【《某研究区滑坡灾害危险性分析案例》2800字】

某研究区滑坡灾害危险性分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u30368某研究区滑坡灾害危险性分析案例 1244651.1滑坡稳定性计算 1261151.2滑坡破坏概率计算 5146071.3滑坡影响范围确定 71.1滑坡稳定性计算采用有限元模拟软件Geo-studio对该滑坡的地下水位的变动及其影响因素的关系展开研究。基于岩土体的饱和－非饱和理论，采用现场渗流试验的方法获取岩土体非饱和状态下的渗透系数，并采用SEEP/W模块进行斜坡体渗流场分析，最后以渗流场模拟分析结果为基础。采用SLOPE/W模块确定水阁路机修厂滑坡在不同工况条件下的稳定性和破坏概率。1.1.1模型建立本构模型确定：根据所选典型边坡的结构特征，构建边坡物理力学模型，根据水阁路机修厂滑坡的工程地质条件和宏观变形特征，选择滑坡的A-A′剖面作为模拟的计算剖面，滑体的物质组成为含碎石粉质粘土和碎块石，滑床是由上元古界八都群片麻岩构成的基岩，滑带为上层土体与基岩接触面，岩体性质接近上覆滑体物质的性质。因此将坡体概化为由上层残坡积层含碎石粉质粘土和下层强-中风化黑云斜长片麻岩的二层均质材料组成的莫尔—库仑模型；区域网格剖分：本次典型滑坡网格剖分设定格点间距大小为1m，将模型各区域划分为多个独立单元格；边界条件：坡面边界一般按照流量边界或水头边界处理，本文以降雨强度土体渗透系数相对大小来处理；上层残坡积层含碎石粉质粘土和下层强-中风化黑云斜长片麻岩的接触面设置为零流量边界；斜坡两侧也按隔水边界处理材料参数赋值：根据工程钻探及土工试验结果，赋予模型材料的物理力学参数，如表1.2所示。表1.2水阁路机修厂滑坡岩体力学及水力学参数材料及参数重度（KN/m3）内聚力(KPa)内摩擦角(°)渗透系数（m/s）体积含水率(m3/m3)均值标准差均值标准差均值标准差滑体（含碎石粉质粘土）天然200.226.42.511.32.52.2×10-60.300饱和20.60.218.31.69.51.25.5×10-70.305基岩（中风化片麻岩）天然25.3-201.2-45.1-0.000.00饱和25.7-178.5-42.2-0.000.00图1.5水阁路机修厂滑坡地质模型图1.1.2滑坡稳定性计算根据滑坡现场调查数据、现状稳定性及发展趋势分析，按照《浙江省乡镇地质灾害风险调查与评价技术要求（1：2000）（报批稿）》，将滑坡稳定性计算工况分为24小时计降雨量35mm、24小时计降雨量75mm、24小时计降雨量175mm、24小时计降雨量250mm等四种工况。工况Ⅰ：24小时计降雨量35mm工况Ⅱ：24小时计降雨量75mm工况Ⅲ：24小时计降雨量175mm工况Ⅳ：24小时计降雨量250mm采用传递系数法计算滑坡稳定性，按照指定滑面模拟，滑坡稳定性计算结果如表1.4、图1.6所示。工况Ⅰ稳定性计算结果工况Ⅱ稳定性计算结果工况Ⅲ稳定性计算结果工况Ⅳ稳定性计算结果图1.6不同工况下滑坡稳定性计算结果图表1.4不同工况下滑坡稳定性计算结果工况条件稳定性系数Ⅰ0.959Ⅱ0.925Ⅲ0.837Ⅳ0.769由滑坡稳定性计算结果可知，水阁路机修厂滑坡的稳定性随着24小时内降雨量的升高而不断降低，滑坡失稳的可能性逐渐升高。在工况Ⅰ即24小时降雨量为35mm时，滑坡的稳定性系数为0.959，在24小时降雨量为75mm时，滑坡的稳定性系数为0.925，稳定性系数与工况Ⅰ相比没有明显降低，当24小时降雨量达到175mm时，滑坡的稳定性系数降低到0.837，滑坡失稳开始概率增加，当24小时降雨量达到250mm时，滑坡稳定性系数降低至0.769，失稳概率大大增加。1.2滑坡破坏概率计算1.滑坡破坏概率计算基本原理滑坡破坏概率计算的方法有很多，本文基于可靠度理论的MonteCarlo法根据典型边坡的具体情况，对获得的结果进行分析，确定滑坡破坏概率。