CN109740108B - 一种考虑阶梯沉降的平推式滑坡稳定性评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种考虑阶梯沉降的平推式滑坡稳定性评价方法，属于滑坡稳定性评价技术领域。该方法首先获取所研究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；绘制平推式滑坡受力图；根据受力图，推导平推式滑坡稳定性系数修正公式；推导平推式滑坡体后缘坡体沉降对滑坡体的作用力F；得到平推式滑坡的稳定性系数公式；带入滑坡土体的水文和地质参数，计算平推式滑坡的稳定性系数；根据坡体的稳定性系数进行平推式滑坡稳定性评价。本发明能获得更为准确的平推式滑坡稳定性系数，用以评价平推式滑坡的稳定性。

Description

一种考虑阶梯沉降的平推式滑坡稳定性评价方法
技术领域
本发明涉及滑坡稳定性评价技术领域，特别是指一种考虑阶梯沉降的平推式滑坡稳定性评价方法。
背景技术
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。平推式滑坡作为一种特殊的滑坡类型，由于其滑带土的内摩擦角远大于滑面倾角，按照传统的极限平衡理论来分析滑坡的稳定性很难达到发生变形破坏的状况，故该类型滑坡具有极强的隐蔽性，严重威胁着人民的生命财产安全。
平推式滑坡作为一种特殊类型滑坡，其破坏下滑长期以来被认为是由强降雨为主导因素：一方面地下水位抬升造成滑动力的增大，另一方面雨水侵蚀使得抗滑力减小，进而造成稳定性急剧降低。基于前人研究和多个平推式滑坡现场实地考察，发现这些滑坡多出现在软硬相间岩床上，并且多分布于水库库区附近。因此，促进滑坡发生的不仅仅有强降雨的作用，也可能是由于蓄水期的到来，高水位的流体压力增加了坡体的有效容重，进而使得滑坡下层软硬相间岩床出现阶梯式沉降，导致平推式滑坡的力学机制发生变异，从而在稳定系数远大于1的情况下发生下滑破坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种考虑阶梯沉降的平推式滑坡稳定性评价方法，为平推式滑坡稳定性评价提供更为科学、便利的方法。
该方法包括步骤如下：
(1)获取所研究平推式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；
(2)根据平推式滑坡的受力情况，绘制考虑了阶梯沉降的平推式滑坡受力图；
(3)根据步骤(2)平推式滑坡受力图，推导考虑了阶梯沉降平推式滑坡稳定性系数修正公式；
(4)根据平推式滑坡的受力情况，推导平推式滑坡体后缘坡体沉降对滑坡体的作用力F；
(5)将步骤(4)作用力F带入步骤(3)稳定性系数修正公式，得到考虑了阶梯沉降的平推式滑坡的稳定性系数公式；
(6)将步骤(1)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带入步骤(5)稳定性系数公式，计算考虑了阶梯沉降的平推式滑坡的稳定性系数；
(7)根据步骤(6)平推式滑坡的稳定性系数进行平推式滑坡稳定性评价，具体为：当稳定性系数大于1.15，则安全；稳定性系数小于1.00，则发生破坏；稳定性系数介于1.15和1.00之间则为潜在危险滑坡。
其中，步骤(1)平推式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：滑体重力、滑动面沿滑移方向的倾角、滑带粘聚力、滑带内摩擦角、滑体底面沿滑动方向上的长度、滑体后部裂缝与水平面的夹角。
步骤(3)滑坡稳定性系数修正公式如下：
Figure GDA0001992075150000021
其中，Kf为稳定性系数；Sr为抗滑力；Sm为下滑力；Ppu为静水推力；Pup为基底扬压力；W为滑体重力；α为滑动面沿滑移方向的倾角；c为滑带粘聚力；
Figure GDA0001992075150000022
为滑带内摩擦角；L为滑体底面沿滑动方向上的长度；θ为后部裂缝与水平面的夹角；F为平推式滑坡体后缘坡体沉降对滑坡体的作用力。
步骤(4)中作用力F公式如下：
Figure GDA0001992075150000023
