CN111861107A - 一种基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法,步骤如下:根据滑坡所处的库区水位周期调度情况建立概化模型,利用滑坡岩土体的参数数据计算力学分析时标和流体分析时标,比较力学分析时标和流体分析时标的大小,确定流固耦合模拟方法;建立滑带土的蠕变本构模型,识别滑带土的蠕变参数;计算滑带土的长期抗剪强度;构建滑坡模型,计算滑坡的应力场、应变场和渗流场;计算滑坡稳定系数。本发明提供的方法揭示了水动力条件下的滑坡变形特征与演化机理,实现了对库区蠕变型滑坡稳定性的动态评价,为同类型滑坡的预测预警与防治提供了基础。
Description
技术领域
本发明涉及地质灾害防治领域,尤其涉及一种基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法。
背景技术
自一系列国家水电发展规划实施以来,中国西南地区兴建了一大批水利水电工程,这些工程的建设和运行显著改变了库区水动力条件,造成了大量水库滑坡的复活和产生,严重威胁到人类的生命财产安全。目前评价滑坡稳定性系数最常用的规范法中,难以考虑到水位实时变化与滑坡岩土体本构关系对其的影响,这种静态的评价方法对滑坡当前与长期安全状态难以作出准确判断。
随着计算机技术的发展,自R.W.Clough在1960年首次提出“有限元”以来,数值模拟技术在岩土工程分析中取得了巨大发展,其中由Itasca公司研发的FLAC/FLAC3D被广泛应用于土木、水利、地质等领域。FLAC/FLAC3D采用强度折减法求解滑坡稳定性系数,与传统刚体极限平衡法相比,它不需要事先指定滑面,也可以对具有复杂三维地形的滑坡进行求解,同时可以将岩土体本构关系与滑坡稳定性联系起来。然而,目前大多数分析均采用了M-C模型,没有考虑到滑坡岩土体材料蠕变特性导致的其临界应变状态改变和强度劣化;同时由于之前版本计算效率较低,大多数研究采用将GEOSLOPE软件得到的渗流场以“watertable”命令导入来实现对滑坡地下水位的模拟,没有实现真耦合。这两个不足导致了目前对水动力蠕变型滑坡的演化机理及稳定性评价等研究存在偏差;同时由于规范法中求解滑坡稳定性系数的公式中不包含时间指标,因此难以评价在在不同内外动力作用下滑坡的动态稳定性。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法,该方法揭示了水动力条件下的滑坡变形特征与演化机理,实现了对库区蠕变型滑坡稳定性的动态评价,为同类型滑坡的预测预警与防治提供了基础。
本发明提供一种基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法,包括以下步骤:
步骤S1,根据滑坡所处的库区水位周期调度情况建立概化模型,利用滑坡岩土体的参数数据计算力学分析时标和流体分析时标,比较力学分析时标和流体分析时标的大小,确定流固耦合模拟方法;
步骤S2,建立滑带土的蠕变本构模型,识别滑带土的蠕变参数;
步骤S3,计算滑带土的长期抗剪强度;
步骤S4,构建滑坡模型,在滑坡涉水部位施加步骤S1的概化模型,利用步骤S2的蠕变参数和步骤S3的长期抗剪强度设置滑坡岩土体本构模型,根据步骤S1的流固耦合模拟方法设置耦合方式,在滑坡模型上设置与现场GNSS监测对应的监测点,计算滑坡的应力场、应变场和渗流场;
