边坡稳定性评价

边坡稳定性评价（精选十篇）

边坡稳定性评价篇1

1 边坡场地稳定性的影响因素

边坡形成后, 在内外应力和人为活动的各种因素作用下, 主要从三个方面影响边坡场地的稳定性:一是影响边坡岩土体的强度, 如岩性、岩体结构、风化和水对岩土体的软化作用等;二是影响边坡的形状, 如地形、河流冲刷、人工开挖等;三是影响边坡体的应力分布, 如地震、地下水压力、堆载等。它们的作用表现为增大下滑力而降低抵抗滑力, 促使边坡向不稳定方向转化。

在影响边坡稳定的诸多因素中可划分为两大类:一是主导因素, 即长期起作用的因素, 如, 岩土体类型和性质、地质构造和岩体结构、风化作用、地下水活动等;另一类是触发因素, 即临时起作用的因素, 如地震、洪水、暴雨、人工爆破、堆载等。

列举两个边坡处于相同地理位置, 二者相隔约800米, 触发因素应基本相同, 地质构造、地下水活动、风化作用都基本一致, 最大的区别在于岩土体类型和性质的不同, 即内因的不同, 使得二者的稳定性评价存在根本的区别。

2 边坡区的工程地质条件

边坡为丘陵地貌单元, 地形起伏较大, 山势呈西南~东北走向, 山坡上段较陡, 坡度约30~45°, 下段较缓, 坡度约10~25°, 山上植被较发育。

场地处晋江上源西溪上游, 戴云山脉东南坡, 闽东火山断拗带中段, 断裂十分发育, 以北北东向、北东东向及北西向断裂规模最大。本次讨论范围内无区域性深、大断裂带通过, 处于相对稳定的地块之中。区域内地层主要以侏罗系南园群流纹质晶屑凝灰熔岩 (J3n) 和燕山期花岗岩 (γ5) 为主, 花岗岩节理裂隙较发育。

经室内土工试验得出边坡区土体的物理力学指标见表1。

3 边坡的稳定性评价

边坡稳定性评价的方法有多种, 主要分为定性评价和定量评价。边坡稳定性定量评价是在定性分析评价的基础上, 据边坡工程地质条件, 采用力学平衡理论计算评价边坡的稳定系数, 据计算得到的稳定系数来评价边坡的稳定性。对土质边坡采取力学计算法;对岩质边坡, 作出节理裂隙面的玫瑰花图和赤平投影图, 根据结构面和坡面的组合进行对比定性分析评价。

3.1 土质边坡的稳定性计算及评价

根据勘察表明, B边坡为土质边坡, 目前处于相对稳定状态, 仅部分地段坡面因雨水冲刷较严重, 出现滑塌、掉块现象, 未发现有危及边坡稳定的不良地质现象。根据场地岩土体结构特征和工程地质、水文地质条件, 结合类似场地的经验以及边坡可能失稳的模式, 在进行稳定性计算时, 潜在滑动面为土体与基岩交界面, 假设滑面呈折线型, 稳定计算采用滑坡推力计算公式, 根据《建筑边坡工程技术规范》 (GB50330-2002) 第5.2.5条, 边坡稳定性系数K按下式计算:

式中K-边坡稳定性系数

Ti-第i计算条块滑体在滑动面切线上的反力 (kN/m)

Ri-第i计算条块滑动面上的抗滑力 (kN/m)

ψi——第i计算条块剩余下滑力向第i+1计算条块的传递系数

取有代表性剖面6-6', 潜在滑动面取上覆土层和下伏基岩的交界面 (残积砂质粘性土和全风化花岗岩) , 将该剖面按下滑面的角度变化划分成10个条块, 分别求其面积和滑面倾角, 按照上述公式计算该剖面处的边坡稳定性, 计算结果见表2:

根据计算结果, 按照《岩土工程勘察规范》要求, 当1.00≤K≤1.05时, 判定边坡稳定性为欠稳定, 但该数值仅代表剖面6-6'处的边坡稳定性, 因此在计算边坡稳定性系数时, 应选择有代表性的剖面进行稳定性计算, 特别有针对性的选择已经出现不良地质现象的地段。

在应用上述方法计算边坡稳定性时, 相关指标的取值是非常重要关键的, 取值的正确与否直接影响到计算的结果。计算所用参数主要有滑体重度、滑带土粘聚力及内摩擦角, 其指标可由试验、查阅类似滑带土相关物理力学指标资料和据当地经验综合确定。

3.2 岩质边坡的稳定性评价

对于有风化岩和稳定基岩组成的岩质边坡, 其稳定性主要由节理裂隙面控制, 故上述的稳定性计算方法不适合岩质边坡的稳定性评价, 在此, 采取结构面组合来判定岩质边坡的稳定性, 以D边坡为例。

该边坡坡高约5.2~25.8米, 为一级岩质边坡, 坡长180米, 坡度70~85°, 坡向约142°, 倾向南东。据勘察表明, 边坡上部坡残积土覆盖层厚度约1.0~4.5米, 下部为碎块状强风化花岗岩和中风化花岗岩, 坡脚为少量杂填土。岩体出露的地段裂隙较发育, 主要发育的裂隙面:一是倾向112~146°, 倾向南东, 倾角51~79°, 为顺坡向陡倾角;二是近似水平裂隙倾向2~20°, 倾角69~73°。三是倾向201°倾向南西, 倾角55~67°。裂隙呈微张状~闭合状, 裂隙面较光滑, 延展性较好, 裂隙宽度2~5mm, 部分水平裂隙宽度大于5mm, 泥质充填, 每米3~6条。现该边坡未采取护坡等措施, 坡顶无建 (构) 筑物, 山上植被较茂密。

