專利名稱：公路邊坡穩(wěn)定性分級(jí)評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于邊坡穩(wěn)定性評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種公路邊坡穩(wěn)定性分級(jí)評(píng)估 方法，適用于山區(qū)高速公路路塹邊坡的初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和施工，利用公路項(xiàng)目的 選線階段、初步勘察階段和詳細(xì)勘察階段，收集常規(guī)的和必要的評(píng)估參數(shù)，基于分級(jí) 方法實(shí)現(xiàn)路塹邊坡的穩(wěn)定性評(píng)估，為公路設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，高速公路、鐵路等大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的步伐進(jìn)一 步加快，特別是我國(guó)的中西部地區(qū)。在我國(guó)的中西部山區(qū)，路塹邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題是 道路建設(shè)過(guò)程中所面臨的最突出問(wèn)題之一。近年來(lái)，邊坡失穩(wěn)事故、隧道坍塌事故不 時(shí)地出現(xiàn)于報(bào)紙和網(wǎng)絡(luò)媒體中。
在巖石力學(xué)與工程研究領(lǐng)域，國(guó)外的巖體分級(jí)方法主要有RMR分類、Q分類，其 應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域主要是為隧道支護(hù)提供技術(shù)依據(jù)。在國(guó)內(nèi)，建委(1972)、東北工學(xué)院 (1984)、總參(1984)等均提出了相應(yīng)的隧道巖體分級(jí)方法。在國(guó)內(nèi)眾多隧道圍巖分級(jí) 方法的基礎(chǔ)上，1995年，建設(shè)部發(fā)布了《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50218-94)，這部 標(biāo)準(zhǔn)是為"建立統(tǒng)一的評(píng)價(jià)工程巖體穩(wěn)定性分級(jí)方法"而頒布的。
以上方法明顯地針對(duì)隧道工程而建立的方法，雖然《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》中將其 應(yīng)用對(duì)象擴(kuò)展到所有的工程巖體。針對(duì)公路邊坡，國(guó)內(nèi)外均有一些相應(yīng)的分級(jí)方法， 但大多數(shù)也來(lái)源于隧道圍巖分級(jí)，是其在邊坡工程中的擴(kuò)展。例如，基于RMR分級(jí)的 擴(kuò)展或修正分級(jí)方法多達(dá)幾十種。
隧道工程與邊坡工程的特點(diǎn)不同，在應(yīng)力特征、破壞模式、影響因素等方面都存 在顯著的差異。因此，由隧道圍巖質(zhì)量分級(jí)方法擴(kuò)展而來(lái)的邊坡穩(wěn)定性分級(jí)方法都或 多或少地存在一些缺陷。公路邊坡穩(wěn)定性分級(jí)方法可以參照隧道圍巖分級(jí)方法的一些 有益的參數(shù)獲取手段，但應(yīng)當(dāng)建立獨(dú)立的分級(jí)方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供了一種公路邊坡穩(wěn)定性分級(jí)評(píng)估方法，參數(shù)獲取方法簡(jiǎn) 捷、可行、易于操作，在公路建設(shè)的可行性階段、初步設(shè)計(jì)階段、詳細(xì)設(shè)計(jì)階段和施 工階段，設(shè)計(jì)方、施工方都可以利用該發(fā)明來(lái)進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性評(píng)估，為邊坡工程設(shè)計(jì)、 施工過(guò)程中的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、邊坡加固方案的變更提供技術(shù)依據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施 一種公路邊坡穩(wěn)定性分級(jí)評(píng)估方法，依次包括下列步驟 第一步獲取參數(shù)
1) .獲取邊坡幾何特征參數(shù)
獲取的邊坡幾何特征的七個(gè)參數(shù)，包括自然邊坡面的傾向和傾角、坡頂裂縫的深 度、自然坡的高度、設(shè)計(jì)開(kāi)挖坡面的傾向和傾角、開(kāi)挖高度。自然邊坡面的傾向和傾 角、坡頂裂縫的深度、自然坡的高度等四個(gè)參數(shù)由現(xiàn)場(chǎng)直接量測(cè)，或直接從地形圖上 量取，設(shè)計(jì)開(kāi)挖坡面的傾向和傾角、開(kāi)挖高度等三個(gè)參數(shù)由設(shè)計(jì)文件確定。
2) .獲取振動(dòng)作用參數(shù)
獲取的人工開(kāi)挖方法與地震烈度兩個(gè)振動(dòng)作用參數(shù)。人工開(kāi)挖方法參數(shù)在所列出 的開(kāi)挖方法選項(xiàng)中直接選擇，可勾選的選項(xiàng)包括自然/手工開(kāi)挖、氣錘開(kāi)挖、預(yù)裂/ 光面爆破、傳統(tǒng)爆破結(jié)果-好(爆破開(kāi)挖面完整)、傳統(tǒng)爆破結(jié)果-結(jié)構(gòu)面張開(kāi)(爆破開(kāi) 挖坡面中結(jié)構(gòu)面有張開(kāi)現(xiàn)象)、傳統(tǒng)爆破結(jié)果-塊體脫落(爆破開(kāi)挖坡面有塊體松動(dòng)脫 落)、傳統(tǒng)爆破結(jié)果-巖塊破裂(爆破開(kāi)挖坡面可見(jiàn)較多的巖塊破裂現(xiàn)象)、傳統(tǒng)爆破結(jié) 果-巖塊粉碎(爆破開(kāi)挖坡面的巖塊完全粉碎)，在設(shè)計(jì)階段該參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行 選擇，在施工階段該參數(shù)根據(jù)實(shí)現(xiàn)開(kāi)挖方法進(jìn)行選擇。地震烈度參數(shù)也提供七個(gè)備選
項(xiàng)，包括i m 、 iv、 v、 vi 、 vn、 ix、 x，該參數(shù)可以由設(shè)計(jì)文件或相關(guān)資料直
接獲取。
3) .獲取巖塊參數(shù)
獲取巖石單軸抗壓強(qiáng)度、巖石磨擦系數(shù)、巖石重度、風(fēng)化程度等四個(gè)巖塊參數(shù)。 巖石單軸抗壓強(qiáng)度、巖石磨擦系數(shù)、巖石重度、風(fēng)化程度等四個(gè)參數(shù)都屬于公路勘察 階段的必備試驗(yàn)資料和地質(zhì)資料，通過(guò)査閱相應(yīng)的公路工程勘察報(bào)告就能獲取。
4) .獲取結(jié)構(gòu)面特征參數(shù)