步骤S5,对滑带土长期抗剪强度指标进行线性增加折减,每折减一次,重复计算滑坡的应力场、应变场和渗流场,并记录当前监测点的位移值,绘制位移-折减系数曲线,直至曲线出现突变,停止折减,记录最后一次折减系数Fmax,对最后一次折减系数Fmax进行线性减小折减,每折减一次,重复计算滑坡的应力场、应变场和渗流场,记录当前监测点的位移值,将该当前监测点的位移值插入到位移-折减系数曲线上,直至插值点前未发生位移突变,记录最后一次插值点对应的折减系数Fs,该折减系数Fs即为滑坡当前状态下的稳定系数。
进一步地,步骤S1中,根据库水位上升、高水位保持、库水位下降、低水位保持四个阶段对滑坡进行概化,建立水位与时间的函数表达式,记为H=f(t),H为水位高程,t为天数;若低水位保持时间较短,可简化为三阶段。
进一步地,步骤S1中,力学分析时标的计算公式为:
式中,tm为力学分析时标;G为剪切模量;Lc m为模型特征长度;Ku为土体不排水体积模量,Ku=K+α2M,其中,K为固体体积模量;α为比奥系数,α的值为1;M为比奥模量,当α=1时,M=Kf/n,Kf为流体体积模量,n为土体孔隙率;
流体分析时标的计算公式为:
进一步地,步骤S2中,采用主动筛选法建立蠕变本构模型,具体过程为:整理滑坡滑带土的三轴蠕变试验数据,根据玻尔兹曼线性叠加原理分别得到不同围压下轴向应变-时间关系曲线;根据轴向应变-时间关系曲线的特点,确定蠕变本构模型应该包含的元件类型,如弹性元件、粘性元件等;从元件模型中选择出包含这些元件的模型,再将选择出的模型的典型应变-时间曲线与得到的轴向应变-时间关系曲线进行对照,确定最合理且参数最少的模型为蠕变本构模型。应注意,在选择的蠕变本构模型中必须包含强度参数。
进一步地,蠕变参数的识别过程为:根据蠕变本构模型确定所需要识别的参数,利用蠕变试验数据通过理论公式求解和进行最小二乘法拟合,确定不同围压、不同应力水平条件下蠕变参数的多组数值,并得到由拟合值所描述的曲线与试验曲线的拟合度R2(R2越大,表明曲线拟合效果越好);然后基于现场监测数据,在数值模型设立对应监测点,选择某一时段作为反演区间,求解相同条件下不同蠕变参数组合滑坡的位移,通过将数值计算结果与监测数据进行比较,与监测数据最接近的数值组合即选择为合理的滑带土的蠕变参数。
进一步地,步骤S3中,滑带土的长期抗剪强度的计算过程为:
S301,计算滑带土长期强度,对于3阶段蠕变曲线,在某级偏应力作用下,若应变-时间曲线上有稳态蠕变阶段向加速蠕变阶段过渡的拐点,则该应力为长期强度;对于2阶段的蠕变曲线,采用等时曲线法确定长期强度,即绘制不同时刻轴向应变-应力等时曲线,确定曲线上的拐点,其对应的偏应力即为长期强度;
S302,在正应力-剪应力平面下,绘制长期强度与其对应围压的摩尔应力圆,绘制各摩尔应力圆的公切线并求得其方程,然后根据摩尔-库伦准则即可计算得出土体的长期抗剪强度。
进一步地,步骤S5中,对长期抗剪强度指标按照公式和进行线性增加折减或线性减小折减,其中,F为折减系数;c为初始粘聚力;c′为折减后粘聚力;为初始内摩擦角;为折减后内摩擦角;线性增加折减的过程为:从1.1开始,以0.1为间隔线性增加;线性减小折减的过程为:从最后一次折减系数Fmax开始,以0.01为间隔线性减少。
进一步地,步骤S5中,根据GBT32864-2016《滑坡防治工程勘查规范》对滑坡的动态稳定性进行评价,即滑坡稳定系数Fs<1.00时,滑坡状态为不稳定;1.00≤滑坡稳定系数Fs<1.05时,滑坡状态为欠稳定;1.05≤滑坡稳定系数Fs<1.15,滑坡状态为基本稳定;滑坡稳定系数Fs≥1.15,滑坡状态为稳定。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是:本发明提供的方法基于流固耦合理论,在FLAC3D软件中施加概化后的滑坡真实水动力条件进行渗流求解,采用滑带土蠕变本构进行力学求解,通过将两种作用相结合,揭示水动力条件下滑坡变形特征与演化机理,实现了对库区蠕变型滑坡稳定性的动态评价,为同类型滑坡的预测预警与防治提供了基础。
