本发明涉及海岸带地质灾害领域，具体涉及一种软弱岩脉海蚀洞洞顶滑塌厚度预测方法。
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：海蚀洞是岩质海崖的软弱部位被波浪侵蚀后形成的洞穴，与陆地洞穴的形成机理不同，海蚀洞是波浪机械侵蚀导致的。根据海崖软弱特征，海蚀洞划分为三种，即节理裂隙型海蚀洞、软弱夹层型海蚀洞和软弱岩脉型海蚀洞，其中软弱岩脉型海蚀洞具有独特的形成特征，在长期的波浪作用下，其在水平方向上的宽度一般保持稳定；而在竖向上的高度和水平方向上的深度，随着波浪持续作用逐渐增加。台风天气下，海崖前方往往出现增水，浪高增加，对海蚀洞侵蚀能力大大加强。洞顶的软弱夹层除了波浪缓慢侵蚀外，由于下部处于悬空，当强度降低到一定程度时，洞顶软弱夹层发生整体滑塌，一次性地造成崩解体积迅速扩大，对海蚀洞生长发育过程及形态造成很大影响。目前，波浪作用下软弱岩脉海蚀洞洞顶的滑塌厚度，尚无可靠方法进行预测。有鉴于此，一种结果可靠、简单实用的预测方法，对人类明确在波浪作用下软弱岩脉海蚀洞洞顶的滑塌厚度，了解海蚀洞的发育过程，进而研究海岸带地质灾害具有重要意义。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种软弱岩脉海蚀洞洞顶滑塌厚度预测方法，解决了上述
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中尚无可靠、简便的方法预测波浪作用下软弱岩脉海蚀洞洞顶的滑塌厚度的问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种软弱岩脉海蚀洞洞顶滑塌厚度预测方法，包括如下步骤：(1)获取台风天气及海蚀洞数据：包括台风天气下海崖前方的平均增水深度h、平均浪高H和波浪持续时间t0；还包括量测出软弱岩脉型海蚀洞的洞顶高度h0、软弱岩脉宽度a；(2)取洞顶处软弱夹层土样，于实验室中测试其重度γ、粘聚力c和内摩擦角计算其抗拉强度σt，(3)测试洞顶处软弱夹层土样浸入海水不同时间时土样的粘聚力和内摩擦角，然后计算出其抗拉强度，根据最小二乘法建立土样浸水强度弱化后的粘聚力、内摩擦角与浸水时间的拟合关系式，进而结合式(1)拟合出抗拉强度与时间的关系式，σt＝f(t)③(4)计算海蚀洞洞顶的淹没时间，t＝0，h0＞h+H/2④t＝-t0z/H+(1/2+h/H)t0，当h-H/2＜h0≤h+H/2时⑤式中，z为任意一点离海滩面的高度。(5)根据式④的淹没时间，由式③计算出弱化后的抗拉强度，然后根据下式计算滑塌厚度l，式中，a为步骤(1)测得的软弱岩脉宽度，γ为步骤(2)测得的软弱岩脉重度。在本发明一较佳实施例中，所述步骤(1)中台风天气数据通过海洋观测站获取。在本发明一较佳实施例中，所述步骤(2)中测试其粘聚力c和内摩擦角方法为取软弱夹层处土样于实验室进行直接剪切试验。在本发明一较佳实施例中，所述步骤(3)中将软弱夹层土样的顶面和半侧圆柱面涂蜡，防止水分从顶面和半侧面处浸入，将土样完全浸入海水中，测试浸入不同时间时土样的粘聚力和内摩擦角。本技术方案与
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相比，它具有如下优点：本发明的预测方法综合反映了波浪条件、海蚀洞洞顶软弱夹层参数和波浪侵蚀过程，给出了软弱岩脉型海蚀洞洞顶滑塌厚度预测方法，能够根据波浪实测参数预测软弱岩脉型海蚀洞洞顶的准确滑塌厚度，结果可靠且可操作性强；对人类明确在波浪作用下软弱岩脉海蚀洞洞顶的滑塌厚度，了解海蚀洞的发育过程，进而研究海岸带地质灾害具有重要意义。具体实施方式下面结合实施例具体说明本发明的内容：实施例1厦门市某处海岸为花岗岩海崖，存在一条软弱岩脉，系下部岩浆沿上部花岗岩裂隙再次喷发形成。该岩脉经强烈风化已变成泥状，强度较低，在波浪作用下岩脉下部遭侵蚀和塌落，发育成了软弱岩脉海蚀洞。利用本发明的方法预测上述软弱岩脉海蚀洞洞顶滑塌厚度，包括如下步骤：(1)通过海洋观测站获取包括台风天气下海崖前方的平均增水深度h、平均浪高H、周期T和波浪持续时间t0等台风天气数据，详见下表2；量测出软弱岩脉型海蚀洞的洞顶高度h0、软弱岩脉宽度a；本实施例所述海蚀洞洞顶土体处于悬空状态，在波浪作用下逐渐塌落，洞顶目前高度为2.6m，岩脉宽度为0.51m。(2)取洞顶处软弱夹层土样，于实验室中测试其重度γ，测得本实施土样重度为21.0kN/m3；并进行直接剪切试验测试其粘聚力c和内摩擦角计算其抗拉强度σt，本实施例土样未浸水和浸水条件下的抗剪强度指标，汇总于表1中。表1软弱岩脉未浸水和浸水条件下的强度指标浸水时间(h)012345粘聚力(kPa)575221986内摩擦角(°)2015141087抗拉强度(kPa)20.713.95.21.61.10.7(3)将软弱夹层土样的顶面和半侧圆柱面涂蜡，防止水分从顶面和半侧面处浸入，将土样完全浸入海水中，测试浸入不同时间时土样的粘聚力和内摩擦角，然后计算出其抗拉强度，根据最小二乘法建立土样浸水强度弱化后的粘聚力、内摩擦角与浸水时间的拟合关系式c＝m(t)和本实施例具体关系式为进而结合式(1)拟合出抗拉强度与时间的关系式σt＝f(t)，本实施例具体关系式为σt＝21.81exp(-0.73t)③式中，c单位为kPa，单位为°，t为h。(4)计算海蚀洞洞顶的淹没时间，t＝0，h0＞h+H/2④t＝-t0z/H+(1/2+h/H)t0，当h-H/2＜h0≤h+H/2时⑤式中，z为变量，表示任意一点离海滩面的高度。(5)根据式④的淹没时间，由式③计算出弱化后的抗拉强度，然后根据下式计算滑塌厚度l，式中，a为步骤(1)测得的软弱岩脉宽度，γ为步骤(2)测得的软弱岩脉重度。分别计算本实施例软弱岩脉海蚀洞洞顶在25年、50年和100年一遇台风波浪下的洞顶滑塌厚度，计算结果详见下表：表2海蚀洞前台风波浪数据和洞顶滑塌厚度如上表，在25年一遇波浪下，洞顶高度大于波浪侵袭高度，故不会造成滑塌；50年一遇波浪下，在2.8m高度处，波浪淹没时间仅为1.8h，强度衰减较小，故也不会造成滑塌；在100年一遇台风波浪下，波浪作用4h时，粘聚力衰减至8kPa，抗拉强度衰减至1.1kPa，引起0.47m厚度的洞顶产生滑塌。以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。当前第1页1 2 3