基于監測確定邊坡臨界排水水位線的方法
【專利摘要】本發明涉及一種同時基于地下水位和位移監測數據與耦合分析確定滑坡排水水位線位置的治理方法，本發明的基于監測確定邊坡臨界排水水位線的方法，包括如下步驟：第一步：滑坡監測剖面與監測點選取與確定；第二步：滑坡地下水位與位移監測設備的安裝與布置；第三步：地下水位與位移的實時監測和處理；第四步：滑坡地下水動力增量位移響應率的確定；第五步：滑坡地下水動力增量位移響應比及其時序曲線的確定；第六步：滑坡臨界地下水排水水位線的確定本發明利用滑坡地下水動力增量位移響應比參數求得滑坡排水水位線，以此治理地下水為主導觸發因素的滑坡，能夠直觀反映真實滑坡水位線與滑坡穩定狀態的關系，這體現了本發明的有效性和實用性。
【專利說明】基于監測確定邊坡臨界排水水位線的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種同時基于地下水位和位移監測數據與耦合分析確定滑坡排水水位線位置的治理方法，尤其涉及一種在確保滑坡穩定條件下，其地下水排水臨界水位線的確定與控制方法。
【背景技術】
[0002]滑坡作為最具破壞與危險性的地質災害之一，對其進行及時有效地防治是其減災防災的關鍵。其中，選擇和確定切實可行和有效地防治方案與措施又是滑坡治理過程中面臨的首要任務。在滑坡災害中水誘發滑坡占有很大的比例，而且具有很強的突發性和巨大的破壞性，因此，如何對該類滑坡進行科學有效地防治具有極為重要的減災防災意義與價值。大量的工程實踐證明，采用地下水排水并降低滑坡坡體的地下水位是治理加固該類滑坡的最有效措施之一。
[0003]目前確定滑坡地下水排水臨界水位線一般采用極限平衡法和經驗類比法。極限平衡法主要將地下水所形成的動靜水壓力與強度參數的弱化效應轉化為滑坡坡體的下滑力和抗滑力的變化，進而運用極限平衡法的基本原理確定滑坡的穩定系數。根據穩定系數與地下水位的對應關系和《建筑邊坡工程技術規范》中滑坡的安全系數，確定安全系數Fs所對應的臨界地下水位值。但該類方法存在以下不足和局限:首先該方法需要對滑坡坡體進行取樣，獲得坡體的物理力學參數，并建立模型進行計算。由于滑坡取樣是一個非常復雜過程，特別對堆積層滑坡進行水下取樣極其困難，不僅容易形成塌孔，而且土石混雜的堆積層滑坡物質很難進行室內測試，極易產生測試誤差；同時建模的假設條件與限制條件較多，使得計算結果易受上述因素的影響具有很強的不確定性。經驗類比法是運用其他類似滑坡排水治理經驗，并運用排水工程經驗類比確定待治理滑坡的臨界排水水位。由于該類方法排水設計依據是通過經驗類比，往往需要通過排水工程不同方案和設計的試驗，才能確定適合待治理滑坡的排水方案，因此，該類方法存在較大的盲目性、隨機性和不確定性，并且常常給滑坡治理帶來極大風險或造成巨大浪費。另外，確定滑坡地下水排水臨界水位線還有數值模擬方法。該方法是運用有限元或有限差分方法模擬確定滑坡的安全系數及其所對應的臨界地下水位值。此類方法確定臨界地下水位值是建立在確定合理的本構關系和準確的土層物理力學參數明確已知的條件下，但是由于取樣和試驗條件的限制很難獲取準確的巖土體物理力學參數，難以真實反映滑坡坡體實際情況，其結果容易受到上述因素及有限元軟件“黑箱子”和人為因素影響而產生較大誤差，并且還存在計算過程繁瑣、計算量大和計算時間長等局限性問題。因此，尋求一種有效簡便且易實施操作的實時監測的滑坡治水方法，即僅運用對滑坡變形和地下水位監測便可檢測和確定滑坡地下水排水臨界水位線，將在滑坡減災防治工程的優化設計中具有重要的應用價值。
【發明內容】
[0004]本發明的技術效果能夠克服上述傳統滑坡排水治理技術的不足與缺陷，提供一種基于監測確定邊坡臨界排水水位線的方法，其包括如下步驟:
[0005]第一步:滑坡監測剖面與監測點選取與確定:
[0006]選滑坡永久地下水分布區與顯著變形區作為滑坡監測區，并根據地下水和位移變化規律確定邊坡主要監測剖面與η個監測點；在邊坡主要監測剖面η個監測點上布設等間距的地下水位和位移監測孔，并根據地下水位和位移監測規范完成監測孔的鉆探與成孔工作；
