一种含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性确定方法及系统

    技术2025-03-06  45


    所属的技术人员知道,本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品,因此,本公开可以具体实现为以下形式,即:可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等),还可以是硬件和软件结合的形式,本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外,在一些实施例中,本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式,该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是一一但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram),只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。


    背景技术:

    1、我国是世界上受冻土影响第三的国家,主要分布的冻土类型包括常年冻土和季节性冻土。常年冻土由于其本身结构稳定,附近几乎无人工建筑设施,因此对路基工程、桥基工程、斜坡工程等影响较小。而季节性冻土每年冬季土体中水分发生冻结,土体承载能力明显提升;入夏后气温升高孔隙冰发生融化,土体力学性质大大降低,极易产生地基沉降和斜坡失稳。因此冻土问题一直是寒区建设的困难所在。

    2、下卧冰层作为冻土的一种存在形式,其主要分布在我国北方地区。由于其冬季漫长、冬夏气温变化大等显著特点,在大部分基础建设过程中都必须要考虑下卧冰层季节性冻融与建设工程稳定性之间的关系。尽管目前国内外开展了大量的冻土问题研究,但依然还有很多冻土引起的工程问题亟待解决。尤其是寒区工程建设中,河水很容易侵入岩堆体内,从而引起下卧冰层的融化进而引发斜坡失稳,影响人民生命安全和财产损失。

    3、目前,国内外学者主要针对岩堆斜坡稳定性以及冻融问题开展了大量研究工作,但基于库水作用下的下卧冰层融化对岩堆斜坡稳定性理论分析的研究甚少,无法合理、准确计算含下卧冰层的斜坡稳定性,在地质灾害防治及基础建设过程中无法避免冻土引起的各种问题。


    技术实现思路

    1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,具体针对无法合理、准确计算含下卧冰层的斜坡稳定性等问题,具体提供了一种含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性确定方法及系统,具体如下:

    2、1)第一方面,本发明提供一种含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性确定方法,具体技术方案如下:

    3、s1,对待勘测冻土地区进行勘探,确定所述待勘测冻土地区的潜在滑动面位置、所述待勘测冻土地区的下卧冰层的目标温度、所述待勘测冻土地区的下卧冰层的目标高度以及所述下卧冰层的目标冰水热物理参数;

    4、s2,根据冰水热物理参数与融化边界推移量之间的第一预设关系,确定所述目标冰水热物理参数对应的所述下卧冰层的目标融化边界推移量;根据所述目标融化边界推移量确定所述下卧冰层的融化高度;

    5、s3,根据所述融化高度与所述潜在滑动面位置确定所述待勘测冻土地区的岩堆斜坡的目标稳定性参数;

    6、s4,当所述目标稳定性参数为下卧冰层的目标稳定性参数时,根据稳定性参数、温度与抗剪强度之间的第二预设关系,确定所述目标稳定性参数以及所述目标温度对应的所述下卧冰层的目标抗剪强度;根据稳定性参数与剩余下滑力之间的第三预设关系,确定所述目标稳定性参数对应的所述岩堆斜坡的目标剩余下滑力;根据剩余下滑力与稳定系数之间的第四预设关系,确定所述目标剩余下滑力对应的所述岩堆斜坡的第一目标稳定系数;

    7、s5,根据抗剪强度、第一稳定系数与第二稳定系数之间的第五预设关系,确定所述目标抗剪强度以及所述第一目标稳定系数对应的所述岩堆斜坡的第二目标稳定系数;根据所述第二目标稳定系数确定所述岩堆斜坡的最终稳定性。

    8、本发明提供的一种含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性确定方法的有益效果如下:

    9、本发明将温度作为参数添加到稳定性参数与抗剪强度的线性关系中,提出适用于下卧冰层的基于动态温度的抗剪强度准则,通过对下卧冰层的融化边界推移量的计算,充分考虑了下卧冰层在岩堆斜坡稳定性的确定过程中融化部分对岩堆斜坡稳定性的影响,使库水作用下下卧冰层未融化、融化过程中、完全融化状态时岩堆斜坡的稳定性技术条件更为合理准确,解决了传统方法中对于单一计算岩堆斜坡稳定性无法估量下卧冰层带来稳定性影响的问题,使本发明中的方法在处于寒冷地区存在季节性冻土的情况也能提供有力的技术支持。

