形因素对滑坡发生程度进行内部机理研究，建立了板岩人工削坡的边坡滑坡的危险性计算模型，针对性强，通过全面考虑人工削坡的边坡滑坡的地形影响因素，以定量的方式精确划分滑坡危险性区域，有效保证了划分精准度。

实施例2

一种板岩地区人工削坡的滑坡危险性判断方法，包括以下步骤：

a、现场调查测绘板岩地区人工削坡的滑坡体坡长L，滑坡体坡度α、滑坡体面积A、滑坡体上侧面积A_u和滑坡体上侧面坡度β；

b、根据式1计算板岩地区人工削坡的地形综合判别因子T；

T＝S+1.7U 式1

式中，T为地形综合判别因子；S为滑坡体坡度因子，根据式2计算确定；U为上缓地形因子，根据式3计算确定；

S＝tanα 式2

U＝tan(α-β)A_u/A 式3

式中，α为滑坡体坡度，单位°；A_u为滑坡体上侧面积，单位m²；A 为滑坡体面积，单位m²；β为滑坡体上侧面坡度，单位°，β＜α；

当β≥α，设tan(α-β)A_u/A＝0；

c、以滑坡体坡长L和地形综合判别因子T对板岩人工削坡滑坡危险性进行判别；滑坡体坡长L很小，很难发生滑坡；在最小的滑坡体坡长L 以上，地形综合判别因子T越大，危险性越大，地形综合判别因子T越小，危险性越小。

所述步骤c中，通过危险性等级对板岩人工削坡滑坡危险性进行判别；

若滑坡体坡长L＜0.5m，则板岩人工削坡滑坡危险性很小；

若滑坡体坡长L≥0.5m且T＜2.80，则板岩人工削坡滑坡危险性很小；

若滑坡体坡长L≥0.5m且2.80≤T＜3.30，则板岩人工削坡滑坡危险性小；

若滑坡体坡长L≥0.5m且3.30≤T＜3.65，则板岩人工削坡滑坡危险性中等；

若滑坡体坡长L≥0.5m且T≥3.65，则板岩人工削坡滑坡危险性大。

全面考虑了地形对人工削坡的边坡滑坡的影响，特别是引入了滑坡体坡长L的影响，设定了最小坡高值，提高了人工削坡的边坡滑坡的危险性判断的准确性。

式1中地形综合判别因子T、滑坡体坡度因子S、上缓地形因子U均为无量纲参数，在人工削坡的边坡滑坡条件下都可以使用，具有较强的适用性。

下面通过具体实例对本发明危险性判断方法进行验证：

江西省赣州市兴国县古龙岗镇忠田村在2015年5月19日发生了群发性人工削坡的边坡滑坡，但并非所有人工削坡的边坡都发生了滑坡。该地区属于板岩地区。

参与计算的坡面单元包括选取发生滑坡的人工削坡边坡和没有滑坡的人工削坡边坡共21处，其中滑坡7处，未滑坡14处，土壤都属于板岩地区的堆积层。参见图1和图2，首先分别测量每个潜在滑坡体坡度α，测量滑坡体面积A，潜在滑坡体从上测量到底部，宽度到汇水宽度，滑坡体坡长L，滑坡体上侧面坡度β和滑坡体上侧面积面积A_u，由式2计算出滑坡体坡度因子S，式3计算出上缓地形因子U，最后由式1计算出地形综合判别因子T。21处人工削坡边坡地形因素，包括滑坡体坡长L测量值、地形综合判别因子T值、危险等级以及滑坡的实际发生情况如表1所示。

表1

由表1可见：判断为危险性大的人工削坡边坡有3个，都发生了滑坡；判断为危险性中的人工削坡边坡有4个，都发生了滑坡；判断为危险性小的人工削坡边坡有5个，都没有发生滑坡；判断为危险性很小的人工削坡边坡有9个，都没有发生滑坡。说明本发明对板岩地区人工削坡的滑坡危险性判断很准确。

Claims (3)

1.一种板岩地区人工削坡的滑坡危险性判断方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、现场调查测绘板岩地区人工削坡的滑坡体坡长L，滑坡体坡度α、滑坡体面积A、滑坡体上侧面积A_u和滑坡体上侧面坡度β；

b、根据式1计算板岩地区人工削坡的地形综合判别因子T；

T＝S+1.7U 式1

式中，T为地形综合判别因子；S为滑坡体坡度因子，根据式2计算确定；U为上缓地形因子，根据式3计算确定；

S＝tanα 式2

U＝tan(α-β)A_u/A 式3

式中，α为滑坡体坡度，单位°；A_u为滑坡体上侧面积，单位m²；A为滑坡体面积，单位m²；β为滑坡体上侧面坡度，单位°，β＜α；

当β≥α，设tan(α-β)A_u/A＝0；

c、以滑坡体坡长L和地形综合判别因子T对板岩人工削坡滑坡危险性进行判别；滑坡体坡长L很小，很难发生滑坡；在最小的滑坡体坡长L以上，地形综合判别因子T越大，危险性越大，地形综合判别因子T越小，危险性越小。

2.根据权利要求1所述的一种板岩地区人工削坡的滑坡危险性判断方法，其特征在于：所述步骤c中，通过危险性等级对板岩人工削坡滑坡危险性进行判别；

若滑坡体坡长L＜0.5m，则板岩人工削坡滑坡危险性很小；

若滑坡体坡长L≥0.5m且T＜2.80，则板岩人工削坡滑坡危险性很小；

若滑坡体坡长L≥0.5m且2.80≤T＜3.30，则板岩人工削坡滑坡危险性小；

若滑坡体坡长L≥0.5m且3.30≤T＜3.65，则板岩人工削坡滑坡危险性中等；

若滑坡体坡长L≥0.5m且T≥3.65，则板岩人工削坡滑坡危险性大。

3.根据权利要求1所述的一种板岩地区人工削坡的滑坡危险性判断方法的应用，其特征在于：适用于滑坡体坡度α为65°-70°的板岩地区人工削坡滑坡危险性的判断。