獲取結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)面間距、結(jié)構(gòu)面連通率、充填物磨擦角、充填物厚度、水 的軟化作用等六個(gè)結(jié)構(gòu)面特征參數(shù)。結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀包括傾向與傾角，采用地質(zhì)羅盤直接 量測(cè)；結(jié)構(gòu)面間距采用鋼巻尺量測(cè)，測(cè)量記錄單位為厘米，當(dāng)邊坡巖體的結(jié)構(gòu)面間距 分布區(qū)域較大時(shí)，取最小結(jié)構(gòu)面間距作為獲取值；結(jié)構(gòu)面連通率采用皮巻尺量測(cè)，在 現(xiàn)場(chǎng)任意選擇一個(gè)結(jié)構(gòu)面量測(cè)巖橋和開(kāi)裂結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度，計(jì)算出開(kāi)裂結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度在總長(zhǎng) 度中所占的百分比作為獲取值；充填物磨擦角有六個(gè)備選項(xiàng)，分別是無(wú)充填-表面風(fēng) 化變色、非軟化充填-粗糙、非軟化充填-中等、非軟化充填-光滑、軟化充填-粗糙、 軟化充填-中等、軟化充填-光滑、斷層泥(厚度〈起伏差)、斷層泥(厚度〉起伏差)、流 體材料，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)査現(xiàn)象，直接選擇相匹配或近似的選項(xiàng)作為獲取值；充填物厚度 有六個(gè)備選項(xiàng)，分別是無(wú)、極薄、薄、中厚、厚、極厚，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查現(xiàn)象，直接選 擇相匹配或近似的選項(xiàng)作為獲取值，可釆用鋼巻尺直接量測(cè)作為獲取值，測(cè)量記錄單 位為毫米。水的軟化作用不提供備選項(xiàng)，只提供參考值區(qū)域，由用戶自行選定，也可 以不考慮該參數(shù)。在邊坡開(kāi)挖之前進(jìn)行的穩(wěn)定性評(píng)估，應(yīng)在所評(píng)估的邊坡體尋找和選擇地質(zhì)露頭進(jìn) 行參數(shù)獲取，如果無(wú)法找到，也可以距所評(píng)估的邊坡體的100米范圍內(nèi)選擇地質(zhì)露頭; 在邊坡開(kāi)挖過(guò)程中進(jìn)行的穩(wěn)定性評(píng)估，可以在邊坡開(kāi)挖面直接進(jìn)行參數(shù)獲取。
第二步計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)
計(jì)算巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)、結(jié)構(gòu)面間距評(píng)價(jià)指標(biāo)、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)、開(kāi)挖作用 評(píng)價(jià)指標(biāo)、靜水壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)等六個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)及邊坡穩(wěn)定性指標(biāo)SSQC值。
1) .計(jì)算巖體質(zhì)量i p
將巖石單軸抗壓強(qiáng)度K、巖石磨擦系數(shù)/、巖石重度為戶、開(kāi)挖坡高/ 、結(jié)構(gòu)面
連通率為(l-"、充填物磨擦系數(shù)力、充填物厚度X、爆破開(kāi)挖方法ME、地震作用 、 參數(shù)"=2.1等十個(gè)參數(shù)輸入以下表達(dá)式
(1-幻=(1 —
計(jì)算巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)A ， 值無(wú)量綱。
2) .結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及/5
將自然地形傾向、自然地形傾角々 、開(kāi)挖地形傾向& 、開(kāi)挖地形傾角A 、結(jié) 構(gòu)面傾向、結(jié)構(gòu)面傾角&等六個(gè)參數(shù)輸入以下表達(dá)式 = arctan(cos(a" - a) tan A);
當(dāng)A〈^P〈A時(shí)，及/s =—^rsin(AP —A);否則，及《=0。 計(jì)算結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)i^， i^值無(wú)量綱。
3) .結(jié)構(gòu)面間距及^
將自然地形傾向""、結(jié)構(gòu)面傾向",、結(jié)構(gòu)面傾角A、結(jié)構(gòu)面間距"S等四個(gè)參
數(shù)輸入以下表達(dá)式
j尸=arctan(cos(a" — as)' tan A);
6當(dāng)JP < —45 °時(shí)，= 0.5i p . (—0.9DS + 0.25);否則，及加=0 。
計(jì)算結(jié)構(gòu)面間距評(píng)價(jià)指標(biāo)i W， i ^值無(wú)量綱。
4) .開(kāi)挖卸載作用^
將自然坡高、、開(kāi)挖坡高/ 、自然地形傾角A、開(kāi)挖地形傾角A等四個(gè)參數(shù)輸 入以下表達(dá)式
i c = -0.2/z(cos々 - sin(/ ") tan(A)
計(jì)算開(kāi)挖卸載作用評(píng)價(jià)指標(biāo)凡，A值無(wú)量綱。
5) .靜水壓力作用i w
靜水壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)^采用權(quán)重方式取值。當(dāng)坡頂無(wú)裂縫時(shí)，取0.0值；坡頂裂
縫深度小于3m時(shí)，取-0.5;坡頂裂縫深度在3m 5m之間時(shí)，取-1.0;坡頂裂縫深度 在5m 10m之間時(shí)，取-1.5;坡頂裂縫深度大于10m時(shí)，取-2. 0。 i^值無(wú)量綱。
6) .邊坡穩(wěn)定性指標(biāo)SSQC
為了方便交流和使用，邊坡穩(wěn)定性指標(biāo)可以采用其英文縮寫形式SSQC(Sl叩e Stability Quantificational Classification index)來(lái)代替，用SSQC指標(biāo)來(lái)代表
和表示本發(fā)明的邊坡穩(wěn)定性指標(biāo)。將巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)i p 、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)i ,,、
結(jié)構(gòu)面間距評(píng)價(jià)指標(biāo)及^、開(kāi)挖卸載作用評(píng)價(jià)指標(biāo)A、靜水壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)^等五個(gè) 指標(biāo)輸入以下表達(dá)式
計(jì)算邊坡穩(wěn)定性指標(biāo)SSQC， SSQC值無(wú)量綱。 第三步劃分邊坡穩(wěn)定性等級(jí)
依據(jù)SSQC值，對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行穩(wěn)定性等級(jí)劃分。當(dāng)SSQC小于0.5時(shí)，邊坡穩(wěn) 定性等級(jí)劃分為V級(jí)，穩(wěn)定性描述為很差，穩(wěn)定性意義為幵挖后即可能失穩(wěn)；當(dāng)SSQC 在0.5 5.0之間時(shí)，邊坡穩(wěn)定性等級(jí)劃分為IV級(jí)，穩(wěn)定性描述為差，穩(wěn)定性意義為 開(kāi)挖后揭露一段時(shí)間可能失穩(wěn)；當(dāng)SSQC在5.0 10.0之間時(shí)，邊坡穩(wěn)定性等級(jí)劃分 為m級(jí)，穩(wěn)定性描述為一般，穩(wěn)定性意義為邊坡一般不會(huì)失穩(wěn)；當(dāng)SSQC在10. 0 15. 0 之間時(shí)，邊坡穩(wěn)定性等級(jí)劃分為II級(jí)，穩(wěn)定性描述為好，穩(wěn)定性意義為在沒(méi)有突發(fā)性 的很高的外力作用下，處于穩(wěn)定性狀態(tài)；當(dāng)SSQC大于15時(shí)，邊坡穩(wěn)定性等級(jí)劃分為 I級(jí)，穩(wěn)定性描述為很好，穩(wěn)定性意義為邊坡穩(wěn)定性不存在問(wèn)題。
7本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果