根据现场测量裂隙产状统计作岩体裂隙走向玫瑰花图 (图1) 和赤平投影图 (图2) , 据赤平投影图分析表明:J1与坡向夹角为13°, 小角度相交, 倾角接近并且小于坡角, 属同向缓倾裂隙面, 为不稳定结构, 容易发生滑塌;J3与边坡坡向夹角为59°, 大角度相交, 倾角小于坡角, 为基本稳定结构;J2裂隙面倾向与边坡坡向夹角为131°, 倾向与坡向为反向, 为稳定结构。

边坡坡面呈不规则形状, 岩体被节理切割成块状, 部分岩体已出现松动、掉块现象。总体上该边坡目前处于暂时稳定状态。另, 该边坡岩体受此三组裂隙结构面切割成块状, 切割面、临空面和滑移面较多, 形成的块体易产生掉块和崩落, 同时也给雨水对坡体的冲刷提供了较良好的条件, 岩体在大气、雨水等影响下进一步风化, 使岩体强度降低, 趋向不稳定状态。

4 结论

目前边坡稳定性评价的方法很多, 各种方法都有其适应性, 对于不同性质的边坡采取不同的方法进行稳定性验算显得格外重要。在此, 通过上述事例说明土质边坡和岩质边坡稳定性评价的不同之处, 对于土质边坡, 找出潜在滑动面, 划分条块运用力学平衡法计算其稳定性, 能较准确的判定其稳定性;对于岩质边坡, 其稳定性主要为节理裂隙面控制, 采用作图 (玫瑰花图和赤平投影图) 的方法, 定性的评判其稳定性。

摘要：在边坡的勘察设计中, 对边坡稳定性准确判断是至关重要的一个环节, 一直以来, 边坡稳定性的评价都得到了愈来愈多工程师和科研人员的重视。曾负责了《福建省某县河滨北路员潭至参洋段市政道路 (边坡) 工程岩土工程勘察报告》, 在对该项目进行综合分析, 得出以下结论:岩质边坡和土质边坡的稳定性评价存在孑然不同的方面, 对于土质边坡的稳定性评价应采取定量计算的方法, 得出稳定性系数进行定量评价;对于岩质边坡, 主要考虑岩体节理裂隙的发育情况, 查明各组岩体节理裂隙的倾向与倾角, 与边坡的走向及倾角进行对比, 作出节理裂隙玫瑰花图和赤平投影图, 从而定性的对边坡稳定性进行评价。

关键词：岩质边坡,土质边坡,稳定性评价

参考文献

[1]岩土工程勘察规范.GB50021-2001[S].北京:中国建筑工业出版社, 2001.

[2]工程地质手册[第四版][M].北京:.中国建筑工业出版社, 2007.

[3]李智毅, 唐辉明.岩土工程勘察[M].北京:中国地质大学出版社, 2000.

[4]孔宪利.岩体工程地质及其灾害[M].上海:同济大学出版社, 1993.

[5]林宗元.简明岩土工程勘察设计手册 (上册) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2003.

[6]建筑边坡工程技术规范 (GB50330-2002) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

边坡稳定性有哪些评价方法？篇2

岩体边坡稳定性评价方法，大体上可分为定性评价和定量评价两大类，其中定性评价包括工程类比法和图解法；定量分析法包括数值分析法、极限平衡和可靠度分析法。

极限平衡法是简单、实用、应用最普遍的方法．是要求我们重点掌握的内容，

边坡稳定性评价篇3

关键词：人工神经网络；边坡稳定性；评价

0 引言

对于地质工程来说边坡的稳定性评价是一项重要的研究任务，尤其是在岩土工程中。近年来，边坡稳定性的相关研究向着多元的方向发展，因此许多研究方法应运而生，但是总体归纳起来，目前边坡稳定性的研究常用的方法有定性分析法、定量分析法、不确定性分析法。人工神经网络评价法就是定量分析法当中的一种，人工神经网络技术的引入，为边坡工程的稳定性研究提供了重要的手段。

1 边坡评价方法简介

边坡稳定性的评价方法主要有三种，即定性、定量、不确定分析三种。定性分析法是勘察结束后，根据影响边坡的因素、边坡破坏的机制和可能产生的失稳变形模式对已经产生破坏的岩土体的形成原因和机制进行评价，在此基础上对边坡稳定性进行评价，并对其的发展趋势做出定性分析和评价。这种方法不仅能对边坡稳定性的影响因素全面分析，还可以对边坡的发展趋势做出评价，具有一定的优越性。定量分析方法目前不能实现完全定量，只能达到半定量分析，目前常用的方法是有限单元法、流形元法等。非确定性分析方法相对于上述两种方法来说更接近实际情况，主要方法包括有可靠度评价、灰色系统评价等。

