边坡破坏模式

1、摘自我国岩质边坡变形破坏的主要地质模式一般来说边坡变形破坏的地质模式应该包括以下主要内容 :1、边坡的基本地质条件，诸如区域地质背景，岩体结构及岩体介质结构特性，岩体的力学 特性等，它们是决定边坡变形破坏地质模式的地质基础或物质基础 ;2、影响边坡稳定的各种人为动力因素 （地下开采、坡脚切层开挖、爆破震动 ）及天然动力因 素（ 大气降雨及地下水状态的变化、区域构造应力特征 ）;3、边坡结构形式 （顺倾边坡、反倾边坡等 ）;4、边坡岩体变形发展的过程及其特点 ;5、边坡的失稳破坏方式 .应该指出， 岩体结构、 岩体介质结构以及边坡结构相互之间既有联系又有明显差别的不同概 念.岩体结构主要决定于岩

2、体中结构面及结构体的组合特征.岩体介质结构则指不同力学性质的岩体在空间的组合特性 .边坡结构则主要反映了边坡与岩层产状之间的空间组合关系.影响边坡穗定性的因素是多方面的，不但包括边坡岩体的介质结构、边坡结构、岩体结构、 区域性地质背景、 构造应力特征及构造条件等地质因素， 而且包括各种人为的及自然的动力 因素 .这些动力因素主要是地下开采的扰动及坡脚切层开挖、爆破震动及地下水的作用等.地质条件虽然是决定或影响边坡定性的基础， 但边坡的急剧变形或破坏都与各种人为的、 天然 的动力因素，有着密切的关系 .大气降雨及水库蓄水是主要的自然动力因素，导致地下水状 态的变化，减少了滑面的法向应力，降低了岩

3、体的强度，改变了边坡岩体的稳定状态.就人为的动力因素来看， 地下开挖显然有重要的影响， 不但扰动破坏了上复岩体， 且增加了岩体 的渗透性， 对边坡的变形破坏起到加速作用对于矿山边坡来说， 爆破的动态效应对边坡的稳 定亦有重要的影响， 不但直接损害了岩体的完整性， 且在重复爆破条件下， 边坡岩体可能产 生疲劳破坏，从而加速边坡破坏的过程 .摘自霍克布朗岩石边坡工程为了使滑动沿单一平面发生，必须满足以下的几何条件 :a.滑动面的走向必须与坡面平行或接近平行 （约在+-20。的范围之内）。k7。破坏面必须在边坡面露出，就是说它的倾角必须小于坡面的倾角C。破坏面的倾角必须大于该面的摩擦角d岩体中必须存

4、在对于滑动仅有很小阻力的解离面，它规定了滑动的侧面边界。另 一种可能的情况是，破坏在穿通边坡的凸出的“鼻部”的破坏平面上发生。分析二维边坡问题时，通常是考虑与边坡面正交的一个单位厚度的岩片。这就是说， 滑动面的面积可用穿过边坡垂直断面上可见的滑动线长度来代表，而滑动块的体积可用在 垂直断面卜表示该块体图形的面积来代表。摘自基于 RS 理论的岩质路堑边坡稳定性研究边坡变形破坏模式 RS 判定 边坡变形破坏模式的确定，主要分两步进行 :首先是对边坡岩体结构类型的确定 ;在此基础上 再进行边坡变形破坏模式的判定。其主要过程如图4一 1所示。图4-1边坡变形破坏模武预测流程图4.21边坡岩体结构模型

5、RS预测(l)RS预测指标当前，在我国尚没有统一的岩体结构类型的划分标准，各部门、各行业，根据各自勘察、设 计、施工及研究的需要， 提出了各自的岩体结构分类，国外也有不少分类方法。本研究是针 对边坡地质工程模型研究而进行岩体结构类型的划分，故本文选择了考虑岩体的地质成因及岩体地质特性的中国科学院地质研究所谷德振教授的分类方法，将岩体结构分为四大类八亚类。在此标准基础上略作改动，根据边坡工程分析的需要，将第m大类中的第2、3亚类并为一类，即共分为 5类，其具体分类标准数据见表 4 一 10所示。在选择了岩体结构类型划 标准以后，确定待分类岩体的结构类型。 其实质上就是把每一类型的标准视作一个标准

6、样本， 然后将待分类的样本的实测值与标准样本进行比较、分析、判断与哪一标准更接近。因此， 岩体结构类型划分是属于模式识别问题。当前，迅速发展的RS模型己在其它领域的模式识别中获得广泛的应用，本文把RS理论引入边坡稳定性研究领域，尝试把RS理论用于岩体结构类型划分。S4-10岩体结构分类标准岩体结构结构面间距 /m完整性系龜姑构面级别结构面C值/MP um/Mp a整体结构>L0>0.75存在叭VS>0.6>60块妆鉛构L 0-0.50,750.35¥均主10. 40.630-60屋横结构0. 5-0.4为主0.3 0 520-40碎裂结构0. 40, 30,3

