CN115618457A - 一种顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法 - Google Patents

一种顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及边坡稳定性分析技术领域，具体为一种顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法，包括以下步骤，S1：通过岩石检测专业设备和三维专业设备对顺层岩质边坡数据进行收集；S2：通过地层剖面仪获取地带的地层数据，并对其分布位置以及成因进行分析。本发明中，通过岩石检测专业设备，对岩石的各项数据进行精准全面的测量，与边坡的三维数据相配合，达成对于边坡数据更加全面的收集功能，通过地层数据的成因分析，给边坡的数据变化演算提供前置条件，通过对于数据更加全面的收集，以确保所获取稳定性分析结果的精准性，并通过边坡所变化的动态数据，对数据等时间周期进行演算，实现预分析功能，确保稳定性分析结果的有效时限。

Description

一种顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法
技术领域
本发明涉及边坡稳定性分析技术领域，尤其涉及一种顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法。
背景技术
边坡稳定性分析，是一种通过对边坡多维数据进行采集的方式，分析边坡结构稳定性的操作方法，其目的是为了确保安全因素，防止意外滑坡造成的安全隐患以及经济损失问题，在传统边坡稳定性分析的方法中，现有的边坡数据分析方法，所采集的数据较少，导致边坡稳定性的分析成果的全面性不足，并且在顺层岩质边坡的实际地理条件中，变化因素较多，传统类型分析方法往往仅对当前的稳定性进行了分析，而未考虑相关变量，导致稳定性分析与评价的数据有效时限还需要进行后续的判断与估算。
中国专利号CN109117586A公开了一种顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法，包括以下步骤：通过地质要素表达，借助三维地质建模软件构建边坡三维地质模型，并通过科学合理的三维计算模型进行边坡稳定性评价，和现有方案相比，采用本发明得到的计算结果更加合理和可靠，能够节约大量工程治理费用，在该种计算方式中，仅对结构面、滑面等特征要素进行了计算，而岩层的岩质等数据则未被进行考虑，仅采用简单代入法分析，结果不够精准，并且对于预期数据也缺乏相应判断，需要进行改进。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法，包括以下步骤：
S1：通过岩石检测专业设备和三维专业设备对顺层岩质边坡数据进行收集；
S2：通过地层剖面仪获取地带的地层数据，并对其分布位置以及成因进行分析；
S3：通过三维地质建模软件，构建顺层边坡的三维地质模型，并分析稳定性；
S4：对顺层岩质边坡的稳定性进行评价；
S5：对比该顺层岩质边坡的往期稳定性评价，分析变化成因，预分析未来该顺层岩质边坡的稳定性。
为了对于岩石检测专业设备进行初步限定，本发明改进有，所述S1中，岩石检测专业设备包括膨胀压力试验仪、约束膨胀试验仪和SAS系列岩石三轴试验机。
为了对于岩石检测专业设备与三维专业设备进行进一步限定，本发明改进有，所述膨胀压力试验仪具体为YYP-50岩石膨胀压力试验仪，所述约束膨胀试验仪具体为YCY-1岩石测向约束膨胀试验仪，所述三维专业设备具体为机载激光雷达系统Mapper+。
为了细化收集流程的具体操作，本发明改进有，所述S1中，进行收集的具体方式为，采集岩石样本，在岩石膨胀性试验中，通过膨胀压力试验仪检测岩石体积不变条件下的膨胀压力，通过YCY-1岩石测向约束膨胀试验仪检测侧向约束情况下，轴向位移变化的试验数据，并通过岩石三轴试验机测量岩石的单轴抗压强度、弹性模量、变形模量(割线模量)、泊松比、软化系数等力学性能参数，以此对岩石的各项数据进行精准全面的测量，通过机载激光雷达系统Mapper+获取边坡的三维数据，完成数据的收集工作。
