邊坡破壞模式

1、一般來說邊坡變形破壞的地質(zhì)模式應(yīng)該包括以下主要內(nèi)容:1、邊坡的基本地質(zhì)條件，諸如區(qū)域地質(zhì)背景，巖體結(jié)構(gòu)及巖體介質(zhì)結(jié)構(gòu)特性，巖體的力學(xué)特性等，它們是決定邊坡變形破壞地質(zhì)模式的地質(zhì)基礎(chǔ)或物質(zhì)基礎(chǔ);2、影響邊坡穩(wěn)定的各種人為動(dòng)力因素(地下開采、坡腳切層開挖、爆破震動(dòng))及天然動(dòng)力因素(大氣降雨及地下水狀態(tài)的變化、區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力特征);3、邊坡結(jié)構(gòu)形式(順傾邊坡、反傾邊坡等);4、邊坡巖體變形發(fā)展的過程及其特點(diǎn);5、邊坡的失穩(wěn)破壞方式.應(yīng)該指出，巖體結(jié)構(gòu)、巖體介質(zhì)結(jié)構(gòu)以及邊坡結(jié)構(gòu)相互之間既有聯(lián)系又有明顯差別的不同概念.巖體結(jié)構(gòu)主要決定于巖體中結(jié)構(gòu)面及結(jié)構(gòu)體的組合特征.巖體介質(zhì)結(jié)構(gòu)則指不同力學(xué)性質(zhì)的巖體在空

2、間的組合特性.邊坡結(jié)構(gòu)則主要反映了邊坡與巖層產(chǎn)狀之間的空間組合關(guān)系.影響邊坡穗定性的因素是多方面的，不但包括邊坡巖體的介質(zhì)結(jié)構(gòu)、邊坡結(jié)構(gòu)、巖體結(jié)構(gòu)、區(qū)域性地質(zhì)背景、構(gòu)造應(yīng)力特征及構(gòu)造條件等地質(zhì)因素，而且包括各種人為的及自然的動(dòng)力因素.這些動(dòng)力因素主要是地下開采的擾動(dòng)及坡腳切層開挖、爆破震動(dòng)及地下水的作用等.地質(zhì)條件雖然是決定或影響邊坡定性的基礎(chǔ)，但邊坡的急劇變形或破壞都與各種人為的、天然的動(dòng)力因素，有著密切的關(guān)系.大氣降雨及水庫蓄水是主要的自然動(dòng)力因素，導(dǎo)致地下水狀態(tài)的變化，減少了滑面的法向應(yīng)力，降低了巖體的強(qiáng)度，改變了邊坡巖體的穩(wěn)定狀態(tài).就人為的動(dòng)力因素來看，地下開挖顯然有重要的影響，不但擾

3、動(dòng)破壞了上復(fù)巖體，且增加了巖體的滲透性，對(duì)邊坡的變形破壞起到加速作用對(duì)于礦山邊坡來說，爆破的動(dòng)態(tài)效應(yīng)對(duì)邊坡的穩(wěn)定亦有重要的影響，不但直接損害了巖體的完整性，且在重復(fù)爆破條件下，邊坡巖體可能產(chǎn)生疲勞破壞，從而加速邊坡破壞的過程.摘自霍克布朗巖石邊坡工程為了使滑動(dòng)沿單一平面發(fā)生，必須滿足以下的幾何條件: a.滑動(dòng)面的走向必須與坡面平行或接近平行(約在+-20°的范圍之內(nèi))。 k7。破壞面必須在邊坡面露出，就是說它的傾角必須小于坡面的傾角 C。破壞面的傾角必須大于該面的摩擦角 d.巖體中必須存在對(duì)于滑動(dòng)僅有很小阻力的解離面，它規(guī)定了滑動(dòng)的側(cè)面邊界。另一種可能的情況是，破壞在穿通邊坡的凸出的

