一种滑坡滑距预测方法

技术领域

本发明涉及地质灾害预测方法领域，尤其涉及山体滑坡易发地区，对可能滑坡山体通过现场勘验后进行科学测量、取值后对可能滑坡山体的滑距进行预测的方法，具体涉及一种滑坡滑距预测方法。

背景技术

滑坡是一个极其复杂的地质地貌系统，其发育特征受赋存区域、地形地质条件、内外动力条件、气候条件及人类工程活动等影响，具有极大的不确定性。因此，试图建立一种普遍适用的滑坡空间预测公式是不现实的。目前，国内外较为主流的测距预测模型主要包括三种类型，一是将滑体视为质点，按质点运动学方程推导滑距计算公式；二是基于已有滑坡的滑距测量结果，结合地质地貌特征统计得出的经验公式；三是采用离散单元法、有限单元法等软件对滑坡进行数值模拟，并以此调整参数偶合实际滑距。

滑距的预测对于地质灾害的规避具有非常重要的意义，每年由山体滑坡造成的交通阻断、基础建设被破坏、建筑房屋倒塌等直接和间接损失均以亿为单位；因此，做好山体滑坡滑距预测，能够及早的规避和减小可能因山体滑坡造成的人生伤亡和经济损失，能够针对潜在危险区提前做出预判和撤离，将灾害损失减低到最小。

由于滑坡现象是自然界一个普遍现象，其发育及分布受前述不确定因素影响的同时，又遵循物理学基本原理，因此，基于经典运动物理学和能量守恒定律的质点运动学方法，仍是滑坡预测方法研究的主要方法之一。因此，提供一套科学的滑距预测方法，用于提前预知滑距大小可以精准的对山体滑坡的潜在危险区提前做好防护、规避和撤离。

发明内容

为了解决现有的滑距测算技术存在的不足，本申请提供一种滑坡滑距预测方法用于对存在隐患的滑坡体进行滑坡滑距预测，以获得滑坡途径路线和可能到达的最大滑坡距离，将沿途波及到的一切可能因滑坡造成破坏的人员及财产进行及时撤离和转移，以避免山体滑坡造成较大的人员伤亡或者财产损失。

本发明将各种山体构造、地形地质等影响山体滑坡的因素构造成模型，将不规则的滑坡体进行质点化计算，同时，引入综合能量折减系数和主轴方向扩散比；所述综合能量折减系数对滑坡体中途发生的解体破碎带来的能量损耗进行折减，同时主轴方向扩散比能够针对滑坡山体在进行差异运动和滑坡体崩解过程中对最终停止后形成的堆积区长度发生改变的情况进行扩散计算，综上二者，以使得最终计算结果失真度小，与实际数据贴合度、吻合度高，能够更加精准的反应滑坡体的滑距。

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

一种滑坡滑距预测方法，用于预测存在滑坡风险的山体滑坡滑距大小，采用下述步骤实现：

步骤ST100设定滑坡体参数；

步骤ST200确定滑坡体的分割面，所述分界面由相互连接的倾斜或者竖直设置的纵向分割线和倾斜设置的横向分割线组成分界线沿径向延伸从山体分割出所述滑坡体；

步骤ST300建立由启动段、加速段和减速段组成的滑距预测模型；

步骤ST400将滑坡体拟合为质体，测定启动段在水平方向上的投影距离l

步骤ST500将滑坡体拟合为质体后，以质体中心为对象计算滑坡体的滑距L

其中，

优选地，所述步骤ST500中还包括引入用于代表滑坡体滑移过程中的差异运动和崩解带来的能量耗散的综合能量折减系数η，以及用以消除由于堆积区与滑坡区长度的不同而造成滑距预测的偏差及主轴方向扩散比δ，所述δ通过下述公式获得：

滑坡滑距计算公式为：

其中，L

优选地，所述主轴方向扩散比δ采用下述公式计算获得：

δ＝-0.8709tanθ

进一步优选地，所述综合能量折减系数η采用下述公式计算获得：

η＝-1.6911tanθ

在上述基础上作为进一步的优选技术方案，所述启动段为纵向分割线与横向分割线的交点A和滑坡体剪出点B的连线AB；所述加速段为剪出点B与加速终点C的连线BC；所述减速段为加速终点C与滑坡体停止后沿滑动方向的最远点E的连线CE；将滑坡体拟合为质点D，质点D在线段CE上且设置满足下述条件：

l

有益效果：

本发明能够预测不同地质条件的滑坡体在不同滑道环境中形成的山体滑坡滑距的预测，预测方法克服了现有单一的经验公式和主观取值带来的误差大，精准度不高，获得的预测结果失真的问题。

本发明提供的滑距预测方法以原始地形图作为模型中所需数据参数作为依据，结合滑坡体运动过程中可能由差异运动、滑坡体崩解等产生的动能损耗对实际测算内容进行修订，以使得最终计算结果失真度小，与实际数据贴合度、吻合度高，能够更加精准的反应滑坡体的滑距。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的预测模型示意图；