2 神经网络技术理论基础

2.1 人工神经网络概述

神经网络是以人脑的思维方式研究为基础，利用数学方法抽象模拟人脑的基本功能的一种连接网络，是由大量的并且简单的处理单元组成的神经系统。这种系统不仅能够反映出人脑的一些功能，能做出某种简化、抽象和模拟，其行为是丰富多彩的。

2.2 神经元模型与神经网络模型

一种简化的神经元模型是一种多输入单输出的非线性的模型，如图1所示。

对于传统的神经元模型来说，通常采用同一非线性的映射，使得每个神经元都产生兴奋，仅仅通过细胞之间的权值变化表示，这种情况导致学习算法比较繁琐，收敛较慢。

因为神经网络对生物系统模拟的组织和抽象层次的不同，可以将神经网络模型分为以下几个类型：①神经元层次模型，将研究工作集中在某个神经元的动态特征，对输入信息的选择性响应进行探究；②网络层次模型，其自身包含不同的神经网络，主要用来模拟生物神经的复杂性和抽象性；③组合式模型，它的神经元相互补充和作用，主要用来完成固定的任务，可以用于机器人的控制；④神经系统层次模型，神经网络具有多种性质，可以模拟动物更抽象化的功能；⑤智能型模型，这种形式最抽象，主要通过语言的形式来模拟人脑的思维过程。

2.3 神经网络的性质及工作方式

神经网络具有收敛性、容错性以及推广性等基本特性，其中收敛性是指在使用有限元法迭代时可以得到收敛的结果；容错性是指神经网络具有自动修复功能，将不完整的、破碎的信息恢复成完整的形式；神经网络的推广性一般指已经训练好的神经网络可以对不属于训练范围的样本进行分类，具有推广性。神经网络的工作过程主要分为两个阶段，第一个阶段是工作期，此阶段的主要目的是改变计算机的状态，以达到稳定的状态；第二个阶段是学习期，在此期间计算机的状态保持不变，通过连接权值的变化调整。前一阶段时间较短，容易进行，为短期记忆，后一阶段时间较长，为长期记忆。

2.4 模糊神经网络

在边坡稳定性评价中，有一些模糊概念如岩性较差、地形较陡等，因此在神经网络的应用当中我们也引入模糊神经网络理论。由于模糊网络理论本身具有模糊性，因此在处理一些精度要求高的问题上，模糊网络的使用应该受到限制。模糊理论主要用来模仿人类在模糊情况下的思维方式，相对于人工神经网络，模糊神经网络推理过程简单，对专家的知识利用率较高，并且样品的要求较低，但是会存在一些人为因素的影响，如果将两者结合，便可以起到很好的效果。模糊神经网络的构造方法一是通过两个或者更多的模糊神经元经过层状的结构连接在一起形成，其基本单元是模糊神经元（图2）；二是通过输入层的模糊化处理，神经网络只完成非线性映射功能，该系统的组成元素包括：模糊化层、神经网络层以及反射模糊化层，在处理过程中，通过对输入知识的处理和输出知识的后处理，将模糊概念成功的融入到表达式中。

3 边坡稳定性的模糊神经网络评价

3.1 边坡稳定的评价的输入知识主要包括两大类，分别是对数值变量的描述和对知识变量的描述。根据前面所说的模糊理论知识对函数进行选择，包括正态分布函数、三角函数等。其中对于定性指标来说，需要将数据进行量化处理，从而评定其模糊矩阵。在实际情况中，常常需要根据实际情况由专家决定其隶属度，才会带来使得评价更为方便。

3.2 网络的输入层和输出层的神经元的个数是由使用者根据实际情况来定的，在实际设计过程中，可以通过要求解的问题和数据的多少来决定输入的神经元，并且在设计时要控制整个系统的规模，规模越小，越利于学习和使用，复杂性也会降低。

4 结论

边坡稳定性评价自身存在多样性、复杂性广泛性，因此在实际评价过程中，仍然有一些不成熟的地方需要改进。我们应该充分利用当今飞速发展的科技进步，将最好的、最有效的方法引入到边坡工程评价当中，不断的提高自身的实力，将知识转变为科学生产力，只要我们不断努力，必然会总结出更合适的评价方法。

参考文献：

[1]蒋裕丰，娄一青，赵二峰.基于二进制蚁群神经网络的边坡稳定分析[J].西安建筑科技大学学报（自然科学版），2009，03：346-351+370.

[2]周宁，傅鹤林，袁勇.基于模糊神经网络的边坡稳定性评价方法[J].地下空間与工程学报，2009，S2：1826-1832.

[3]李元松，陈文峰，李新平，田昌贵，夏进，郭运华.基于模糊神经网络的边坡稳定性评价方法[J].武汉理工大学学报，2013，01：113-118.

[4]张万亮，许晨，张丁，郝玉成.基于T-S模糊神经网络的边坡稳定性分析[J].露天采矿技术，2013，04：20-22.

[5]冯敏杰.基于神经网络的边坡稳定可靠度分析方法研究[D].合肥工业大学，2008.

