一种基于楔形体裂隙水压力分布规律的边坡监测方法技术

本发明专利技术涉及楔形体稳定性分析技术领域，具体地指一种基于楔形体裂隙水压力分布规律的边坡监测方法。包括以下步骤：1)、识别潜在的不稳定楔形体W；2)、对不稳定楔形体W进行受力分析；3)、对楔形体W的裂隙水压力分布规律进行分析；4)、求解楔形体所处水压力分布情况下楔形体安全系数；5)、基于权重参数求解楔形体W的最大剪切位移；6)、推导临界安全位移；7)、计算边坡结构面交线L的位移，并将其与临界安全位移对比，根据对比结果采取相应措施。本发明专利技术根据楔形体的受力特点，对传统的裂隙水压力分布规律进行改进，求解出不同水压力分布作用下楔形体的最大剪切位移，避免了传统方法中对楔形体位移求解的不准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于楔形体裂隙水压力分布规律的边坡监测方法
本专利技术涉及楔形体稳定性分析
，具体地指一种基于楔形体裂隙水压力分布规律的边坡监测方法。
技术介绍
滑坡作为我国严重的地质灾害之一，具有极大的危害性和破坏性，给我国带来巨大的经济财产损失，且对建筑工程与人民生命安全造成严重威胁。其中，岩体滑坡是常见的一种危害较大的滑坡地质灾害，尤其是当岩体边坡有明显的结构面时，滑坡体极易沿着结构面滑动形成滑坡。因此，针对岩体边坡及时采取相应的防治措施并减小或根除岩体滑坡灾害的风险，在滑坡减灾防灾领域具有十分重要的科学意义和工程应用价值。根据岩体结构类型，岩体滑坡可划分为整体结构边坡、层状结构边坡、碎裂结构边坡和散体结构边坡四种不同类型。据统计，在岩体滑坡中最为常见的一种是碎裂结构边坡中的楔形双滑移面边坡。楔形双滑移面边坡一般由两个结构面切割，形成楔形四面体。楔形双滑移面边坡滑动面的倾向大于30°，常出现于缓倾断裂构造区，因其滑动结构面与边坡的倾向很少有完全一致或接近的地质条件，所以楔形双滑移面边坡比单滑动面结构边坡出现的概率更高。楔形体作为岩质边坡一种常见的破坏形式，在实际工程中，如何根据楔形体的变形来判断其稳定状态是一个重要的问题。在楔形体岩质边坡中，进行楔形体稳定性分析时，只考虑楔形体的几何方向，很难准确地得到楔形体的安全系数。在实际工程中，如何根据楔形体的变形来判断其稳定状态是一个重要的问题。楔形体滑坡属于双滑面滑坡，由于两个滑面的产状、抗剪强度参数等方面存在差异，其对楔形体的抗滑作用也不同。许多研究及统计资料表明，影响库岸边坡稳定性的重要因素是地下水。地下水的渗流作用会影响边坡中作为渗流骨架的岩体力学性质，从而来影响岸坡稳定性。Hoek等在1973年对楔形体的稳定性分析中，考虑了楔形体的几何尺寸、结构面的抗剪强度和地下水分布，能够有效地求解出楔形体边坡的安全系数，但其考虑的地下水分布是楔形体交线的中间位置为最大水压力，这种考虑只能适应于某种特殊情况，不适用于整个楔形体的裂隙水压力分析。因此，对楔形体进行受力分析，探究楔形体中结构面对坡体稳定性的影响程度，对传统的水压力分布模型进行改进，求解楔形体的权重位移，从而根据现场的变形监测数据可以选择合适的时机对坡体进行支护，对于实际工程中的监测和预报坡体变形有重要的指导意义。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要解决上述
技术介绍
中提到的现有楔形体边坡安全系数计算方式所基于的地下水分布情况并不适用于整个楔形体的裂隙水压力分析，提供一种基于楔形体裂隙水压力分布规律的边坡监测方法。本专利技术的技术方案为：一种基于楔形体裂隙水压力分布规律的边坡监测方法，其特征在于：包括以下步骤：1)、对监测边坡进行分析，识别潜在的不稳定楔形体W，运用赤平极射投影确定楔形体的空间几何形态和力学特征；2)、对楔形体W进行受力分析；3)、对楔形体W的裂隙水压力分布规律进行分析；4)、对楔形体W进行位移分析，利用楔形体结构的受力特点，基于楔形体所处环境下的水压力分布情况，求解楔形体安全系数；5)、依照楔形体安全系数求解方法，对楔形体进行极限平衡分析，求解权重参数，基于权重参数求解楔形体W的最大剪切位移；6)、依据GB50330-2013建筑边坡工程技术规范，设定楔形体W安全系数，基于最大剪切位移，推导临界安全位移；7)、根据监测点同楔形体W与边坡接触的结构面a和结构面b的交线L的位置关系，计算边坡结构面交线L的位移，并将其与临界安全位移进行对比，根据对比结果采取相应措施。