其中，Wb为后缘沉降坡体的重力；v为后缘坡体沿着后缘裂缝的下滑速度；t为后缘坡体对前缘滑坡体的冲击时间；Δh为后缘坡体的沉降量；s为后缘坡体的水平位移。
步骤(5)中平推式滑坡的稳定性系数公式如下：
Figure GDA0001992075150000031
式中，Kf为稳定性系数；Sr为抗滑力；Sm为下滑力；Ppu为静水推力；Pup为基底扬压力；W为滑体重力；α为滑动面沿滑移方向的倾角；c为滑带粘聚力；
Figure GDA0001992075150000032
为滑带内摩擦角；L为滑体底面沿滑动方向上的长度；θ为后部裂缝与水平面的夹角。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，在考虑到后缘坡体的阶梯沉降是导致平推式滑坡稳定性系数的急剧降低的主要原因之一的基础上，推导出一种考虑阶梯沉降的平推式滑坡稳定性系数计算公式，该计算公式相较于传统的滑坡稳定性系数计算公式更加精确，采用考虑阶梯沉降的稳定性评价方法更加符合工程实际。
附图说明
图1为本发明的考虑阶梯沉降的平推式滑坡稳定性评价方法流程图；
图2为本发明实施例的桌子石滑坡剖面图；
图3为本发明实施例的平推式滑坡受力图。
具体实施方式
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。
本发明提供一种考虑阶梯沉降的平推式滑坡稳定性评价方法。
如图1所示，该方法包括步骤如下：
(1)获取所研究平推式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；
(2)根据平推式滑坡的受力情况，绘制考虑了阶梯沉降的平推式滑坡受力图；
(3)根据步骤(2)平推式滑坡受力图，推导考虑了阶梯沉降平推式滑坡稳定性系数修正公式；
(4)根据平推式滑坡的受力情况，推导平推式滑坡体后缘坡体沉降对滑坡体的作用力F；
(5)将步骤(4)作用力F带入步骤(3)稳定性系数修正公式，得到考虑了阶梯沉降的平推式滑坡的稳定性系数公式；
(6)将步骤(1)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带入步骤(5)稳定性系数公式，计算考虑了阶梯沉降的平推式滑坡的稳定性系数；
(7)根据步骤(6)平推式滑坡的稳定性系数进行平推式滑坡稳定性评价：具体为：当稳定性系数大于1.15，则安全；稳定性系数小于1.00，则发生破坏；稳定性系数介于1.15和1.00之间则为潜在危险滑坡。
下面将结合附图及位于重庆开县的桌子石滑坡施实例进行详细描述。
步骤一：获取滑坡体的相应参数
桌子石滑坡坐落于软硬相间岩床，滑坡整体呈横长形，沿清竹溪右岸展布，坡高35m，主滑方向93°，平面积约8.4×104m2，体积约117.6×104m3，为中层、大型滑坡。滑坡出露基岩为侏罗系中统沙溪庙组(J2s)砂、泥岩互层；在斜坡、河漫滩平台处被第四纪土层覆盖，经地表调查和钻探揭露有残坡积层(Q4el+dl)、冲洪积层(Q4al+pl)、滑坡堆积层(Q4del)等。桌子石滑坡剖面图如图2所示。
步骤二：绘制平推式滑坡受力图
根据平推式滑坡的受力情况，绘制考虑了阶梯沉降的平推式滑坡受力图，如图3所示。
步骤三：推导稳定性系数修正公式
根据步骤二考虑了阶梯沉降的平推式滑坡受力图，推导出考虑了阶梯沉降平推式滑坡稳定性系数修正公式，如公式(1)所示：
Figure GDA0001992075150000041
步骤四：推导后缘坡体的作用力F
根据平推式滑坡的受力情况，推导出平推式滑坡体后缘坡体沉降对滑坡体的作用力F，如公式(2)所示：
Figure GDA0001992075150000051
式中，Wb为后缘沉降坡体的重力；v为后缘坡体沿着后缘裂缝的下滑速度；t为后缘坡体对前缘滑坡体的冲击时间；Δh为后缘坡体的沉降量；s为后缘坡体的水平位移。
步骤五：得到坡体稳定性系数公式
将步骤四中公式(2)带入步骤三中公式(1)，得到考虑了阶梯沉降的平推式滑坡的稳定性系数公式，如公式(3)所示：
Figure GDA0001992075150000052
