邊坡破壞模式

1、摘自我國巖質(zhì)邊坡變形破壞的主要地質(zhì)模式一般來說邊坡變形破壞的地質(zhì)模式應該包括以下主要內(nèi)容 :1、邊坡的基本地質(zhì)條件，諸如區(qū)域地質(zhì)背景，巖體結(jié)構(gòu)及巖體介質(zhì)結(jié)構(gòu)特性，巖體的力學 特性等，它們是決定邊坡變形破壞地質(zhì)模式的地質(zhì)基礎(chǔ)或物質(zhì)基礎(chǔ) ;2、影響邊坡穩(wěn)定的各種人為動力因素 （地下開采、坡腳切層開挖、爆破震動 ）及天然動力因 素（大氣降雨及地下水狀態(tài)的變化、區(qū)域構(gòu)造應力特征）;3、邊坡結(jié)構(gòu)形式 （順傾邊坡、反傾邊坡等 ）;4、邊坡巖體變形發(fā)展的過程及其特點 ;5、邊坡的失穩(wěn)破壞方式 .應該指出， 巖體結(jié)構(gòu)、 巖體介質(zhì)結(jié)構(gòu)以及邊坡結(jié)構(gòu)相互之間既有聯(lián)系又有明顯差別的不同概 念.巖體結(jié)構(gòu)主要決定于巖體中

2、結(jié)構(gòu)面及結(jié)構(gòu)體的組合特征.巖體介質(zhì)結(jié)構(gòu)則指不同力學性質(zhì)的巖體在空間的組合特性 .邊坡結(jié)構(gòu)則主要反映了邊坡與巖層產(chǎn)狀之間的空間組合關(guān)系.影響邊坡穗定性的因素是多方面的，不但包括邊坡巖體的介質(zhì)結(jié)構(gòu)、邊坡結(jié)構(gòu)、巖體結(jié)構(gòu)、 區(qū)域性地質(zhì)背景、 構(gòu)造應力特征及構(gòu)造條件等地質(zhì)因素， 而且包括各種人為的及自然的動力 因素 .這些動力因素主要是地下開采的擾動及坡腳切層開挖、爆破震動及地下水的作用等.地質(zhì)條件雖然是決定或影響邊坡定性的基礎(chǔ)， 但邊坡的急劇變形或破壞都與各種人為的、 天然 的動力因素，有著密切的關(guān)系 .大氣降雨及水庫蓄水是主要的自然動力因素，導致地下水狀 態(tài)的變化，減少了滑面的法向應力，降低了巖體的

3、強度，改變了邊坡巖體的穩(wěn)定狀態(tài).就人為的動力因素來看， 地下開挖顯然有重要的影響， 不但擾動破壞了上復巖體， 且增加了巖體 的滲透性， 對邊坡的變形破壞起到加速作用對于礦山邊坡來說， 爆破的動態(tài)效應對邊坡的穩(wěn) 定亦有重要的影響， 不但直接損害了巖體的完整性， 且在重復爆破條件下， 邊坡巖體可能產(chǎn) 生疲勞破壞，從而加速邊坡破壞的過程 .摘自霍克布朗巖石邊坡工程 為了使滑動沿單一平面發(fā)生，必須滿足以下的幾何條件 : a滑動面的走向必須與坡面平行或接近平行 （約在+-20。的范圍之內(nèi)）。k7。破壞面必須在邊坡面露出，就是說它的傾角必須小于坡面的傾角C。破壞面的傾角必須大于該面的摩擦角d巖體中必須存在