附图说明
图1为本发明的一种基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法的流程示意图。
图2为本发明的滑坡水动力条件概化图。
图3为本发明的滑带土蠕变试验轴向应变-时间曲线(围压=200kPa)。
图4为Burgers模型典型曲线。
图5为Cvisc元件模型示意图。
图6为蠕变参数反演位移曲线。
图7为滑带土长期抗剪强度。
图8为滑坡数值模型。
图9为滑坡多场特征云图。
图10为滑坡监测位移曲线。
图11为蠕变位移监测点与折减系数曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1,本发明的实施例提供了一种基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法,包括以下步骤:
步骤S1,根据滑坡所处的库区水位周期调度情况建立概化模型,利用滑坡岩土体的参数数据计算力学分析时标和流体分析时标,比较力学分析时标和流体分析时标的大小,确定流固耦合模拟方法。
具体地,步骤S1中,根据库水位上升、高水位保持、库水位下降、低水位保持四个阶段对滑坡进行概化,建立水位与时间的函数表达式,记为H=f(t),H为水位高程,t为天数;若低水位保持时间较短,可简化为三阶段。
在FLAC3D中,由于完全耦合分析计算量十分庞大,在很多情况下,可以将所模拟问题简化为强耦合、弱耦合和不耦合三种方式中的一种,简化依据主要有时标比值和扰动属性,可以根据表1来进行选择。
表1流固耦合模拟方法
表1中,tm为力学分析时标,其计算公式为:
式中,ρ为密度;G为剪切模量;Lc m为模型特征长度;Ku为土体不排水体积模量,Ku=K+α2M,其中,K为固体体积模量;α为比奥系数,默认为1;M为比奥模量,当α=1时,M=Kf/n,Kf为流体体积模量,n为土体孔隙率。
tf为流体分析时标,其计算公式为:
Rk为流固刚度比,其计算公式为:
在渗流计算时,为了保持真实扩散率以及系统特征时标,流体体积模量Kf需要调整为:
通过整理滑坡在以上计算中所涉及的参数,对滑坡数值分析的力学分析时标tm与流体分析时标tf进行计算比较,同时结合扰动属性,选择出最优的流固耦合模拟方法。
步骤S2,建立滑带土的蠕变本构模型,识别滑带土的蠕变参数。
常用的蠕变本构模型有经验模型与元件模型。由于经验模型缺乏理论依据,元件模型建立的本构模型更能真实地反映岩土体本身力学性质,同时具有简单易用等特点,使得后者在实际工程中使用最为广泛。常见的元件模型有Kelvin模型、Poynting-Thomson模型、Bingham模型、Burgers模型、Nishihara模型和Cvisc模型等。
具体地,步骤S2中,采用主动筛选法建立蠕变本构模型,具体过程为:整理滑坡滑带土的三轴蠕变试验数据,根据玻尔兹曼线性叠加原理分别得到不同围压下轴向应变-时间关系曲线;根据轴向应变-时间关系曲线的特点,确定蠕变本构模型应该包含的元件类型,如弹性元件、粘性元件等;从元件模型中选择出包含这些元件的模型,再将选择出的模型的典型应变-时间曲线与得到的轴向应变-时间关系曲线进行对照,确定最合理且参数最少的模型为蠕变本构模型。应注意,在选择的蠕变本构模型中必须包含强度参数。