滑坡稳定性状态用数学模型来表现，考虑到斜坡的岩土体物理力学性质、斜坡失稳变形破坏机理和受力状态，我们将滑坡的稳定性用公式1.1表示。F=g(c，φ，ρ，h，u，⋯)（1.1）函数内各个变量具有其随机性和各向异性，在各个方向上均有分布，这就导致了函数结果的随机性和不确定性，根据工程地质学原理，当函数值F≤1时，斜坡开始失稳，而斜坡的失稳破坏概率便是所有样本N中所有F≤1的样本数量M之间的比值，根据基本数理统计理论，可以知道，当样本足够大时，我们可以认为斜坡失稳的频率和斜坡失稳的概率基本相同，这便是大数定律。因此，用频率来表示斜坡失稳概率：Pf=PF≤1因此，在样本数量N足够大的情况下，我们可以得到滑坡稳定性系数F的分布情况，利用MonteCarlo计算得到函数值F1，F2，⋯，FN，一般服从于均值μFs和标准差μF=1σF=1利用此方法计算斜坡稳定性，需要检验其可靠性指标满足要求：可靠性指标由公式1.5给出。β=μFσ那么斜坡失稳破坏概率就由公式1.6计算得到：Pf=1−Φ（β）（在公式1.6中，Φ（β）服从均差μFs、标准差2.概率密度函数与随机量的产生利用Geo-studio软件slope/w模块自带的MonteCarlo概率分布模型，在开区间（0，1）上产生服从均匀分布的随机数，然后将这些随机数按照固定函数进行变换。随机数的产生随机数样本容量往往影响计算精度数，样本容量越高，计算结果误差越小。MonteCarlo法必须具备一定数量的随机数，以满足对计算结果精度的要求。通常要求样本数量N≥100/fP（fP是预估的失稳概率）。一般认为，对于普通斜坡，样本数量N为2000至5000便能满足对斜坡稳定性计算精度的要求。本文模拟中样本数量N设置为2000。3.随机变量概率分布的参数确定在斜坡稳定性计算中，具有一系列不可避免的不确定性，如岩土层界面的不确定性、岩土性质的固有变异性等，其中岩土参数的变异性对斜坡稳定性影响最大。因此本次分析中选取岩土体重度、内聚力和内摩擦角这3个指标来分析斜坡在不同降雨工况下的失稳概率，岩土体参数概率密度函数及取样分布如图1.7所示。（a）含碎石粉质粘土重度（b）含碎石粉质粘土内摩擦角（c）含碎石粉质粘土内聚力图1.7岩土体参数概率密度函数及取样分布1.滑坡破坏概率的计算利用Geo-studio软件slope/w模块在滑坡稳定性分析的基础上可以计算滑坡不同工况条件下的失稳概率，如表1.5所示。图1.5不同工况条件下滑坡破坏概率工况样本数量失稳次数稳定性均值稳定性标准差失稳概率Ⅰ20009131.14730.05370.456Ⅱ20009601.11670.05170.480Ⅲ200012841.03910.04670.642Ⅳ200014580.98020.04290.7291.3滑坡影响范围确定国内外学者提出了针对不同类型的滑坡运动距离的经验公式如表1.7所示。本文利用吴晨光[64]等人于2019年提出的降雨型滑坡灾害运动距离关系经验公式来计算典型边坡地质灾害作用的运动距离。吴晨光等人收集国内外309个降雨型滑坡案例，进行单因素分析，分析表明与滑坡水平运动距离相关性最高的因素为滑坡高差，而后建立多因素预测模型，经验证，模型预测结果与实际结果的残差平方和仅为0.3，适用于本文选择的水阁路机修厂降雨型浅层堆积层滑坡。表1.7滑坡灾害运动距离关系经验公式研究者姓名和研究年代经验公式Scheiderger(1973)Lg(H/D)=-0.15666lg(V)+0.62419Ikeya(1981)D=8.6(Vtanθ)0.42Vandre(1985)D=aHTakahashi(1994)H/D=tanαRickenmann(1994)D=25V0.3Rickenmann(1999)D=30(VH)0.25Lorente(2003)D=7.13(VH)0.271吴晨光等（2019）lgD=0.34lgH+0.27lgV+0.40lgR+1.17注：式中D为运动距离，V为灾害体积，H为高差，R为滑坡表面长宽比，θ为斜坡的平均坡度，α为到达角，a为经验系数，计算第一次