某边坡稳定性评价篇4

工程位于莆田市, 场地属丘陵台地地貌单元, 边坡防护采用喷锚支护形式, 边坡总长约120m, 高度约8.5m, 坡率为1:0.25。边坡安全等级为一级, 如图1所示。

该工程于2002年开始施工, 坡顶邻近边坡有3栋6层住宅楼 (1996年建造) , 为砖混基础 (条形基础, 基础埋深约1.4m) , 距离坡顶边缘线约5.4m～8.5m。2007年6月, 由于相邻边坡发生滑塌, 受业主委托对该段边坡支护的施工质量进行评价, 对确保周边人民生命财产的安全具有重要的实际意义[1,2,3]。

2 边坡工程地质

2.1 水文气象

该地区属于亚热带海洋性气候, 气候温和, 多年平均降雨量为1320mm, 最大年降雨量为1984mm, 最小年降雨量为876mm。降雨时段分布极不均匀, 4～9月受梅雨季节和台风影响, 雨量集中, 强度大, 为多雨季节, 雨量约占全年的76%, 10～3月为少雨季节, 雨量仅占全年的24%。

2.2 场地岩土层

根据相邻地勘资料中钻孔揭露, 主要存在3个岩土工程单元层, 岩土层的分布、结构及工程性状分述如下:

①粉质粘土:土黄色, 可塑, 湿-稍湿, 含少量砂粒, 标贯击数为8～10击。

②残积砂质粘土:灰黄、白色, 硬塑状态, 稍湿, 主要成份为高岭土、石英, 石英颗粒含量约10%, 标贯击数为19～40击。

③强风化凝灰岩:灰白色, 坚硬状态, 原岩结构已强烈风化破坏, 大部分矿物已风化成土状, 手折可碎, 标贯击数大于50击, 工程性质良好。

场地岩土层物理力学参数见表1。

3 设计工况

依据设计院提供的边坡支护图纸, 该边坡采用采用喷锚支护, 坡度约为76度, 锚杆采用B28、B32钢筋。坡顶为六层砖混结构建筑物, 建筑物附加荷载每层按20kPa计算, 附加荷载按120kPa考虑。边坡安全等级按一级考虑, 重要性系数取1.0, 剖面图如图2所示。

4 稳定性评价

4.1 稳定性验算

依据《建筑边坡工程技术规范》监 (GB50330-2002) 并结合《公路路基设计规范》, 边坡稳定性计算应分成以下两种工况:

1) 正常工况:边坡处于天然状态下的工况。

2) 地震工况:边坡处于地震等荷载作用状态下的工况。

边坡稳定性验算时, 其稳定安去系数应满足表2中所规定的稳定安全系数的要求。

运用Slide软件, 对其两种种工况进行分析, 正常工况和地震工况下的安全系数分别为1.41和1.08, 结果具体见图3和图4。

5 监测数据分析

5.1监测点的布置

坡顶三栋建筑物, 每栋建筑物布置6个沉降观测点, 在坡顶边缘埋设分别10个沉降观测点和10个深层水平位移观测点, 具体位置见图5。

5.2 数据分析

观测时间为2008.9.24～ 2009.5.4, 历时222天, 共观测7次, 坡顶建筑物沉降, 边坡坡顶沉降及水平位移观测结果见表3、表4及表5。

坡顶1#、2#、3#楼的累计沉降量为4.0～4.9mm, 沉降速率为0.018～0.022mm/d;根据《建筑地基基础技术规范》 (DBJ 13-07-2006) 第12.10.4条规定:当建筑 (浅基) 沉降速率小于0.04mm/d, 且延续时间3个月以上时, 可认为建筑沉降已达到相对稳定标准。故坡顶1#、2#、3#楼地基沉降已进入稳定阶段。

边坡坡顶水平累计位移为3.4～4.8mm, 位移速率在0.015～0.022mm/d之间。边坡坡顶累计沉降量为4.5～6.0mm, 沉降速率为0.020～0.027mm/d。边坡坡顶水平位移速率和沉降速率较小, 且变化不大, 结合边坡稳定性计算结果, 认为该边坡进入稳定阶段。

6 结论

本次评价以业主提供的边坡设计图纸及坡顶建筑物施工图纸等资料以及边坡监测数据为基础, 根据分析计算, 得到以下结论:

(1) 根据对业主提供的资料进行分析计算, 该边坡变形已进入稳定阶段。

(2) 坡顶建筑物沉降速率在《建筑地基基础技术规范》DBJ 13-07-2006、《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002规定的允许范围内, 坡顶1#、2#、3#楼地基沉降已进入稳定阶段。

(3) 应定期 (或遇暴雨等不利条件时) 对坡顶建筑物及边坡进行变形监测。

摘要：通过对某边坡的工程现状, 并结合专业软件及监测数据对其稳定性做出评价, 评价结果对确保周边人民生命财产的安全具有重要的实际意义。

关键词：边坡稳定性,监测,评价

参考文献

[1]刘全洪, 管瑞光等.京九线南段K1952~K1953右边坡稳定性分析与整治[J].岩土工程界, Vol.6, No.2 2003, 72~74

[2]吴茂明, 简文彬, 吴振祥等, 316国道闽侯—闽清段滑坡灾害及其防治[J].岩石力学与工程学报;2004年S1期

[3]徐克逊, 王万平, 曹校勇等.浅谈公路滑坡分析评价的若干问题[J].岩土工程界, Vol.5, No.8 2002, 49~50

边坡稳定性评价篇5

岩质高边坡稳定性监测与评价方法研究综述

摘要：在总结大量国内外文献的基础上,对目前常用的边坡稳定性监测和评价方法进行了系统研究,重点介绍了刚体极限平衡分析法、数值分析方法、可靠性分析法、模糊分级评判方法在边坡稳定性评价中的应用,并对边坡稳定性研究的.主要问题和今后的发展方向进行了探讨与展望.作者：刘楚乔梁开水 LIU Chu-qiao LIANG Kai-shui 作者单位：武汉理工大学资源与环境工程学院,武汉,430070期刊：工业安全与环保 PKU Journal：INDUSTRIAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION年，卷(期)：,34(3)分类号：X9关键词：边坡稳定性监测评价发展趋势

