前缘顺向缓倾边坡稳定性评价方法

摘要

本发明公开了一种前缘顺向缓倾边坡稳定性评价方法，属于岩土工程领域，提供一种评价前缘顺向缓倾边坡坡体类型的稳定性的方法，包括四个步骤，依次为：地质调查、实施勘探、变形阶段确认、稳定性评价。本发明明确提出了前缘顺向缓倾边坡的坡体结构类型，有利于对类似边坡的统一认识。同时，还建立了“卸荷拉裂－滑移拉裂－剪断”三段式变形破坏机制。本发明中对前缘顺向缓倾边坡坡体结构类型的划分以及提出稳定性评价方法，最终得到该类边坡的稳定性结论，为该类边坡的地质调查、勘探等工作有的放矢的开展提供支持，最终达到提高工作效率，节约勘探成本的目的；同时也为后期边坡治理设计、施工等提供依据。

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，尤其涉及一种前缘顺向缓倾边坡的稳定性评价方法。

背景技术

坡体结构类型是边坡稳定性分析的基础，在《水电水利工程边坡设计规范 DL/T5353-2006》中坡体结构包括顺向坡、反向坡、横向坡、斜向坡、水平层状边坡，满足工 程中常见边坡的结构分类，主要概况了边坡内遍布的某一组结构面与边坡的关系，对边坡稳 定性评价起到了极为重要的作用。本发明中提出的“前缘顺向缓倾边坡”坡体结构类型，具 体指边坡中-后段发育的结构面以陡倾角为主，而易发生剪出破坏的缓倾坡外结构面仅在边坡 前缘段发育，其控制性结构面不止一组，各分布于边坡的不同部位，较为特殊。目前尚无针 对该类边坡的系统稳定性评价方法。

变形破坏机制分析是边坡稳定性定性评价的常用手段，在20世纪70年代初已有专家学 者首先提出“斜坡岩土体破坏形成演化力学机制模式”，对斜坡岩土体在斜坡形成过程中的变 形破坏机制和斜坡在自重应力场条件下的演化机制做了系统的研究分析，提出了蠕滑－拉裂、 滑移－拉裂、滑移－压致拉裂、弯曲－拉裂、塑流－拉裂和滑移－弯曲共6种基础的斜坡变 形破坏机制模式。“前缘顺向缓倾边坡”的变形破坏不能用单一的变形破坏机制来概括，本专 利在前人研究的基础上，结合“前缘顺向缓倾边坡”的变形演变过程，提出一种复合的变形 破坏机制，即“卸荷拉裂－滑移拉裂－剪断”三段式机制，为该类边坡稳定性分析提供了理 论依据。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种评价前缘顺向缓倾边坡坡体类型的稳定性的方法，为 该类边坡的地质调查、勘探等工作有的放矢的开展提供支持，以便提高工作效率，节约勘探 成本；同时也为后期边坡治理设计、施工等提供依据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：前缘顺向缓倾边坡稳定性评价方法，包括 以下步骤：

(1)地质调查：进行地质调查，收集边坡岩体结构特征，并根据边坡岩体结构特征确认 边坡是否符合前缘顺向缓倾边坡的结构条件；前缘顺向缓倾边坡的结构条件为：

a.边坡为硬岩或坚硬岩构成的岩质边坡；

b.边坡中-后段L1发育的顺坡向结构面为陡倾角，其倾角大于或等于60°；

c.边坡前缘段L2具有缓倾坡外结构面，其倾角小于或等于30°；

(2)实施勘探：根据地质调查结果，对结构条件符合的前缘顺向缓倾边坡进行分段勘探， 且分为三个勘探段：

a、在边坡中-后段L1上布置勘探平硐，查明卸荷拉裂发育情况及拉裂缝贯通情况和岩体 完整程度；

b、在边坡前缘段L2上布置勘探平硐，查明边坡滑移拉裂变形程度和岩体完整程度；

c、在边坡过渡段L3上布置勘探平硐或钻孔，查明该段岩体完整程度；

(3)变形阶段确认：根据实施勘探的结果，确认边坡所处变形阶段；边坡变形阶段分以 下四个阶段：

第一阶段，无变形阶段：边坡中-后段L1、边坡前缘段L2以及边坡过渡段L3的岩体完 整且无变形；

第二阶段，卸荷拉裂阶段：边坡中-后段L1的岩体出现卸荷拉裂并相互发展贯通；而边 坡前缘段L2以及边坡过渡段L3的岩体完整且无变形；

第三阶段，滑移拉裂阶段：边坡中-后段L1的岩体出现卸荷拉裂并相互发展贯通；边坡 前缘段L2发生滑移拉裂变形、岩体破碎且坡表出现横向拉裂缝；而边坡过渡段L3的岩体完 整且无变形；

第四阶段，剪断阶段：边坡中-后段L1的岩体出现卸荷拉裂并完全贯通；边坡前缘段L2 发生滑移拉裂变形、岩体破碎且坡表出现贯通的横向拉裂缝；位于边坡中部的过渡段L3的岩 体破碎，出现剪胀变形；

(4)稳定性评价：根据边坡所处的变形阶段，判断边坡的整体稳定性：第一阶段判定为 稳定状态，第二阶段判定为稳定状态，第三阶段判定为基本稳定状态，第四阶段判定为欠稳 定状态。

本发明的有益效果是：本发明明确提出了前缘顺向缓倾边坡的坡体结构类型，有利于对 类似边坡的统一认识。同时，还建立了“卸荷拉裂－滑移拉裂－剪断”三段式变形破坏机制， 提出了针对该类边坡的系统稳定性评价方法：通过采集边坡不同部段的岩体状态，并根据各 个部段岩体状态的采集结果，最终确定边坡的稳定性；为该类边坡的地质调查、勘探等工作 有的放矢的开展提供支持，最终达到提高工作效率，节约勘探成本的目的；同时也为后期边 坡治理设计、施工等提供依据。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中标记为：边坡中-后段L1、边坡前缘段L2、边坡过渡段L3。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明所述的前缘顺向缓倾边坡稳定性评价方法，包括如下步骤：

