CN106284379A - 结合边坡深层滑动面的包络图判断边坡稳定性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结合边坡深层滑动面的包络图判断边坡稳定性的方法，包括以下步骤：(1)边坡的地形地貌、地质结构和几何要素等的测绘；(2)对边坡的土体进行土工试验，确定土体的物理力学参数及其随边坡土体含水率变化的规律；(3)边坡的数值计算，确定边坡土体含水率最大与最小时滑动面的位置，得到边坡的滑动面的包络图；(4)根据边坡滑动面的包络图，判断边坡的稳定性。本发明的方法，考虑边坡滑动面的位置会在由边坡土体含水率最大与最小时滑动面的位置组成的滑动面包络图中发生变动的影响，来判断边坡的稳定性，克服了传统方法的局限性，能减小判定误差，体现了该发明方法的实用性和准确性。

Description

结合边坡深层滑动面的包络图判断边坡稳定性的方法

技术领域

本发明涉及边坡防护领域，特别涉及一种结合边坡深层滑动面的包络图判断边坡稳定性的方法。

背景技术

大型滑坡可导致交通中断、道路堵塞、厂矿城镇被掩埋、工程建设受阻，是一种严重的地质灾害，这种边坡的滑塌一般是沿着边坡深层滑动面发生的，使得边坡稳定性问题成为岩土工程研究领域的重要问题之一。在边坡稳定性分析评价中，稳定系数(安全系数)一直是作为判别边坡是否稳定的重要指标，然而对于具体的稳定系数都是通过对应滑动面求得的，这样确定滑动面位置正确与否就决定着边坡稳定性分析的正确性与可靠性，所以边坡的安全稳定性评价中一个至关重要的内容是判断潜在滑动面的位置。传统边坡的深层滑动面是根据边坡土体天然含水率时土体的各物理力学参数确定，并未考虑含水率变化时边坡的深层滑动面会发生变化。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的技术效果能克服上述的缺陷，提供一种结合边坡深层滑动面的包络图判断边坡稳定性的方法，在判断边坡失稳时，考虑滑动面包络图的影响，提高判定边坡稳定性的准确性。

为实现上述目的，本发明提供了一种结合边坡深层滑动面的包络图判断边坡稳定性的方法，包括以下步骤：

(1)边坡的地形地貌、地质结构和几何要素等的测绘；

按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001)与《公路工程地质勘查规范》(JTGC20-2011)，测定边坡的坡角，坡高；查明边坡地段的地形地貌，地质构造，地层岩性，水文地质条件及当地的气象资料；查明边坡周界、裂缝、台阶、鼓丘等的分布位置；查明边坡地段软弱结构面的层位、层厚、岩性、含水情况，获取结构面的抗剪、抗滑指标；查明岩、土体的物理力学性能并判定土、石工程等级；查明边坡的地下水的类型分布、埋藏条件、水量等。

(2)对边坡的土体进行土工试验，确定土体的物理力学参数及其随边坡土体含水率变化的规律；

原状土取样按照《原状土取样计算标准》(JGJ 89-92)，试样制作过程严格按照《土工试验规程》(SL237-1999)，对该边坡的不同深度的土样进行一系列土工试验，得到边坡不同深度土体土样的含水率、密度、相对密度、孔隙比和渗透系数等相关物理力学参数，以及原状土的土水特征曲线、原状土的粘聚力c与摩擦角及其随含水率变化的关系曲线。确定土体的物理力学参数及其随边坡土体含水率变化的规律。

(3)边坡的数值计算，确定边坡土体含水率最大与最小时滑动面的位置，得到边坡的滑动面的包络图；

(4)根据边坡滑动面的包络图，判断边坡的稳定性。

降雨入渗作用下边坡土体的物理参数如粘聚力c与摩擦角等都会发生改变；同时边坡表面与内部的土体会产生相应的位移；边坡的应力、应变及孔隙水压也会发生变化；随着降雨时间的延长，边坡的地下水位也会提升；这些因素都会导致边坡的滑动面的位置在边坡滑动面包络图的范围内发生移动。考虑边坡滑动面位置会在包络图中变动的影响，计算出边坡滑动面的位置，进而判定边坡的稳定性。

优选地，上述技术方案中，所述步骤(3)具体包括以下步骤：

a.根据测试土样的物理力学参数对类似土体进行分层，并取各层土试验得到的物理力学参数的平均值为该层土体的数值计算参数；

b.利用有限元软件，建立相应的边坡的数值模型，输入相应的物理力学参数，地下水位与边坡模型的边界条件，确定边坡土体含水率最大与最小时滑动面的位置，得到边坡的滑动面的包络图。

