CN117248545B - 一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法 - Google Patents
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Abstract
一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法，对充填节理岩体边坡数值模型中的岩石层、充填节理层按不同劣化程度进行劣化区域划分，劣化区域包括无损区域、轻劣化区域、重劣化区域，并赋予岩石层、充填节理层细观参数，再在充填节理层的轻劣化区域以及重劣化区域设置注浆补强层以模拟间断式注浆，注浆补强层包括按一定注浆参数设置的多个注浆补强块，注浆参数包括注浆强度、注浆区域、注浆间距，随后不断调整注浆参数，通过仿真模拟确定最优注浆参数，根据最优注浆参数实施间断式注浆加固。本发明在考虑了劣化作用下对注浆参数进行寻优，在精准指导加固作业的同时，能够保证工程的安全稳定性。
Description
技术领域
本发明属于充填节理岩体边坡加固技术领域，具体涉及一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法。
背景技术
岩体内部存在大量的节理，而节理往往含有一定的充填物，充填物的低强度和大变形特性会改变结构面的力学特性以及影响岩体的整体强度，增加岩体边坡的不稳定性，并且充填节理岩体边坡与非充填节理岩体边坡的力学及变形特性差异较大，边坡往往会沿充填节理面滑动失稳，故需对岩体边坡中充填节理层进行加固。
实际加固措施往往采用对充填节理层进行全部清除再注浆加固的方式，此措施会增加施工周期和施工成本并且耗费大量的人力和物力，加固后的工程岩体稳定性系数过高，造成了一定的资源浪费；因此，有必要采用间断式加固的方式实施加固作业，并在保障工程安全稳定的基础上寻找最优的加固参数从而达到节约资源、成本和工期的目的。
文献：“松散地层隧道进洞段管棚注浆加固效应分析”，余俊，翁贤杰，樊文胜，张连震，山东大学学报（工学版），第50卷第6期，第92-100 页，2020年12月，建立了管棚注浆加固效应的三维有限元计算模型，在数值计算过程中研究注浆加固区力学参数（弹性模量、黏聚力）、管棚间距、注浆半径等因素对隧道稳定性的影响，优化管棚注浆加固参数；申请号为201810182207.3的发明专利公开了一种冻结凿井法施工井筒环形致灾通道注浆治理设计方法，基于建立的浆液扩散理论方程获取注浆压力、注浆速率及浆液扩散距离之间的定量关系，优化注浆终压、注浆结束标准以及注浆孔间距的选取；但实际充填节理岩体还会受到各种环境因素的劣化影响，例如库区水位的周期性升降造成的干湿循环劣化作用、夏季高温造成的热损伤劣化作用以及冬季水分赋存状态变化造成的冻融循环劣化作用等，充填节理岩体在遭受各类劣化作用后力学特性和稳定性会进一步下降，更易引发工程灾害。上述文献和专利均未考虑到劣化作用对于充填节理岩体整体稳定性的影响，因此亟需一种考虑劣化作用下的充填节理岩体边坡注浆加固方法，并寻找最优的加固参数，以保证工程的安全稳定性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种在考虑劣化作用情况下寻找最优加固参数进行注浆加固，以保证工程的安全稳定性的劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案如下：
一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法，所述加固方法包括以下步骤：
S1、在数值模拟软件中构建充填节理岩体边坡数值模型，所述充填节理岩体边坡数值模型包括岩石层、位于岩石层内部的充填节理层；
S2、对岩石层、充填节理层按不同劣化程度进行劣化区域划分并赋予岩石层、充填节理层细观参数，其中，所述劣化区域包括无损区域、轻劣化区域、重劣化区域；
