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专利号: 2014100148371
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于库水位和位移监测的库岸边坡稳定性测定方法,主要包括以下步骤:

第一步:库水位与边坡位移监测点及基准点的选取;

第二步:监测设备的布置与安装;

第三步:边坡位移与库水位实时监测及实时监测数据处理;

第四步:边坡库水位动力增载参数及动力增载序列的确定;

第五步:边坡动力增载位移响应参数及位移响应序列的确定;

第六步:边坡动力增载位移响应率参数及位移响应率序列的确定;

第七步:边坡动力增载位移响应比参数及位移增载响应比序列的确定;

第八步:边坡动力增载模量响应比与安全临界动力增载模量响应比判据的确定;

第九步:运用边坡动力增载模量响应比对库岸边坡稳定性进行测定与评价。

2.根据权利要求1所述的基于库水位和位移监测的库岸边坡稳定性测定方法,其特征在于:第三步,边坡位移与库水位实时监测及实时监测数据处理方法为:根据库区的库水位变化规律,选取一年作为单位监测周期,运用位移与库水位监测设备对库水位及监测点位移进行实时监测,选择最高库水位对应时刻到最低库水位对应时刻的时间段为单位统计分析周期,记录每一单位统计分析周期起始时刻和最终时刻,即库水位最高和库水位最低时刻的库水位与位移监测数据,并通过边坡场地数据信号收集器对监测数据传输到远程监测室,在监测室每隔一段时间用Excel批处理软件进行监测数据的预处理,得到第i年库水位最高和最低库水位序列值hai、hbi及相应库水位对应的边坡位移序列值Sai、Sbi,并依此可确定每一单位统计分析周期的库水位及边坡位移变化值。

3.根据权利要求2所述的基于库水位和位移监测的库岸边坡稳定性测定方法,其特征在于:第四步,边坡库水位动力增载参数及动力增载序列的确定方法为:将一定量的库水位变化所引起的饱水坡体在滑面上的下滑力增量及抗滑力变化作为边坡的加载动力因素与参数,对于某一特定边坡,每一年内,由库水位下降引起的对坡体的动力增载相等,用ΔPi表示,其表达式如下:所以,可建立边坡库水位动力增载序列为:

其中,h2表示最终浸润线b至初始浸润线a的垂直高度;h3表示最低库水位hb至最终浸润线b的垂直高度;γ为天然重度,γsat为饱和重度,γ'为浮重度θ为滑面倾角,为坡体内摩擦角。

4.根据权利要求3所述的基于库水位和位移监测的库岸边坡稳定性测定方法,其特征在于:第五步:边坡动力增载位移响应参数及位移响应序列的确定方法为:在库水位由hai下降到hbi所引起的饱水坡体位移响应为,库水位从hai降至hbi时对应的饱水坡体位移量的差值,用ΔSi表示,其位移序列为:ΔSi=Sbi-Sai, (3)

其中,i表示第i监测年份;Sbi、Sai分别表示第i年库水位hb、ha时对应的饱水坡体的位移量。其中Sbi、Sai都可由第三步的监测数据确定。

5.根据权利要求4所述的基于库水位和位移监测的库岸边坡稳定性测定方法,其特征在于:第六步:边坡动力增载位移响应率参数及位移响应率序列的确定方法为:根据饱水坡体在滑面上下滑力及抗滑力的变化及由此引起坡体位移量或位移速率的变化量,可确定任意单位统计分析周期内坡体由库水位动力变化引起的边坡位移响应率,即单位动力增载变化所引起的边坡位移量或位移速率的变化量,即其中,Yi为第i年由库水位下降引起的边坡动力增载位移响应率;ΔPi、ΔSi与第五步参数意义相同。

6.根据权利要求5所述的基于库水位和位移监测的库岸边坡稳定性测定方法,其特征在于:第七步,边坡动力增载位移响应比参数及位移增载响应比序列的确定方法为:将坡体任意单位统计分析周期从第二周期算起的动力增载位移响应率与相邻前一单位统计分析周期的动力增载位移响应率之比定义为边坡动力增载位移响应比,用ηi表示,则ηi=Yi/Yi-1, (5)ηi表示第i年由库水位下降引起的坡体动力增载位移响应比,Yi表示第i年由库水位下降引起的坡体动力增载位移响应率;Yi-1表示相邻前一年即第i-1年由库水位下降引起的坡体动力增载位移响应率。

7.根据权利要求6所述的基于库水位和位移监测的库岸边坡稳定性测定方法,其特征在于:第八步,边坡动力增载模量响应比与安全临界动力增载模量响应比判据的确定步骤为:(1)动力增载模量响应比为边坡任意预测周期的动力增载位移响应比的倒数,即动力增载模量响应比为:ξi表示第i年由库水位下降引起的坡体动力增载模量响应比;ηi表示第i年由库水位下降引起的坡体动力增载位移响应比;

(2)边坡动力增载模量响应比与边坡的稳定性系数关系的确定

根据损伤力学基本原理,边坡坡体的损伤模量Di与动力增载模量响应比ξi在刻画和评价材料的损伤破坏规律时具有以下定量关系:Di=1-ξi。因此,根据边坡坡体的损伤模量Di与边坡稳定性系数Ki的关系Ki=1/Di,可确定边坡动力增载模量响应比与边坡的稳定性系数存在如下定量关系 Ki为任意预测周期对应的稳定性系数;

(3)边坡安全临界动力增载模量响应比判据的确定

根据边坡的稳定性安全系数Kcr可确定边坡的安全临界动力增载模量响应比判据,即其中,边坡的稳定性安全系数可依据边坡稳定性重要程度和边坡地质条件复杂程度及《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)和《水利水电工程边坡设计规范》(DL/T5353-2006)等综合确定。

8.根据权利要求7所述的基于库水位和位移监测的库岸边坡稳定性测定方法,其特征在于:第九步,运用动力增载模量响应比库岸对边坡稳定性进行测定与评价,即通过对任意年份从第二预测周期算起的动力增载模量响应比ξi与边坡的安全动力增载模量响应比ξcr比较,可对水库型边坡进行稳定性进行监测与评价,即当ξi>ξcr时,则判定边坡处于稳定状态;当ξi<ξcr时,则判定边坡处于不稳定状态,表明边坡应该及时采取治理措施以防止整体滑移。

9.根据权利要求1~8中任一项所述的基于库水位和位移监测的库岸边坡稳定性测定方法,其特征在于:第二步所述的监测设备包括库水位监测设备和位移监测设备,其中库水位监测设备选用GPRS远程水库水位监测系统,并在边坡监测点处按照安装要求进行布设安装;位移监测是在坡体监测点布设安装无线GPS位移监测设备。