专利名称：一种滑坡主滑方向的识别方法
技术领域：
本发明涉及山体滑坡预防和施工技术领域，具体地讲，是一种滑坡滑体主滑方向的识别方法。
背景技术：
在滑坡治理工程设计中，支挡结构(如抗滑桩、重力式档墙等)的设计抗力应该与滑体下滑推力互为反作用力，而整个滑体下滑力的方向即为滑坡的主滑方向。滑坡主滑方向的确定是计算滑动推力、设计滑坡支挡抗力，并进一步设计支挡结构的重要参数之一。滑坡主滑方向判别不准确，可能导致滑动推力大小计算不正确，以及设计滑坡支挡抗力的方向错误，影响到支挡结构的布置及设计偏差，或者盲目增大治理工程投资，甚至会导致整个支挡工程的失效。工程实践中，基于滑坡主滑方向判别不准确而导致治理工程失败的案例并不少见，所以滑坡主滑方向的准确判别意义十分重大。
目前，对于滑坡主滑方向的确定主要是根据现场调研、勘察进行初步判断，或者根据工程钻孔揭露滑面上岩土擦痕的方向来确定滑坡滑体的主滑方向。现场踏勘观察的判断方法太宏观而又易受人为主观影响，钻孔揭露滑面上岩土擦痕的方法又太局部或者细观，难能代表滑体的整体主滑方向。
现有技术的主要问题受现场实际条件、局部破坏情形及人为主观因素等多方面的影响较大，判别值存在较大的预测误差，可靠性低，且操作复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种滑坡主滑方向的识别方法，能克服外部因素的影响、预测的准确性好、可靠性高、且操作简单。
为达到上述目的，本发明所述的一种滑坡主滑方向的识别方法，其关键在于按下列步骤进行 步骤一、获取滑体的工程勘察资料 对滑坡滑体进行工程勘察，获取该滑坡滑体的工程勘察资料，所述工程勘察资料分为含所述滑体地形等高线的滑坡平面图、勘察剖面图、所有钻孔柱状图、滑体岩土重度指标γ，其中所述勘察剖面图与钻孔柱状图中包含滑面的位置资料； 步骤二、将所述工程勘察资料发送给地理信息系统GIS进行空间分析，由GIS系统构建出所述滑体的相关基础数据地图主题，该基础数据地图主题分为地质剖面数据主题、钻孔资料数据主题和地表高程数据主题； 步骤一和步骤二均为已有成熟技术，其中GIS系统为工程技术人员所熟知的地质分析系统。
步骤三、对所述滑体以边长L1×L2进行栅格单元的划分，可以划分为M×N个单元，栅格单元标记为(i，j)，其中1≤i≤M，1≤j≤N，每个栅格(i，j)滑体的柱体高度h(i，j)； 并对所述GIS系统内的地质剖面数据主题、钻孔资料数据主题和地表高程数据主题进行相应的栅格单元划分，分别获取地质剖面栅格主题、钻孔资料栅格主题和地表高程栅格主题； 步骤四、通过GIS系统，对所述地质剖面栅格主题和所述钻孔资料栅格主题进行空间分析，构建出滑面高程地图栅格主题； 步骤五、通过GIS系统，对所述地表高程栅格主题和所述滑面高程地图栅格主题进行空间分析，构建出滑体厚度栅格主题； 滑体厚度栅格主题是地表高程栅格主题减去滑面高程地图栅格主题所获得的差值。
步骤六、通过GIS系统的空间分析功能，结合所述滑体岩土重度指标γ，获得所述每个栅格(i，j)滑体的重力W(i，j) W(i，j)＝L1×L2×h(i，j)×γ； 步骤七、调用GIS系统空间分析功能中的生成坡度命令，建立所述滑面的坡度地图主题，得到所述每个栅格(i，j)滑体的坡角θ(i，j)； 坡角θ(i，j)为滑体所处滑面与水平面的夹角。
步骤八、得出所述每个栅格(i，j)滑体的下滑力T(i，j) T(i，j)＝W(i，j)×sinθ(i，j)； 步骤九、调用GIS系统空间分析功能中的生成坡向命令，建立所述滑面的倾向地图主题，得到每个栅格(i，j)滑体的滑动方位角Asp(i，j)； 步骤十、获得滑坡滑体的主滑方向 根据所述下滑力T(i，j)和滑动方位角Asp(i，j)，获得每个栅格(i，j)滑体的下滑力矢量
通过矢量求和运算求得滑坡滑体整体的下滑力矢量
该整体的下滑力矢量