S3、在充填节理层的轻劣化区域以及重劣化区域设置注浆补强层以模拟间断式注浆，所述注浆补强层包括按一定注浆参数设置的多个注浆补强块，所述注浆参数包括注浆强度、注浆区域、注浆间距；
S4、不断调整注浆参数，对考虑劣化作用的充填节理岩体边坡数值模型仿真模拟，确定最优注浆参数；
S5、根据最优注浆参数对实际充填节理岩体边坡中的充填节理进行间断式注浆加固。
所述步骤S4包括以下步骤：
S41、保持注浆间距、注浆强度在初始数值不变，不断调整注浆区域，直至筛选出满足以下条件的注浆区域：
；
上式中，为充填节理层内部滑移面的最大切应力，/>为沿充填节理层与岩石层分界面的最大拉应力；
S42、保持注浆强度在初始数值不变、注浆区域为由步骤S41筛选出的注浆区域不变，不断调整注浆间距，直至筛选得到同时满足以下条件的注浆间距：
充填节理层内部的微裂纹连通率≤预设的微裂纹连通率最大值；
充填节理层与岩石层分界面的微裂纹连通率≤预设的微裂纹连通率最大值；
S43、保持注浆区域为由步骤S41筛选出的注浆区域不变、注浆间距在由步骤S42筛选出的注浆间距不变，不断调整注浆强度，直至筛选得到满足以下条件的注浆强度：
充填节理层轻劣化区域的抗滑移力=充填节理层重劣化区域的抗滑移力；
S44、将由步骤S41筛选出的注浆区域、由步骤S42筛选出的注浆间距、由步骤S43筛选出的注浆强度作为最优注浆参数。
通过调整注浆补强块的细观参数实现注浆强度的调整；
通过调整注浆补强块的长、宽实现注浆区域的调整；
通过调整注浆补强层中各注浆补强块之间的间距实现注浆间距的调整。
所述通过调整注浆补强块的细观参数实现注浆强度的调整包括以下步骤：
C1、按给定的注浆强度制备注浆块标准试样，对其进行实验室物理单轴压缩试验得到应力-应变曲线；
C2、根据注浆块标准试样的应力-应变曲线赋予注浆补强块细观参数。
所述步骤C2为：
建立与注浆块标准试样同尺寸的注浆块数值模型，对注浆块数值模型进行单轴压缩模拟试验得到应力-应变曲线，不断调整注浆块数值模型的细观参数，直至对注浆块数值模型进行单轴压缩模拟试验得到的应力-应变曲线与对注浆块标准试样进行实验室物理单轴压缩试验得到的应力-应变曲线一致，将此时注浆块数值模型的细观参数赋予注浆补强块。
所述步骤S2中，所述对岩石层、充填节理层按不同劣化程度进行劣化区域划分包括以下步骤：
S21、沿实际岩体边坡的深度方向进行取样得到若干个岩石试样，沿实际充填节理的深度方向进行取样得到若干个充填节理试样；
S22、对各岩石试样进行实验室物理单轴压缩试验获得其抗压强度数据，对各充填节理试样进行实验室物理单轴压缩试验获得其抗压强度数据；
S23、对各岩石试样的抗压强度数据进行拟合分析，得到实际岩体的抗压强度-深度距离拟合曲线，对各充填节理试样的抗压强度数据进行拟合分析，得到实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线；
S24、基于实际岩体的抗压强度-深度距离拟合曲线将岩石层按不同劣化程度进行劣化区域划分，基于实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线将充填节理层按不同劣化程度进行劣化区域划分。
所述步骤S22中，对各岩石试样进行实验室物理单轴压缩试验还能获得其应力-应变曲线，对各充填节理试样进行实验室物理单轴压缩试验还能获得其应力-应变曲线；
所述步骤S2中，所述赋予岩石层、充填节理层细观参数包括以下步骤：
S25、根据各岩石试样的应力-应变曲线一一赋予充填节理岩体边坡数值模型的岩石层中与各岩石试样相对应部位的细观参数，根据各充填节理试样的应力-应变曲线一一赋予充填节理岩体边坡数值模型的充填节理层中与各充填节理试样相对应部位的细观参数。
所述步骤S24中，所述基于实际岩体、实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线进行劣化区域划分具体为：