为了对地层数据进行简要限定，本发明改进有，所述S2中，地层数据包括但不限于边坡地层覆盖层、馒头组岩层(C2m)钙质页岩、炭质页岩、泥岩等，所述成因包括人工堆积、坡洪积层、残坡积层及风积层。
为了生成边坡三维地层模型，本发明改进有，所述S3中，构建顺层边坡的三维地质模型具体操作方式为根据所采集数据，导入三维地质建模软件，并加入结构面、滑面的特征要素，生成边坡三维地层模型。
为了对三维地质建模软件进行限定确保所生成边坡三维地质模型的质量，本发明改进有，所述三维地质建模软件包括EVS、Revit、Midas、Ansys、Autodesk。
为了对稳定性的相关数据进行运算，本发明改进有，所述S3中，分析稳定性的具体操作方式为在所生成的边坡三维模型中通过对稳定性相关数据进行运算，获取稳定性结果，所述稳定性相关数据包括滑带土抗滑力数据、后缘裂缝未贯通岩体拉力数据、滑体下滑力数据、滑面内摩擦角数据、滑面黏聚力数据、滑面倾角数据、岩体抗拉强度数据、底滑面扬压力数据、后缘静水压力数据、单位滑块长度数据、单位滑块宽度数据、后缘水头充水高度数据。
为了进行稳定性评价并确保评价结果的精准性，本发明改进有，所述S4中，对顺层岩质边坡的稳定性进行评价具体为将获取的单轴抗压强度、弹性模量、变形模量(割线模量)、泊松比、软化系数等力学参数数据并带入三维稳定性计算模型中，求得边坡稳定性系数及剩余下滑力，以此生成评价结果。
为了对数据进行对比演算，本发明改进有，所述S5中，如该边坡该顺层岩质边坡的往期稳定性评价数据为空或与当前所生成安全评价数据相吻合，则跳过该步骤，如该边坡该顺层岩质边坡的往期稳定性评价数据与当前所生成安全评价数据具有差值，则追溯往期稳定性评价数据发布时间至当前，该边坡所变化的动态数据，对数据等时间周期进行演算，实现预分析功能。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本发明中，通过岩石检测专业设备，对岩石的各项数据进行精准全面的测量，与边坡的三维数据相配合，达成对于边坡数据更加全面的收集功能，通过地层数据的成因分析，给边坡的数据变化演算提供前置条件，通过对于数据更加全面的收集，以确保所获取稳定性分析结果的精准性，并通过边坡所变化的动态数据，对数据等时间周期进行演算，实现预分析功能，确保稳定性分析结果的有效时限，给后续校验提供方便，并根据实际校验结果，分析误差以此达到更加完善的稳定性分析功能。
附图说明
图1为本发明提出一种顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法的简要流程图；
图2为本发明提出一种顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法的细化流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例一
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法，包括以下步骤：
S1：通过岩石检测专业设备和三维专业设备对顺层岩质边坡数据进行收集；
S2：通过地层剖面仪获取地带的地层数据，并对其分布位置以及成因进行分析；
S3：通过三维地质建模软件，构建顺层边坡的三维地质模型，并分析稳定性；
S4：对顺层岩质边坡的稳定性进行评价；
S5：对比该顺层岩质边坡的往期稳定性评价，分析变化成因，预分析未来该顺层岩质边坡的稳定性。
S1中，岩石检测专业设备包括膨胀压力试验仪、约束膨胀试验仪和SAS系列岩石三轴试验机，膨胀压力试验仪具体为YYP-50岩石膨胀压力试验仪，约束膨胀试验仪具体为YCY-1岩石测向约束膨胀试验仪，三维专业设备具体为机载激光雷达系统Mapper+，进行收集的具体方式为，采集岩石样本，在岩石膨胀性试验中，通过膨胀压力试验仪检测岩石体积不变条件下的膨胀压力，通过YCY-1岩石测向约束膨胀试验仪检测侧向约束情况下，轴向位移变化的试验数据，并通过岩石三轴试验机测量岩石的单轴抗压强度、弹性模量、变形模量(割线模量)、泊松比、软化系数等力学性能参数，以此对岩石的各项数据进行精准全面的测量，通过机载激光雷达系统Mapper+获取边坡的三维数据，完成数据的收集工作。