1) .邊坡穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)參數(shù)相當(dāng)全面；
2) .評(píng)價(jià)參數(shù)之間的關(guān)系在簡(jiǎn)單權(quán)重分配方法的基礎(chǔ)上，增加了一些更為合理的 量化關(guān)系，巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)及p 、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)i^ 、結(jié)構(gòu)面間距評(píng)價(jià)指標(biāo)i ^ 、
開(kāi)挖卸載作用評(píng)價(jià)指標(biāo)^等量化指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)降低了分級(jí)方法對(duì)獲取參數(shù)準(zhǔn)確性的信
賴，增加了分級(jí)結(jié)果的穩(wěn)定性和收斂性。單個(gè)或少量參數(shù)在獲取過(guò)程中的誤差在計(jì)算 過(guò)程中被不會(huì)引被放大，而是會(huì)趨于收斂；
3) .評(píng)價(jià)參數(shù)相互之間完全獨(dú)立，有效地削除了由于因素重疊引起的穩(wěn)定性評(píng)估 偏差；
4) .在計(jì)算方法上，本發(fā)明強(qiáng)調(diào)了邊坡穩(wěn)定性影響因素之間相互關(guān)系，影響因素 之間的不利組合才會(huì)引起邊坡穩(wěn)定性SSQC值的降低，單因素偏差對(duì)最終評(píng)價(jià)結(jié)果的 影響被最大限度地降低，有效地保證了本發(fā)明的可靠性和可重復(fù)性；
5) .絕大大部分參數(shù)的獲取方法和手段都比較簡(jiǎn)捷，易于操作，方便于工程應(yīng)用。 部分參數(shù)提供了多種可選擇的獲取方法和手段，在保證方法可重復(fù)性的基礎(chǔ)上，增加 了方法應(yīng)用的靈活性。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
一種公路邊坡穩(wěn)定性分級(jí)評(píng)估方法，依次包括下列步驟 第一步獲取參數(shù)
在公路邊坡的選線勘察階段、初步勘察階段、詳細(xì)勘察階段及施工開(kāi)挖過(guò)程中， 地質(zhì)人員或相關(guān)工程技術(shù)人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)査、已有地質(zhì)資料査閱等手段，填寫邊 坡穩(wěn)定性分級(jí)方法輸入表單(見(jiàn)表l)。獲取的參數(shù)包括四個(gè)大項(xiàng)，分別為幾何特征參 數(shù)、振動(dòng)作用參數(shù)、巖塊參數(shù)、結(jié)構(gòu)面特征參數(shù)。斷層泥哼度〈粗糙度)
斷層泥脬度〉粗糙度)
流體材料
0.05
0.42 0.17
備注
1).獲取邊坡幾何特征參數(shù)
巖石單軸抗壓強(qiáng)度O",
未風(fēng)化 1.00
強(qiáng)風(fēng)化0.7
巖石磨擦系數(shù)義
微風(fēng)化0.9
全風(fēng)化0.5
巖石重度;k
弱風(fēng)化0.8
結(jié)構(gòu)面特征
結(jié)晶粒度結(jié)構(gòu)/紋理巖性
結(jié)構(gòu)面13=層理c二劈理J二節(jié)量1234說(shuō)明
傾向C^.(度)考慮當(dāng)?shù)氐慕涤陱?qiáng) 度、坡體的匯水面
傾角A.(度)積等特征，充填物 指標(biāo)應(yīng)下調(diào) 0.15 0.30
間距(DS)(cm )結(jié)構(gòu)面連通率(l一(% )結(jié)構(gòu)面基本條件
起始樁號(hào)
終止樁號(hào)
公路邊坡穩(wěn)定性分級(jí)輸入表單(表1)
~公路邊坡穩(wěn)定性分級(jí)"SSQC
時(shí)間:
邊坡編號(hào):
巖性及描述-
地點(diǎn):
自然邊坡特征
開(kāi)挖邊坡特征
人工開(kāi)挖(M E )
地震烈度(E I)
充填厚度&) 向選或測(cè)量)
(ra m )
充填物磨擦系
傾向"
傾角々
坡頂裂深 //fo )
自然坡高
傾角A
坡高/
巖塊參數(shù)
(勾逸) 自然/手工 氣錘開(kāi)挖 預(yù)裂/光面爆破
傳統(tǒng)爆破的結(jié)果: 好
結(jié)構(gòu)面張開(kāi) 塊體脫落 巖塊破裂 巖塊粉碎
1.00
1.01 1.00
1.00
1.01 L02 1.04 1.07
巖塊風(fēng)化程度(勾選)
無(wú)充填^面風(fēng)化變色 1.00
非軟化和弱剪 切物，如大量 的粘土，云母 等
娛化彌剪切 物
0.95 0.90 0.85
.5 5
od
薄 厚 厚
無(wú),薄中厚極
o o 1 3 6 1 o
o o o o o 1 2
I w V w訓(xùn)僅X
糙等滑i
粗中光
糙等滑
粗中光
9獲取的邊坡幾何特征的七個(gè)參數(shù)，包括自然邊坡面的傾向和傾角、坡頂裂縫的深 度、自然坡的高度、設(shè)計(jì)開(kāi)挖坡面的傾向和傾角、開(kāi)挖高度。自然邊坡面的傾向和傾 角、坡頂裂縫的深度、自然坡的高度等四個(gè)參數(shù)由現(xiàn)場(chǎng)直接量測(cè)，或直接從設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 資料中的地形圖上直接量取，設(shè)計(jì)開(kāi)挖坡面的傾向和傾角、開(kāi)挖高度等三個(gè)參數(shù)由設(shè) 計(jì)文件確定。需注意的是，自然地形幾何特征參數(shù)是指邊坡開(kāi)挖之間的自然地形幾何 特征，因此，所獲取的自然地形的傾向必須與開(kāi)挖面的傾向保證一致。
自然邊坡幾何參數(shù)的獲取誤差控制要求較低。角度誤差在4或5或6。范圍內(nèi)， 高度誤差在9或10或llm范圍內(nèi)，所引起的穩(wěn)定性指標(biāo)SSQC的變化幅度不會(huì)超過(guò) 0.2,對(duì)分級(jí)結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生決定性的影響，因此是可重復(fù)的。設(shè)計(jì)開(kāi)挖邊坡的幾何特征 參數(shù)是設(shè)計(jì)方設(shè)計(jì)確定的，不存在誤差。
2) .獲取振動(dòng)作用參數(shù)
獲取的人工開(kāi)挖方法與地震烈度兩個(gè)振動(dòng)作用參數(shù)。人工開(kāi)挖方法參數(shù)在所列出 的開(kāi)挖方法選項(xiàng)中直接選擇，可勾選的選項(xiàng)包括自然/手工開(kāi)挖、氣綞開(kāi)挖、預(yù)裂/ 光面爆破、傳統(tǒng)爆破結(jié)果-好、傳統(tǒng)爆破結(jié)果-結(jié)構(gòu)面張開(kāi)、傳統(tǒng)爆破結(jié)果-塊體脫落、 傳統(tǒng)爆破結(jié)果-巖塊破裂、傳統(tǒng)爆破結(jié)果-巖塊粉碎，在設(shè)計(jì)階段該參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)要求 進(jìn)行選擇，在施工階段該參數(shù)根據(jù)實(shí)現(xiàn)開(kāi)挖方法進(jìn)行選擇。地震烈度參數(shù)也提供七個(gè)
備選項(xiàng)，包括i m 、 iv、 v、 vi 、 vn、僅、x，該參數(shù)可以由設(shè)計(jì)文件或相關(guān)資
料直接獲取。
在設(shè)計(jì)階段，人工開(kāi)挖方法參數(shù)是設(shè)計(jì)人員確定的，不存在誤差。當(dāng)邊坡一種開(kāi)
挖方法引起穩(wěn)定性指標(biāo)SSQC的較大變化時(shí)，設(shè)計(jì)方人員可根據(jù)穩(wěn)定性需求對(duì)開(kāi)挖方
