結(jié)合邊坡深層滑動(dòng)面的包絡(luò)圖判斷邊坡穩(wěn)定性的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種結(jié)合邊坡深層滑動(dòng)面的包絡(luò)圖判斷邊坡穩(wěn)定性的方法，包括以下步驟：(1)邊坡的地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和幾何要素等的測(cè)繪；(2)對(duì)邊坡的土體進(jìn)行土工試驗(yàn)，確定土體的物理力學(xué)參數(shù)及其隨邊坡土體含水率變化的規(guī)律；(3)邊坡的數(shù)值計(jì)算，確定邊坡土體含水率最大與最小時(shí)滑動(dòng)面的位置，得到邊坡的滑動(dòng)面的包絡(luò)圖；(4)根據(jù)邊坡滑動(dòng)面的包絡(luò)圖，判斷邊坡的穩(wěn)定性。本發(fā)明專利技術(shù)的方法，考慮邊坡滑動(dòng)面的位置會(huì)在由邊坡土體含水率最大與最小時(shí)滑動(dòng)面的位置組成的滑動(dòng)面包絡(luò)圖中發(fā)生變動(dòng)的影響，來判斷邊坡的穩(wěn)定性，克服了傳統(tǒng)方法的局限性，能減小判定誤差，體現(xiàn)了該發(fā)明專利技術(shù)方法的實(shí)用性和準(zhǔn)確性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及邊坡防護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種結(jié)合邊坡深層滑動(dòng)面的包絡(luò)圖判斷邊坡穩(wěn)定性的方法。
技術(shù)介紹
大型滑坡可導(dǎo)致交通中斷、道路堵塞、廠礦城鎮(zhèn)被掩埋、工程建設(shè)受阻，是一種嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，這種邊坡的滑塌一般是沿著邊坡深層滑動(dòng)面發(fā)生的，使得邊坡穩(wěn)定性問題成為巖土工程研究領(lǐng)域的重要問題之一。在邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)中，穩(wěn)定系數(shù)(安全系數(shù))一直是作為判別邊坡是否穩(wěn)定的重要指標(biāo)，然而對(duì)于具體的穩(wěn)定系數(shù)都是通過對(duì)應(yīng)滑動(dòng)面求得的，這樣確定滑動(dòng)面位置正確與否就決定著邊坡穩(wěn)定性分析的正確性與可靠性，所以邊坡的安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中一個(gè)至關(guān)重要的內(nèi)容是判斷潛在滑動(dòng)面的位置。傳統(tǒng)邊坡的深層滑動(dòng)面是根據(jù)邊坡土體天然含水率時(shí)土體的各物理力學(xué)參數(shù)確定，并未考慮含水率變化時(shí)邊坡的深層滑動(dòng)面會(huì)發(fā)生變化。公開于該
技術(shù)介紹
部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本專利技術(shù)的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的技術(shù)效果能克服上述的缺陷，提供一種結(jié)合邊坡深層滑動(dòng)面的包絡(luò)圖判斷邊坡穩(wěn)定性的方法，在判斷邊坡失穩(wěn)時(shí)，考慮滑動(dòng)面包絡(luò)圖的影響，提高判定邊坡穩(wěn)定性的準(zhǔn)確性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種結(jié)合邊坡深層滑動(dòng)面的包絡(luò)圖判斷邊坡穩(wěn)定性的方法，包括以下步驟：(1)邊坡的地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和幾何要素等的測(cè)繪；按照《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)與《公路工程地質(zhì)勘查規(guī)范》(JTGC20-2011)，測(cè)定邊坡的坡角，坡高；查明邊坡地段的地形地貌，地質(zhì)構(gòu)造，地層巖性，水文地質(zhì)條件及當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料；查明邊坡周界、裂縫、臺(tái)階、鼓丘等的分布位置；查明邊坡地段軟弱結(jié)構(gòu)面的層位、層厚、巖性、含水情況，獲取結(jié)構(gòu)面的抗剪、抗滑指標(biāo)；查明巖、土體的物理力學(xué)性能并判定土、石工程等級(jí)；查明邊坡的地下水的類型分布、埋藏條件、水量等。(2)對(duì)邊坡的土體進(jìn)行土工試驗(yàn)，確定土體的物理力學(xué)參數(shù)及其隨邊坡土體含水率變化的規(guī)律；原狀土取樣按照《原狀土取樣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ89-92)，試樣制作過程嚴(yán)格按照《土工試驗(yàn)規(guī)程》(SL237-1999)，對(duì)該邊坡的不同深度的土樣進(jìn)行一系列土工試驗(yàn)，得到邊坡不同深度土體土樣的含水率、密度、相對(duì)密度、孔隙比和滲透系數(shù)等相關(guān)物理力學(xué)參數(shù)，以及原狀土的土水特征曲線、原狀土的粘聚力c與摩擦角及其隨含水率變化的關(guān)系曲線。