岩土蠕变参数识别方法分为正分析与反分析,本实施例将两种方法进行了结合,具体地,蠕变参数的识别过程为:根据蠕变本构模型确定所需要识别的参数,利用蠕变试验数据通过理论公式求解和进行最小二乘法拟合,确定不同围压、不同应力水平条件下蠕变参数的多组数值,并得到由拟合值所描述的曲线与试验曲线的拟合度R2(R2越大,表明曲线拟合效果越好);然后基于现场监测数据,在数值模型设立对应监测点,选择某一时段作为反演区间,求解相同条件下不同蠕变参数组合滑坡的位移,通过将数值计算结果与监测数据进行比较,与监测数据最接近的数值组合即选择为合理的滑带土的蠕变参数。
步骤S3,计算滑带土的长期抗剪强度。
具体地,步骤S3中,滑带土的长期抗剪强度的计算过程为:
S301,计算滑带土长期强度,对于3阶段蠕变曲线,在某级偏应力作用下,若应变-时间曲线上有稳态蠕变阶段向加速蠕变阶段过渡的拐点,则该应力为长期强度;对于2阶段的蠕变曲线,采用等时曲线法确定长期强度,即绘制不同时刻轴向应变-应力等时曲线,确定曲线上的拐点,其对应的偏应力即为长期强度。
S302,在正应力-剪应力平面下,绘制长期强度与其对应围压的摩尔应力圆,绘制各摩尔应力圆的公切线并求得其方程,然后根据摩尔-库伦准则即可计算得出土体的长期抗剪强度。
步骤S4,在FLAC3D中构建滑坡模型;设置位移与渗流边界条件,在滑坡涉水部位通过FISH语言施加步骤S1的概化模型,其余位置设置为不透水边界;利用步骤S2的蠕变参数和步骤S3的长期抗剪强度设置滑坡岩土体本构模型,根据步骤S1的流固耦合模拟方法设置耦合方式,在滑坡模型上设置与现场GNSS监测对应的监测点,设置监测指标,如孔隙水压力、位移等;计算滑坡的应力场、应变场和渗流场,获得滑坡应力场、应变场与渗流场分布规律。
步骤S5,对滑带土长期抗剪强度指标进行线性增加折减,每折减一次,重复计算滑坡的应力场、应变场和渗流场,并记录当前监测点的位移值,绘制位移-折减系数曲线,直至曲线出现突变,停止折减,记录最后一次折减系数Fmax,对最后一次折减系数Fmax进行线性减小折减,每折减一次,重复计算滑坡的应力场、应变场和渗流场,记录当前监测点的位移值,将该当前监测点的位移值插入到位移-折减系数曲线上,直至插值点前未发生位移突变,记录最后一次插值点对应的折减系数Fs,该折减系数Fs即为滑坡当前状态下的稳定性系数。
具体地,步骤S5中,对长期抗剪强度指标按照公式和进行线性增加折减或线性减小折减,其中,F为折减系数;c为初始粘聚力;c′为折减后粘聚力;为初始内摩擦角;为折减后内摩擦角;线性增加折减的过程为:从1.1开始,以0.1为间隔线性增加;线性减小折减的过程为:从最后一次折减系数Fmax开始,以0.01为间隔线性减少。
根据GBT32864-2016《滑坡防治工程勘查规范》(见表2)对滑坡的动态稳定性进行评价。
表2滑坡稳定状态划分
本发明以呷爬滑坡为例实施评价方法,呷爬滑坡位于锦屏一级水电站坝址上游约11.5km的雅砻江右岸,滑坡纵长约880m,宽约320~400m,面积约0.28km2,总方量约1300万m3,具体过程为:
(1)统计呷爬滑坡所处的雅砻江库区水位周期调度情况,按照库水位上升、1880m高水位保持、库水位下降、1800m保持四个阶段对其进行概化,结果如图2所示,以2017年6月19日~2018年6月14日一个完整水文年为例,将概化模型用函数关系表示为:
式中,H为水位高程;t为天数。
(2)根据地勘资料获得滑坡岩土体的相关参数,见表3(表3中各参数均取国际单位),将各参数代入力学分析时标和流体分析时标的计算公式,计算得到tm=0.25,tf=1.125,tm在tf范围内且未满足tm<<tf,同时对于水库滑坡,扰动显然是由于库水位波动所引起的,因此本实施例采用两步耦合的方式来实现流固耦合。