法提出更嚴(yán)格的設(shè)計(jì)要求。在施工階段，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)傳統(tǒng)爆破結(jié)果的直觀定性 描述出現(xiàn)模棱兩可，不易準(zhǔn)確區(qū)別時(shí)，按邊坡穩(wěn)定性評(píng)估的一般原則，應(yīng)選取其中的 較差的選項(xiàng)。因此，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員，該參數(shù)的指標(biāo)獲取也是可重復(fù)的。 地震烈度不存在誤差。
3) .獲取巖塊參數(shù)
獲取巖石單軸抗壓強(qiáng)度、巖石磨擦系數(shù)、巖石重度、風(fēng)化程度等四個(gè)巖塊參數(shù)。 巖石單軸抗壓強(qiáng)度、巖石磨擦系數(shù)、巖石重度、風(fēng)化程度等四個(gè)參數(shù)都屬于公路勘察 階段的必備試驗(yàn)資料和地質(zhì)資料，通過(guò)査閱相應(yīng)的公路工程勘察報(bào)告就能獲取。
巖塊參數(shù)沒(méi)有人為因素的影響，因此其參數(shù)獲取是穩(wěn)定性的，可重復(fù)的。
4) .獲取結(jié)構(gòu)面特征參數(shù)
獲取結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)面間距、結(jié)構(gòu)面連通率、充填物磨擦角、充填物厚度、水 的軟化作用等六個(gè)結(jié)構(gòu)面特征參數(shù)。結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀包括傾向與傾角，采用地質(zhì)羅盤直接
量測(cè)，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀參數(shù)的測(cè)量點(diǎn)應(yīng)不少于10組，當(dāng)所有測(cè)量點(diǎn)的最大誤差小于5。 時(shí)，取平均值作為獲取值，當(dāng)所有測(cè)量點(diǎn)的最大誤差大于5°時(shí)，應(yīng)增加測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)， 剔除部分偏差較大的測(cè)點(diǎn)，剩余測(cè)點(diǎn)取平均值作為獲取值；結(jié)構(gòu)面間距采用鋼巻尺量 測(cè)，測(cè)量記錄單位為厘米，當(dāng)邊坡巖體的結(jié)構(gòu)面間距分布區(qū)域較大時(shí)，取最小結(jié)構(gòu)面間距作為獲取值；結(jié)構(gòu)面連通率采用皮巻尺量測(cè)，在現(xiàn)場(chǎng)任意抽取二至六個(gè)結(jié)構(gòu)面量 測(cè)巖橋和開(kāi)裂結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度，計(jì)算出開(kāi)裂結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度在總長(zhǎng)度中所占的百分比，將測(cè)量 值取平均值作為獲取值；充填物磨擦角有六個(gè)備選項(xiàng)，分別是無(wú)充填-表面風(fēng)化變色、 非軟化充填-粗糙、非軟化充填-中等、非軟化充填-光滑、軟化充填-粗糙、軟化充填 -中等、軟化充填-光滑、斷層泥(厚度〈起伏差)、斷層泥(厚度〉起伏差)、流體材料， 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查現(xiàn)象，直接選擇相匹配或近似的選項(xiàng)作為獲取值，如果現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法經(jīng)驗(yàn)性 地確定，可采樣進(jìn)行室內(nèi)剪切試驗(yàn)，確定其參數(shù)值；充填物厚度有六個(gè)備選項(xiàng)，分別 是無(wú)、極薄、薄、中厚、厚、極厚，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)査現(xiàn)象，直接選擇相匹配或近似的選 項(xiàng)區(qū)間的最大值作為獲取值，如果現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員無(wú)法準(zhǔn)確地進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)定性確定取獲取 值，應(yīng)采用鋼巻尺在多個(gè)觀測(cè)直接量測(cè)作為獲取值，測(cè)量記錄單位為毫米， 一般情況 下，定性的獲取不引起分級(jí)結(jié)果的波動(dòng)，具備可重復(fù)性，但是，當(dāng)充填物摩擦系數(shù)值 小于0.5時(shí)，不應(yīng)采用定性方法獲取，而應(yīng)采用直接測(cè)量方法獲取。水的軟化作用不 提供備選項(xiàng)，只提供參考值區(qū)域，由用戶自行選定，也可以不考慮該參數(shù)。
在邊坡開(kāi)挖之前進(jìn)行的穩(wěn)定性評(píng)估，應(yīng)在所評(píng)估的邊坡體尋找和選擇地質(zhì)露頭進(jìn) 行參數(shù)獲取，如果無(wú)法找到，也可以距所評(píng)估的邊坡體的100米范圍內(nèi)選擇地質(zhì)露頭； 在邊坡開(kāi)挖過(guò)程中進(jìn)行的穩(wěn)定性評(píng)估，可以在邊坡開(kāi)挖面直接進(jìn)行參數(shù)獲取。
巖體結(jié)構(gòu)面特征參數(shù)的專業(yè)性比較強(qiáng)，具備了基礎(chǔ)和常識(shí)性的地質(zhì)專業(yè)知識(shí)現(xiàn)場(chǎng) 技術(shù)人員均可實(shí)現(xiàn)巖體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的準(zhǔn)確獲取，否則應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的短期培訓(xùn)。
當(dāng)邊坡中存在多組結(jié)構(gòu)面時(shí)，應(yīng)逐次對(duì)每一組結(jié)構(gòu)面進(jìn)行參數(shù)獲取。如果現(xiàn)場(chǎng)技 術(shù)人員有能力判定特定結(jié)構(gòu)面邊坡穩(wěn)定性的影響很小時(shí)，可以經(jīng)驗(yàn)地忽略此組非主要 結(jié)構(gòu)面的參數(shù)獲取。
第二步計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)
計(jì)算的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)、結(jié)構(gòu)面間距評(píng)價(jià)指標(biāo)、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)價(jià) 指標(biāo)、開(kāi)挖作用評(píng)價(jià)指標(biāo)、靜水壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)和邊坡穩(wěn)定性指標(biāo)。各指標(biāo)計(jì)算方法如 下
1).計(jì)算巖體質(zhì)量i^
將巖石單軸抗壓強(qiáng)度q、巖石磨擦系數(shù)/;、巖石重度為/7、開(kāi)挖坡高/2、結(jié)構(gòu)面
連通率為(i-"、充填物磨擦系數(shù)y;.、充填物厚度x、爆破開(kāi)挖方法7i/五、地震作用
￡/、參數(shù)"=2.1等十個(gè)參數(shù)輸入以下表達(dá)式
i p = 、ax = 5"" + d i:2_/;(i — e-5") + (i - K)2[a —力),+力](i — e-5")
(l-iQ = (l-
11計(jì)算巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)^。