    10、在上述方案的基础上,本发明还可以做如下改进。

    11、进一步,所述目标冰水热物理参数包括:固相热扩散率、液相热扩散率、固相热导率、液相热导率、相变潜热、介质密度、热传导边界温度以及融化点温度。

    12、进一步,所述目标稳定性参数还包括:饱和土的目标稳定性参数。

    13、进一步,所述s3具体为:

    14、当所述下卧冰层的融化高度未至所述潜在滑动面位置时,所述目标稳定性参数为所述下卧冰层的目标稳定性参数;

    15、当所述下卧冰层的融化高度至所述潜在滑动面位置以上时,所述目标稳定性参数为所述饱和土的目标稳定性参数。

    16、采用上述方案的有益效果如下:

    17、本发明充分研究了下卧冰层不同融化程度对于岩堆斜坡稳定性的影响,针对下卧冰层的融化采用不同的计算参数,保证了岩堆斜坡稳定性的计算准确。

    18、进一步,当所述目标稳定性参数为饱和土的目标稳定性参数时,所述s4具体为:

    19、当所述目标稳定性参数为饱和土的目标稳定性参数时,根据稳定性参数与剩余下滑力之间的第三预设关系,确定所述目标稳定性参数对应的所述岩堆斜坡的目标剩余下滑力;根据剩余下滑力与稳定系数之间的第四预设关系,确定所述目标剩余下滑力对应的所述岩堆斜坡的第一目标稳定系数。

    20、进一步,当所述目标稳定性参数为饱和土的目标稳定性参数时,所述s5具体为:

    21、根据所述第一目标稳定系数确定所述岩堆斜坡的最终稳定性。

    22、采用上述方案的有益效果如下:

    23、本发明不仅仅能够对库水作用下含下卧冰层岩堆的斜坡稳定性进行计算,还能对不含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性进行计算,应用范围广。

    24、2)第二方面,本发明还提供一种含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性确定系统,具体技术方案如下:

    25、获取模块,用于对待勘测冻土地区进行勘探,确定所述待勘测冻土地区的潜在滑动面位置、所述待勘测冻土地区的下卧冰层的目标温度、所述待勘测冻土地区的下卧冰层的目标高度以及所述下卧冰层的目标冰水热物理参数;

    26、融化模块,用于根据冰水热物理参数与融化边界推移量之间的第一预设关系,确定所述目标冰水热物理参数对应的所述下卧冰层的目标融化边界推移量;根据所述目标融化边界推移量确定所述下卧冰层的融化高度;

    27、参数模块,用于根据所述融化高度与所述潜在滑动面位置确定所述待勘测冻土地区的岩堆斜坡的目标稳定性参数;

    28、第一计算模块,用于当所述目标稳定性参数为下卧冰层的目标稳定性参数时,根据稳定性参数、温度与抗剪强度之间的第二预设关系,确定所述目标稳定性参数以及所述目标温度对应的所述下卧冰层的目标抗剪强度;根据稳定性参数与剩余下滑力之间的第三预设关系,确定所述目标稳定性参数对应的所述岩堆斜坡的目标剩余下滑力;根据剩余下滑力与稳定系数之间的第四预设关系,确定所述目标剩余下滑力对应的所述岩堆斜坡的第一目标稳定系数;

    29、第二计算模块,用于根据抗剪强度、第一稳定系数与第二稳定系数之间的第五预设关系,确定所述目标抗剪强度以及所述第一目标稳定系数对应的所述岩堆斜坡的第二目标稳定系数;根据所述第二目标稳定系数确定所述岩堆斜坡的最终稳定性。