表3呷爬滑坡岩土体相关参数取值
(3)根据针对滑坡滑带土已开展的蠕变试验,收集试验数据,根据玻尔兹曼线性叠加原理分别得到不同围压下轴向应变-时间关系曲线,如图3为围压=200kPa时的曲线。曲线包含两个明显的特点:在施加荷载后短时间内,土体产生明显的瞬时弹性变形,因此模型应包含弹性元件;随着试验进行,试样产生减速蠕变,一定时间后蠕变速率保持不变,表现为粘弹性特征,因此模型应包含粘性元件。经过筛选,发现Burgers模型的应变-时间曲线(图4)最与其相似,同时也包含了这两种元件,因此将土体的蠕变本构模型初步定为Burgers模型。然而,由于在后续分析中需要使用强度折减法来研究滑坡的稳定性,在FLAC3D中,对不具有强度参数的模型无法进行折减,因此需要在Burgers元件模型的基础上在串联一个M-C元件,以产生塑性变形,进而将模型升级为Cvisc模型(见图5)。
(4)Cvisc模型共包含6个参数,EM、ηM、EK、ηK、c、分别为弹性模量、马克斯韦尔粘性系数、粘弹性模量、开尔文粘性系数、粘聚力和内摩擦角。后两个参数为抗剪强度指标,常为已知,因此还需确定前四个参数。在土体未进入塑性之前(图3曲线没有出现加速蠕变),土体表现出弹黏性特性,则Cvisc模型的应力-时间关系可简化为:
式中,σ为应力;ε为应变。
根据试验应变-时间曲线(图3),可以获得模型的初始应变ε0和稳定蠕变时的曲线斜率m。当t=0,由上式可得ε0=σ/EM;当t较大时,趋于0,则m=1/ηM;通过最小二乘法可以求出另外两个参数EM、ηM。滑带土最终的蠕变拟合参数如表4。
表4滑带土蠕变参数
从表4中可知共获得了16组滑带土蠕变参数取值,由于室内试验具有尺寸效应等原因,需要进一步通过位移反分析法来确定用于后续稳定性系数计算的参数。本实例选取2017.4.10~2017.6.19低水位维持这一阶段为例,分别将16组参数代入计算,计算过程见步骤(7)-(12)(这里不需要考虑强度衰减),将16组参数计算得到的相同位置位移监测值与现场真实GNSS监测数据进行比较,最终发现当EM=19978.6661MPa、ηM=1.30E+07MPa·h、EK=41221.29717MPa、ηK=254029.3004MPa·h时,模拟值与监测值最为接近(图6)。因此选取该组参数作为滑带土的蠕变参数。
(5)计算滑带土长期强度。本案例土体蠕变曲线为2阶段的蠕变曲线,因此采用采用等时曲线法。即绘制不同时刻轴向应变-应力等时曲线,确定曲线上的拐点,其对应的偏应力即为长期强度。最终得出围压为100kpa、200kpa、300kpa、400kpa时的长期强度分别为224.2kpa、293.15kpa、425.94kpa、520.8kpa。
(6)计算滑带土长期抗剪强度。参考图7,在正应力-剪应力平面下,绘制长期强度与其对应围压的摩尔应力圆,绘制各摩尔应力圆的公切线并求得其方程τ=38.36+1.49σ,其中,τ是剪应力,σ是正应力,然后根据摩尔-库伦准则即可计算得出土体的长期抗剪强度指标(见图7),其中粘聚力c=38.36kpa,内摩擦角
(7)在FLAC3D中构建滑坡模型(见图8)。
(8)设置位移与渗流边界条件,其中模型两侧、底部和Y方向采用单向位移约束条件,顶部为自由边界条件;滑坡左侧涉水部分的水力边界施加由FISH语言所编写的步骤(1)的概化模型(本实例采用2017年6月19日~2018年6月14日),根据地下水信息右侧采用1950m固定水头边界,其余位置为不透水边界。
(9)设置滑坡岩土体本构模型,其中滑带土选用蠕变模型,由步骤(4)得蠕变参数,由步骤(6)得长期抗剪强度指标。由于在计算时渗流时间步与蠕变时间步都特别小,为了提高计算效率本实例仅考虑深层滑带的影响。