2) .結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀i^
將自然地形傾向a 、自然地形傾角/ 、開(kāi)挖地形傾向& 、開(kāi)挖地形傾角& 、結(jié) 構(gòu)面傾向a,、結(jié)構(gòu)面傾角A等六個(gè)參數(shù)輸入以下表達(dá)式 爿P = arctan(cos(c^ _ a.、.). tan A);
當(dāng)A〈^P〈A時(shí)，As =—Wp.sinG4P —A);否則，^s=0。 計(jì)算結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)i^
3) .結(jié)構(gòu)面間距及^
將自然地形傾向a"、結(jié)構(gòu)面傾向A、結(jié)構(gòu)面傾角A、結(jié)構(gòu)面間距DS等四個(gè)參
數(shù)輸入以下表達(dá)式
JP = arctan(cos(a tan A);
當(dāng)爿？<—45°時(shí)，i os =0.5i p.(-0.9DS+0.25);否則，i DS=0。 計(jì)算結(jié)構(gòu)面間距評(píng)價(jià)指標(biāo)i DS
4) .開(kāi)挖卸載作用^
將自然坡高/2 、開(kāi)挖坡高/ 、自然地形傾角A、開(kāi)挖地形傾角A等四個(gè)參數(shù)輸
入以下表達(dá)式
<formula>formula see original document page 12</formula>計(jì)算開(kāi)挖卸載作用評(píng)價(jià)指標(biāo)凡
5) .靜水壓力作用i^
靜水壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)&采用權(quán)重方式取值。當(dāng)坡頂無(wú)裂縫時(shí)，取0.0值；坡頂裂
縫深度小于3m時(shí)，取-0.5;坡頂裂縫深度在3m 5m之間時(shí)，取-l. 0;坡頂裂縫深度 在5m 10m之間時(shí)，取-1.5;坡頂裂縫深度大于10m時(shí)，取-2.0。
表2靜水壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重分配表張裂縫深度0<33 55 10>10
0-0.5-l-L5-2
6).邊坡穩(wěn)定性指標(biāo)SSQC
將巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)& 、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)及/5 、結(jié)構(gòu)面間距評(píng)價(jià)指標(biāo)及w 、 開(kāi)挖卸載作用評(píng)價(jià)指標(biāo)& 、靜水壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)i w等五個(gè)指標(biāo)輸入以下表達(dá)式
計(jì)算邊坡穩(wěn)定性指標(biāo)SSQC。
將上述評(píng)價(jià)指標(biāo)和分級(jí)指標(biāo)SSQC的計(jì)算表達(dá)式在EXEL程序進(jìn)行編制，實(shí)現(xiàn)程序 化自動(dòng)計(jì)算功能。編制內(nèi)容包括計(jì)算表達(dá)式的實(shí)現(xiàn)、表達(dá)式判別的實(shí)現(xiàn)。然而，將輸 入表單中所獲取的參數(shù)逐項(xiàng)輸入EXEL電子表格中，計(jì)算出評(píng)價(jià)指標(biāo)和分級(jí)指標(biāo)SSQC值。
第三步劃分邊坡穩(wěn)定性等級(jí)
將第二步計(jì)算所得的SSQC值對(duì)照邊坡穩(wěn)定性分級(jí)表(表3)，確定SSQC值在邊坡 穩(wěn)定性分級(jí)表中所處的劃分區(qū)間，劃分與確定邊坡的穩(wěn)定性等級(jí)。當(dāng)SSQC小于0.5 時(shí)，邊坡穩(wěn)定性等級(jí)劃分為V級(jí)，穩(wěn)定性描述為很差，穩(wěn)定性意義為開(kāi)挖后即可能失 穩(wěn)；當(dāng)SSQC在0.5 5.0之間時(shí)，邊坡穩(wěn)定性等級(jí)劃分為IV級(jí)，穩(wěn)定性描述為差，穩(wěn) 定性意義為開(kāi)挖后揭露一段時(shí)間可能失穩(wěn)；當(dāng)SSQC在5.0 10.0之間時(shí)，邊坡穩(wěn)定 性等級(jí)劃分為in級(jí)，穩(wěn)定性描述為一般，穩(wěn)定性意義為邊坡一般不會(huì)失穩(wěn)；當(dāng)SSQC
在io.o i5.o之間時(shí)，邊坡穩(wěn)定性等級(jí)劃分為n級(jí)，穩(wěn)定性描述為好，穩(wěn)定性意義
為在沒(méi)有突發(fā)性的很高的外力作用下，處于穩(wěn)定性狀態(tài)；當(dāng)SSQC大于15時(shí)，邊坡穩(wěn)
定性等級(jí)劃分為I級(jí)，穩(wěn)定性描述為很好，穩(wěn)定性意義為邊坡穩(wěn)定性不存在問(wèn)題。
表3邊坡穩(wěn)定性分級(jí)表
SSQC<0.50.5 55 1010 15>15
等級(jí)號(hào)VIVIIIIII
穩(wěn)定性描述很差差一般好很好
穩(wěn)定性意義開(kāi)挖后即可 能失穩(wěn)開(kāi)挖后揭露 一段時(shí)間可 能失穩(wěn)邊坡一般不 會(huì)失穩(wěn)在沒(méi)有突發(fā)性 的很高的外力 作用下，處于穩(wěn) 定狀態(tài)，邊坡穩(wěn)定性不 存在問(wèn)題
另外，本方法的分級(jí)過(guò)程是對(duì)單組結(jié)構(gòu)面的，如果邊坡體中存在多組結(jié)構(gòu)面，其 穩(wěn)定分級(jí)應(yīng)分別計(jì)算。邊坡的最終穩(wěn)定性級(jí)別為多組結(jié)構(gòu)面計(jì)算值的最低值。
實(shí)施例2:
本發(fā)明在某高速公路邊坡中已進(jìn)行了成功的應(yīng)用。該公路全線長(zhǎng)度為220公里，路塹高邊坡共計(jì)295個(gè)。采用本發(fā)明進(jìn)行評(píng)估的邊坡為295個(gè)，評(píng)估工作于2004年 進(jìn)行。邊坡穩(wěn)定性分級(jí)評(píng)估結(jié)果顯示，在295個(gè)高邊坡中，I級(jí)邊坡為3個(gè)，占總數(shù) 量的1%; n級(jí)邊坡為73個(gè)，占總數(shù)量的25%; m級(jí)邊坡為104個(gè)，占總數(shù)量的35%; IV級(jí)邊坡為100個(gè)，占總數(shù)量的34%; V級(jí)邊坡為15個(gè)，占總數(shù)量的5%。
工程邊坡施工于2007年底結(jié)束。施工過(guò)程中，由于各種原因，失穩(wěn)的邊坡的總 數(shù)共計(jì)77處，其中，有2處滑坡屬于II級(jí)邊坡，占該類邊坡總數(shù)量的3%;有14處 滑坡屬于m級(jí)邊坡，占該類邊坡總數(shù)量的13%;有46處滑坡屬于IV級(jí)邊坡，占該類 邊坡總數(shù)量的46%;有15處滑坡屬于V級(jí)邊坡，占該類邊坡總數(shù)量的100%。該結(jié)果 顯示，本發(fā)明在工程應(yīng)用于具有很高的可靠性。以下列舉其中的四個(gè)實(shí)例邊坡。
K16+745 K16+890是指距所設(shè)計(jì)公路起始點(diǎn)16. 745公里和距所設(shè)計(jì)公路起始點(diǎn) 16.890公里的區(qū)間段。該段邊坡的巖性為白堊系泥質(zhì)粉砂巖，坡面風(fēng)化嚴(yán)重，可見(jiàn) 弱風(fēng)化巖塊，層理化，用手錘輕擊可裂。坡面多見(jiàn)礫巖崩積塊石，塊徑多在1. 2 2. 0m 之間。結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀S227WZ72。自然坡面產(chǎn)狀為230Z25,坡頂無(wú)裂縫。開(kāi)挖坡面產(chǎn) 狀為230Z62，坡高24m。開(kāi)挖方法為傳統(tǒng)爆破法，巖塊破裂。地震烈度為IV。結(jié)構(gòu) 面間距為35cm。結(jié)構(gòu)面貫通率為100%。結(jié)構(gòu)面為泥質(zhì)充填，遇水易軟化，充填厚度 為2mm。 SSQC分級(jí)的表單輸入項(xiàng)如表4。