4、“鼻部”的破壞平面上發(fā)生。分析二維邊坡問題時(shí)，通常是考慮與邊坡面正交的一個(gè)單位厚度的巖片。這就是說，滑動(dòng)面的面積可用穿過邊坡垂直斷面上可見的滑動(dòng)線長度來代表，而滑動(dòng)塊的體積可用在垂直斷面卜表示該塊體圖形的面積來代表。摘自基于RS理論的巖質(zhì)路塹邊坡穩(wěn)定性研究邊坡變形破壞模式RS判定邊坡變形破壞模式的確定，主要分兩步進(jìn)行:首先是對(duì)邊坡巖體結(jié)構(gòu)類型的確定;在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行邊坡變形破壞模式的判定。其主要過程如圖4一1所示。邊坡巖體結(jié)構(gòu)模型RS預(yù)測(cè)(l)RS預(yù)測(cè)指標(biāo)當(dāng)前，在我國尚沒有統(tǒng)一的巖體結(jié)構(gòu)類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)，各部門、各行業(yè)，根據(jù)各自勘察、設(shè)計(jì)、施工及研究的需要，提出了各自的巖體結(jié)構(gòu)分類，國外也有不少

5、分類方法。本研究是針對(duì)邊坡地質(zhì)工程模型研究而進(jìn)行巖體結(jié)構(gòu)類型的劃分，故本文選擇了考慮巖體的地質(zhì)成因及巖體地質(zhì)特性的中國科學(xué)院地質(zhì)研究所谷德振教授的分類方法，將巖體結(jié)構(gòu)分為四大類八亞類。在此標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上略作改動(dòng)，根據(jù)邊坡工程分析的需要，將第m大類中的第2、3亞類并為一類，即共分為5類，其具體分類標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)見表4一10所示。在選擇了巖體結(jié)構(gòu)類型劃標(biāo)準(zhǔn)以后，確定待分類巖體的結(jié)構(gòu)類型。其實(shí)質(zhì)上就是把每一類型的標(biāo)準(zhǔn)視作一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣本，然后將待分類的樣本的實(shí)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)樣本進(jìn)行比較、分析、判斷與哪一標(biāo)準(zhǔn)更接近。因此，巖體結(jié)構(gòu)類型劃分是屬于模式識(shí)別問題。當(dāng)前，迅速發(fā)展的RS模型己在其它領(lǐng)域的模式識(shí)別中獲得廣泛的應(yīng)用

6、，本文把RS理論引入邊坡穩(wěn)定性研究領(lǐng)域，嘗試把RS理論用于巖體結(jié)構(gòu)類型劃分。(2)RS預(yù)測(cè)模型根據(jù)RS理論要求，要進(jìn)行模式判別，首先要確定判別對(duì)象的條件屬性和決策屬性。在巖體結(jié)構(gòu)類型論域中的對(duì)象根據(jù)條件屬性的不同，被劃分到具有不同決策屬性的決策類。對(duì)于巖體結(jié)構(gòu)而言，決策層有5個(gè)屬性(見表4一11)。條件屬性有5個(gè)，其特征和RS表示方法分別見表412。于是便可得到巖體結(jié)構(gòu)類型標(biāo)準(zhǔn)的RS預(yù)測(cè)模型，見表4一13，然后，根據(jù)樣本中各條件的屬性，建立實(shí)例的粗糙集模型。(3)實(shí)例應(yīng)用根據(jù)文獻(xiàn)l3提供的實(shí)例(見表4一14)，用上述方法建立的巖體結(jié)構(gòu)RS預(yù)測(cè)模型見表4一15，具體步驟如下: 策表簡(jiǎn)化以上建立了

7、巖體結(jié)構(gòu)類型RS判別模型。但要進(jìn)行RS判別，還須對(duì)決策表中的條件屬性進(jìn)行簡(jiǎn)化，鑒別出那些不必要的或者說是多余的條件屬性。去除這些不影響原來的分類效果的屬性過程，這就是求條件屬性的約簡(jiǎn)和核，一個(gè)決策表可能同時(shí)存在幾個(gè)約簡(jiǎn)，這些約簡(jiǎn)的交集就是決策表的核，核中的屬性是分類的重要屬性，求約簡(jiǎn)的方法很多，最簡(jiǎn)單的就是去除法，即去掉某一屬性，看是否影響整個(gè)決策結(jié)果。在表4一15中去掉屬性a后得表4一16，從表4一16可得:顯然結(jié)果之間是協(xié)調(diào)的，沒有發(fā)生矛盾，說明屬性a是可以省略的。省略后出現(xiàn)第3行與第9行重復(fù)。同理，從4一15中分別去掉屬性b，e，d，e后得表4一17，4一18，4一19，4一20。顯然，