(10)设置耦合方式,由步骤(2)知本实例宜采用两步法,因此在求解时确保渗流分析时长与力学分析时长一致。在使用“set fluid off mech on”命令后,将流体模量设置为0,防止因单元体积应变变化引起孔隙水压力的改变。
(11)如图8设置与现场GNSS监测对应的监测点,并记录两点处位移值。
(12)求解,分时间段保存滑坡应力场、应变场与渗流场云图。图9为库水位下降结束后滑坡的多场信息图,图10为滑坡监测曲线,数值解与现场值规律一致,模拟方法效是可靠的,鉴于此,结合滑坡的多场信息可以对滑坡的变形特征和演化机理更深入一步的研究,如:库水位下降阶段滑坡变形速率增大,这表明水位下降造成的高额动水压力致使滑坡变形加剧,应加强在库水位下降阶段滑坡变形的监测工作。
(13)以上述库水位变化三阶段中的水为下降阶段为例,在滑带关键部位设置2个监测点(图8中C1和C2)。对滑带土长期抗剪强度指标进行折减,从1.1开始,以0.1为间隔线性增加。每折减一次,重复计算滑坡应力场、应变场与渗流场,并记录当前监测点位移值,绘制位移-折减系数曲线(图11),直到曲线出现突变,停止折减,记最后一次折减系数为Fmax。
(14)将Fmax以0.01为间隔线性减少,每折减一次,重复计算滑坡应力场、应变场与渗流场,并记录当前监测点位移值,并将当前位移插入到步骤(13)中所获得的位移-折减系数曲线,直到插值点前未发生位移突变,记录最后一次插值点所对应的折减系数为Fs,则为滑坡当前状态下的稳定系数。折减系数与监测点位移值的关系曲线如图9,由此确定滑坡在当前工况下的稳定系数为1.36。
(15)根据GBT32864-2016《滑坡防治工程勘查规范》,对滑坡的动态稳定性进行评价。由1.36>1.15,表明滑坡在当前工况下处于稳定状态,但是考虑到滑坡的持续变形,应继续加强监测。为了进行比较,本实例还进行了另外两个工况的计算,一个是不考虑蠕变本构,一个是不考虑长期抗剪强度,计算结果如表5所示。
表5不同工况的稳定系数
从表5可以看出,库水位下降对滑坡稳定性影响较大,同时是否考虑滑带土的蠕变特性以及在蠕变本构中是否考虑长期抗剪强度对稳定性的变化也有显著影响。三种工况下滑坡稳定性系数分别下降了7.1%、9.1%和11.7%,这表明对于蠕变型滑坡,若在稳定性评价时不能衡量到蠕变对其的定量影响,将会导致滑坡稳定状态评价偏危险。目前常规评价滑坡稳定性的方法均是静态的,而本发明所提出的方法既考虑考虑到滑坡水动力条件的变化,也考虑到滑坡岩土体自身特性的影响,将滑坡的稳定性系数与时间挂钩,实现了对滑坡稳定状态的动态评价。
在本文中,所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的,只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解,所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下,本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,根据滑坡所处的库区水位周期调度情况建立概化模型,利用滑坡岩土体的参数数据计算力学分析时标和流体分析时标,比较力学分析时标和流体分析时标的大小,确定流固耦合模拟方法;
S2,建立滑带土的蠕变本构模型,识别滑带土的蠕变参数;
S3,计算滑带土的长期抗剪强度;
