一种基于物探加权瑞典条分法的滑坡稳定性计算方法

本发明涉及滑坡防治，特别涉及一种基于物探加权瑞典条分法的滑坡稳定性计算方法。

背景技术：

1、滑坡防治是指在无法绕避滑坡地段或斜坡不稳定地段进行工程建设时所采取的防治措施。滑坡稳定性分析是滑坡防治的基础工作，是后续防治工作的前提。根据边坡岩土体特征，采取相应措施防止边坡失稳，以保证生产和人员的安全。滑坡稳定性分析是滑坡防治的基础工作，是后续防治工作的前提。对滑坡进行稳定性研究的意义在于它不仅可为工程施工提供科学的理论依据，而且对滑坡发展趋势的预警预报也具有重要的指导作用。

2、瑞典条分法是计算滑坡稳定性的一种方法，由于原理简单，计算量小而得到广泛应用。该方法假定滑裂面是圆弧，将滑裂体划分为若干刚性竖直土条且不考虑土条两侧的作用力。通过滑动土体的整体力矩平衡来计算安全系数fs。

3、滑坡稳定性系数（fs）计算公式：

4、

5、ci和分别为第i土条底部的抗剪强度指标， w i、 li和αi分别是第i土条的总重量、底部长度和底部倾角;

6、对于瑞典条分法的计算公式中对于岩土体参数c、获取时需要通过实验获取，过程较为复杂繁琐，且实验数据是所采的土样，具有随机性，得到的c、 也就具有随机性，且室内试验结果与实际的强度参数可能存在较大的差异。因此，最终导致稳定性计算的结果与实际情况差异较大，不能真实反映滑坡体的稳定性状态。

7、因此需要研发一种准确性较高的反映滑坡体的稳定性的方法以克服滑坡防治现有技术的不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于物探加权瑞典条分法的滑坡稳定性计算方法，该方法将电性参数 ρ值加权至传统瑞典条分法的计算公式中，优化了瑞典条分法基于室内实验获取岩土体参数进而求取稳定性系数fs的计算方法，解决了现有技术中瑞典条分法基于实验获取岩土体参数，无法真实反映滑坡体稳定性状态的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、本发明提供一种基于物探加权瑞典条分法的滑坡稳定性计算方法，包括以下步骤：

4、s10、基于瑞典条分法公式，进行数值解坐标系及微分土条力学分析，获得滑坡整体的稳定性计算公式；

5、s20、通过对滑坡区出露的地层岩性进行电阻率物性测试，再对滑坡体整个剖面进行高密度物探数据采集和处理，得到滑动区域的物性参数电阻率 ρ值；

6、s30、将所述滑动区域的物性参数电阻率 ρ值，分别与岩土体的物理力学参数 c、 、 γ值关联，构建关系模型；

7、s40、根据所述物性参数电阻率 ρ值与物理力学参数 c、 、γ值关系模型，将对应的所述物性参数电阻率 ρ值加权至所述滑坡整体的稳定性计算公式中，输出滑坡稳定性计算结果，并进行稳定性评价。

8、进一步地，所述步骤s10包括：

9、s101、瑞典条分法公式：

10、（1）

11、 f s表示滑坡坡稳定性系数；ci和分别为第i土条底部的抗剪强度指标； w i、 li和 α i分别是第i土条的总重量、底部长度和底部倾角；

12、s102、对目标坡体构建土坡模型，并分析构建土坡边界方程和滑动圆弧方程；

13、s103、基于瑞典条分法公式、土坡边界方程和滑动圆弧方程，进行积分运算得出滑坡整体的稳定性计算公式。

14、进一步地，所述步骤s102包括：

15、建立平面直角坐标系，原点о取在坡趾处；设土坡滑动时，滑动面abc为圆弧面，其圆心坐标为o'( x0，y0)，半径为r，设滑弧与坡顶平面和坡底平面分别相交于c点和a点，则土坡的边界aodc方程为

16、（2）

17、滑动圆弧abc方程为:

18、 （3）

19、式中， y1表示土坡边界上的任一点的y轴坐标， x表示土坡边界上的任一点的x轴坐标； m表示坡度比率的倒数； h表示坡高。

20、进一步地，所述步骤s103包括：

21、从圆弧滑动体内取出任一单位厚度的微分土条，土条宽度为d x,作用在该微分土条上的诸力进行分析：

22、（4）

23、式中，令滑弧总长 l＝∑ l i； n＝∑ w i cosα i； s＝∑ w i sinα i；

24、设dw为微分土条的重量，dw≈γ(y1-y2)dx， γ为土体的重度；dn为作用在微分土条底面的法向力；ds为微分土条底面引发的抗剪力；α为径向线与过圆心的铅垂线之间的夹角，dα为其增量；d l为滑弧微分段弧长，d l=rdα；则l，n，s可由以下积分给出：

25、（5）

26、（6）

27、（7）

28、式中：，，；

29、由公式（2）~（7）带入公式（1）中可得滑坡稳定性计算公式：

30、（8）。

31、进一步地，所述步骤s30包括：

32、s301、根据区域的滑坡堆积体的电阻率参数值与滑坡堆积体的物理力学参数 c、 、γ值，建立关系模型。

33、对于碎块石、土体：

34、（9）

35、式中， ρ表示电阻率值取其对数值； c、 、γ值表示岩土体物理力学参数值；

36、s302、对于土坡中所测得不同深度或不同地层中的电阻率值有所差异，可将土坡划分成不同地层区，对公式（9）做均值处理：

37、 （10）

38、式中， n表示将土坡划分成 n层， ρi表示每一层所代表的电阻率值，表示划分的地层所对应的重度求取的均值，表示划分的地层所对应的粘聚力求取的均值，表示划分的地层所对应的内摩擦角求取的均值。

39、进一步地，所述步骤s40包括：

40、在步骤s40中，通过物性参数与物理力学参数之间的关系模型，将物性参数电阻率 ρ值加权到公式（6）、（7）、（8）中得：

41、（11）

42、（12）

43、 （13）

44、式（11）、（12）、（13）中，表示均值处理完之后的加权至公式（6）中求取的法向力均值，表示均值处理完之后的加权至公式（7）中求取的抗剪力均值。

45、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

46、本发明提供了一种基于物探加权瑞典条分法的滑坡稳定性计算方法，包括：基于瑞典条分法公式，进行数值解坐标系及微分土条力学分析，获得滑坡整体的稳定性计算公式；通过对滑坡区出露的地层岩性进行电阻率物性测试，再对滑坡体整个剖面进行高密度物探数据采集和处理，得到滑动区域电阻率 ρ值；通过物探结果将滑动区域电阻率值 ρ值，分别与岩土体的物理力学参数 c、 、γ关联，构建关系模型；根据物性参数 ρ值与物理力学参数 c、 、γ值关系模型，将所述对应的物性参数 ρ值加权至所述滑坡整体的稳定性计算公式中，输出滑坡稳定性计算结果，并进行稳定性评价。该方法将电性参数 ρ值加权至传统瑞典条分法的计算公式中，优化了瑞典条分法基于室内实验获取岩土体参数进而求取稳定性系数fs的计算方法，通过现场物探结果可快速定量计算滑坡稳定性系数fs，进而实现快速评估滑坡稳定性。