4、對于滑動僅有很小阻力的解離面，它規(guī)定了滑動的側(cè)面邊界。另 一種可能的情況是，破壞在穿通邊坡的凸出的“鼻部”的破壞平面上發(fā)生。分析二維邊坡問題時，通常是考慮與邊坡面正交的一個單位厚度的巖片。這就是說， 滑動面的面積可用穿過邊坡垂直斷面上可見的滑動線長度來代表，而滑動塊的體積可用在 垂直斷面卜表示該塊體圖形的面積來代表。摘自基于 RS 理論的巖質(zhì)路塹邊坡穩(wěn)定性研究邊坡變形破壞模式 RS判定邊坡變形破壞模式的確定，主要分兩步進行 :首先是對邊坡巖體結(jié)構(gòu)類型的確定 ;在此基礎(chǔ)上 再進行邊坡變形破壞模式的判定。其主要過程如圖4一 1所示。圖4-1邊坡變形破壞模式預測謊程圖4.21邊坡巖體結(jié)構(gòu)模型 RS預

5、測(l)RS預測指標當前，在我國尚沒有統(tǒng)一的巖體結(jié)構(gòu)類型的劃分標準，各部門、各行業(yè)，根據(jù)各自勘察、設 計、施工及研究的需要， 提出了各自的巖體結(jié)構(gòu)分類，國外也有不少分類方法。本研究是針 對邊坡地質(zhì)工程模型研究而進行巖體結(jié)構(gòu)類型的劃分，故本文選擇了考慮巖體的地質(zhì)成因及巖體地質(zhì)特性的中國科學院地質(zhì)研究所谷德振教授的分類方法，將巖體結(jié)構(gòu)分為四大類八亞類。在此標準基礎(chǔ)上略作改動，根據(jù)邊坡工程分析的需要，將第m大類中的第2、3亞類并為一類，即共分為 5類，其具體分類標準數(shù)據(jù)見表4 一 10所示。在選擇了巖體結(jié)構(gòu)類型劃標準以后，確定待分類巖體的結(jié)構(gòu)類型。 其實質(zhì)上就是把每一類型的標準視作一個標準樣本， 然

6、后將待分類的樣本的實測值與標準樣本進行比較、分析、判斷與哪一標準更接近。因此， 巖體結(jié)構(gòu)類型劃分是屬于模式識別問題。當前，迅速發(fā)展的RS模型己在其它領(lǐng)域的模式識別中獲得廣泛的應用，本文把RS理論引入邊坡穩(wěn)定性研究領(lǐng)域，嘗試把RS理論用于巖體結(jié)構(gòu)類型劃分。S4-10容體結(jié)構(gòu)分類標準巖體結(jié)構(gòu) 類型結(jié)構(gòu)面間距 伽完整性系政結(jié)構(gòu)面首值 /MP a濕單軸抗壓 強度f M P宰榕體結(jié)構(gòu)1. 00. 75存在W、VS0.660塊狀結(jié)構(gòu)1.6 75-0.35以IV、V為主0.10. 630-60屋狀結(jié)構(gòu)D.5(L40.6-0. 3以rv*】ii為主(k 3-0.52040碎餐結(jié)構(gòu)0.47 30.3-0. 2r

7、vnoiffi 均0.2-0.430懺體紿構(gòu)0.30,2IV、密集0,2L01.0-0 .500.5-0 30.50.750550.60.6-0350.35-0.20.2鐘屬性I01234蠟構(gòu)面級別存在M 1 VS |以IV” V為主以叭in為主M 1【、【盼勵I(lǐng)V.臨 集條柞鬻性(c01 q234紿構(gòu)面C值MPa0.60.60.50.5-030.3-020234*單軸抗壓裁 BL (MPa)T6060-2030-1030 鐵集0-5070塊狀細購60.45030IV.【I、m級發(fā)育02025碎裂給恂70.2000散體| 0.100啟體結(jié)構(gòu)80X50,33iv. 11、m扱發(fā)育0.4470碎製

8、結(jié)拘90.65045以IV、U1為主03580層找結(jié)構(gòu)100.25035IV. II級顯苦0.3S32|層狀結(jié)構(gòu)表4T5實例時欖型決策義序號條件厲性決第屈性abCdef100000I222121II311220IfT442222m !_j5231I0II623332V744443V23320IV912220iiin10斗2221 1 inb2cid2e1= fj礙灶5= fm b3C|d|e0= fii blCjdj2 fV 05&勺= fv 5匚3山二* fiv 65出&0= fin bsdeon fiii顯然結(jié)果之間是協(xié)調(diào)的，沒有發(fā)生矛盾，說明屬性a是可以省略的。省略后出現(xiàn)第3行與第9行重

