一种风化岩边坡稳定性分析方法技术

本发明专利技术公开了一种风化岩边坡稳定性分析方法，涉及地质灾害防治技术领域。本发明专利技术的一种风化岩边坡稳定性分析方法，包括确定风化岩质边坡稳定性影响因素、确定边坡稳定性评价指标及其计算方法、边坡稳定性评价指标F

【技术实现步骤摘要】
一种风化岩边坡稳定性分析方法


[0001]本专利技术涉及地质灾害防治
，更具体地说是一种风化岩边坡稳定性分析方法。

技术介绍

[0002]滑坡是一种非常严重的地质灾害，会给人们的人身安全和生命财产带来重大危害，对铁路、公路、水运和矿山建设等基础设施带来极大的损失。我国是一个多山的国家，地貌错综复杂，暴雨泥石流时常发生，滑坡灾害在我国十分常见。因此，开展边坡稳定性方面的研究是十分必要的。由于边坡受多种综合因素影响的缘故，时下不少在建工程常有发生边坡失稳的情况。当发生失稳破坏时，工程安全将受到影响，选择行之有效的边坡支护方式成为工程项目的重中之重。

技术实现思路

[0003]1.专利技术要解决的技术问题
[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种风化岩边坡稳定性分析方法，通过改变随机参数的分布类型和变异系数即可分析对边坡稳定性可靠度指标的影响，加之运用计算程序，实现了风化岩边坡稳定性分析方法的程序化，从而对边坡的多种综合因素影响采取相应的措施进行防护。
[0005]2.技术方案
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0007]一种风化岩边坡稳定性分析方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一、建立边坡模型：对边坡的外形、各岩层物理力学参数和外荷载进行建模；
[0009]步骤二、确定边坡稳定性评价指标及其计算方法：采用简化Bishop法，建立风化岩质边坡稳定性评价指标的计算模型，
[0010][0011][0012]式中，Q
i
为土条间的作用力(如地震作用力)，h
i
为土条高，b
i
为宽，W
i
为土条本身的自重力，N
i
为土条底部的总法向反力，T
i
为土条底部(滑裂面)上总的切向阻力，α
i
为土条底部坡角，l
i
为坡长，γ
i
为坡体容重，R为滑裂面圆弧半径，AB为滑裂面弧面，e
i
为土条水平力Q
i
的作用点到圆心的垂直距离；
[0013]步骤三、边坡稳定性评价指标F
s
对风化岩质边坡稳定性影响因素的敏感性程度分析：以F
s
作为综合评判指标，对各因素进行水平划分，采用正交分析法对风化岩质边坡稳定
性影响因素的敏感性程度进行分析；
[0014]步骤四、确定风化岩质边坡可靠度分析变量：根据步骤三中的敏感性分析结果，选取敏感性强的风化岩质边坡稳定性影响因素作为风化岩质边坡可靠度分析的变量；
[0015]步骤五、确定风化岩质边坡最危险滑动面；
[0016]步骤六、建立风化岩质边坡的可靠度计算模型：利用Matlab软件，进行边坡的可靠度模拟计算；
[0017]步骤七、风化岩质边坡稳定性计算结果分析：根据风化岩质边坡稳定性等级分类表，确定风化岩质边坡稳定性等级，再根据可靠度指标β的计算公式，计算出风化岩质边坡稳定性的可靠度。
[0018]进一步的技术方案，步骤三中，步骤一中，边坡的外形包括组成边坡的各个关键点的坐标、坡面线、岩层分界线和滑动面。
[0019]进一步的技术方案，步骤一中，各岩层物理力学参数包括粘聚力C、内摩擦角及重度γ。
[0020]进一步的技术方案，步骤一中，外荷载包括坡面荷载及地震力。
[0021]进一步的技术方案，步骤三中，风化岩质边坡稳定性的影响因素包括粘聚力C、内摩擦角重度γ、坡高H以及地震加速度a，以F
s
作为综合评判指标，对各因素进行水平划分，各影响因素水平为3水平，因素水平表如下：
[0022][0023]影响岩土边坡稳定性的因素有内在因素及外在因素两个方面，对边坡稳定性的影响因素主要从边坡的地形地貌特征、岩土参数、结构面性质、地下水渗流和地震作用等几个方面进行分析评价。如上所示，本专利技术选取粘聚力C、内摩擦角重度γ、坡高H以及地震加速度a作为风化岩质边坡稳定性的影响因素，以F
s
作为综合评判指标，从而对各因素进行水平划分。
[0024]进一步的技术方案，步骤五中，确定风化岩质边坡最危险滑动面包括确定初始解种群以及最危险滑动面的确定，具体步骤如下：
[0025]S11、确定初始解种群：采用圆弧滑动面的圆心横纵坐标(x
M
，y
M
)，半径R
M
三个参数为控制变量；