7、-0.2wnniK 均0<30诙体蜡构1_<0. 3<0.2IV、V密集<0,2<10(2)RS预测模型根据RS理论要求，要进行模式判别，首先要确定判别对象的条件属性和决策属性。在岩体结构类型论域中的对象根据条件属性的不同，被划分到具有不同决策属性的决策类。 对于岩体结构而言，决策层有 5个属性(见表4 一 11)。条件属性有5个，其特征和RS表示方法分 别见表412。于是便可得到岩体结构类型标准的 RS预测模型，见表 4 一 13,然后，根据 样本中各条件的属性，建立实例的粗糙集模型。表1-11边城岩体结构冀型的决策BI性表示廣U岩体结构決省属性1轉体錯构L2块

8、状第构113层状第构UL4碎裂結构IV5散体结构V岩t*饶构II性条件RS衮示岩体结构 类型整偉结构块炊结购层状體掏碎裂结构站构结构面间融(m)>L01 .0-0 ,50<0,5<0 .3条件JS性(a)01234完整性系散XJ.75075-0.60.6-035!0.2属性(h)01234箱枸面级别:祁在MV级以IV* ¥丸主以rv>m*主W 11蒯却集条杵厲性U)01234站构面亡值MPh>0.60.6-0,505-0360左<0.2条科属性(d)01234翌餓轴抗压强Iff (KPa)>6060-303010曰0<10弧件厲性(e)

9、0234*4-13宕体绪构类型RS预测模型厅号条杵属性(a. b* C1九g f)决策属性他)|abcdeg1Q000IJ2111 111n322222ni431 133，3i 厂IV54LJ41 JV(3)实例应用15,具体步骤如下：策表简化以上建立了岩体结构类型 还须对决策表中的条件属性进行简化， 这些不影响原来的分类效果的属性过程,根据文献13提供的实例(见表4 一 14)，用上述方法建立的岩体结构RS预测模型见表4RS判别模型。但要进行 RS判别，鉴别出那些不必要的或者说是多余的条件属性。去除这就是求条件属性的约简和核，一个决策表可能同时存在几个约简，这些约简的交集就是决策表的核，核中

10、的属性是分类的重要属性，求约简 的方法很多，最简单的就是去除法，即去掉某一属性，看是否影响整个决策结果。在表15中去掉属性a后得表4 一 16，从表4 一 16可得:粪4T4岩体结构分类序 号平均节理 间距(m)完整性系数结构面级别结构面C 值(Mpa)湿抗压强 度(Mpa)分类结果11.200.80存在IV、V级1.0275整体结构20.400.50以IV、V为主0.4050块状結构30.800.55以(V、hi为主0.4580层状结构40.250.35iv、m级显著0.3520层状结构50.450.34IV、V臣集0.5070块状结沟60.450.30IV. IK ni级发育0.2025碎

11、裂络构70.2000散体0.100散体结构80450.33IV、II、山级发育0.4470碎裂结构90 650.45以IV、111为主0.3580层状结构100.250.35IV、111級显若0.3832层状结构4-15实例RS横型决策表序号条件属性决笫屈性abcdef100000I 12322121II12220ni442222in523110II623332V744443V823320IV912220ni1042221hi«4-16去掉a后简化决策表«4-17去掉b后简化决策衷序号bcdcg10000I22121n32220m42222in53110u63332IV74

12、443V83320IV92220III1 102221ni序号acdeg10000I22121II31220III44222HI52110U62332IV74443V82320IV91220in104221inboCodflCQfi吐5心引二> fn46氏切=> fillbaCathsn fin场5山帥=> fitbsSd勺=fvfvbjc'deon f(vb/cMg®二 finb2C2d2Co=> fill显然结果之间是协调的，没有发生矛盾，说明属性a是可以省略的。省略后出现第3行与第 9行重复。同理，从4 一 15中分别去掉属性 b, e, d,

13、e后得表4 一 17，4 一 18，4 一 19，4 一 20。 显然，表4 一 174 一 20都是协调的，因此，属性 b，c，d，e都可以省略。故，该判别模 型有多种最小解模式。从表4 一 164 一 20中可以看出去掉属性 e后出现的冗余最多，因此， 由该简化后的决策表所得的是该判别模型的最小解。由表4 一 20消去冗余后得表 4 一 21。去掉雷后符化决策衰序号abd§菖1 000i21 22ri1Jn312201hi4421 22in523 ''101H62331IV7斗4 J43 JVS2*5720LV91220in104221nr序号abcei0 100