8、表4一174一20都是協(xié)調(diào)的，因此，屬性b，c，d，e都可以省略。故，該判別模型有多種最小解模式。從表4一164一20中可以看出去掉屬性e后出現(xiàn)的冗余最多，因此，由該簡(jiǎn)化后的決策表所得的是該判別模型的最小解。由表4一20消去冗余后得表4一21。決策分析對(duì)上述決策簡(jiǎn)化表逐一條塊去掉冗余后，得到?jīng)Q策規(guī)則的最終簡(jiǎn)化表，如表4一22所示，由此可見，巖體結(jié)構(gòu)主要是受結(jié)構(gòu)面級(jí)別控制，只要結(jié)構(gòu)面的級(jí)別確定，巖體結(jié)構(gòu)類型就可以確定，并非象以往的判別中需要許多參數(shù)才能確定。邊坡變形破壞模式RS判定依照同樣的原理，在巖體結(jié)構(gòu)類型判別后，就可以結(jié)合邊坡工程結(jié)構(gòu)與巖體結(jié)構(gòu)的關(guān)系建立不同巖體結(jié)構(gòu)下的邊坡變形破壞RS識(shí)別

9、模式，然后進(jìn)一步判別邊坡變形破壞模式，具體如下:(1) 整體結(jié)構(gòu)巖體邊坡變形破壞模式的RS識(shí)別一般說來，整體結(jié)構(gòu)與邊坡工程的關(guān)系比較簡(jiǎn)單，此類邊坡穩(wěn)定性主要取決于巖體強(qiáng)度，根據(jù)現(xiàn)有的研究成果，整體結(jié)構(gòu)巖體邊坡變形破壞模式識(shí)別網(wǎng)絡(luò)如圖4一2所示。根據(jù)上述網(wǎng)絡(luò)圖，就可以得到整體結(jié)構(gòu)巖體邊坡變形破壞模式的RS識(shí)別模型。具體見表4一23。由上表便可以建立整體結(jié)構(gòu)巖體邊坡變形破壞模式RS識(shí)別模型，見表4一24。實(shí)際識(shí)別時(shí)取若干工程實(shí)例，按它們所屬的條件屬性和決策屬性分別輸入Rs模型中，便可得到訓(xùn)練模型，然后對(duì)模型通過約簡(jiǎn)、去余等決策分析后，就可用于模式判別。(2)層狀結(jié)構(gòu)巖體邊坡變形破壞RS識(shí)別模型層狀

10、結(jié)構(gòu)是邊坡中最常遇的巖體結(jié)構(gòu)類型，是一種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)模式，由其組成的邊坡工程結(jié)構(gòu)也十分復(fù)雜。故，該結(jié)構(gòu)是邊坡穩(wěn)定性變形破壞類型最多、原因最復(fù)雜的類型。研究表明，影響該結(jié)構(gòu)的邊坡穩(wěn)定性因素有巖性、邊坡結(jié)構(gòu)、巖體強(qiáng)度、巖層產(chǎn)狀和坡高與坡角。其可能產(chǎn)生的邊坡變形破壞模式識(shí)別網(wǎng)絡(luò)如圖4一3所示。利用該識(shí)別網(wǎng)絡(luò)便可建立層狀結(jié)構(gòu)邊坡變形破壞模型的RS識(shí)別模型。見表4一25。(3)塊裂結(jié)構(gòu)巖體邊坡變形破壞RS識(shí)別模型塊裂結(jié)構(gòu)的巖質(zhì)邊坡，一般而言，穩(wěn)定性較好。受邊坡結(jié)構(gòu)的影響，可能的變形破壞模式主要有楔形破壞和單平面滑動(dòng)等。塊裂結(jié)構(gòu)巖體邊坡可能變形破壞模式如圖4一4所示。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別圖便可建立RS識(shí)別模型，見表4一26。(4)碎裂結(jié)構(gòu)巖體邊坡變形破壞模式RS判別模型由碎裂結(jié)構(gòu)巖體組成的邊坡，其穩(wěn)定性一般較差，可能產(chǎn)生的變形破壞模式主要有圓弧滑動(dòng)和折線滑動(dòng)破壞，其識(shí)別網(wǎng)絡(luò)如圖4一5所示。由此，可以建立碎裂結(jié)構(gòu)邊坡破壞模式的RS判別模型，見表4一27。(5)散體結(jié)構(gòu)邊坡變形破壞模式RS識(shí)別模型散體結(jié)構(gòu)的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性極差，其破壞