进一步的所述的步骤4)中，所述的水压力分布情况包括楔形体下端的泄水能力大于楔形体上端补给能力的水压力分布情况、楔形体下端泄水能力不大于楔形体上端补给能力的水压力分布情况和楔形体下端无泄水能力的水压力分布情况。进一步的在楔形体下端的泄水能力大于楔形体上端补给能力的水压力分布情况下求解楔形体安全系数的方法为：按照下列公式计算楔形体安全系数：其中：Fs——楔形体安全系数；Na——楔形体与自然坡面接触的一侧结构面a上受到的有效正应力；Nb——楔形体与自然坡面接触的另一侧结构面b上受到的有效正应力；——结构面a的内摩擦角；——结构面b的内摩擦角；ca——结构面a的黏聚力；cb——结构面b的黏聚力；Aa——结构面a的面积；Ab——结构面b的面积；S——楔形体受到的下滑力。进一步的在楔形体下端泄水能力不大于楔形体上端补给能力的水压力分布情况下求解楔形体安全系数的方法为：按照下列公式计算楔形体安全系数：其中：Fs——楔形体安全系数；Na——楔形体与自然坡面接触的一侧结构面a上受到的有效正应力；Nb——楔形体与自然坡面接触的另一侧结构面b上受到的有效正应力；——结构面a的内摩擦角；——结构面b的内摩擦角；ca——结构面a的黏聚力；cb——结构面b的黏聚力；Aa——结构面a的面积；Ab——结构面b的面积；S——楔形体受到的下滑力；Ua2——结构面a上的静水上举力；Ub2——结构面b上的静水上举力。进一步的在楔形体下端无泄水能力的水压力分布情况下求解楔形体安全系数的方法为：按照下列公式计算楔形体安全系数：其中：Fs——楔形体安全系数；Na——楔形体与自然坡面接触的一侧结构面a上受到的有效正应力；Nb——楔形体与自然坡面接触的另一侧结构面b上受到的有效正应力；——结构面a的内摩擦角；——结构面b的内摩擦角；ca——结构面a的黏聚力；cb——结构面b的黏聚力；Aa——结构面a的面积；Ab——结构面b的面积；S——楔形体受到的下滑力；Ua3——结构面a上的静水上举力；Ub3——结构面b上的静水上举力。进一步的楔形体下端的泄水能力大于楔形体上端补给能力的水压力分布情况下楔形体最大剪切位移为：其中：εmax——楔形体最大剪切位移；Na——楔形体与自然坡面接触的一侧结构面a上受到的有效正应力；Nb——楔形体与自然坡面接触的另一侧结构面b上受到的有效正应力；——结构面a的内摩擦角；——结构面b的内摩擦角；ca——结构面a的黏聚力；cb——结构面b的黏聚力；Aa——结构面a的面积；Ab——结构面b的面积；εmax,a——结构面a的最大剪切位移；εmax,b——结构面b的最大剪切位移。进一步的楔形体下端泄水能力不大于楔形体上端补给能力的水压力分布情况下楔形体最大剪切位移为：其中：εmax——楔形体最大剪切位移；Na——楔形体与自然坡面接触的一侧结构面a上受到的有效正应力；Nb——楔形体与自然坡面接触的另一侧结构面b上受到的有效正应力；——结构面a的内摩擦角；——结构面b的内摩擦角；ca——结构面a的黏聚力；cb——结构面b的黏聚力；Aa——结构面a的面积；Ab——结构面b的面积；Ua2——结构面a上的静水上举力；Ub2——结构面b上的静水上举力；εmax,a——结构面a的最大剪切位移；εmax,b——结构面b的最大剪切位移。进一步的楔形体下端无泄水能力的水压力分布情况下楔形体最大剪切位移为：其中：εmax——楔形体最大剪切位移；Na——楔形体与自然坡面接触的一侧结构面a上受到的有效正应力；Nb——楔形体与自然坡面接触的另一侧结构面b上受到的有效正应力；——结构面a的内摩擦角；——结构面b的内摩擦角；ca——结构面a的黏聚力；cb——结构面b的黏聚力；Aa——结构面a的面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于楔形体裂隙水压力分布规律的边坡监测方法，其特征在于：包括以下步骤：1)、对监测边坡进行分析，识别潜在的不稳定楔形体W，运用赤平极射投影确定楔