本发明结合边坡深层滑动面的包络图判断边坡稳定性的方法的原理如下：

大型边坡在自然状态下，由于降雨作用入渗作用，边坡土体的粘聚力、摩擦角等发生变化时，土壤达到饱和时的极端状态下，此时计算边坡稳定性时，边坡的滑动面会处于一种极端位置，这个滑动面的位置一般会比常规环境中时的位置更深；但当边坡所在地久未下雨时，边坡土体天然含水率会处于最低的状态，此时计算边坡稳定性时，边坡的滑动面会处于另外一种极端位置，此边坡的滑动面的位置一般会比常规环境中时的位置更浅。在土壤含水率发生变化时，边坡滑动面的位置会在这两种极端情况形成的滑动面包络图内变动。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明结合边坡深层滑动面的包络图判断边坡稳定性的方法，考虑边坡滑动面的位置会在由边坡土体含水率最大与最小时滑动面的位置组成的滑动面包络图中发生变动的影响，来判断边坡的稳定性，克服了传统方法的局限性，能减小判定误差，体现了该发明方法的实用性和准确性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的边坡深层滑动面的包络图。

主要附图标记说明：

1-土壤含水率饱和时(极限状态1)滑动面的位置；

2-土壤含水率最小时(极限状态2)滑动面的位置；

3-边坡其他含水率下滑动面的位置；

4-极限状态1与2时两种滑动面组成的滑动面的包络图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

结合边坡深层滑动面的包络图判断边坡稳定性的方法，包括以下步骤：

第一步：边坡的地形地貌，地质构造，几何要素等等的测绘

该高边路是某高速路的路堑边坡，宽度约189m，自然坡高约123m，坡角25°～35°，中线开挖最大深度约25m。场地位于构造剥蚀—侵蚀低山丘陵地貌区，丘顶标高350～450m，边坡东侧、南侧为河流，河谷标高220～225m。山坡植被发育，北东侧约0.25km处发育一小型崩塌，崩塌现状稳定，自然斜坡稳定性较好。该边坡所处位置地势较高，水文地质条件较简单，地下水主要为基岩裂隙水类型，水量贫乏，埋深大，地下水对边坡稳定影响较小。

第二步：边坡的地下水位测定及待测边坡的土体的土工试验，确定土的物理力学参数及其随含水率变化的规律

原状土取样按照《原状土取样计算标准》(JGJ 89-92)，试样制作过程严格按照《土工试验规程》(SL237-1999)，对该高边坡的不同深度的土样进行一系列土工试验，得到边坡不同深度土体土样的含水率，孔隙比，渗透系数等相关物理力学参数，以及原状土的土水特征曲线，原状土的粘聚力c与摩擦角及其随含水率变化的关系曲线。

第三步：边坡的数值计算，确定边坡土体含水率最大与最小时滑动面的位置，得到边坡的滑动面包络图

结合第一步与第二步，根据土样的物理力学参数对类似土体进行分层，并取各层土试验得到的物理参数的平均值为该层土体的数值计算参数。该边坡开挖后的土层主要是全风化泥质粉砂岩和强风化泥质粉砂岩，自然含水率极小的状态下粘聚力c分别为40kPa和48kPa与摩擦角分别为26°和30°；土体饱和状态下粘聚力c分别为15kPa和20kPa与摩擦角分别为22°和27°。利用有限元软件，建立相应的边坡的数值模型，输入相应的物理力学参数，地下水位与边坡模型的边界条件，确定边坡土体含水率最大与最小时滑动面的位置分别为图1中的1和2，得到极限状态1与2时两种滑动面组成的滑动面的包络图4。

第四步：考虑边坡滑动面包络图的影响，判定边坡的稳定性

降雨入渗作用下边坡土体的物理参数如粘聚力c与摩擦角等都会发生改变；同时边坡表面与内部的土体会产生相应的位移；边坡的应力、应变及孔隙水压也会发生变化；随着降雨时间的延长，边坡的地下水位也会提升；这些因素都会导致边坡的滑动面的位置3在边坡滑动面包络图4的范围内发生移动。考虑边坡滑动面位置会在包络图中变动的影响，计算出边坡滑动面的位置3，进而判定边坡的稳定性。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (2)

1.一种结合边坡深层滑动面的包络图判断边坡稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)边坡的地形地貌、地质结构和几何要素的测绘；

(2)对边坡的土体进行土工试验，确定土体的物理力学参数及其随边坡土体含水率变化的规律；

(3)边坡的数值计算，确定边坡土体含水率最大与最小时滑动面的位置，得到边坡的滑动面的包络图；

(4)根据边坡滑动面的包络图，判断边坡的稳定性。

2.根据权利要求1所述的结合边坡深层滑动面的包络图判断边坡稳定性的方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括以下步骤：

a.根据测试土样的物理力学参数对类似土体进行分层，并取各层土试验得到的物理力学参数的平均值为该层土体的数值计算参数；

b.利用有限元软件，建立相应的边坡的数值模型，输入相应的物理力学参数，地下水位与边坡模型的边界条件，确定边坡土体含水率最大与最小时滑动面的位置，得到边坡的滑动面的包络图。