基于水动力与孔隙水压力的滑坡失稳判定方法及终端设备与流程

本发明涉及一种基于水动力与孔隙水压力的滑坡失稳判定方法及终端设备，属于工程安全监测。

背景技术：

1、传统库岸滑坡失稳判定技术以静态参数阈值判定与单因素监测为典型特征。具体实施中，通常在滑坡体关键部位布设孔隙水压力传感器、位移监测装置及雨量计，通过人工巡检或定期采集方式获取孔隙水压力值、边坡位移量及降雨量数据。判定逻辑多基于经验阈值规则，例如当孔隙水压力超过预设固定阈值或位移速率超过设定临界值时触发预警信号，部分方法结合极限平衡理论或库仑土压力模型，通过计算边坡安全系数并与临界值对比判定稳定性状态。该技术模式具有操作简单、成本低廉、易于现场实施的优点，在早期滑坡监测预警体系中发挥了基础性支撑作用，尤其适用于数据采集条件有限、监测需求相对稳定的场景。

2、然而，现有技术存在静态阈值判定模式难以捕捉动态演化特征的突出缺陷：静态阈值基于经验值或单一参数临界值，无法反映孔隙水压力与库水位、降雨的时序关联变化，导致预警滞后或漏报。单因素监测割裂了多因素耦合作用，如库水位波动与降雨渗透的叠加效应难以量化，降低判定准确性。低频数据采集难以捕捉孔隙水压力的周期性波动、趋势加速或突变前兆。单一阈值预警易因参数短暂超限误触发，或因多参数协同变化未识别而漏报。缺乏动态演化模型支持，无法实现失稳概率定量预测与趋势外推，难以满足灾害防治的时效性需求。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于水动力与孔隙水压力的滑坡失稳判定方法及终端设备，能够解决现有方法缺乏动态演化模型支持，无法实现失稳概率定量预测与趋势外推，难以满足灾害防治的时效性需求的问题。

2、一方面，本发明提供了一种基于水动力与孔隙水压力的滑坡失稳判定方法，所述方法包括：

3、s1、根据库岸滑坡体监测数据和水库监测数据，确定库岸滑坡体的土体水流特性数据和水库的水位波动数据；

4、s2、根据所述土体水流特性数据和所述水位波动数据，构建基于水动力和孔隙水压力的动态耦合演化模型；

5、s3、根据所述库岸滑坡体监测数据和所述动态耦合演化模型，确定所述库岸滑坡体的变形特征数据，并根据所述变形特征数据构建基于水动力、孔隙水压力和位移之间的联动预警模型；

6、s4、根据所述联动预警模型确定失稳预警指标，并根据所述库岸滑坡体监测数据，利用所述失稳预警指标进行所述库岸滑坡体的失稳预测，得到失稳概率预测结果。

7、可选的，所述库岸滑坡体监测数据包括库岸滑坡体的孔隙水压力数据、位移数据以及降雨量数据；所述水库监测数据包括水库的库水位数据和水流速度数据；

8、所述土体水流特性数据包括土体渗透性数据、水压梯度数据、水流冲刷强度数据。

9、可选的，所述s1具体包括：

10、根据所述孔隙水压力数据和所述库水位数据，采用改进型达西定律确定所述库岸滑坡体的土体渗透性数据；

11、根据所述孔隙水压力数据，采用中心差分法确定所述库岸滑坡体的水压梯度数据；

12、根据所述水流速度数据，采用谢才公式确定所述库岸滑坡体的水流冲刷强度数据；

13、根据所述库水位数据，采用时间序列分析和波动特征提取方法确定所述水库的水位波动数据。

14、可选的，所述s2具体包括：

15、将所述土体渗透性数据、所述水压梯度数据、所述水流冲刷强度数据、所述水位波动数据与所述孔隙水压力数据、所述库水位数据、所述水流速度数据、所述库岸滑坡体所处区域的降雨量数据进行时空关联，得到时空关联参数；