对应的方位角Asp即为所述滑坡滑体的主滑方向。
所述每个栅格(i，j)滑体的滑动方位角Asp(i，j)，也是该栅格(i，j)滑体的倾向方位角。
所述每个栅格(i，j)滑体的倾向方位角是该栅格(i，j)滑体的下滑力T(i，j)的水平分量与正北方向之间的夹角。
所述每个栅格(i，j)滑体的坡角0≤θ(i，j)≤90°，所述每个栅格(i，j)滑体的下滑力T(i，j)的滑动方位角0≤Asp(i，j)＜360°，所述整体的下滑力矢量
对应的方位角0≤Asp＜360°。
本发明的显著效果是受外部因素的影响小，主滑方向预测值的可靠性高，能为滑坡治理工程提供准确、科学的依据，且操作简单，保证了优化设计，节约了投资成本。
附图1为本发明的流程步骤图； 附图2为本发明滑体重力W(i，j)的分解图； 附图3为本发明滑体主滑下滑力矢量
对应的坡向示意图。
具体实施例方式 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明 如图1一种滑坡主滑方向的识别方法，按下列步骤进行 步骤一、获取滑体的工程勘察资料 对滑坡滑体进行工程勘察，获取该滑坡滑体的工程勘察资料，所述工程勘察资料分为含所述滑体地形等高线的滑坡平面图、勘察剖面图、所有钻孔柱状图、滑体岩土重度指标γ，其中所述勘察剖面图与钻孔柱状图中包含滑面的位置资料； 步骤二、将所述工程勘察资料发送给地理信息系统GIS进行空间分析，由GIS系统构建出所述滑体的相关基础数据地图主题，该基础数据地图主题分为地质剖面数据主题、钻孔资料数据主题和地表高程数据主题； 步骤一和步骤二均为已有成熟技术。
步骤三、对所述滑体以边长L1×L2进行栅格单元的划分，可以划分为M×N个单元，栅格单元标记为(i，j)，其中1≤i≤M，1≤j≤N，每个栅格(i，j)滑体的柱体高度h(i，j)； 并对所述GIS系统内的地质剖面数据主题、钻孔资料数据主题和地表高程数据主题进行相应的栅格单元划分，分别获取地质剖面栅格主题、钻孔资料栅格主题和地表高程栅格主题； 步骤四、通过GIS系统，对所述地质剖面栅格主题和所述钻孔资料栅格主题进行空间分析，构建出滑面高程地图栅格主题； 步骤五、通过GIS系统，对所述地表高程栅格主题和所述滑面高程地图栅格主题进行空间分析，构建出滑体厚度栅格主题； 滑体厚度栅格主题是地表高程栅格主题减去滑面高程地图栅格主题的差值。
步骤六、通过GIS系统的空间分析功能，结合所述滑体岩土重度指标γ，获得所述每个栅格(i，j)滑体的重力W(i，j) W(i，j)＝L1×L2×h(i，j)×γ； 步骤七、调用GIS系统空间分析功能中的生成坡度命令，建立所述滑面的坡度地图主题，得到所述每个栅格(i，j)滑体的坡角θ(i，j)； 如图2步骤八、得出所述每个栅格(i，j)滑体的下滑力T(i，j) T(i，j)＝W(i，j)×sinθ(i，j)； 步骤九、调用GIS系统空间分析功能中的生成坡向命令，建立所述滑面的倾向地图主题，得到每个栅格(i，j)滑体的滑动方位角Asp(i，j)； 步骤十、获得滑坡滑体的主滑方向 根据所述下滑力T(i，j)和滑动方位角Asp(i，j)，获得每个栅格(i，j)滑体的下滑力矢量
通过矢量求和运算求得滑坡滑体整体的下滑力矢量
该整体的下滑力矢量
对应的方位角Asp即为所述滑坡滑体的主滑方向。
如图3所示所述每个栅格(i，j)滑体的滑动方位角Asp(i，j)，也是该栅格(i，j)滑体的倾向方位角。
所述每个栅格(i，j)滑体的倾向方位角是该栅格(i，j)滑体的下滑力T(i，j)的水平分量与正北方向之间的夹角。
所述每个栅格(i，j)滑体的坡角0≤θ(i，j)≤90°，所述每个栅格(i，j)滑体的下滑力T(i，j)的滑动方位角0≤Asp(i，j)＜360°，所述整体的下滑力矢量
对应的方位角0≤Asp＜360°。
权利要求
1、一种滑坡主滑方向的识别方法，其特征在于按下列步骤进行