边坡稳定性评价篇6

【摘要】通过对涟钢冷轧主厂房边坡的地质情况调查研究，用ANSYS有限元软件对边坡的稳定性情况进行了模拟分析，根据分析结果和边坡具体情况，设计采用预应力锚索加网格梁加固方案。然后对其进行边坡加固，并对加固效果和锚索的受力情况进行了模拟分析，分析结果证明加固效果良好。

【关键词】锚杆（索）；ANSYS有限元；锚固系统；影响因素

LIANGANG cold rolling plant main slope stability analysis and evaluation of the effect of anchoring systems

Jiang Zhi-xin，Lv Ping-bo

（Nuclear Industry Geological Bureau of Hunan Province， 303 Brigade Changsha Hunan 410000）

【Abstract】LIANGANG rolled through the main plant Slope geology research， using ANSYS finite element software for slope stability conditions were simulated and analyzed， according to the results of the analysis and the specific circumstances of the slope， designing prestressed anchor Mississauga net grid beam reinforcement program. Then its slope reinforcement， and reinforcement effect and anchor the force carried out a simulation analysis and the results prove that the reinforcement effect is good.

【Key words】Bolt （Cable）；ANSYS finite element；Anchoring system；Factors

1. 引言

涟钢冷轧主厂房为湖南省重点建设项目，该主厂房工程建筑面积约90000m2 ，由12 个布置合理的纵横跨间组成，均采用全钢刚架结构，最大跨度 36m，基本柱距 12m，最大柱距 36 m，厂房高度 20m～42m；柱子采用阶形柱，上柱为焊接“H”型钢，下柱为钢管砼格构柱；吊车梁为实腹式焊接“H”型钢梁，高度1200mm～3000mm，最高轨面标高17.5m。厂房沿线地形起伏较大，坡角陡，一般50°左右，出露以泥灰岩为主，岩体风化程度普便较大。所以，边坡的稳定性对厂房的安全至关重要。因此，研究此类边坡的稳定性，对于设计和施工有非常重要的现实意义^[1]。

2. 风化岩体边坡的特点

（1）风化残积层。

该层厚度不大，大多数地段基岩裸露，出露覆盖层主要为沉积物，岩性上部主要是（含砾）低液限粘（粉）土，褐黄色、土黄色、灰黄色等，可塑～硬塑状，砾质成份主要为硅化岩角砾，粒径0.5～2cm，次棱角～次圆状，含量约占25～35%左右，层厚0～5.85m，分布于山坡坡脚地段。

（2）泥灰岩。

青灰色、灰色，泥中厚层薄层状，岩质较软，易风化。

全风化层：岩性已全风化成碎石土组成，层厚0～2.5m。

强风化层：节理裂隙较发育，岩芯破碎，呈碎块状，层厚0～2.5m。

中风化层：节理裂隙发育，岩石相对较硬，钻孔岩芯较完整，多呈短柱状。

经原位测试、室内试验、并参考有关规范规程结合当地工程经验，推荐各工程地质分区的主要岩土力学指标值如表1所示^[1]。

3. 风化岩体对边坡稳定性的影响

3.1 由于风化岩体结构的破坏，从很多方面降低了边坡的稳定性，具体可从以下几个方面来分析[2～3]。

（1）透水性能增加，抗剪强度降低，从而降低了边坡的稳定性。

在泥灰岩中，由于各矿物颗粒的膨胀率各异。当风化作用导致其不均匀的膨胀和收缩；或者由于水的溶蚀、水解岩中某些可溶物质，都将削中和破坏岩石中矿物颗粒之间的联结，导致岩石力学性能降低，特别是岩石的透水性能增大，抗剪强度降低。

（2）形成和加剧的岩体裂隙，导致软弱结构面的产生，从而影响边坡的稳定性。

由于风化作用，使岩体沿着已有的联结比较软弱的地方，如未裂开的层理、片理、劈理方向上，矿物结晶颗粒之间的结合面上，以及在矿物结晶颗粒解理方向上，形成新的裂隙。或对原有裂隙进一步加深、增宽、延伸和扩大。这种形成或加剧岩体裂隙的作用，主要是由于水的楔入作用和冻胀作用。

3.2 在边坡开挖后，通过对现场工程地质情况的调查，发现在强风化带、中风化带中岩体裂隙较为发育，裂隙面倾角较陡，裂面多呈闭合状，且裂隙中多有泥质胶结的充填。幸运的是没有一组节理倾向与边坡的临空面倾向一致^[4]。