確定土體的物理力學(xué)參數(shù)及其隨邊坡土體含水率變化的規(guī)律。(3)邊坡的數(shù)值計(jì)算，確定邊坡土體含水率最大與最小時(shí)滑動(dòng)面的位置，得到邊坡的滑動(dòng)面的包絡(luò)圖；(4)根據(jù)邊坡滑動(dòng)面的包絡(luò)圖，判斷邊坡的穩(wěn)定性。降雨入滲作用下邊坡土體的物理參數(shù)如粘聚力c與摩擦角等都會(huì)發(fā)生改變；同時(shí)邊坡表面與內(nèi)部的土體會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的位移；邊坡的應(yīng)力、應(yīng)變及孔隙水壓也會(huì)發(fā)生變化；隨著降雨時(shí)間的延長，邊坡的地下水位也會(huì)提升；這些因素都會(huì)導(dǎo)致邊坡的滑動(dòng)面的位置在邊坡滑動(dòng)面包絡(luò)圖的范圍內(nèi)發(fā)生移動(dòng)。考慮邊坡滑動(dòng)面位置會(huì)在包絡(luò)圖中變動(dòng)的影響，計(jì)算出邊坡滑動(dòng)面的位置，進(jìn)而判定邊坡的穩(wěn)定性。優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述步驟(3)具體包括以下步驟：a.根據(jù)測(cè)試土樣的物理力學(xué)參數(shù)對(duì)類似土體進(jìn)行分層，并取各層土試驗(yàn)得到的物理力學(xué)參數(shù)的平均值為該層土體的數(shù)值計(jì)算參數(shù)；b.利用有限元軟件，建立相應(yīng)的邊坡的數(shù)值模型，輸入相應(yīng)的物理力學(xué)參數(shù)，地下水位與邊坡模型的邊界條件，確定邊坡土體含水率最大與最小時(shí)滑動(dòng)面的位置，得到邊坡的滑動(dòng)面的包絡(luò)圖。本專利技術(shù)結(jié)合邊坡深層滑動(dòng)面的包絡(luò)圖判斷邊坡穩(wěn)定性的方法的原理如下：大型邊坡在自然狀態(tài)下，由于降雨作用入滲作用，邊坡土體的粘聚力、摩擦角等發(fā)生變化時(shí)，土壤達(dá)到飽和時(shí)的極端狀態(tài)下，此時(shí)計(jì)算邊坡穩(wěn)定性時(shí)，邊坡的滑動(dòng)面會(huì)處于一種極端位置，這個(gè)滑動(dòng)面的位置一般會(huì)比常規(guī)環(huán)境中時(shí)的位置更深；但當(dāng)邊坡所在地久未下雨時(shí)，邊坡土體天然含水率會(huì)處于最低的狀態(tài)，此時(shí)計(jì)算邊坡穩(wěn)定性時(shí)，邊坡的滑動(dòng)面會(huì)處于另外一種極端位置，此邊坡的滑動(dòng)面的位置一般會(huì)比常規(guī)環(huán)境中時(shí)的位置更淺。在土壤含水率發(fā)生變化時(shí)，邊坡滑動(dòng)面的位置會(huì)在這兩種極端情況形成的滑動(dòng)面包絡(luò)圖內(nèi)變動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下有益效果：本專利技術(shù)結(jié)合邊坡深層滑動(dòng)面的包絡(luò)圖判斷邊坡穩(wěn)定性的方法，考慮邊坡滑動(dòng)面的位置會(huì)在由邊坡土體含水率最大與最小時(shí)滑動(dòng)面的位置組成的滑動(dòng)面包絡(luò)圖中發(fā)生變動(dòng)的影響，來判斷邊坡的穩(wěn)定性，克服了傳統(tǒng)方法的局限性，能減小判定誤差，體現(xiàn)了該專利技術(shù)方法的實(shí)用性和準(zhǔn)確性。附圖說明圖1是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的邊坡深層滑動(dòng)面的包絡(luò)圖。主要附圖標(biāo)記說明：1-土壤含水率飽和時(shí)(極限狀態(tài)1)滑動(dòng)面的位置；2-土壤含水率最小時(shí)(極限狀態(tài)2)滑動(dòng)面的位置；3-邊坡其他含水率下滑動(dòng)面的位置；4-極限狀態(tài)1與2時(shí)兩種滑動(dòng)面組成的滑動(dòng)面的包絡(luò)圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本專利技術(shù)的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。結(jié)合邊坡深層滑動(dòng)面的包絡(luò)圖判斷邊坡穩(wěn)定性的方法，包括以下步驟：第一步：邊坡的地形地貌，地質(zhì)構(gòu)造，幾何要素等等的測(cè)繪該高邊路是某高速路的路塹邊坡，寬度約189m，自然坡高約123m，坡角25°～35°，中線開挖最大深度約25m。場(chǎng)地位于構(gòu)造剝蝕—侵蝕低山丘陵地貌區(qū)，丘頂標(biāo)高350～450m，邊坡東側(cè)、南側(cè)為河流，河谷標(biāo)高220～225m。