9、復。同理，從4 一 15中分別去掉屬性 b，e, d，e后得表4 一 17，4 一 18，4 一 19, 4 一 20。顯 然，表4 一 174 一 20都是協(xié)調(diào)的，因此，屬性 b，c，d，e都可以省略。故，該判別模型 有多種最小解模式。從表4 一 164 一 20中可以看出去掉屬性 e后出現(xiàn)的冗余最多，因此，由該簡化后的決策表所得的是該判別模型的最小解。由表4 一 20消去冗余后得表 4 一 21。4-|8去掉e此決策衰序號abde10000I222211131221 01114422 12111523 10n6231 32IV74斗43V82 132：0【V9122in10斗12nr序號i

10、 abce莒i0000rr 21r 2廠r二n311 220Ul44:222ni5 123l0ji623321 IV74 14斗1 3V82 r330IV9i220ITT104221nr4-19去掉d后簡化決策表決策分析對上述決策簡化表逐一條塊去掉冗余后，得到?jīng)Q策規(guī)則的最終簡化表，如表4一 22所示，由此可見，巖體結(jié)構(gòu)主要是受結(jié)構(gòu)面級別控制，只要結(jié)構(gòu)面的級別確定，巖體 結(jié)構(gòu)類型就可以確定，并非象以往的判別中需要許多參數(shù)才能確定。4-22巖體緒構(gòu)判劭簡牝裘序號:ab& 1- g1XX0-X JI2XX1r xn3XX2XHI4XX3XIV5XX4XV4.22邊坡變形破壞模式 RS判定依照同樣的原

11、理，在巖體結(jié)構(gòu)類型判別后， 就可以結(jié)合邊坡工程結(jié)構(gòu)與巖體結(jié)構(gòu)的關(guān)系建立 不同巖體結(jié)構(gòu)下的邊坡變形破壞 RS識別模式，然后進一步判別邊坡變形破壞模式，具體如 下：(1)整體結(jié)構(gòu)巖體邊坡變形破壞模式的RS識別一般說來，整體結(jié)構(gòu)與邊坡工程的關(guān)系比較S4-2O去悼色后簡代訣策炭壷卜21巖體結(jié)構(gòu)卿別簡化表序號abcds10000I I22 212n31 12 J221nr442 2 21in523I 11ii廠2333IV7444斗VB2332IVg1222HI104222III序號abCd81 10001 122212113、912 122ii4、10電222hi:52311ii623r 33IVr

12、74444rvi8232IV簡單，此類邊坡穩(wěn)定性主要取決于巖體強度，根據(jù)現(xiàn)有的研究成果，整體結(jié)構(gòu)巖體邊坡 變形破壞模式識別網(wǎng)絡如圖4 一 2所示。圖4 2整體蠟構(gòu)邊坡變形破壞棋兀識別網(wǎng)絡圏根據(jù)上述網(wǎng)絡圖，就可以得到整體結(jié)構(gòu)巖體邊坡變形破壞模式的RS識別模型。具體見表4 一 23。由上表便可以建立整體結(jié)構(gòu)巖體邊坡變形破壞模式RS識別模型，見表4 一 24。實際識別時取若干工程實例，按它們所屬的條件屬性和決策屬性分別輸入Rs模型中，便可得到訓練模型，然后對模型通過約簡、 去余等決策分析后，就可用于模式判別。S4-24整體結(jié)構(gòu)巖怵邊坡孌形破壞複式RS識別模型序號abcde1i11I0i10(2) 層