形体的空间几何形态和力学特征；2)、对楔形体W进行受力分析；3)、对楔形体W的裂隙水压力分布规律进行分析；4)、对楔形体W进行位移分析，利用楔形体结构的受力特点，基于楔形体所处环境下的水压力分布情况，求解楔形体安全系数；5)、依照楔形体安全系数求解方法，对楔形体进行极限平衡分析，求解权重参数，基于权重参数求解楔形体W的最大剪切位移；6)、依据GB50330‑2013建筑边坡工程技术规范，设定楔形体W安全系数，基于最大剪切位移，推导临界安全位移；7)、根据监测点同楔形体W与边坡接触的结构面a和结构面b的交线L的位置关系，计算边坡结构面交线L的位移，并将其与临界安全位移进行对比，根据对比结果采取相应措施。

【技术特征摘要】
1.一种基于楔形体裂隙水压力分布规律的边坡监测方法，其特征在于：包括以下步骤：1)、对监测边坡进行分析，识别潜在的不稳定楔形体W，运用赤平极射投影确定楔形体的空间几何形态和力学特征；2)、对楔形体W进行受力分析；3)、对楔形体W的裂隙水压力分布规律进行分析；4)、对楔形体W进行位移分析，利用楔形体结构的受力特点，基于楔形体所处环境下的水压力分布情况，求解楔形体安全系数；5)、依照楔形体安全系数求解方法，对楔形体进行极限平衡分析，求解权重参数，基于权重参数求解楔形体W的最大剪切位移；6)、依据GB50330-2013建筑边坡工程技术规范，设定楔形体W安全系数，基于最大剪切位移，推导临界安全位移；7)、根据监测点同楔形体W与边坡接触的结构面a和结构面b的交线L的位置关系，计算边坡结构面交线L的位移，并将其与临界安全位移进行对比，根据对比结果采取相应措施。2.如权利要求1所述的一种基于楔形体裂隙水压力分布规律的边坡监测方法，其特征在于：所述的步骤4)中，所述的水压力分布情况包括楔形体下端的泄水能力大于楔形体上端补给能力的水压力分布情况、楔形体下端泄水能力不大于楔形体上端补给能力的水压力分布情况和楔形体下端无泄水能力的水压力分布情况。3.如权利要求2所述的一种基于楔形体裂隙水压力分布规律的边坡监测方法，其特征在于：在楔形体下端的泄水能力大于楔形体上端补给能力的水压力分布情况下求解楔形体安全系数的方法为：按照下列公式计算楔形体安全系数：其中：Fs——楔形体安全系数；Na——楔形体与自然坡面接触的一侧结构面a上受到的有效正应力；Nb——楔形体与自然坡面接触的另一侧结构面b上受到的有效正应力；——结构面a的内摩擦角；——结构面b的内摩擦角；ca——结构面a的黏聚力；cb——结构面b的黏聚力；Aa——结构面a的面积；Ab——结构面b的面积；S——楔形体受到的下滑力。4.如权利要求2所述的一种基于楔形体裂隙水压力分布规律的边坡监测方法，其特征在于：在楔形体下端泄水能力不大于楔形体上端补给能力的水压力分布情况下求解楔形体安全系数的方法为：按照下列公式计算楔形体安全系数：其中：Fs——楔形体安全系数；Na——楔形体与自然坡面接触的一侧结构面a上受到的有效正应力；Nb——楔形体与自然坡面接触的另一侧结构面b上受到的有效正应力；——结构面a的内摩擦角；——结构面b的内摩擦角；ca——结构面a的黏聚力；cb——结构面b的黏聚力；Aa——结构面a的面积；Ab——结构面b的面积；S——楔形体受到的下滑力；Ua2——结构面a上的静水上举力；Ub2——结构面b上的静水上举力。5.如权利要求2所述的一种基于楔形体裂隙水压力分布规律的边坡监测方法，其特征在于：在楔形体下端无泄水能力的水压力分布情况下求解楔形体安全系数的方法为：按照下列公式计算楔形体安全系数：其中：Fs——楔形体安全系数；Na——楔形体与自然坡面接触的一侧结构面a上受到的有效正应力；Nb——楔形体与自然坡面接触的另一侧结构面b上受到的有效正应力；——结构面a的内摩擦角；——结构面b的内摩擦角；ca——结构面a的黏聚力；cb——结构面b的黏聚力；Aa——结构面a的面积；Ab——结构面b的面积...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯登，张杰，詹学启，金奖，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42