山坡植被發(fā)育，北東側(cè)約0.25km處發(fā)育一小型崩塌，崩塌現(xiàn)狀穩(wěn)定，自然斜坡穩(wěn)定性較好。該邊坡所處位置地勢(shì)較高，水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，地下水主要為基巖裂隙水類型，水量貧乏，埋深大，地下水對(duì)邊坡穩(wěn)定影響較小。第二步：邊坡的地下水位測(cè)定及待測(cè)邊坡的土體的土工試驗(yàn)，確定土的物理力學(xué)參數(shù)及其隨含水率變化的規(guī)律原狀土取樣按照《原狀土取樣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ89-92)，試樣制作過程嚴(yán)格按照《土工試驗(yàn)規(guī)程》(SL237-1999)，對(duì)該高邊坡的不同深度的土樣進(jìn)行一系列土工試驗(yàn)，得到邊坡不同深度土體土樣的含水率，孔隙比，滲透系數(shù)等相關(guān)物理力學(xué)參數(shù)，以及原狀土的土水特征曲線，原狀土的粘聚力c與摩擦角及其隨含水率變化的關(guān)系曲線。第三步：邊坡的數(shù)值計(jì)算，確定邊坡土體含水率最大與最小時(shí)滑動(dòng)面的位置，得到邊坡的滑動(dòng)面包絡(luò)圖結(jié)合第一步與第二步，根據(jù)土樣的物理力學(xué)參數(shù)對(duì)類似土體進(jìn)行分層，并取各層土試驗(yàn)得到的物理參數(shù)的平均值為該層土體的數(shù)值計(jì)算參數(shù)。該邊坡開挖后的土層主要是全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖和強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，自然含水率極小的狀態(tài)下粘聚力c分別為40kPa和48kPa與摩擦角分別為26°和30°；土體飽和狀態(tài)下粘聚力c分別為15kPa和20kPa與摩擦角分別為22°和27°。利用有限元軟件，建立相應(yīng)的邊坡的數(shù)值模型，輸入相應(yīng)的物理力學(xué)參數(shù)，地下水位與邊坡模型的邊界條件，確定邊坡土體含水率最大與最小時(shí)滑動(dòng)面的位置分別為圖1中的1和2，得到極限狀態(tài)1與2時(shí)兩種滑動(dòng)面組成的滑動(dòng)面的包絡(luò)圖4。第四步：考慮邊坡滑動(dòng)面包絡(luò)圖的影響，判定邊坡的穩(wěn)定性降雨入滲作用下邊坡土體的物理參數(shù)如粘聚力c與摩擦角等都會(huì)發(fā)生改變；同時(shí)邊坡表面與內(nèi)部的土體會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的位移；邊坡的應(yīng)力、應(yīng)變及孔本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種結(jié)合邊坡深層滑動(dòng)面的包絡(luò)圖判斷邊坡穩(wěn)定性的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)邊坡的地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和幾何要素的測(cè)繪；(2)對(duì)邊坡的土體進(jìn)行土工試驗(yàn)，確定土體的物理力學(xué)參數(shù)及其隨邊坡土體含水率變化的規(guī)律；(3)邊坡的數(shù)值計(jì)算，確定邊坡土體含水率最大與最小時(shí)滑動(dòng)面的位置，得到邊坡的滑動(dòng)面的包絡(luò)圖；(4)根據(jù)邊坡滑動(dòng)面的包絡(luò)圖，判斷邊坡的穩(wěn)定性。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種結(jié)合邊坡深層滑動(dòng)面的包絡(luò)圖判斷邊坡穩(wěn)定性的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)邊坡的地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和幾何要素的測(cè)繪；(2)對(duì)邊坡的土體進(jìn)行土工試驗(yàn)，確定土體的物理力學(xué)參數(shù)及其隨邊坡土體含水率變化的規(guī)律；(3)邊坡的數(shù)值計(jì)算，確定邊坡土體含水率最大與最小時(shí)滑動(dòng)面的位置，得到邊坡的滑動(dòng)面的包絡(luò)圖；(4)根據(jù)邊坡滑動(dòng)面的包絡(luò)圖，判斷邊坡的穩(wěn)定性。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張?jiān)?/a>，周曉蓉，黃佳棟，田華，黎力韜，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣西交通科學(xué)研究院，廣西大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：廣西;45