将抗压强度-深度距离拟合曲线按形态划分成下凹段、倾斜直线段、上凸段，所述下凹段、倾斜直线段、上凸段分别对应重劣化区域、轻劣化区域、无损区域。
所述步骤S5中，进行间断式注浆加固时对充填节理重劣化区域做加密处理，所述加密处理具体为缩短注浆间距，缩短后的注浆间距根据以下公式计算得到：
；
；
；
；
上式中，为加密系数；/>、/>分别为充填节理层重劣化区域、轻劣化区域的累计劣化度；/>为实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线中下凹段与横坐标轴所围面积；为实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线中倾斜直线段与横坐标轴所围面积；/>为实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线中上凸段与横坐标轴所围面积，/>为安全系数。
所述步骤S1中，充填节理岩体边坡数值模型的构建具体为：
先获取实际充填节理岩体边坡中岩体边坡的数字高程数据、充填节理在岩体中的位置信息，然后基于上述两种数据在数值模拟软件中构建充填节理岩体边坡数值模型。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法，首先在数值模拟软件中构建充填节理岩体边坡数值模型，充填节理岩体边坡数值模型包括岩石层、位于岩石层内部的充填节理层，然后对岩石层、充填节理层按不同劣化程度进行劣化区域划分并赋予岩石层、充填节理层细观参数，劣化区域包括无损区域、轻劣化区域、重劣化区域，再在充填节理层的轻劣化区域以及重劣化区域设置注浆补强层以模拟间断式注浆，注浆补强层包括按一定注浆参数设置的多个注浆补强块，注浆参数包括注浆强度、注浆区域、注浆间距，随后不断调整注浆参数，对考虑劣化作用的充填节理岩体边坡数值模型仿真模拟，确定最优注浆参数，最后根据最优注浆参数对实际充填节理岩体边坡中的充填节理进行间断式注浆加固；该设计按不同劣化程度划分区域，能够精准指导加固作业，对于充填节理层无损区域无需进行加固，有效减少材料的浪费，避免加固效果的盲目性和无效性；该设计的最优注浆参数是对划分好劣化区域的数值模型进行数值模拟筛选得到，从而保证工程的安全稳定性。因此，本发明在考虑了劣化作用下对注浆参数进行寻优，在精准指导加固作业的同时，能够保证工程的安全稳定性。
2、本发明一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法中，将充填节理层内部滑移面的最大切应力等于沿充填节理层与岩石层分界面的最大拉应力、充填节理层内部的微裂纹连通率小于或等于预设的微裂纹连通率最大值、充填节理层边坡轻劣化区的抗滑移力等于充填节理层重劣化区的抗滑移力，一起作为失稳破坏模式的判定条件去筛选最优注浆参数，能够保证充填节理层重劣化区域和轻劣化区域的协同稳定性，避免重劣化区域率先失稳。因此，本发明能够保证充填节理层重劣化区域和轻劣化区域的协同稳定性，避免重劣化区域率先失稳。
3、本发明一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法中，在利用最优注浆参数进行间断式注浆加固时对充填节理重劣化区域做加密处理，加密处理具体为缩短注浆间距，缩短注浆间距基于最优注浆参数中的注浆间距、加密系数得到；该设计充分考虑到了充填节理层重劣化区域容易发生失稳破坏的问题，对充填节理层重劣化区进行缩短注浆间距达到加密加固的效果，从而进一步增加充填节理层重劣化区的安全稳定性。因此，本发明能够进一步提高工程的安全稳定性。
附图说明
图1为本发明所述一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法的流程图。
图2为实施例1中构建的充填节理岩体边坡数值模型。
图3为实施例1中步骤S21的实际岩体、实际充填节理取样方向示意图。
图4为实施例1中步骤S24得到的实际岩体的抗压强度-深度距离拟合曲线。