表4 SSQC分級(jí)的輸入?yún)?shù)表
參數(shù)值參數(shù)值參數(shù)值參數(shù)值
巖塊參數(shù)200y;0.7p (KN/m3)28
邊坡幾何特征230Z25H0230 Z62h24
振動(dòng)作用ME1.04EI1
結(jié)構(gòu)面特征227 Z 72DS35l一K100%X2
0.4
由于巖性為泥質(zhì)粉砂巖，且岡L化嚴(yán)重，巖創(chuàng)s的強(qiáng)度較低。對(duì)表4參數(shù)進(jìn)行輸入計(jì)算得出巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)i p =0.19，表明該邊坡結(jié)構(gòu)面提供的最大剪切力很低，
抗剪強(qiáng)度也很差。評(píng)價(jià)指標(biāo)A的取值與實(shí)際情況是相符合的。
該段邊坡為傾層順層邊坡，且?guī)r層厚度很大，不會(huì)產(chǎn)生傾倒破壞。由于開(kāi)挖未切 斷巖層，也不會(huì)產(chǎn)生順層滑移。通過(guò)計(jì)算可知，As=0, i DS=0。計(jì)算結(jié)果表明，
結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)和結(jié)構(gòu)面間評(píng)價(jià)指標(biāo)與實(shí)際情況是相符合的。
在邊坡巖體為軟巖，且風(fēng)化嚴(yán)重的情況下，將自然坡面為25°的邊坡開(kāi)挖成高 24m、坡度為62度的邊坡，邊坡開(kāi)挖的卸荷作用將非常顯著，邊坡穩(wěn)定性的下降也應(yīng)
是很大的。通過(guò)計(jì)算可知，& =-1.6。對(duì)于工程開(kāi)挖邊坡而言，被開(kāi)挖掉的巖體提
14供一定的支撐力來(lái)抵抗工程開(kāi)挖邊坡的下滑力，巖體的開(kāi)挖意味著支撐力的消失。支 撐力的消失意味著工程開(kāi)挖邊坡的下滑力的增大。計(jì)算結(jié)果表明，下滑力的增加遠(yuǎn)大 于結(jié)構(gòu)面所能承擔(dān)的最大剪切力，邊坡開(kāi)挖可直接引起此邊坡的失穩(wěn)。
計(jì)算最終得出SSQC二一1.4，邊坡穩(wěn)定性等級(jí)為V級(jí)。在實(shí)際施工中，邊坡在開(kāi)
挖后降雨條件下產(chǎn)生失穩(wěn)。分級(jí)結(jié)果與實(shí)際情況是相吻合的。
該段邊坡的失穩(wěn)是層面與另一組不太發(fā)育的節(jié)理面的組合滑移。結(jié)果表明，雖然
SSQC僅考慮一組最為發(fā)育的結(jié)構(gòu)面作為巖體強(qiáng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)，而未考慮相對(duì)不發(fā)育 的結(jié)構(gòu)面，但是，分級(jí)結(jié)果仍然相當(dāng)準(zhǔn)確。這說(shuō)明，SSQC分級(jí)體系僅考慮最發(fā)育結(jié) 構(gòu)面為巖體強(qiáng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)是可行的。實(shí)際上，巖體的剪切變形首先發(fā)生在抗剪強(qiáng)度 最差的結(jié)構(gòu)面上，其對(duì)巖體強(qiáng)度的控制性和代表性也是最強(qiáng)的。 [K29+072 K29+192段邊坡]
K29+072 K29+192是指距所設(shè)計(jì)公路起始點(diǎn)29. 072公里和距所設(shè)計(jì)公路起始點(diǎn) 29.192公里的區(qū)間段。該段邊坡巖性為震旦系中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r。巖層產(chǎn)狀為 22Z88。自然坡體較陡，坡度為35度。邊坡為反傾巖體，變形破壞模式為傾倒破壞。 巖層張開(kāi)度較小，貫通性較弱。結(jié)構(gòu)面無(wú)充填或少量硅質(zhì)充填。SSQC分級(jí)的表單輸 入項(xiàng)如表5。
表5 SSQC分級(jí)的輸入?yún)?shù)表
參數(shù)值參數(shù)值參數(shù)值參數(shù)值
巖塊參數(shù)250/1.19/ (KN/m3)28
邊坡幾何特征244 Z35H0230 Z60h34
振動(dòng)作用ME1.04EI1
結(jié)構(gòu)面特征22Z88DS151_K15%X0.1
力0.9
計(jì)算結(jié)果顯示，巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)^。=16.0，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)7^=0，結(jié)
構(gòu)面間距評(píng)價(jià)指標(biāo)i w = -0.35 ，開(kāi)挖卸荷作用評(píng)價(jià)指標(biāo)& = -1.7 ，靜水壓力作用評(píng) 價(jià)指標(biāo)&=0。分級(jí)指標(biāo)SSPC二14，邊坡穩(wěn)定性等級(jí)為II級(jí)。
^值大表明巖體的強(qiáng)度很高，及w值表明在ZW-15cm情況下陡反傾結(jié)構(gòu)面的剪
切錯(cuò)位滑移對(duì)巖體的強(qiáng)度的影響較小。^值表明邊坡巖體因開(kāi)挖而消失的支撐力完
全可以由巖體的強(qiáng)度來(lái)承擔(dān)，對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響不大。該段邊坡在邊坡開(kāi)挖后穩(wěn)定 性良好，與SSQC分級(jí)結(jié)果是相吻合的。
K55+249 K55+581是指距所設(shè)計(jì)公路起始點(diǎn)55. 249公里和距所設(shè)計(jì)公路起始點(diǎn) 55.581公里的區(qū)間段。該段邊坡為奧陶系中厚層瘤狀灰?guī)r夾頁(yè)巖。巖層產(chǎn)狀為
1510Z22。自然坡體較平緩，坡度為22度。邊坡類型為順層巖質(zhì)邊坡，變形破壞模式 為順層滑移。巖層張開(kāi)度中等，貫通性較強(qiáng)。結(jié)構(gòu)面無(wú)充填或少量泥質(zhì)充填。SSQC 分級(jí)的表單輸入項(xiàng)如表6。
表6 SSQC分級(jí)的輸入?yún)?shù)表
參數(shù)值參數(shù)值參數(shù)值參數(shù)值
巖塊參數(shù)1500.57p (固m3)28
邊坡幾何特征0Z20H00Z51h32
振動(dòng)作用ME1.04EI1
結(jié)構(gòu)面特征10Z22DS201一K60%X0.1
0.53
計(jì)算結(jié)果顯示，結(jié)構(gòu)面貫通性評(píng)價(jià)指標(biāo)及p-4.6 ，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)
7^=-0.14，結(jié)構(gòu)面間距評(píng)價(jià)指標(biāo)及^=0，開(kāi)挖卸荷作用評(píng)價(jià)指標(biāo)&=-2.1，靜水
壓力作用評(píng)價(jià)指標(biāo)i^ =0 。分級(jí)指標(biāo)SSPC=2. 3，邊坡穩(wěn)定性等級(jí)為IV級(jí)。
該段邊坡在開(kāi)挖后的一段時(shí)間內(nèi)是穩(wěn)定的。但由于未進(jìn)行及時(shí)支護(hù)，邊坡頂部產(chǎn) 生了一系列的張裂縫，裂縫最深處可達(dá)6m。在降雨條件下，頁(yè)巖結(jié)構(gòu)面和充填物進(jìn) 一步軟化。最后，邊坡產(chǎn)生滑移。如果SSQC分級(jí)應(yīng)用于邊坡施工過(guò)程中的邊坡穩(wěn)定 性評(píng)估，考慮結(jié)構(gòu)面軟化和靜水壓力時(shí)，計(jì)算得出SSQC二0.4,邊坡穩(wěn)定性等級(jí)為V級(jí)。
