一种确定失稳边坡岩土体抗剪强度参数的方法

摘要

本发明公开了一种确定失稳边坡岩土体抗剪强度参数的方法，包括以下步骤：S1、确定边坡失稳前的断面尺寸；S2、确定边坡岩土层的种类、组合结构和容重；S3、确定滑坡后坡面的断面形态；S4、确定边坡失稳时唯一滑动面形态；S5、确定除了滑动面j

说明书

技术领域

本发明隶属于岩土工程与地质工程技术领域，涉及一种确定失稳边坡岩土体抗剪强度参数的方法。

背景技术

由本领域公知常识可知，土质和岩质边坡岩土体的抗剪强度参数会在以降雨为主的影响下不断降低，直至边坡将要产生失稳破坏的临界值，此时将易产生滑坡地质灾害，造成一定的人员伤亡、经济损失、交通阻断和生态破坏。

对于新近产生的滑坡灾害，为了进行滑坡的合理设计与治理以及开展类似边坡的准确监测预警，确定失稳边坡产生破坏的岩土体临界抗剪强度参数显得尤为重要。

岩土的类别及其均匀性和滑动面的形态对失稳边坡岩土体抗剪强度参数的大小都会产生不同程度的影响，而目前尚未有考虑这些因素影响用于确定失稳边坡岩土体抗剪强度参数的方法。

因此，需要一种确定失稳边坡岩土体抗剪强度参数的方法，实现对不同岩土类型、岩土组合和滑动面形态的失稳边坡岩土体抗剪强度参数进行合理确定，进而更好的服务于滑坡的合理设计与治理以及开展类似边坡的准确监测预警。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定失稳边坡岩土体抗剪强度参数的方法，用于解决以下问题：

1、解决具有均质岩土材料的失稳边坡岩土体抗剪强度参数(包括粘聚力C和内摩擦角φ)的确定问题；

2、解决具有不同形态滑动面的失稳边坡岩土体抗剪强度参数的确定问题。

3、解决具有复杂岩土层组合的失稳边坡岩土体抗剪强度参数的确定问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种确定失稳边坡岩土体抗剪强度参数的方法，包括以下步骤：

S1、确定边坡失稳前的断面尺寸

通过测量邻近未失稳坡面形态或者查阅设计图纸确定；

S2、确定边坡岩土层的种类、组合结构和容重

S20、确定边坡岩土层的种类以及组合结构

假定确定的岩土层有M种；

S21、确定容重γ

在考虑影响因素的前提下，通过取样室内测试进行确定；对于任意的岩土层i，边坡失稳时容重值为γ

S3、确定滑坡后坡面的断面形态

在滑坡后坡面上设置多个测点并确定测点坐标，而后依次连接相邻测点坐标，形成滑坡后坡面；

S4、确定边坡失稳时唯一滑动面形态

具体表现形式至少为圆弧、多段线以及多段线与圆弧的组合形式中的一种；

S5、确定除了滑动面j

S6、确定失稳边坡岩土体的抗剪强度参数：粘聚力C

S60、建立未滑坡前的边坡断面模型；

S61、对边坡岩土层i的粘聚力C

S62、计算边坡沿着滑动面j

S63、由如下限定条件，确定失稳边坡破坏时任意岩土层i的粘聚力C

|K

其中，K

优选的，在步骤S21中影响因素为降雨。

优选的，在步骤S3中在绘图软件中用多段线或者样条曲线依次连接相邻测点坐标。

优选的，在步骤S3中测点坐标通过激光测距仪、全站仪、水准仪或者GNSS接收机中的一种或者及其组合确定。

优选的，在步骤S4中滑动面采用现场调查、测量、钻探或者物探确定。

优选的，在步骤S62中采用边坡极限平衡法计算稳定系数K

优选的，边坡极限平衡法至少包括瑞典条分法、简化Bishop法、传递系数法、Spencer法、Morgenstern-Price法之一。

优选的，在步骤S63中当确定了具有多个粘聚力C

因此，本发明采用上述一种确定失稳边坡岩土体抗剪强度参数的方法，考虑岩土的类别、均匀性以及滑动面的形态确定的失稳边坡岩土体抗剪强度参数，更为精准。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明失稳边坡断面示意图；