步骤一、获取滑体的工程勘察资料
对滑坡滑体进行工程勘察，获取该滑坡滑体的工程勘察资料，所述工程勘察资料分为含所述滑体地形等高线的滑坡平面图、勘察剖面图、所有钻孔柱状图、滑体岩土重度指标γ，其中所述勘察剖面图与钻孔柱状图中包含滑面的位置资料；
步骤二、将所述工程勘察资料发送给地理信息系统GIS进行空间分析，由GIS系统构建出所述滑体的相关基础数据地图主题，该基础数据地图主题分为地质剖面数据主题、钻孔资料数据主题和地表高程数据主题；
步骤三、对所述滑体以边长L1×L2进行栅格单元的划分，可以划分为M×N个单元，栅格单元标记为(i，j)，其中1≤i≤M，1≤j≤N，每个栅格(i，j)滑体的柱体高度h(i，j)；
并对所述GIS系统内的地质剖面数据主题、钻孔资料数据主题和地表高程数据主题进行相应的栅格单元划分，分别获取地质剖面栅格主题、钻孔资料栅格主题和地表高程栅格主题；
步骤四、通过GIS系统，对所述地质剖面栅格主题和所述钻孔资料栅格主题进行空间分析，构建出滑面高程地图栅格主题；
步骤五、通过GIS系统，对所述地表高程栅格主题和所述滑面高程地图栅格主题进行空间分析，构建出滑体厚度栅格主题；
步骤六、通过GIS系统的空间分析功能，结合所述滑体岩土重度指标γ，获得所述每个栅格(i，j)滑体的重力W(i，j)
W(i，j)＝L1×L2×h(i，j)×γ；
步骤七、调用GIS系统空间分析功能中的生成坡度命令，建立所述滑面的坡度地图主题，得到所述每个栅格(i，j)滑体的坡角θ(i，j)；
步骤八、得出所述每个栅格(i，j)滑体的下滑力T(i，j)
T(i，j)＝W(i，j)×sinθ(i，j)；
步骤九、调用GIS系统空间分析功能中的生成坡向命令，建立所述滑面的倾向地图主题，得到每个栅格(i，j)滑体的滑动方位角Asp(i，j)；
步骤十、获得滑坡滑体的主滑方向
根据所述下滑力T(i，j)和滑动方位角Asp(i，j)，获得每个栅格(i，j)滑体的下滑力矢量
通过矢量求和运算求得滑坡滑体整体的下滑力矢量
该整体的下滑力矢量
对应的方位角Asp即为所述滑坡滑体的主滑方向。
2、如权利要求1所述一种滑坡主滑方向的识别方法，其特征在于所述每个栅格(i，j)滑体的滑动方位角Asp(i，j)，也是该栅格(i，j)滑体的倾向方位角。
3、如权利要求2所述一种滑坡主滑方向的识别方法，其特征在于所述每个栅格(i，j)滑体的倾向方位角是该栅格(i，j)滑体的下滑力T(i，j)的水平分量与正北方向之间的夹角。
4、如权利要求1所述一种滑坡主滑方向的识别方法，其特征在于所述每个栅格(i，j)滑体的坡角0≤θ(i，j)≤90°，所述每个栅格(i，j)滑体的下滑力T(i，j)的滑动方位角0≤Asp(i，j)＜360°，所述整体的下滑力矢量
对应的方位角0≤Asp＜360°。
全文摘要
一种滑坡主滑方向的识别方法，其特征在于按下列步骤进行获取滑体的工程勘察资料，构建滑体的基础数据地图主题，对滑体进行栅格单元划分；并获取地质剖面栅格主题、钻孔资料栅格主题和地表高程栅格主题；通过GIS系统得出滑体厚度栅格主题；结合滑体岩土重度指标γ，得出每个栅格(i，j)滑体的重力W(i，j)调用坡度命令，得到每个栅格(i，j)的下滑力T(i，j)调用坡向命令，建立滑面的倾向地图主题，得到每个栅格(i，j)滑体的滑动方位角Asp(i，j)；获得滑体的主滑方向。本发明的显著效果是受外部因素的影响小，可靠性高，能为滑坡治理工程提供准确、科学的依据，操作简单，保证了优化设计，节约了投资成本。
文档编号G01V9/00GK101403798SQ20081023303
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月12日 优先权日2008年11月12日
发明者文海家, 张永兴, 张家兰 申请人:重庆大学