4. 边坡开挖有限元计算

（1）本文利用ANSYS有限元软件对开挖后的边坡的坡面进行稳定性验算，通过验算结果了解开挖后边坡的稳定性情况。图1为边坡开挖前和开挖后的整体模型和网格划分。

（2）模型采用D-P屈服准则。建立模型时，先生成加固锚索所在位置的关键点和节点，然后再根据节点建立锚索单元，采用beam3二维梁单元来模拟锚索，这样可以得到锚索所受到的轴力和剪力，整个支护结构共有12根锚索。然后再建立台阶处的关键点，生成台阶处的网格梁单元，根据加固设计的情况整个模型共建立了5个台阶，因为网格梁可以看作是柔性支护结构，所以也可以采用beam3二维梁单元来进行模拟。接下来，再建立边坡的坡面曲线和坡体的面，在此过程中生成开挖时需要杀死的单元的面，这样就可以方便的通过生死单元来模拟边坡的逐级开挖的过程了^[5]。endprint

（3）计算模型经过分台阶开挖荷载逐步释放的计算后，可以看到在未进行任何有效的支护的情况下边坡开挖后的位移和受力情况，图2为边坡在分台阶开挖完成之后的竖向位移图。从图中可以看出，在开挖之后边坡有明显的向下滑动趋势，边坡的竖向位移最大值达到7.13cm。从图中还可以清楚地看出，如果步对开挖的边坡进行相应地支护措施，则由于边坡的滑移还会引起了左侧向上隆起，隆起量可以达到将近20cm。

（5）从图4边坡的总的位移矢量图中我们也能很清楚的看出，边坡在没有有效的支护的情况下，即便是分多台阶进行开挖也会对整个边坡造成很大的扰动，使边坡产生明显的滑移。另外还可以从位移的云图中看出边坡单元的运动趋势呈圆弧状破坏。

5. 边坡加固设计与稳定性分析

（1）坡面每10m高设一台阶，台阶宽2m，上设截水沟。在边坡稳定性系数不足1.2的断面之间以3.5～5m间距，沿坡面布置规格400×400mm的地梁，每根地梁安装3根预应力锚索。第一级坡面的地梁之间浆砌片石窗式护坡，窗内浆砌片石造景。从第二级至第三级坡面的地梁之间浆砌片石窗式护坡，岩层内安装泄水管，窗内坡面栽植灌木和植草。第四级至第五级坡面强风化层较厚，为了防止地表水渗入岩层，造成岩层软化，采取先在岩层内注浆封闭透水层，再在坡面栽植灌木和植草。其布置如表2所示^[6]。

（3）如图5边坡加固后的竖向位移云图所示，在对边坡进行的相应的加固措施之后，边坡的竖向位移有显著的减小，边坡的竖向滑移最大值减小到了2.92cm，左侧向上隆起位移最大值也减小到了8.57cm。对边坡的水平位移而言，加固后与加固前相比，也可以清楚的看出，加固后的边坡水平向位移也有很明显的减小。边坡水平位移的最大值由加固前的21.7cm减小到了6.90cm，而且边坡左侧的水平位移最大值也由边坡加固前的10.5cm减小到了加固后的4.35cm。由这两个数据的对比我们可以清楚的看出，边坡的滑动在加固后得到了明显的控制（边坡加固后的水平向位移云图见图6）。

（4）图7为加固后的边坡的总的位移矢量图，从图中我们也能很清楚的看出，边坡在进行了有效的支护的情况下，整个边坡的变形得到了很好的控制。综合边坡的竖向位移和水平位移以及总的位移，可以说这次加固就本边坡而言还是比较成功的。

（5）对于锚索（杆）的具体受力情况，我们同样在进行每步的开挖运算之后，给出锚索在工作状态时的轴力和剪力的分布图，如图8a和图8b所示。对于网格梁的具体受力情况，我们同样在进行每步的开挖运算之后，给出网格梁在工作状态时的轴力和剪力的分布图，在本文的分析中是选用ANSYS的二维梁单元beam3来对网格梁进行模拟分析的，网格梁的受力情况如图8c所示。

6. 结论

本章通过对边坡的地质情况调查，参考相关的资料，对其边坡的情况进行了描述，同时选取了相关的一些参数。然后通过ANSYS有限元程序对其边坡的稳定性情况进行了模拟分析，分析边坡在开挖后的位移情况，说明边坡处于不稳定状态。根据边坡稳定性的分析结果，确定了预应力锚索加地格梁的加固方案，并通过有限元方法验证了此加固方案是合理和有效的。随后又对影响边坡锚固效应和锚固支护效果的因素进行了分析研究，并对支护系统的受力进行了分析。提出理论一些对工程有指导意义的方法和措施，但是岩土锚固问题对于不同的工程还需要因地制宜进行合理有效的分析和评价。

（6）从上图的边坡支护系统的受力情况可以清楚地看出，锚杆对边坡的滑动起到了很好的抑制作用，锚索（杆）的应力最大值为0.55MPa，位于第9根锚杆的后端位置。从锚索（杆）的受力特点看，锚索（杆）的受力集中在锚杆的中部，呈现中部大，两端小的情况。另外，在下部的几根锚索（杆）的里端，出现了受拉的情况，受拉的拉应力值不大。对整个边坡的稳定性没有影响。从图中还可以看出，锚索的轴力和剪力沿锚索全长呈非线性分布，但由于它随着岩体变形而变化，所以要给出它的轴力和剪力的简单计算公式或实测值是很困难的^[9]。文献^[10]中也给出了锚杆在工作时和拉拔试验时受力的分布情况，与本次模拟的结果比较一致，也说明了本边坡的分析是比较符合实际的。

参考文献

[1] 汤雷. 锚固力作用机理及锚固技术研究. [中国矿业大学博士论文]，2010.