S2中，地层数据包括但不限于边坡地层覆盖层、馒头组岩层(C2m)钙质页岩、炭质页岩、泥岩等，成因包括人工堆积、坡洪积层、残坡积层及风积层，通过对地层数据以及成因的分析，能够给后续的演算流程提供数据支持。
S3中，构建顺层边坡的三维地质模型具体操作方式为根据所采集数据，导入三维地质建模软件，并加入结构面、滑面的特征要素，生成边坡三维地层模型，三维地质建模软件包括EVS、Revit、Midas、Ansys、Autodesk，分析稳定性的具体操作方式为在所生成的边坡三维模型中通过对稳定性相关数据进行运算，获取稳定性结果，稳定性相关数据包括滑带土抗滑力数据、后缘裂缝未贯通岩体拉力数据、滑体下滑力数据、滑面内摩擦角数据、滑面黏聚力数据、滑面倾角数据、岩体抗拉强度数据、底滑面扬压力数据、后缘静水压力数据、单位滑块长度数据、单位滑块宽度数据、后缘水头充水高度数据，通过对三维地质建模软件的设置，能够确保所生成边坡三维地层模型的规范性，通过对稳定性相关数据的运算，能够实现对于稳定性相关数据的自动化生成功能。
S4中，对顺层岩质边坡的稳定性进行评价具体为将获取的单轴抗压强度、弹性模量、变形模量(割线模量)、泊松比、软化系数等力学参数数据并带入三维稳定性计算模型中，求得边坡稳定性系数及剩余下滑力，以此生成评价结果，该种设计是为了对所采集岩石各项导入运算，以此进一步提升所获取稳定性评价的精准性。
S5中，如该边坡该顺层岩质边坡的往期稳定性评价数据为空或与当前所生成安全评价数据相吻合，则跳过该步骤，如该边坡该顺层岩质边坡的往期稳定性评价数据与当前所生成安全评价数据具有差值，则追溯往期稳定性评价数据发布时间至当前，该边坡所变化的动态数据，对数据等时间周期进行演算，实现预分析功能，通过预分析数据，能够确保稳定性分析结果的有效时限，给后续校验提供方便，并根据实际校验结果，分析误差以此达到更加完善的稳定性分析功能。
工作原理：首先采集岩石样本，在岩石膨胀性试验中，通过膨胀压力试验仪检测岩石体积不变条件下的膨胀压力，通过YCY-1岩石测向约束膨胀试验仪检测侧向约束情况下，轴向位移变化的试验数据，并通过岩石三轴试验机测量岩石的单轴抗压强度、弹性模量、变形模量(割线模量)、泊松比、软化系数等力学性能参数，以此对岩石的各项数据进行精准全面的测量，通过机载激光雷达系统Mapper+获取边坡的三维数据，完成数据的收集工作，通过地层剖面仪获取地带的地层数据，并对其分布位置以及成因进行分析，其中地层数据包括但不限于边坡地层覆盖层、馒头组岩层(C2m)钙质页岩、炭质页岩、泥岩等，成因包括人工堆积、坡洪积层、残坡积层及风积层，通过EVS、Revit、Midas、Ansys、Autodesk三维地质建模软件，根据所采集数据，导入三维地质建模软件，并加入结构面、滑面的特征要素，生成边坡三维地层模型，并分析稳定性，在所生成的边坡三维模型中通过对滑带土抗滑力数据、后缘裂缝未贯通岩体拉力数据、滑体下滑力数据、滑面内摩擦角数据、滑面黏聚力数据、滑面倾角数据、岩体抗拉强度数据、底滑面扬压力数据、后缘静水压力数据、单位滑块长度数据、单位滑块宽度数据、后缘水头充水高度数据等稳定性相关数据进行运算，获取稳定性结果，将获取的单轴抗压强度、弹性模量、变形模量(割线模量)、泊松比、软化系数等力学参数数据并带入三维稳定性计算模型中，求得边坡稳定性系数及剩余下滑力，以此生成评价结果，如该边坡该顺层岩质边坡的往期稳定性评价数据为空或与当前所生成安全评价数据相吻合，则跳过该步骤，如该边坡该顺层岩质边坡的往期稳定性评价数据与当前所生成安全评价数据具有差值，则追溯往期稳定性评价数据发布时间至当前，该边坡所变化的动态数据，对数据等时间周期进行演算，实现预分析功能。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其他领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过岩石检测专业设备和三维专业设备对顺层岩质边坡数据进行收集；