K129+850 K129+902是指距所設(shè)計(jì)公路起始點(diǎn)129. 850公里和距所設(shè)計(jì)公路起 始點(diǎn)129.902公里的區(qū)間段。該段邊坡為三疊系嘉陵江組灰?guī)r、泥灰?guī)r。巖層產(chǎn)狀為 323Z40。自然坡體較平緩，坡度為30度。邊坡類型為硬巖正交巖質(zhì)邊坡。巖層張開(kāi) 度很小，貫通性很差。結(jié)構(gòu)面無(wú)充填或少量泥質(zhì)充填。SSQC分級(jí)的表單輸入項(xiàng)如表7。
表7 SSQC分級(jí)的輸入?yún)?shù)表
參數(shù)值參數(shù)值參數(shù)值參數(shù)值
巖塊參數(shù)250/1.08(KN/m3)28
邊坡幾何特征236 Z30H0236Z61h24
振動(dòng)作用ME1.04EI1
結(jié)構(gòu)面特征323 Z40DS401—K5%1
《0.55 ，
計(jì)算結(jié)果顯示，巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)及。=17.7，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)及/5=0，結(jié)
構(gòu)面間距評(píng)價(jià)指標(biāo)及。，=0 ，開(kāi)挖卸荷作用評(píng)價(jià)指標(biāo)及￡ = -1.4 ，靜水壓力作用評(píng)價(jià)指 標(biāo)i^ =0 。分級(jí)指標(biāo)SSPC=16. 3,邊坡穩(wěn)定性等級(jí)為I級(jí)。
16在結(jié)構(gòu)面不發(fā)育的情況下，A值大表明該邊坡的巖體強(qiáng)度很高。結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀和
間距對(duì)邊坡穩(wěn)定性均不產(chǎn)生不利影響。開(kāi)挖卸荷作用^對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響相對(duì)很 小。因此，邊坡穩(wěn)定性很好。SSQC分級(jí)結(jié)果與實(shí)際情況是相吻合的。
按照本發(fā)明的實(shí)施例1的獲取參數(shù)、計(jì)算指標(biāo)和劃分等級(jí)等三個(gè)具體的實(shí)施步 驟，參照實(shí)施例2的操作實(shí)施過(guò)程，公路設(shè)計(jì)和施工領(lǐng)域的工程技術(shù)人員均可獨(dú)立地、
無(wú)障礙地對(duì)公路邊坡進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分級(jí)評(píng)估，而且對(duì)于不同區(qū)域，對(duì)于不同工程技 術(shù)人員，本發(fā)明提供的分級(jí)方法是可以重復(fù)實(shí)現(xiàn)的。
權(quán)利要求
1、一種公路邊坡穩(wěn)定性分級(jí)評(píng)估方法，其步驟是第一步、獲取參數(shù)首先獲取邊坡幾何特征參數(shù)，包括自然邊坡面的傾向和傾角、坡頂裂縫的深度、自然坡的高度、設(shè)計(jì)開(kāi)挖坡面的傾向和傾角、開(kāi)挖高度，自然邊坡面的傾向和傾角、坡頂裂縫的深度、自然坡的高度四個(gè)參數(shù)由現(xiàn)場(chǎng)直接量測(cè)，或直接從地形圖上量取，設(shè)計(jì)開(kāi)挖坡面的傾向和傾角、開(kāi)挖高度三個(gè)參數(shù)由設(shè)計(jì)文件確定；其次是獲取振動(dòng)作用參數(shù)，獲取的人工開(kāi)挖方法與地震烈度兩個(gè)振動(dòng)作用參數(shù)，人工開(kāi)挖方法參數(shù)在所列出的開(kāi)挖方法選項(xiàng)中直接選擇，選項(xiàng)包括自然/手工開(kāi)挖、氣錘開(kāi)挖、預(yù)裂/光面爆破、傳統(tǒng)爆破結(jié)果-好、傳統(tǒng)爆破結(jié)果-結(jié)構(gòu)面張開(kāi)、傳統(tǒng)爆破結(jié)果-塊體脫落、傳統(tǒng)爆破結(jié)果-巖塊破裂、傳統(tǒng)爆破結(jié)果-巖塊粉碎，在設(shè)計(jì)階段該參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行選擇，在施工階段該參數(shù)實(shí)現(xiàn)開(kāi)挖方法進(jìn)行選擇，地震烈度參數(shù)提供七個(gè)選項(xiàng)，包括I～I(xiàn)II、IV、V、VI、VII、IX、X，該參數(shù)由設(shè)計(jì)文件或直接獲??；第三是獲取巖塊參數(shù)，獲取巖石單軸抗壓強(qiáng)度、巖石磨擦系數(shù)、巖石重度、風(fēng)化程度四個(gè)巖塊參數(shù)，巖石單軸抗壓強(qiáng)度、巖石磨擦系數(shù)、巖石重度、風(fēng)化程度四個(gè)參數(shù)都屬于公路勘察階段的必備試驗(yàn)資料和地質(zhì)資料，通過(guò)查閱公路工程勘察報(bào)告就能獲?。坏谒氖谦@取結(jié)構(gòu)面特征參數(shù)，獲取結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)面間距、結(jié)構(gòu)面連通率、充填物磨擦角、充填物厚度、水的軟化六個(gè)結(jié)構(gòu)面特征參數(shù)，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀包括傾向與傾角，采用地質(zhì)羅盤直接量測(cè)；結(jié)構(gòu)面間距采用鋼卷尺量測(cè)，測(cè)量記錄單位為厘米，邊坡巖體的結(jié)構(gòu)面間距分布區(qū)域時(shí)，取最小結(jié)構(gòu)面間距作為獲取值；結(jié)構(gòu)面連通率采用皮卷尺量測(cè)，在現(xiàn)場(chǎng)選擇一個(gè)結(jié)構(gòu)面量測(cè)巖橋和開(kāi)裂結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度，計(jì)算出開(kāi)裂結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度在總長(zhǎng)度中所占的百分比作為獲取值；充填物磨擦角有六個(gè)選項(xiàng)，分別是無(wú)充填-表面風(fēng)化變色、非軟化充填-粗糙、非軟化充填-中等、非軟化充填-光滑、軟化充填-粗糙、軟化充填-中等、軟化充填-光滑、斷層泥、流體材料，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，直接選擇相匹配或選項(xiàng)為獲取值；充填物厚度有六個(gè)選項(xiàng)，分別是無(wú)、極薄、薄、中厚、厚、極厚，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，直接選擇相匹配或選項(xiàng)為獲取值，采用鋼卷尺直接量測(cè)為獲取值，測(cè)量記錄單位為毫米，水的軟化不提供選項(xiàng)，只提供參考值區(qū)域，由用戶自行選定；第二步、計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)，計(jì)算巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)、結(jié)構(gòu)面間距評(píng)價(jià)指標(biāo)、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)、開(kāi)挖作用評(píng)價(jià)指標(biāo)、靜水壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