(1)地质调查：进行地质调查，收集边坡岩体结构特征，并根据边坡岩体结构特征确认 边坡是否符合前缘顺向缓倾边坡的结构条件；前缘顺向缓倾边坡的结构条件为：

a.边坡为硬岩或坚硬岩构成的岩质边坡；

b.边坡中-后段L1发育的顺坡向结构面为陡倾角，其倾角大于或等于60°；

c.边坡前缘段L2具有缓倾坡外结构面，其倾角小于或等于30°；

(2)实施勘探：根据地质调查结果，对结构条件符合的前缘顺向缓倾边坡进行分段勘探， 且分为三个勘探段：

a、在边坡中-后段L1上布置勘探平硐，查明卸荷拉裂发育情况及拉裂缝贯通情况和岩体 完整程度；

b、在边坡前缘段L2上布置勘探平硐，查明边坡滑移拉裂变形程度和岩体完整程度；

c、在边坡过渡段L3上布置勘探平硐或钻孔，查明该段岩体完整程度；

(3)变形阶段确认：根据实施勘探的结果，确认边坡所处变形阶段；边坡变形阶段分以 下四个阶段：

第一阶段，无变形阶段：边坡中-后段L1、边坡前缘段L2以及边坡过渡段L3的岩体完 整且无变形；

第二阶段，卸荷拉裂阶段：边坡中-后段L1的岩体出现卸荷拉裂并相互发展贯通；而边 坡前缘段L2以及边坡过渡段L3的岩体完整且无变形；

第三阶段，滑移拉裂阶段：边坡中-后段L1的岩体出现卸荷拉裂并相互发展贯通；边坡 前缘段L2发生滑移拉裂变形、岩体破碎且坡表出现横向拉裂缝；而边坡过渡段L3的岩体完 整且无变形；

第四阶段，剪断阶段：边坡中-后段L1的岩体出现卸荷拉裂并完全贯通；边坡前缘段L2 发生滑移拉裂变形、岩体破碎且坡表出现贯通的横向拉裂缝；位于边坡中部的过渡段L3的岩 体破碎，出现剪胀变形；

(4)稳定性评价：根据边坡所处的变形阶段，判断边坡的整体稳定性：第一阶段判定为 稳定状态，第二阶段判定为稳定状态，第三阶段判定为基本稳定状态，第四阶段判定为欠稳 定状态。

其中，步骤(1)为对边坡结构类型的确认，由于本发明所述的前缘顺向缓倾边坡为一种 全新的边坡类型，因此需要首先确认需要评价稳定性的边坡是否符合前缘顺向缓倾边坡的边 坡结构类型，只有属于本发明所述的类型，才能按照后续步骤(2)、(3)、(4)进行评价。其 中需要收集边坡岩体结构特征，这些特征至少应当包含用于确认边坡类型所需的特征，如： 边坡岩质类型、边坡不同分段上结构面的倾角大小等。

在边坡被确认为前缘顺向缓倾边坡的类型后，步骤(2)对边坡进行分段实施勘探，其中 边坡中-后段L1如图1中所示，主要位于边坡的中部和后部段，也就是边坡的中-高部区域； 而边坡前缘段L2则位于边坡的前部，也就是如图1中所示的边坡底部；至于边坡过渡段L3 则位于边坡中-后段L1和边坡前缘段L2之间，如图1中所示，其通常边坡过渡段L3也位于 边坡的中部区域。对边坡上不同的分段进行相应的勘探，得到不同分段上的边坡岩体完整性、 变形程度的结果，以便后续对边坡所处的变形阶段进行确认。之所以需要设置为三段，是本 专利发明人根据此类边坡的变形演变过程以及后续采用“卸荷拉裂－滑移拉裂－剪断”三段 式复合变形机制分析方法的需要所确定的。

步骤(3)是根据步骤(2)的勘探结果对边坡所处的变形阶段进行划分。其中，步骤(3) 中提到的各种岩体完整性、变形程度，并不要求与实际勘探结果完全一至，只要实际勘探结 果达到指定的变形特征即可；如：第一阶段，无变形阶段中：边坡中-后段L1、边坡前缘段 L2以及边坡过渡段L3的岩体完整且无变形。指的是岩体整体无明显的变形，岩体基本完整， 无明显的拉裂、破碎，无明显的裂缝出现等即可认为满足条件。另外，如果当步骤(2)中的 勘探结果介于步骤(3)中的两个阶段之间时，采取将最终划分阶段定为更高阶段；如勘探结 果为：位于边坡中-后段L1的岩体出现卸荷拉裂情况，但并未相互发展贯通；而位于边坡前 缘的边坡前缘段L2以及位于边坡过渡段L3的岩体完整且无变形的情况；此时边坡的划分阶 段即介于第一阶段和第二阶段之间，因此可在步骤(3)中最终判定边坡实际为第二阶段。

步骤(4)则是根据步骤(3)的划分，得出边坡稳定性的最终结论。

本发明通过对前缘顺向缓倾边坡这一边坡类型进行确认、进而对边坡进行分段勘探、然 后根据勘探结果确定边坡变形阶段并最终得出边坡的稳定性结论。为该类边坡的地质调查、 勘探等工作有的放矢的开展提供支持，最终达到提高工作效率，节约勘探成本的目的；同时 也为后期边坡治理设计、施工等提供依据。