[2] 张发明，邵蔚侠. 岩质高边坡预应力锚固问题研究. 河海大学学报，2009年第27卷第6期 73～76.

[3] 陈卫忠，朱维申. 节理岩体加固效果及其在边坡工程中的应用. 勘察科学技术，2011. 1： 3～6.

[4] 郝文化. ANSYS土木工程应用实例[M]. 北京：中国水利水电出版社， 2009.

[5] 交通部第二公路勘察设计院. 路基. 北京：人民交通出版社，2006.5： 40～60.

[6] 张宏博，李英勇，宋修广. 边坡锚固工程中锚索预应力的变化研究. 山东工学学报（工学版），2002.12： 575～578.

[7] 冯文学. 预应力锚索在路基边坡加固施工中的应用. 山西建筑， 2003.5： 233～234.

[8] 孙玉科，牟会宠，姚宝魁. 边坡岩体稳定性分析. 科学出版社，2008： 95～120.

[9] 陆士良，汤雷，杨新安. 锚杆锚固力与锚固技术. 煤炭工业出版社，2008.11：138～1.endprint

5. 边坡加固设计与稳定性分析

6. 结论

参考文献

[1] 汤雷. 锚固力作用机理及锚固技术研究. [中国矿业大学博士论文]，2010.

[2] 张发明，邵蔚侠. 岩质高边坡预应力锚固问题研究. 河海大学学报，2009年第27卷第6期 73～76.

[3] 陈卫忠，朱维申. 节理岩体加固效果及其在边坡工程中的应用. 勘察科学技术，2011. 1： 3～6.

[4] 郝文化. ANSYS土木工程应用实例[M]. 北京：中国水利水电出版社， 2009.

[5] 交通部第二公路勘察设计院. 路基. 北京：人民交通出版社，2006.5： 40～60.

[6] 张宏博，李英勇，宋修广. 边坡锚固工程中锚索预应力的变化研究. 山东工学学报（工学版），2002.12： 575～578.

[7] 冯文学. 预应力锚索在路基边坡加固施工中的应用. 山西建筑， 2003.5： 233～234.

[8] 孙玉科，牟会宠，姚宝魁. 边坡岩体稳定性分析. 科学出版社，2008： 95～120.

[9] 陆士良，汤雷，杨新安. 锚杆锚固力与锚固技术. 煤炭工业出版社，2008.11：138～1.endprint

5. 边坡加固设计与稳定性分析

6. 结论

参考文献

[1] 汤雷. 锚固力作用机理及锚固技术研究. [中国矿业大学博士论文]，2010.

[2] 张发明，邵蔚侠. 岩质高边坡预应力锚固问题研究. 河海大学学报，2009年第27卷第6期 73～76.

[3] 陈卫忠，朱维申. 节理岩体加固效果及其在边坡工程中的应用. 勘察科学技术，2011. 1： 3～6.

[4] 郝文化. ANSYS土木工程应用实例[M]. 北京：中国水利水电出版社， 2009.

[5] 交通部第二公路勘察设计院. 路基. 北京：人民交通出版社，2006.5： 40～60.

[6] 张宏博，李英勇，宋修广. 边坡锚固工程中锚索预应力的变化研究. 山东工学学报（工学版），2002.12： 575～578.

[7] 冯文学. 预应力锚索在路基边坡加固施工中的应用. 山西建筑， 2003.5： 233～234.

[8] 孙玉科，牟会宠，姚宝魁. 边坡岩体稳定性分析. 科学出版社，2008： 95～120.

基于属性识别模型的边坡稳定性评价篇7

关键词：属性识别,熵权,路堑边坡,稳定性

0引言

路堑边坡的稳定性是公路工程修建过程中常见的岩土工程问题。传统的评价方法分为定性分析法和定量计算法两大类[1]。20世纪70年代以前,边坡稳定性的评价以定性分析为主,以工程地质积累和施工经验为基础,大多存在不确定性因素,而且很难给出一种统一评价标准。定量计算评价方法大多以极限平衡理论为基础,通过计算边坡的安全系数来评价边坡的稳定性,这种方法简单实用,但是由于影响边坡稳定性的因素很多,且定量计算所需指标具有复杂多变性、随机性和时效性[2～4],所以定量方法不能全面反映边坡稳定性,难以给出准确的评价结果。为了将定性与定量方法结合起来,因此相继提出了灰色聚类法、模糊评判法等。这些方法各有其优缺点,灰色聚类法一般精度较低,模糊评判法强调极值的作用,容易造成信息损失过多。路堑边坡稳定性评价中的稳定级别都是对边坡属性的一种描述,对边坡稳定性的评价实质是对边坡属性进行确定和识别的过程。另一方面,边坡稳定状况则受控于各种边坡指标,各个指标对边坡属性影响程度需要给出合理的定量表达,用以确定各个指标在评价中的权重系数。常用的定权方法在一定程度上都有主观偏向性,本文用熵值法确定指标权重,尽量消除权重的主观性。并与属性识别理论结合,应用于路堑边坡稳定性评价[5]。