    30、在上述方案的基础上,本发明还可以做如下改进。

    31、进一步,所述目标冰水热物理参数包括:固相热扩散率、液相热扩散率、固相热导率、液相热导率、相变潜热、介质密度、热传导边界温度以及融化点温度。

    32、进一步,所述目标稳定性参数还包括:饱和土的目标稳定性参数。

    33、进一步,所述参数模块具体为:

    34、当所述下卧冰层的融化高度未至所述潜在滑动面位置时,所述目标稳定性参数为所述下卧冰层的目标稳定性参数;

    35、当所述下卧冰层的融化高度至所述潜在滑动面位置以上时,所述目标稳定性参数为所述饱和土的目标稳定性参数。

    36、进一步,当所述目标稳定性参数为饱和土的目标稳定性参数时,所述第一计算模块具体用于:

    37、当所述目标稳定性参数为饱和土的目标稳定性参数时,根据稳定性参数与剩余下滑力之间的第三预设关系,确定所述目标稳定性参数对应的所述岩堆斜坡的目标剩余下滑力;根据剩余下滑力与稳定系数之间的第四预设关系,确定所述目标剩余下滑力对应的所述岩堆斜坡的第一目标稳定系数。

    38、进一步,当所述目标稳定性参数为饱和土的目标稳定性参数时,所述第二计算模块具体用于:

    39、根据所述第一目标稳定系数确定所述岩堆斜坡的最终稳定性。

    40、需要说明的是,本发明的第二方面的技术方案及对应的可能的实现方式所取得的有益效果,可以参见上述对第一方面及其对应的可能的实现方式的技术效果,此处不再赘述。


    技术特征:

    1.一种含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性确定方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的一种含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性确定方法,其特征在于,所述目标冰水热物理参数包括:固相热扩散率、液相热扩散率、固相热导率、液相热导率、相变潜热、介质密度、热传导边界温度以及融化点温度。

    3.根据权利要求1所述的一种含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性确定方法,其特征在于,所述目标稳定性参数还包括:饱和土的目标稳定性参数。

    4.根据权利要求3所述的一种含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性确定方法,其特征在于,所述s3具体为:

    5.根据权利要求3所述的一种含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性确定方法,其特征在于,当所述目标稳定性参数为饱和土的目标稳定性参数时,所述s4具体为:

    6.根据权利要求5所述的一种含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性确定方法,其特征在于,当所述目标稳定性参数为饱和土的目标稳定性参数时,所述s5具体为:

    7.一种含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性确定系统,其特征在于,包括:

    8.根据权利要求7所述的一种含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性确定系统,其特征在于,所述目标冰水热物理参数包括:固相热扩散率、液相热扩散率、固相热导率、液相热导率、相变潜热、介质密度、热传导边界温度以及融化点温度。

    9.根据权利要求7所述的一种含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性确定系统,其特征在于,所述目标稳定性参数还包括:饱和土的目标稳定性参数。

    10.根据权利要求9所述的一种含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性确定系统,其特征在于,所述参数模块具体用于:


    技术总结
    本发明公开了一种含下卧冰层的岩堆斜坡稳定性确定方法及系统,涉及岩堆斜坡稳定性研究技术领域,方法包括:获取待勘测地区的下卧冰层空间分布,确定下卧冰层的融化边界推移量,得到下卧冰层融化高度,根据融化高度确定目标稳定性参数,根据目标稳定性参数确定下卧冰层的抗剪强度准则,确定岩堆斜坡的下滑力与稳定系数之间的关系,基于抗剪强度准则、下滑力与稳定系数之间的关系确定含下卧冰层的岩堆斜坡的最终稳定系数。本发明能够充分考虑下卧冰层在岩堆斜坡稳定性的确定过程中融化部分对岩堆斜坡稳定性的影响,解决了传统方法中对于单一计算岩堆斜坡稳定性无法估量下卧冰层带来稳定性影响的问题。

    技术研发人员:朱大鹏,施钰浩,何磊,刘寒
    受保护的技术使用者:西南石油大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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