图5为实施例1中步骤S24得到的实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线。
图6为实施例1中步骤S24的劣化区域划分结果。
图7为实施例2中加密处理示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式以及附图对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法，所述加固方法包括以下步骤：
S1、在数值模拟软件中构建充填节理岩体边坡数值模型，所述充填节理岩体边坡数值模型包括岩石层、位于岩石层内部的充填节理层；
S2、对岩石层、充填节理层按不同劣化程度进行劣化区域划分并赋予岩石层、充填节理层细观参数，其中，所述劣化区域包括无损区域、轻劣化区域、重劣化区域；
S3、在充填节理层的轻劣化区域以及重劣化区域设置注浆补强层以模拟间断式注浆，所述注浆补强层包括按一定注浆参数设置的多个注浆补强块，所述注浆参数包括注浆强度、注浆区域、注浆间距；
S4、不断调整注浆参数，对考虑劣化作用的充填节理岩体边坡数值模型仿真模拟，确定最优注浆参数；
S5、根据最优注浆参数对实际充填节理岩体边坡中的充填节理进行间断式注浆加固。
所述步骤S4包括以下步骤：
S41、保持注浆间距、注浆强度在初始数值不变，不断调整注浆区域，直至筛选出满足以下条件的注浆区域：
；
上式中，为充填节理层内部滑移面的最大切应力，/>为沿充填节理层与岩石层分界面的最大拉应力；
S42、保持注浆强度在初始数值不变、注浆区域为由步骤S41筛选出的注浆区域不变，不断调整注浆间距，直至筛选得到同时满足以下条件的注浆间距：
充填节理层内部的微裂纹连通率≤预设的微裂纹连通率最大值；
充填节理层与岩石层分界面的微裂纹连通率≤预设的微裂纹连通率最大值；
S43、保持注浆区域为由步骤S41筛选出的注浆区域不变、注浆间距在由步骤S42筛选出的注浆间距不变，不断调整注浆强度，直至筛选得到满足以下条件的注浆强度：
充填节理层轻劣化区域的抗滑移力=充填节理层重劣化区域的抗滑移力；
S44、将由步骤S41筛选出的注浆区域、由步骤S42筛选出的注浆间距、由步骤S43筛选出的注浆强度作为最优注浆参数。
通过调整注浆补强块的细观参数实现注浆强度的调整；
通过调整注浆补强块的长、宽实现注浆区域的调整；
通过调整注浆补强层中各注浆补强块之间的间距实现注浆间距的调整。
所述通过调整注浆补强块的细观参数实现注浆强度的调整包括以下步骤：
C1、按给定的注浆强度制备注浆块标准试样，对其进行实验室物理单轴压缩试验得到应力-应变曲线；
C2、根据注浆块标准试样的应力-应变曲线赋予注浆补强块细观参数。
所述步骤C2为：
建立与注浆块标准试样同尺寸的注浆块数值模型，对注浆块数值模型进行单轴压缩模拟试验得到应力-应变曲线，不断调整注浆块数值模型的细观参数，直至对注浆块数值模型进行单轴压缩模拟试验得到的应力-应变曲线与对注浆块标准试样进行实验室物理单轴压缩试验得到的应力-应变曲线一致，将此时注浆块数值模型的细观参数赋予注浆补强块。
所述步骤S2中，所述对岩石层、充填节理层按不同劣化程度进行劣化区域划分包括以下步骤：
S21、沿实际岩体边坡的深度方向进行取样得到若干个岩石试样，沿实际充填节理的深度方向进行取样得到若干个充填节理试样；
S22、对各岩石试样进行实验室物理单轴压缩试验获得其抗压强度数据，对各充填节理试样进行实验室物理单轴压缩试验获得其抗压强度数据；
S23、对各岩石试样的抗压强度数据进行拟合分析，得到实际岩体的抗压强度-深度距离拟合曲线，对各充填节理试样的抗压强度数据进行拟合分析，得到实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线；
S24、基于实际岩体的抗压强度-深度距离拟合曲线将岩石层按不同劣化程度进行劣化区域划分，基于实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线将充填节理层按不同劣化程度进行劣化区域划分。