[0007]第二步:滑坡地下水位與位移監測設備的安裝與布置:
[0008]在滑坡主滑移面剖面鉆孔埋設壓力式水位計和位移監測設備，在壓力式水位計正對應坡面鉆孔上設置額外的氣壓補償裝置，共同監測地下水位的變化；位移監測是在滑坡鉆孔監測點位置同時布設無線GPS位移監測設備，保證埋設的滑坡位移變化監測設備與滑坡體表層緊密結合，保證每個監測點水平、垂直位移變化值得到有效監測；
[0009]第三步:地下水位與位移的實時監測和處理:
[0010]根據滑坡的地下水位與位移的變化規律，選擇滑坡雨季前低水位期水位作為監測起始水位，確保滑坡地下水位在監測期間內總體一直處于上升狀態；同時，確定其監測時間間隔與監測方式，并以等時間監測周期或變時間監測周期對滑坡的地下水位與位移進行實時監測；通過邊坡場地數據信號收集器將監測數據傳輸到遠程監測室，對監測數據分類預處理，利用Excel表格對監測數據進行整理；
[0011]第四步:滑坡地下水動力增量位移響應率的確定:
[0012]根據滑坡地下水位動力變化與由此引起滑坡位移量或位移速率變化的關系，可確定滑坡某一時刻或某一地下水位的地下水動力增量位移響應率，即單位地下水位增量變化所引起的滑坡位移量或位移速率的變化量，即
【權利要求】
1.一種基于監測確定邊坡臨界排水水位線的方法，其特征在于，包括如下步驟: 第一步:滑坡監測剖面與監測點選取與確定: 選滑坡永久地下水分布區與顯著變形區作為滑坡監測區，并根據地下水和位移變化規律確定邊坡主要監測剖面與η個監測點，在邊坡主要監測剖面η個監測點上布設等間距的地下水位和位移監測孔，并根據地下水位和位移監測規范完成監測孔的鉆探與成孔工作；第二步:滑坡地下水位與位移監測設備的安裝與布置: 在滑坡主滑移面剖面鉆孔埋設壓力式水位計和位移監測設備，在壓力式水位計正對應坡面鉆孔上設置額外的氣壓補償裝置，共同監測地下水位的變化；位移監測是在滑坡鉆孔監測點位置同時布設無線GPS位移監測設備，保證埋設的滑坡位移監測設備與滑坡體表層緊密結合，保證每個監測點水平、垂直位移變化值得到有效監測； 第三步:地下水位與位移的實時監測和處理: 根據滑坡的地下水位與位移的變化規律，選擇滑坡雨季前低水位期水位作為監測起始水位，確保滑坡地下水位在監測期間內總體一直處于上升狀態；同時，確定其監測時間間隔與監測方式，并以等時間監測周期或變時間監測周期對滑坡的地下水位與位移進行實時監測；通過邊坡場地數據信號收集器將監測數據傳輸到遠程監測室，對監測數據分類預處理，利用Excel表格對監測數據進行整理； 第四步:滑坡地下水動力增量位移響應率的確定: 根據滑坡地下水位動力變化與由此引起滑坡位移量或位移速率變化的關系，確定滑坡某一時刻或某一地下水位的地下水動力增量位移響應率，即單位地下水位增量變化所引起 的滑坡位移量或位移速率的變化量，即
2.根據權利要求1所述的基于監測確定邊坡臨界排水水位線的方法，其特征在于，第六步的確定步驟如下: 1)地下水動力增量位移響應比時間序列均值和均方差及臨界地下水排水水位判據的確定:為分析和檢測監測點的地下水動力增量位移響應比在監測時間內是否出現突變或發生趨勢性增大變化，先統計和確定某一監測點地下水動力增量位移響應比的平均值和序列均方差:
3.根據權利要求1所述的基于監測確定邊坡臨界排水水位線的方法，其特征在于，第二步壓力式水位計埋設深度達到基巖面或者此時地下水位以下l-2m。
【文檔編號】G01B21/32GK103512631SQ201310441588
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】賀可強, 劉曉紅, 崔憲麗, 張娟, 王海艇 申請人:青島理工大學
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