16、根据所述时空关联参数构建基于水动力和孔隙水压力的动态耦合演化模型。

17、可选的，所述变形特征数据包括库岸滑坡体的地质位移参数和突变点前兆特征，以及库水位数据、水压梯度数据以及降雨量数据的周期性波动特征和趋势性加速特征；所述s3中的根据所述库岸滑坡体监测数据和所述动态耦合演化模型，确定所述库岸滑坡体的变形特征数据，具体包括：

18、根据所述位移数据和所述动态耦合演化模型确定所述库岸滑坡体的地质位移参数；

19、根据所述孔隙水压力数据和所述水流冲刷强度数据确定所述库岸滑坡体的突变点前兆特征；

20、根据所述水位波动数据、所述水压梯度数据、所述降雨量数据和所述动态耦合演化模型确定所述库水位数据、所述水压梯度数据以及所述降雨量数据的周期性波动特征；

21、根据所述周期性波动特征和所述土体渗透性数据确定趋势性加速特征。

22、可选的，所述s3中的根据所述变形特征数据构建基于水动力、孔隙水压力和位移之间的联动预警模型，具体包括：

23、确定所述地质位移参数、所述突变点前兆特征、所述周期性波动特征和所述趋势性加速特征的权重系数；

24、根据所述地质位移参数、所述突变点前兆特征、所述周期性波动特征、所述趋势性加速特征及其对应的权重系数构建基于水动力、孔隙水压力和位移之间的联动预警模型。

25、可选的，在所述s4之后，所述方法还包括：

26、s5、根据所述孔隙水压力数据和所述位移数据，并利用所述联动预警模型进行所述库岸滑坡体的滑坡趋势外推，得到滑坡趋势外推结果。

27、可选的，在所述s5之后，所述方法还包括：

28、s6、根据所述失稳概率预测结果和所述滑坡趋势外推结果，确定所述库岸滑坡体的实时预警等级。

29、可选的，所述s6具体包括：

30、根据所述失稳概率预测结果和所述地质位移参数，确定所述库岸滑坡体的失稳状态；

31、根据滑坡趋势外推结果识别所述孔隙水压力数据的异常偏移信号，并根据所述异常偏移信号和所述失稳状态，确定所述库岸滑坡体的实时预警等级。

32、另一方面，本发明提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述的基于水动力与孔隙水压力的滑坡失稳判定方法的步骤。

33、本发明能产生的有益效果包括：

34、本发明提供的基于水动力与孔隙水压力的滑坡失稳判定方法，通过采集库岸滑坡体的孔隙水压力数据、位移数据以及降雨量数据，以及水库的库水位数据和水流速度数据，预处理后获取土体渗透性数据、水压梯度数据、水流冲刷强度数据及水库的水位波动数据；量化数据间动态耦合作用机制，构建水动力和孔隙水压力的动态耦合演化模型，提取库岸滑坡体的地质位移参数和突变点前兆特征，以及库水位数据、水压梯度数据以及降雨量数据的周期性波动特征和趋势性加速特征，建立联动预警模型；结合采集的高频时序数据进行失稳概率预测与滑坡趋势外推，精准判定失稳状态、明确稳定等级并量化失稳概率，结合突变点前兆特征建立实时预警系统，实现失稳实时判定与分级响应，为库岸滑坡灾害防控提供可靠技术支撑。

1.一种基于水动力与孔隙水压力的滑坡失稳判定方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述库岸滑坡体监测数据包括库岸滑坡体的孔隙水压力数据、位移数据以及降雨量数据；所述水库监测数据包括水库的库水位数据和水流速度数据；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述s1具体包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述s2具体包括：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述变形特征数据包括库岸滑坡体的地质位移参数和突变点前兆特征，以及库水位数据、水压梯度数据以及降雨量数据的周期性波动特征和趋势性加速特征；所述s3中的根据所述库岸滑坡体监测数据和所述动态耦合演化模型，确定所述库岸滑坡体的变形特征数据，具体包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述s3中的根据所述变形特征数据构建基于水动力、孔隙水压力和位移之间的联动预警模型，具体包括：

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述s4之后，所述方法还包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述s5之后，所述方法还包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述s6具体包括：

10.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至9中任一项所述的基于水动力与孔隙水压力的滑坡失稳判定方法的步骤。