所述步骤S22中，对各岩石试样进行实验室物理单轴压缩试验还能获得其应力-应变曲线，对各充填节理试样进行实验室物理单轴压缩试验还能获得其应力-应变曲线；
所述步骤S2中，所述赋予岩石层、充填节理层细观参数包括以下步骤：
S25、根据各岩石试样的应力-应变曲线一一赋予充填节理岩体边坡数值模型的岩石层中与各岩石试样相对应部位的细观参数，根据各充填节理试样的应力-应变曲线一一赋予充填节理岩体边坡数值模型的充填节理层中与各充填节理试样相对应部位的细观参数。
所述步骤S24中，所述基于实际岩体、实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线进行劣化区域划分具体为：
将抗压强度-深度距离拟合曲线按形态划分成下凹段、倾斜直线段、上凸段，所述下凹段、倾斜直线段、上凸段分别对应重劣化区域、轻劣化区域、无损区域。
所述步骤S5中，进行间断式注浆加固时对充填节理重劣化区域做加密处理，所述加密处理具体为缩短注浆间距，缩短后的注浆间距根据以下公式计算得到：
；
；
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；
上式中，为加密系数；/>、/>分别为充填节理层重劣化区域、轻劣化区域的累计劣化度；/>为实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线中下凹段与横坐标轴所围面积；为实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线中倾斜直线段与横坐标轴所围面积；/>为实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线中上凸段与横坐标轴所围面积，/>为安全系数。
所述步骤S1中，充填节理岩体边坡数值模型的构建具体为：
先获取实际充填节理岩体边坡中岩体边坡的数字高程数据、充填节理在岩体中的位置信息，然后基于上述两种数据在数值模拟软件中构建充填节理岩体边坡数值模型。
本发明的原理说明为：
本发明所述一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法，构建了劣化作用下充填节理岩石边坡数值模型，利用数值模型进行多次数值模拟并优化加固参数，可视化了采用不同组加固参数加固对充填节理岩石边坡稳定性的影响，具有直观清晰的特点，保障岩体工程稳定性的同时有效的节约了施工成本和显著缩短了施工周期，减少了资源的浪费。在建立数值模型时充分考虑环境因素造成的劣化效应，避免了现有研究不考虑劣化效应或在建立数值模型中对整体数值模型进行同一参数折减即整体数值模型的劣化效应相同，并未考虑沿深度方向的劣化效应不同，一定程度上不能准确反映研究对象所遭受的劣化作用的真实性问题；实际中充填节理岩体边坡坡面长期暴露在空气中，各种劣化作用下坡面位置的劣化效应最严重，劣化效应随着向岩体内部的方向逐渐减弱；此外，由于充填节理层结构较为松散，且具有低强度和大变形特性，在劣化作用下充填节理层劣化效应尤其严重，劣化效应也随着向充填节理的深度方向逐渐减弱，并且岩石层与充填节理层劣化效应减弱速度不同。因此，本发明在建立数值模型时针对劣化作用影响进行了劣化区域划分，可以精准反映劣化作用对充填节理岩体边坡的影响。
实施例1：
参见图1，一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法，具体按照以下步骤进行：
S1、获取实际充填节理岩体边坡中岩体边坡的数字高程数据、充填节理在岩体中的位置信息，然后基于上述两种数据在颗粒流数值模拟软件PFC中构建如图2所示的充填节理岩体边坡数值模型，所述充填节理岩体边坡数值模型包括岩石层、位于岩石层内部的充填节理层；