S2：通过地层剖面仪获取地带的地层数据，并对其分布位置以及成因进行分析；
S3：通过三维地质建模软件，构建顺层边坡的三维地质模型，并分析稳定性；
S4：对顺层岩质边坡的稳定性进行评价；
S5：对比该顺层岩质边坡的往期稳定性评价，分析变化成因，预分析未来该顺层岩质边坡的稳定性。
2.根据权利要求1所述的顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法，其特征在于：所述S1中，岩石检测专业设备包括膨胀压力试验仪、约束膨胀试验仪和SAS系列岩石三轴试验机。
3.根据权利要求2所述的顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法，其特征在于：所述膨胀压力试验仪具体为YYP-50岩石膨胀压力试验仪，所述约束膨胀试验仪具体为YCY-1岩石测向约束膨胀试验仪，所述三维专业设备具体为机载激光雷达系统Mapper+。
4.根据权利要求1所述的顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法，其特征在于：所述S1中，进行收集的具体方式为，采集岩石样本，在岩石膨胀性试验中，通过膨胀压力试验仪检测岩石体积不变条件下的膨胀压力，通过YCY-1岩石测向约束膨胀试验仪检测侧向约束情况下，轴向位移变化的试验数据，并通过岩石三轴试验机测量岩石的单轴抗压强度、弹性模量、变形模量(割线模量)、泊松比、软化系数等力学性能参数，以此对岩石的各项数据进行精准全面的测量，通过机载激光雷达系统Mapper+获取边坡的三维数据，完成数据的收集工作。
5.根据权利要求1所述的顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法，其特征在于：所述S2中，地层数据包括但不限于边坡地层覆盖层、馒头组岩层(C2m)钙质页岩、炭质页岩、泥岩等，所述成因包括人工堆积、坡洪积层、残坡积层及风积层。
6.根据权利要求1所述的顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法，其特征在于：所述S3中，构建顺层边坡的三维地质模型具体操作方式为根据所采集数据，导入三维地质建模软件，并加入结构面、滑面的特征要素，生成边坡三维地层模型。
7.根据权利要求6所述的顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法，其特征在于：所述三维地质建模软件包括EVS、Revit、Midas、Ansys、Autodesk。
8.根据权利要求1所述的顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法，其特征在于：所述S3中，分析稳定性的具体操作方式为在所生成的边坡三维模型中通过对稳定性相关数据进行运算，获取稳定性结果，所述稳定性相关数据包括滑带土抗滑力数据、后缘裂缝未贯通岩体拉力数据、滑体下滑力数据、滑面内摩擦角数据、滑面黏聚力数据、滑面倾角数据、岩体抗拉强度数据、底滑面扬压力数据、后缘静水压力数据、单位滑块长度数据、单位滑块宽度数据、后缘水头充水高度数据。
9.根据权利要求1所述的顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法，其特征在于：所述S4中，对顺层岩质边坡的稳定性进行评价具体为将获取的单轴抗压强度、弹性模量、变形模量(割线模量)、泊松比、软化系数等力学参数数据并带入三维稳定性计算模型中，求得边坡稳定性系数及剩余下滑力，以此生成评价结果。
10.根据权利要求1所述的顺层岩质边坡三维地质模型建立及稳定性评价方法，其特征在于：所述S5中，如该边坡该顺层岩质边坡的往期稳定性评价数据为空或与当前所生成安全评价数据相吻合，则跳过该步骤，如该边坡该顺层岩质边坡的往期稳定性评价数据与当前所生成安全评价数据具有差值，则追溯往期稳定性评价数据发布时间至当前，该边坡所变化的动态数据，对数据等时间周期进行演算，实现预分析功能。
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