S4,构建滑坡模型,在滑坡涉水部位施加步骤S1的概化模型,利用步骤S2的蠕变参数和步骤S3的长期抗剪强度设置滑坡岩土体本构模型,根据步骤S1的流固耦合模拟方法设置耦合方式,在滑坡模型上设置与现场GNSS监测对应的监测点,计算滑坡的应力场、应变场和渗流场;
S5,对滑带土长期抗剪强度指标进行线性增加折减,每折减一次,重复计算滑坡的应力场、应变场和渗流场,并记录当前监测点的位移值,绘制位移-折减系数曲线,直至曲线出现突变,停止折减,记录最后一次折减系数,对最后一次折减系数进行线性减小折减,每折减一次,重复计算滑坡的应力场、应变场和渗流场,记录当前监测点的位移值,将该当前监测点的位移值插入到位移-折减系数曲线上,直至插值点前未发生位移突变,记录最后一次插值点对应的折减系数,该折减系数即为滑坡当前状态下的稳定系数。
2.根据权利要求1所述的基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法,其特征在于,步骤S1中,根据库水位上升、高水位保持、库水位下降、低水位保持四个阶段对滑坡进行概化,建立水位与时间的函数表达式,记为H=f(t),H为水位高程,t为天数。
4.根据权利要求1所述的基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法,其特征在于,步骤S2中,采用主动筛选法建立蠕变本构模型,具体过程为:整理滑坡滑带土的三轴蠕变试验数据,根据玻尔兹曼线性叠加原理分别得到不同围压下轴向应变-时间关系曲线;根据轴向应变-时间关系曲线的特点,确定蠕变本构模型应该包含的元件类型;从元件模型中选择出包含这些元件的模型,再将选择出的模型的典型应变-时间曲线与得到的轴向应变-时间关系曲线进行对照,确定最合理且参数最少的模型为蠕变本构模型。
5.根据权利要求1所述的基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法,其特征在于,蠕变参数的识别过程为:根据蠕变本构模型确定所需要识别的参数,利用蠕变试验数据确定不同围压、不同应力水平条件下蠕变参数的多组数值;然后基于现场监测数据,在数值模型上设立对应监测点,选择某一时段作为反演区间,求解相同条件下不同蠕变参数组合滑坡的位移,将数值计算结果与监测数据进行比较,与监测数据最接近的数值组合即选择为滑带土的蠕变参数。
6.根据权利要求1所述的基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法,其特征在于,步骤S3中,滑带土的长期抗剪强度的计算过程为:
S301,计算滑带土长期强度,对于3阶段蠕变曲线,在某级偏应力作用下,若应变-时间曲线上有稳态蠕变阶段向加速蠕变阶段过渡的拐点,则该应力为长期强度;对于2阶段的蠕变曲线,采用等时曲线法确定长期强度,即绘制不同时刻的轴向应变-应力等时曲线,确定曲线上的拐点,其对应的偏应力即为长期强度;
S302,在正应力-剪应力平面下,绘制长期强度与其对应围压的摩尔应力圆,绘制各摩尔应力圆的公切线并求得其方程,然后根据摩尔-库伦准则即可计算得出土体的长期抗剪强度。
8.根据权利要求1所述的基于强度折减法的滑坡动态稳定性评价方法,其特征在于,步骤S5中,根据GBT32864-2016《滑坡防治工程勘查规范》对滑坡的动态稳定性进行评价,即滑坡稳定系数Fs<1.00时,滑坡状态为不稳定;1.00≤滑坡稳定系数Fs<1.05时,滑坡状态为欠稳定;1.05≤滑坡稳定系数Fs<1.15,滑坡状态为基本稳定;滑坡稳定系数Fs≥1.15,滑坡状态为稳定。
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