S2、对岩石层、充填节理层按不同劣化程度进行劣化区域划分并赋予岩石层、充填节理层细观参数，具体步骤为：
S21、如图3所示，沿实际岩体边坡的深度方向进行取样得到若干个岩石试样，沿实际充填节理的深度方向进行取样得到若干个充填节理试样；
S22、对各岩石试样进行实验室物理单轴压缩试验获得其抗压强度数据和应力-应变曲线，对各充填节理试样进行实验室物理单轴压缩试验获得其抗压强度数据和应力-应变曲线；
S23、对各岩石试样的抗压强度数据进行拟合分析，得到实际岩体的抗压强度-深度距离拟合曲线，对各充填节理试样的抗压强度数据进行拟合分析，得到实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线；
S24、所述实际岩体、实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线按形态可划分成下凹段、倾斜直线段、上凸段，所述下凹段、倾斜直线段、上凸段分别对应重劣化区域、轻劣化区域、无损区域，参见图4，基于实际岩体的抗压强度-深度距离拟合曲线将岩石层按不同劣化程度进行劣化区域划分，参见图5，基于实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线将充填节理层按不同劣化程度进行劣化区域划分，所述劣化区域划分结果参见图6，图6中A1-A3区分别对应充填节理层的重劣化区域、轻劣化区域、无损区域；B1-B3区分别对应岩石层的重劣化区域、轻劣化区域、无损区域；
S25、根据各岩石试样的应力-应变曲线一一赋予充填节理岩体边坡数值模型的岩石层中与各岩石试样相对应部位的细观参数，具体为：建立与岩石试样同尺寸的数值模型，不断调整该数值模型的细观参数，直至对该数值模型进行单轴压缩模拟试验得到的应力-应变曲线与对岩石试样进行实验室物理单轴压缩试验得到的应力-应变曲线一致，将此时的细观参数赋予充填节理岩体边坡数值模型的岩石层中与该岩石试样相对应的部位；
根据各充填节理试样的应力-应变曲线一一赋予充填节理岩体边坡数值模型的充填节理层中与各充填节理试样相对应部位的细观参数，具体为：建立与充填节理试样同尺寸的数值模型，不断调整该数值模型的细观参数，直至对该数值模型进行单轴压缩模拟试验得到的应力-应变曲线与对充填节理试样进行实验室物理单轴压缩试验得到的应力-应变曲线一致，将此时的细观参数赋予充填节理岩体边坡数值模型的充填节理层中与该充填节理试样相对应的部位；
S3、在充填节理层的轻劣化区域以及重劣化区域设置注浆补强层以模拟间断式注浆，所述注浆补强层包括按一定注浆参数设置的多个注浆补强块，所述注浆参数包括注浆强度、注浆区域、注浆间距；
S4、不断调整注浆参数，对考虑劣化作用的充填节理岩体边坡数值模型仿真模拟，确定最优注浆参数，具体步骤为：
S41、参见表1，保持注浆间距和注浆强度在初始数值不变，通过调整注浆补强块的长、宽以调整注浆区域，直至筛选出满足以下条件的注浆区域：
；
上式中，为充填节理层内部滑移面的最大切应力，/>为沿充填节理层与岩石层分界面的最大拉应力；
表1 注浆区域筛选
最终筛选得到注浆区域为30cm×60cm；
S42、参见表2，保持注浆强度在初始数值不变、注浆区域为由步骤S41筛选出的注浆区域不变，通过调整注浆补强层中各注浆补强块之间的间距以调整注浆间距，直至筛选得到同时满足以下条件的注浆间距：
充填节理层内部的微裂纹连通率≤预设的微裂纹连通率最大值；
充填节理层与岩石层分界面的微裂纹连通率≤预设的微裂纹连通率最大值；
表2 注浆间距筛选
最终筛选得到的注浆间距为50cm；
S43、参见表3，保持注浆区域为由步骤S41筛选出的注浆区域不变、注浆间距在由步骤S42筛选出的注浆间距不变，通过调整注浆补强块的细观参数以调整注浆强度，直至筛选得到满足以下条件的注浆强度：
充填节理层轻劣化区域的抗滑移力=充填节理层重劣化区域的抗滑移力；
所述通过调整注浆补强块的细观参数以调整注浆强度具体为：
C1、按给定的注浆强度制备注浆块标准试样，对其进行实验室物理单轴压缩试验得到应力-应变曲线；