)六個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)及邊坡穩(wěn)定性指標(biāo)SSQC值，首先是計(jì)算巖體質(zhì)量Rp，將巖石單軸抗壓強(qiáng)度σt、巖石磨擦系數(shù)fi、巖石重度為ρ、開(kāi)挖坡高h(yuǎn)、結(jié)構(gòu)面連通率為(1-k)、充填物磨擦系數(shù)fj、充填物厚度x、爆破開(kāi)挖方法ME、地震作用EI、參數(shù)u＝2.1十個(gè)參數(shù)輸入以下表達(dá)式Rp＝τmax＝σtKe-5uu+σnK2fi(1-e-5u)+σn(1-K)2[(fi-fj)e-x+fj](1-e-5u)，(1-K)＝(1-k)·ME·EI，σn＝ρ·h；其次是結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀RIS，將自然地形傾向αn、自然地形傾角βn、開(kāi)挖地形傾向αc、開(kāi)挖地形傾角βc、結(jié)構(gòu)面傾向αs、結(jié)構(gòu)面傾角βs六個(gè)參數(shù)輸入以下表達(dá)式AP＝arctan(cos(αn-αs)·tanβs)；當(dāng)βn＜AP＜βc時(shí)，RIS＝-Rp·sin(AP-βn)；否則，RIS＝0；第三是結(jié)構(gòu)面間距RDS，將自然地形傾向αn、結(jié)構(gòu)面傾向αs、結(jié)構(gòu)面傾角βs、結(jié)構(gòu)面間距DS四個(gè)參數(shù)輸入以下表達(dá)式AP＝arctan(cos(αn-αs)·tanβs)；當(dāng)AP＜-45°時(shí)，RDS＝0.5Rp·(-0.9DS+0.25)；否則，RDS＝0；第四是開(kāi)挖卸載作用Rc，將自然坡高h(yuǎn)n、開(kāi)挖坡高h(yuǎn)、自然地形傾角βn、開(kāi)挖地形傾角βc四個(gè)參數(shù)輸入以下表達(dá)式<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>R</mi> <mi>c</mi></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><mn>0.2</mn><mi>h</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>cos</mi> <msub><mi>β</mi><mi>n</mi> </msub> <mo>-</mo> <mfrac><mrow> <mi>sin</mi> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>β</mi> <mi>n</mi></msub><mo>)</mo> </mrow></mrow><mrow> <mi>tan</mi> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>β</mi> <mi>c</mi></msub><mo>)</mo> </mrow></mrow> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>ρ</mi><mo>·</mo><msub> <mi>h</mi> <mi>n</mi></msub><mi>sin</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>β</mi><mi>n</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2009100617140003C1.tif" wi="77" he="11" top= "146" left = "25" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>第五是靜水壓力作用Rw，靜水壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)Rw采用權(quán)重方式取值，坡頂無(wú)裂縫時(shí)，取0.0值；坡頂裂縫深度小于3m時(shí)，取-0.5；坡頂裂縫深度在3m～5m之間，取-1.0；坡頂裂縫深度在5m～10m之間時(shí)，取-1.5；坡頂裂縫深度大于10m，取-2.0；第六是邊坡穩(wěn)定性指標(biāo)SSQC，將巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)Rp、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀評(píng)價(jià)指標(biāo)RIS、結(jié)構(gòu)面間距評(píng)價(jià)指標(biāo)RDS、開(kāi)挖卸載作用評(píng)價(jià)指標(biāo)Rc、靜水壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)Rw五個(gè)指標(biāo)輸入以下表達(dá)式SSQC＝Rp+RDS+RIS+Rc+Rw；第三步、劃分邊坡穩(wěn)定性等級(jí)，依據(jù)SSQC值，對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行穩(wěn)定性等級(jí)劃分，SSQC小于0.5時(shí)，邊坡穩(wěn)定性等級(jí)劃分為V級(jí)，SSQC在0.5～5.0之間，邊坡穩(wěn)定性等級(jí)劃分為IV級(jí)，SSQC在5.0～10.0之間，邊坡穩(wěn)定性等級(jí)劃分為III級(jí)，SSQC在10.0～15.0之間，邊坡穩(wěn)定性等級(jí)劃分為II級(jí)，SSQC大于15時(shí)，邊坡穩(wěn)定性等級(jí)劃分為I。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種公路邊坡穩(wěn)定性分級(jí)評(píng)估方法，其步驟是第一步獲取參數(shù)，首先獲取邊坡幾何特征參數(shù)；其次是獲取振動(dòng)作用參數(shù)，獲取的人工開(kāi)挖方法與地震烈度兩個(gè)振動(dòng)作用參數(shù)；第三是獲取巖塊參數(shù)；第四是獲取結(jié)構(gòu)面特征參數(shù)，獲取結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)面間距、結(jié)構(gòu)面連通率、充填物磨擦角等；第二步評(píng)價(jià)、巖體質(zhì)量、結(jié)構(gòu)面間距、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、開(kāi)挖作用、靜水壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)；第三步劃分邊坡穩(wěn)定性等級(jí)，依據(jù)SSQC值，對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行穩(wěn)定性等級(jí)劃分，SSQC大于15時(shí)，邊坡穩(wěn)定性等級(jí)劃分為I。邊坡穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)全面，方法簡(jiǎn)捷、可行、易于操作，評(píng)價(jià)參數(shù)相互之間完全獨(dú)立，有效地削除了由于因素重疊引起的穩(wěn)定性評(píng)估偏差。
文檔編號(hào)E02D17/20GK101538861SQ20091006171
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日
發(fā)明者歡 劉, 劉才華, 張家銘, 張高潮, 李宗長(zhǎng), 強(qiáng) 沈, 肖國(guó)峰, 為 路, 陳從新 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所;湖北滬蓉西高速公路建設(shè)指揮部