图2为本发明观察值y

图3为本发明实验例所述实际失稳边坡；

图4为本发明实验例所述实际失稳边坡的断面图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

图1为本发明失稳边坡断面示意图，如图1所示，本发明包括以下步骤：

S1、确定边坡失稳前的断面尺寸

通过测量邻近未失稳坡面形态或者查阅设计图纸确定；

S2、确定边坡岩土层的种类、组合结构和容重

S20、确定边坡岩土层的种类以及组合结构

边坡岩土层的种类和组合结构可以通过现场调查、钻探、物探等方法确定，假定确定的岩土层有M种；

S21、确定容重γ

在考虑影响因素的前提下，通过取样室内测试进行确定；对于任意的岩土层i，边坡失稳时容重值为γ

优选的，在步骤S21中影响因素为降雨。

S3、确定滑坡后坡面的断面形态

在滑坡后坡面上设置多个测点并确定测点坐标，而后依次连接相邻测点坐标，形成滑坡后坡面；

优选的，在步骤S3中在绘图软件(如AutoCAD)中用多段线或者样条曲线依次连接相邻测点坐标。优选的，在步骤S3中测点坐标通过激光测距仪、全站仪、水准仪或者GNSS接收机中的一种或者及其组合确定。

S4、确定边坡失稳时唯一滑动面形态

具体表现形式至少为圆弧、多段线以及多段线与圆弧的组合形式中的一种；

优选的，需要说明的是，对于一般滑坡而言，其滑动面通常是唯一的，在步骤S4中滑动面采用现场调查、测量、钻探或者物探确定。

S5、确定除了滑动面j

边坡沿着滑动面j

需要说明的是，除了滑动面j

S6、确定失稳边坡岩土体的抗剪强度参数：粘聚力C

S60、建立未滑坡前的边坡断面模型(内含M种岩土层组合结构、已知滑动面j

S61、对边坡岩土层i的粘聚力C

S62、计算边坡沿着滑动面j

优选的，在步骤S62中采用边坡极限平衡法计算稳定系数K

S63、由如下限定条件，确定失稳边坡破坏时任意岩土层i的粘聚力C

|K

其中，K

上述限定条件中，式(1)确保边坡达到失稳临界条件，并沿着滑动面j

优选的，在步骤S63中当确定了具有多个粘聚力C

图2为本发明观察值y

实验例：

图3为本发明实验例所述实际失稳边坡；图4为本发明实验例所述实际失稳边坡的断面图，如图3和图4所示的失稳边坡的岩土体类型为含钙质结核体的黄土，按照下面的步骤确定失稳边坡黄土体的抗剪强度参数：

S1、确定黄土边坡失稳前的断面尺寸

通过测量邻近未失稳坡面形态参数(坡度与坡面长度)，确定黄土边坡失稳前的断面尺寸；

S2、确定边坡岩土层的种类、组合结构和容重

通过现场调查认为，边坡岩土体类型为含钙质结核体的黄土，边坡岩土体可近似看成均质黄土。考虑可能降雨入渗作用，黄土的容重γ值取为19.5kN/m

S3、确定滑坡后坡面的断面形态

采用激光位移计对图3中失稳边坡坡面设定的虚线进行多点测试，进而通过几何关系确定这些测点的坐标。在绘图软件AutoCAD中，用样条曲线依次连接相邻测点，即可确定滑坡后坡面的断面形态。

S4、确定边坡失稳时唯一滑动面形态

通过现场调查和测量，发现滑坡后壁断面形态呈圆弧状，滑出口位于坡脚O点，滑动面与坡顶面相交于A点。因此，可近似认为边坡失稳时唯一滑动面形态为圆弧状。在滑坡后壁断面上取一个测点，过此测点可确定唯一一条同时经过点O和A的滑动面j

S5、确定除了滑动面j

除了滑动面j

S6、确定失稳边坡黄土体的抗剪强度参数

表1为x

图4为本发明实验例所述实际失稳边坡的断面图，由图4结合表1可知，在图中设置原边坡坡脚处为坐标原点为O，滑动面jmin与滑动面j

按照图4建立未滑坡前的边坡断面模型(内含1种黄土层和已知滑动面j

验证：当黄土层的粘聚力C

|K

因此，本发明采用上述一种确定失稳边坡岩土体抗剪强度参数的方法，考虑岩土的类别、均匀性以及滑动面的形态确定的失稳边坡岩土体抗剪强度参数，更为精准。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。