C2、建立与注浆块标准试样同尺寸的注浆块数值模型，不断调整注浆块数值模型的细观参数，直至对注浆块数值模型进行单轴压缩模拟试验得到的应力-应变曲线与对注浆块标准试样进行实验室物理单轴压缩试验得到的应力-应变曲线一致，将此时注浆块数值模型的细观参数赋予注浆补强块；
表3 注浆强度筛选
最终筛选得到的注浆强度为25MPa；
S44、将由步骤S41筛选出的注浆区域、由步骤S42筛选出的注浆间距、由步骤S43筛选出的注浆强度作为最优注浆参数，所述最优注浆参数为：注浆强度为25MPa、注浆区域为30cm×60cm、注浆间距为50cm；
S5、根据最优注浆参数对实际充填节理岩体边坡中充填节理的重劣化区域、轻劣化区域进行间断式注浆加固。
实施例2：
与实施例1的不同之处在于：
参见图7，所述步骤S5中，在对充填节理的重劣化区域进行间断式注浆加固时需做加密处理，所述加密处理具体为缩短注浆间距，缩短后的注浆间距根据以下公式计算得到：
；
；
；
；
上式中，为加密系数；/>、/>分别为充填节理层重劣化区域、轻劣化区域的累计劣化度；/>为实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线中下凹段与横坐标轴所围面积；为实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线中倾斜直线段与横坐标轴所围面积；/>为实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线中上凸段与横坐标轴所围面积，/>为安全系数，由于本实施例2中的实际岩体为花岗岩，/>设为1.2。/>
Claims (9)
1.一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法，其特征在于：
所述加固方法包括以下步骤：
S1、在数值模拟软件中构建充填节理岩体边坡数值模型，所述充填节理岩体边坡数值模型包括岩石层、位于岩石层内部的充填节理层；
S2、对岩石层、充填节理层按不同劣化程度进行劣化区域划分并赋予岩石层、充填节理层细观参数，其中，所述劣化区域包括无损区域、轻劣化区域、重劣化区域；
S3、在充填节理层的轻劣化区域以及重劣化区域设置注浆补强层以模拟间断式注浆，所述注浆补强层包括按一定注浆参数设置的多个注浆补强块，所述注浆参数包括注浆强度、注浆区域、注浆间距；
S4、不断调整注浆参数，对考虑劣化作用的充填节理岩体边坡数值模型仿真模拟，确定最优注浆参数；
S5、根据最优注浆参数对实际充填节理岩体边坡中的充填节理进行间断式注浆加固。
2.根据权利要求1所述的一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法，其特征在于：
所述步骤S4包括以下步骤：
S41、保持注浆间距、注浆强度在初始数值不变，不断调整注浆区域，直至筛选出满足以下条件的注浆区域：
上式中，为充填节理层内部滑移面的最大切应力，/>为沿充填节理层与岩石层分界面的最大拉应力；
S42、保持注浆强度在初始数值不变、注浆区域为由步骤S41筛选出的注浆区域不变，不断调整注浆间距，直至筛选得到同时满足以下条件的注浆间距：
充填节理层内部的微裂纹连通率≤预设的微裂纹连通率最大值；
充填节理层与岩石层分界面的微裂纹连通率≤预设的微裂纹连通率最大值；
S43、保持注浆区域为由步骤S41筛选出的注浆区域不变、注浆间距在由步骤S42筛选出的注浆间距不变，不断调整注浆强度，直至筛选得到满足以下条件的注浆强度：
充填节理层轻劣化区域的抗滑移力＝充填节理层重劣化区域的抗滑移力；
S44、将由步骤S41筛选出的注浆区域、由步骤S42筛选出的注浆间距、由步骤S43筛选出的注浆强度作为最优注浆参数。
3.根据权利要求1或2所述的一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法，其特征在于：