[0026]S12、将S11中确定的初始种群作为父代，并计算初始种群目标函数值，在此范围内搜索最危险圆弧面半径；
[0027]S13、对父代中的每组(x
M
，y
M
，R
M
)进行杂交、变异操作，产生子代个体，计算子代目标函数值；
[0028]S14、将子代目标函数值带入父代目标函数值，以优胜机制，将群体中安全系数较大的一般淘汰掉，剩余的作为新一代父代；
[0029]S15、重复步骤S13及步骤S14，直至连续几代求出的最小安全系数数值不变，计算
结束，返回最优解及其对应的自变量，此时的(x
M
，y
M
，R
M
)所确定的滑动面即为最危险滑动面。
[0030]进一步的技术方案，步骤六中，采用Matlab对风化岩质边坡可靠度进行计算分析的具体包括如下步骤：
[0031]S21、输入岩体参数，确定条分数目、各条的几何参数和力学参数；
[0032]S22、确定岩土参数的分布类型并求解其样本平均值和标准差；
[0033]S23、对随机变量进行模拟，生成n个随机数，代入计算模型，得到稳定系数F
s
；
[0034]S24、统计F
s
<1的样本数目，并求其均值和标准差；
[0035]S25、求解失效概率P
f
和可靠度指标β，其中，失效概率P
f
为F
s
<1的样本数目与模拟次数n的比值。
[0036]进一步的技术方案，风化岩质边坡稳定性等级分类表如下表所示，根据下表，即可确定风化岩质边坡稳定性等级，再根据可靠度指标β的计算公式，计算出风化岩质边坡稳定性的可靠度。
[0037][0038]进一步的技术方案，可靠度指标β的计算公式为：
[0039][0040]式中，μ
F
为稳定系数F
s
的平均值，σ
F
为F
s
的标准差。
[0041]3.有益效果
[0042]采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0043](1)本专利技术的一种风化岩边坡稳定性分析方法，包括确定风化岩质边坡稳定性影响因素、确定边坡稳定性评价指标及其计算方法、边坡稳定性评价指标F本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风化岩边坡稳定性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、建立边坡模型：对边坡的外形、各岩层物理力学参数和外荷载进行建模；步骤二、确定边坡稳定性评价指标及其计算方法：采用简化Bishop法，建立风化岩质边坡稳定性评价指标的计算模型，坡稳定性评价指标的计算模型，式中，Q
i
为土条间的作用力，h
i
为土条高，b
i
为宽，W
i
为土条本身的自重力，N
i
为土条底部的总法向反力，T
i
为土条底部上总的切向阻力，α
i
为土条底部坡角，l
i
为坡长，γ
i
为坡体容重，R为滑裂面圆弧半径，AB为滑裂面弧面，e
i
为土条水平力Q
i
的作用点到圆心的垂直距离；步骤三、边坡稳定性评价指标F
s
对风化岩质边坡稳定性影响因素的敏感性程度分析：以F
s
作为综合评判指标，对各因素进行水平划分，采用正交分析法对风化岩质边坡稳定性影响因素的敏感性程度进行分析；步骤四、确定风化岩质边坡可靠度分析变量：根据步骤三中的敏感性分析结果，选取敏感性强的风化岩质边坡稳定性影响因素作为风化岩质边坡可靠度分析的变量；步骤五、确定风化岩质边坡最危险滑动面；步骤六、建立风化岩质边坡的可靠度计算模型：利用Matlab软件，进行边坡的可靠度模拟计算；步骤七、风化岩质边坡稳定性计算结果分析：根据风化岩质边坡稳定性等级分类表，确定风化岩质边坡稳定性等级，再根据可靠度指标β的计算公式，计算出风化岩质边坡稳定性的可靠度。2.根据权利要求1所述的一种风化岩边坡稳定性分析方法，其特征在于：步骤一中，边坡的外形包括组成边坡的各个关键点的坐标、坡面线、岩层分界线和滑动面。3.根据权利要求1所述的一种风化岩边坡稳定性分析方法，其特征在于：步骤一中，各岩层物理力学参数包括粘聚力C、内摩擦角及重度γ。4.根据权利要求1所述的一种风化岩边坡稳定性分析方法，其特征在于：步骤一中，外荷载包括坡面荷载及地震力。5.根据权利要求1所述的一种风化岩边坡稳定性分析方法，其特征在于：步骤三中，风化岩质边坡稳定性的影响因素包括粘聚力C、内摩擦角重度...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘奇奇，钱元弟，路希鑫，崔楠，张首锋，程安春，田旭，
申请(专利权)人：中国十七冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：