图2是将滑坡体质点化以后的预测模型示意图；

图3是实施例1的项目卫星点位图示。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1：

本实施例提供一种滑坡滑距预测方法，用于预测存在滑坡风险的山体滑坡滑距大小，结合附图1和2所示，采用下述步骤实现：

步骤ST100设定滑坡体参数；滑坡参数获取通过现有Google影像地图矢量化后转换为DEM数据作为原始地形图获取模型中已知参数，并根据实际勘测的变形速率数据，变形位置确定滑坡体的预设滑坡形状。

步骤ST200无论是实际滑坡体或者是理论滑坡体往往都是趋于规整而实际又并不规整的立体几何体，为了不因不足以导致预测精度明显下降的因素导致计算的不可执行性，将滑坡体的形状进行平润化，规则化，基于外凸轮廓和内凹轮廓相互冲抵的原理，将滑坡体与山体之间的分隔面以折现表达，且以如下方式确定滑坡体的分割面，所述分界面由相互连接的倾斜或者竖直设置的纵向分割线和倾斜设置的横向分割线组成分界线沿径向延伸从山体分割出所述滑坡体。值得说明的是，上述分割面的确定方式从微观的角度将的确存在误差，经过对已经发生的山体滑坡进行实际采样可得出如下结论：

当滑坡体以较小，较均匀的土壤为主要构成时，则滑坡体的实际分割面区域平滑，整体性好，无明显尖锐外凸或者内凹的情况；反之，若滑坡体以较大，质地较硬的岩石为主，或者岩石夹杂土壤为主要构成时，则滑坡体的实际分割面区域会存在较为明显的外凸或者内凹形状，但将分割面进行均值化、平整化处理后，所获滑坡体体量与实际体量相比其差异甚微，甚至不足滑坡体在进行滑移过程中自身因松散崩解损耗体量的5％；因此，采用上述分割面的处理方法是值得被信任的，完全符合实际处理需求。

步骤ST300建立由启动段、加速段和减速段组成的滑距预测模型；所述启动段是指滑坡体从脱离山体进行滑坡动作至滑坡体开始加速运动的滑移过程所经过的滑道；加速段是指滑坡体从山体完全剪出开始斜向下加速运动一直到达山脚的能量拐点而进行减速运动所经过的滑道；减速段是指滑坡体从加速运动转为减速运动的能量拐点到滑坡体静止形成堆积体所经过的滑道。值得说明的是，由于是基于预测模型的建立，所述启动段、加速段和减速段均采用直线进行替代，而非实际滑道由若干条样条曲线组成的，整体呈现为直线或者小弧度弧线。由于预测模型中的启动段、加速段和减速段与实际的起止点相同，在重力势能转换为动能的过程中，重力做功是等同的，因此，采用直线构件预测模型获得的结果，使得模型中标定的滑坡体对应与模型中标定的实际滑坡体相比其实际滑距是等同的。具体地，结合附图2所示，所述启动段为纵向分割线与横向分割线的交点A和滑坡体剪出点B的连线AB；所述加速段为剪出点B与加速终点C的连线BC；所述减速段为加速终点C与滑坡体停止后沿滑动方向的最远点E的连线CE；将滑坡体拟合为质点D，质点D在线段CE上且设置满足下述条件：

l

步骤ST400将滑坡体拟合为质体，测定启动段在水平方向上的投影距离l

步骤ST500将滑坡体拟合为质体后，以质体中心为对象计算滑坡体的滑距L

其中，

为了进一步的提高预测精度，使得预测滑距与实际滑距的误差更小，更能精准预测因滑坡导致的受灾范围；减少或者避免不必要的撤离，同时更避免因预测误差导致不必要的人员伤亡或者财产损失，本实施例中，所述步骤ST500中还包括引入用于代表滑坡体滑移过程中的差异运动和崩解带来的能量耗散的综合能量折减系数η，以及用以消除由于堆积区与滑坡区长度的不同而造成滑距预测的偏差及主轴方向扩散比δ，所述δ通过下述公式获得：

滑坡滑距计算公式为：

其中，L

所述主轴方向扩散比δ采用下述公式计算获得：

δ＝-0.8709tanθ

进一步，本实施例中所述综合能量折减系数η采用下述公式计算获得：

η＝-1.6911tanθ

为验证本实施例提供的滑坡滑距预测方法的实用性和准确性，申请人按前述基于能量折减的质点运动学滑坡测距预测方法进行滑距模拟计算及对比分析，为便于对比，滑坡坡脚阶地平均坡度θ

表1黄土滑坡滑距预测模拟计算成果对比表

其中，表1中的滑坡位置选取详见附图3。

如上表1所示，在google影像中选取了黑方台滑坡特征较为明显的6个黄土滑坡进行滑距预测，误差值均小于6％，表明预测结果与实际情况基本一致，本发明中的滑坡预测模型预测结果准确度高，对于滑坡滑距预测用于减少，甚至避免实际山体滑坡来的的损失方面具有极高的实用价值。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。