通过调整注浆补强块的细观参数实现注浆强度的调整；
通过调整注浆补强块的长、宽实现注浆区域的调整；
通过调整注浆补强层中各注浆补强块之间的间距实现注浆间距的调整。
4.根据权利要求3所述的一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法，其特征在于：
所述通过调整注浆补强块的细观参数实现注浆强度的调整包括以下步骤：
C1、按给定的注浆强度制备注浆块标准试样，对其进行实验室物理单轴压缩试验得到应力-应变曲线；
C2、根据注浆块标准试样的应力-应变曲线赋予注浆补强块细观参数。
5.根据权利要求4所述的一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法，其特征在于：
所述步骤C2为：
建立与注浆块标准试样同尺寸的注浆块数值模型，对注浆块数值模型进行单轴压缩模拟试验得到应力-应变曲线，不断调整注浆块数值模型的细观参数，直至对注浆块数值模型进行单轴压缩模拟试验得到的应力-应变曲线与对注浆块标准试样进行实验室物理单轴压缩试验得到的应力-应变曲线一致，将此时注浆块数值模型的细观参数赋予注浆补强块。
6.根据权利要求1或2所述的一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法，其特征在于：
所述步骤S2中，所述对岩石层、充填节理层按不同劣化程度进行劣化区域划分包括以下步骤：
S21、沿实际岩体边坡的深度方向进行取样得到若干个岩石试样，沿实际充填节理的深度方向进行取样得到若干个充填节理试样；
S22、对各岩石试样进行实验室物理单轴压缩试验获得其抗压强度数据，对各充填节理试样进行实验室物理单轴压缩试验获得其抗压强度数据；
S23、对各岩石试样的抗压强度数据进行拟合分析，得到实际岩体的抗压强度-深度距离拟合曲线，对各充填节理试样的抗压强度数据进行拟合分析，得到实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线；
S24、基于实际岩体的抗压强度-深度距离拟合曲线将岩石层按不同劣化程度进行劣化区域划分，基于实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线将充填节理层按不同劣化程度进行劣化区域划分。
7.根据权利要求6所述的一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法，其特征在于：
所述步骤S22中，对各岩石试样进行实验室物理单轴压缩试验还能获得其应力-应变曲线，对各充填节理试样进行实验室物理单轴压缩试验还能获得其应力-应变曲线；
所述步骤S2中，所述赋予岩石层、充填节理层细观参数包括以下步骤：
S25、根据各岩石试样的应力-应变曲线一一赋予充填节理岩体边坡数值模型的岩石层中与各岩石试样相对应部位的细观参数，根据各充填节理试样的应力-应变曲线一一赋予充填节理岩体边坡数值模型的充填节理层中与各充填节理试样相对应部位的细观参数。
8.根据权利要求6所述的一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法，其特征在于：
所述步骤S24中，所述基于实际岩体、实际充填节理的抗压强度-深度距离拟合曲线进行劣化区域划分具体为：
将抗压强度-深度距离拟合曲线按形态划分成下凹段、倾斜直线段、上凸段，所述下凹段、倾斜直线段、上凸段分别对应重劣化区域、轻劣化区域、无损区域。
9.根据权利要求1或2所述的一种劣化作用下充填节理岩体边坡加固方法，其特征在于：
所述步骤S1中，充填节理岩体边坡数值模型的构建具体为：
先获取实际充填节理岩体边坡中岩体边坡的数字高程数据、充填节理在岩体中的位置信息，然后基于上述两种数据在数值模拟软件中构建充填节理岩体边坡数值模型。
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