式中，Kf为稳定性系数；Sr为抗滑力；Sm为下滑力；Ppu为静水推力；Pup为基底扬压力；W为滑体重力；α为滑动面沿滑移方向的倾角；c为滑带粘聚力；
Figure GDA0001992075150000053
为滑带内摩擦角；L为滑体底面沿滑动方向上的长度；θ为后部裂缝与水平面的夹角(°)。
步骤六：计算平推式滑坡稳定性系数
将步骤二桌子石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带入公式(3)，计算考虑了阶梯沉降的平推式滑坡的稳定性系数，计算结果为：三月份桌子石滑坡考虑了阶梯沉降的平推式滑坡的稳定性系数为1.179，六月份桌子石滑坡考虑了阶梯沉降的平推式滑坡的稳定性系数为1.031。
步骤七：平推式滑坡稳定性评价
根据步骤六计算得到的考虑了阶梯沉降的平推式滑坡的稳定性系数可知，稳定性系数从三月份的1.179降低到六月份的1.031，所以可以认为桌子石滑坡在三月份到六月份期间出现了稳定性降低的情况。
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。

Claims (3)

1.一种考虑阶梯沉降的平推式滑坡稳定性评价方法，其特征在于：包括步骤如下：
(1)获取所研究平推式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；
(2)根据平推式滑坡的受力情况，绘制考虑了阶梯沉降的平推式滑坡受力图；
(3)根据步骤(2)的平推式滑坡受力图，推导考虑了阶梯沉降平推式滑坡稳定性系数修正公式；
(4)根据平推式滑坡的受力情况，推导平推式滑坡体后缘坡体沉降对滑坡体的作用力F；
(5)将步骤(4)的作用力F代入步骤(3)稳定性系数修正公式，得到考虑了阶梯沉降的平推式滑坡的稳定性系数公式；
(6)将步骤(1)的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代入步骤(5)的稳定性系数公式，计算考虑了阶梯沉降的平推式滑坡的稳定性系数；
(7)根据步骤(6)的平推式滑坡的稳定性系数进行平推式滑坡稳定性评价；
所述步骤(3)滑坡稳定性系数修正公式如下：
Figure FDA0002396437710000011
其中，Kf为稳定性系数；Sr为抗滑力；Sm为下滑力；Ppu为静水推力；Pup为基底扬压力；W为滑体重力；α为滑动面沿滑移方向的倾角；c为滑带粘聚力；
Figure FDA0002396437710000012
为滑带内摩擦角；L为滑体底面沿滑动方向上的长度；θ为后部裂缝与水平面的夹角；F为平推式滑坡体后缘坡体沉降对滑坡体的作用力；
所述步骤(4)中作用力F公式如下：
Figure FDA0002396437710000013
其中，Wb为后缘沉降坡体的重力；v为后缘坡体沿着后缘裂缝的下滑速度；t为后缘坡体对前缘滑坡体的冲击时间；Δh为后缘坡体的沉降量；s为后缘坡体的水平位移；
所述步骤(5)中平推式滑坡的稳定性系数公式如下：
Figure FDA0002396437710000021
式中，Kf为稳定性系数；Sr为抗滑力；Sm为下滑力；Ppu为静水推力；Pup为基底扬压力；甲为滑体重力；α为滑动面沿滑移方向的倾角；c为滑带粘聚力；
Figure FDA0002396437710000022
为滑带内摩擦角；L为滑体底面沿滑动方向上的长度；θ为后部裂缝与水平面的夹角。
2.根据权利要求1所述的考虑阶梯沉降的平推式滑坡稳定性评价方法，其特征在于：所述步骤(1)平推式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：滑体重力、滑动面沿滑移方向的倾角、滑带粘聚力、滑带内摩擦角、滑体底面沿滑动方向上的长度、滑体后部裂缝与水平面的夹角。
3.根据权利要求1所述的考虑阶梯沉降的平推式滑坡稳定性评价方法，其特征在于：所述步骤(7)中评价具体指标为：当稳定性系数大于1.15，则安全；稳定性系数小于1.00，则发生破坏；稳定性系数介于1.15和1.00之间则为潜在危险滑坡。
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