13、狀結(jié)構(gòu)巖體邊坡變形破壞RS識別模型層狀結(jié)構(gòu)是邊坡中最常遇的巖體結(jié)構(gòu)類型，是一種復雜的結(jié)構(gòu)模式，由其組成的邊 坡工程結(jié)構(gòu)也十分復雜。故，該結(jié)構(gòu)是邊坡穩(wěn)定性變形破壞類型最多、原因最復雜的類 型。研究表明，影響該結(jié)構(gòu)的邊坡穩(wěn)定性因素有巖性、邊坡結(jié)構(gòu)、巖體強度、巖層產(chǎn)狀 和坡高與坡角。其可能產(chǎn)生的邊坡變形破壞模式識別網(wǎng)絡如圖4 一 3所示。利用該識別網(wǎng)絡便可建立層狀結(jié)構(gòu)邊坡變形破壞模型的RS識別模型。見表4 一 25。巖H組合敢高7772U9Q3自T應力 水平應力A于巖石強度5迄孑勢 優(yōu)倂嵐性比首6邊坡ffiVO1D 度iwffi層拔巖佯Y疊邊坡70m1潰屈2a 200m0d代勢蠟構(gòu)|小于邊城育2胤弧

14、滑動3501等于邊坡角0噸壊帯動4e層間強度條于巖體強度1其它0傾倒菠壞5f邊城結(jié)構(gòu)平疊坡0順向坡1逆向坡2g邊坡角01汨00h巖石強度小于SMPa1大于尊于5 MPa01址性比大于弩于-Q.&1小千O.fi01(3) 塊裂結(jié)構(gòu)巖體邊坡變形破壞RS識別模型塊裂結(jié)構(gòu)的巖質(zhì)邊坡，一般而言，穩(wěn)定性較好。受邊坡結(jié)構(gòu)的影響，可能的變形破壞模式主要有楔形破壞和單平面滑動等。 塊裂結(jié)構(gòu)巖體邊坡可能變形破壞模式如圖 4 4所示。根據(jù)網(wǎng)絡識別圖便可建立RS識別模型，見表4 一 26。(4) 碎裂結(jié)構(gòu)巖體邊坡變形破壞模式RS 判別模型由碎裂結(jié)構(gòu)巖體組成的邊坡，其穩(wěn)定性一般較差，可能產(chǎn)生的變形破壞模式主要有圓弧滑動

15、和折線滑動破壞，其識別網(wǎng)絡如圖 4一 5所示。由此，可以建立碎裂結(jié)構(gòu)邊坡 破壞模式的 RS 判別模型，見表 4 一 27。(5) 散體結(jié)構(gòu)邊坡變形破壞模式RS識別模型散體結(jié)構(gòu)的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性極差，其破壞模式通常為圓弧滑動破壞，故，對于散體結(jié)構(gòu)邊坡只需判別出其巖體結(jié)構(gòu)是散體結(jié)構(gòu)即可，無需再進行二級判別。4.23 邊坡變形破壞模式綜合判定 前面，分別討論了邊坡變形破壞模式的判別方法及途徑，從中可以看出，邊坡變形 破壞模式的判定，關(guān)鍵的主要有兩步:一是邊坡巖體結(jié)構(gòu)的確定，二是邊坡結(jié)構(gòu)的確定。二者禍合就可以得到邊坡變形破壞模式，其過程可見圖4 一 6。地貞工程囲黨至少好面 綃成其中至少眾觸組）恢線傾角與枝向交敘旳度 站構(gòu)面交線角如2組傑同向結(jié)構(gòu)血港滑曲琥下潛滑1也粧角 ffifrfilil S楠向燈劇血柵蹴幗J害；毗下瞬峻SSffiW 斷】組或單一噸向結(jié)構(gòu)面塊越豳1紹或単羽克向皓構(gòu)面和mas1組或單一順向船肛帀怦行嗆多條鳩恤1組順向結(jié)構(gòu)ft制面蘿刊平曲圓弧破壞單平面滑動撫形塊體破杯S 4-26塊製結(jié)禰邊址變形破壞根式RS決童表條件同性(a魴曲面2組0(D)j隕形塊體 礁壞04組1b2綃及2繪給構(gòu) 面傾向相反0同向規(guī)平 面多塊體 潸功1同傾c結(jié)