14、0r 2r 1211n3L221 01114斗222HE5 1230116r 2332IV74443V82330IV91220Tn104221HI»4-19去掉d后简化决第表序号abcd10000T22"212n3ajI 22III44 1222III5I 23J1II厂疔3"a3IV744r 44V823r a2IVg2I 22HI1042'22| HI»4-20去悼芒后简化决簟衰序号Abcd&10000I，2-2212II3“ 91222ii4, 104222IIL52r i1II61 2S33EV7r 444r 4V9232IV决策

15、分析对上述决策简化表逐一条块去掉冗余后，得到决策规则的最终简化表，如表4一 22所示，由此可见，岩体结构主要是受结构面级别控制，只要结构面的级别确定，岩体 结构类型就可以确定，并非象以往的判别中需要许多参数才能确定。*4-22岩体结驹判别简化褰序号abcdg1XX0Xr2XXIXr ii3冥X2TXni41XX3XIV5XX4XV4.22边坡变形破坏模式 RS判定依照同样的原理，在岩体结构类型判别后， 就可以结合边坡工程结构与岩体结构的关系建立 不同岩体结构下的边坡变形破坏 RS识别模式，然后进一步判别边坡变形破坏模式，具体如 下：(1) 整体结构岩体边坡变形破坏模式的RS识别一般说来，整体结

16、构与边坡工程的关系比较简单，此类边坡稳定性主要取决于岩体强度，根据现有的研究成果，整体结构岩体边坡 变形破坏模式识别网络如图4 一 2所示。囲4专轅休焙构边坡变形破坏模咒识别网络图RS识别模型。具根据上述网络图，就可以得到整体结构岩体边坡变形破坏模式的体见表4 一 23。蹩体结构倉体边城交羽破坏RS損型条件風决策JK性表a岩蹣抗压拥度>5MPa0<5 MPaIb坡商A0c一-姿体紬构ft0否1d延性比<0.60 '蔚ift破坏或坡腾剪切破坏圆弧脂胡破坏由上表便可以建立整体结构岩体边坡变形破坏模式RS识别模型，见表4 一 24。实际识别时取若干工程实例，按它们所属的条件

17、属性和决策属性分别输入Rs模型中，便可得到训练模型，然后对模型通过约简、 去余等决策分析后，就可用于模式判别。S4-24整体结构岩怵边坡变形破坏模式貓识别模型序号abcde1)110i10(2) 层状结构岩体边坡变形破坏 RS识别模型层状结构是边坡中最常遇的岩体结构类型，是一种复杂的结构模式，由其组成的边坡工程结构也十分复杂。故，该结构是边坡稳定性变形破坏类型最多、原因最复杂的类型。研究表明，影响该结构的边坡稳定性因素有岩性、边坡结构、岩体强度、岩层产状 和坡高与坡角。其可能产生的边坡变形破坏模式识别网络如图4 一 3所示。利用该识别网络便可建立层状结构边坡变形破坏模型的RS识别模型。见表 4

18、一 25。图43层状结构边坡变形破坏模式识别网络表4-25层状结构边坡变形破坏模式RS决策舉条件属性n1决策1性ij5o它aTUL丄1EA 坡IL屈«I2Ed一 的必 一臨5SkO50 >-ma/1丨4EH5o坡 畳 平E坡 向 顺坡 向 逆2J角 坡 边O60>3MEELEL匕-0.于一-T-厂E(3) 块裂结构岩体边坡变形破坏 RS 识别模型 块裂结构的岩质边坡，一般而言，稳定性较好。受边坡结构的影响，可能的变形破 坏模式主要有楔形破坏和单平面滑动等。 块裂结构岩体边坡可能变形破坏模式如图 4 4 所示。根据网络识别图便可建立 RS 识别模型，见表 4 一 26 。(4) 碎裂结构岩体边坡变形破坏模式 RS 判别模型 由碎裂结构岩体组成的边坡，其稳定性一般较差，可能产生的变形破坏模式主要有 圆弧滑动和折线滑动破坏，其识别网络如图4 一 5 所示。由此，可以建立碎裂结构边坡破坏模式的 RS 判别模型，见表 4 一 27。(5) 散体结构边坡变形破坏模式 RS 识别模型 散体结构的岩质边坡稳定性极差，其破坏模式通常为圆弧滑动破坏，故，对于散体 结构边坡只需判别出其岩体结构是散体