1属性识别模型的建立

1.1属性空间矩阵

在评价对象空间X取n个样本x1,x2,…,xn,对于每一个样本要测量m个评价指标V,,V2,…,Vm,第j个样本第i个指标的测量值为xij,因此,每一个样本都可以表示为一个向量xj=(x1j,x2j,…,xmj),(j=1,2,…,n),n个样本构成了m×n的样本空间矩阵:

设F为X上某类属性空间,(C1,C2,…,Ck)为属性空间F的有序分割[5],而且满足C1>C2>…>Ck,由于属性集之间是可以“比较”的,可以认为指标程度越高越“强”,因此,可以建立“强”序来进行综合评价,每一个评价指标的属性分类已知,可以写成属性分级标准矩阵:

其中amk为第m个指标在属性空间F上的第K个分割值;且ajk满足aj1<aj2<…ajk或者aj1>aj2>…>ajko

1.2方案的属性测度计算

第个样本第i个指标的测度值具有属性Ck的属性测度。假设,则

计算得到第j个样本的各指标测量值的属性测度值,然后计算第j个样本的属性测度μjk=μ（xj∈Ck)。m个指标的重要性可能相同,也可能不相同,因此必须考虑各个评价指标的权重影响,计算各指标的权重W(ω1,ω2,…,ωm),ωj≥0,∑ωi=1。由指标权重可计算得到属性测度μik:

1.3熵权法确定权系数

确定评价指标权重时,往往采取主观确定权重的方法,如AHP法等。这样易造成由于主观因素而形成的偏差。信息熵反映了信息无序化程度,信息熵越小,系统无序度越小,信息熵越大,系统无序度越高。对于讨论的n个样本m个评价指标的初始矩阵,可采用Shannon熵理论,充分利用数据自身的信息,客观地确定出权重。其计算步骤如下[6][7]:

建立n个样本m个目标的判断矩阵R=(xij)mn(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)。根据不同属性,指标分为效益型和成本型,因此计算之前,必须先对每个样本进行归一化处理,具体方法如下:x'ij=xij/maxxij,效益型指标;x'ij=minxij/xij,成本型指标。

从而得到新的评价样本矩阵:

再设第i个评价指标下第j个评价点评价指标值比重为,则第i个评价指标的熵为,计算评价指标的权重为:,且满足:。

1.4属性识别模型

通过上述方法,计算得出各评价指标权重系数和各样本属性测度,在此基础上,就可以进行待测样本的属性识别。按照置信度准则[5],对置信度λ(一般情况下取λ=0.65或λ=0.7),识别模型为:

当满足(6)式时,则认为xi属于Ckj类,即对样本做出了评价。

2工程实例

2.1样本空间矩阵与属性分类标准矩阵的确定

黄土路堑边坡稳定性受多种因素影响,边坡稳定性评价指标集V=(v1,v2,v3,v4,v56,v7),7个评价指标为:边坡高、边坡坡角、天然容重、土的内摩擦角、土的内聚力、地震烈度及孔隙水压力比。根据黄土物理力学特性,将黄土边坡稳定性评价分为4个级别:(Ⅰ)稳定;(Ⅱ)较稳定;(Ⅲ)一般;(Ⅳ)不稳定;属性分类标准见表1。

2.2熵权的确定

各评价指标进行归一化处理得到判断矩阵,计算出评价指标的熵权系数Wi,Wi=(0.009,0.0012,0.014,0.3799,0.0735,0,0.5233)

2.3属性测度的计算与属性识别

利用公式(3)和(4)计算出各样本的属性测度,结果见表2。

取置信度λ=0.7,进行属性识别,得出路堑边坡稳定性评价结果:Ⅰ点为(Ⅱ)较稳定,Ⅱ点为(Ⅲ)一般。圆弧法计算的稳定系数分别为1.73和1.25。两种方法结论一致,从而证明了该方法在边坡稳定性评价中的有效性。

3结论

利用评价样本信息所确定的熵权,避免了确定权重的主观偏向性,有助于提高评价方法的可靠度,熵权系数法与属性识别理论模型结合,构成基于熵权的属性识别评价模型,评价结果合理,计算简单。通过在路堑边坡稳定性评价中的应用,如实地反映了边坡稳定性的实际情况,表明该方法是切实可行的,对其它工程评价也具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]崔政权,李宁.边坡工程——理论与实践最新发展[M].北京:中国水利水电出版社,1999.

[2]谢全敏,夏元友.岩体边坡稳定性的可拓聚类预测方法研究[J].岩石力学与工程学报,2003,22(3):438-441.

[3]莫勇刚,丁德馨,肖猛.改进的BP神经网络在边坡稳定性评价中的应用[J].矿冶,2006,15(2)9-12.

[4]杨营,林红.混和遗传神经网络在边坡稳定性评价中的应用研究[J].中国农村水利水电,2006,7:75-79.

[5]程乾生.属性识别理论模型及其应用[J].北京大学学报(自然科学版), 1997,1:12-20.

[6]闰文周.基于综合属性度的项目投资决策模型及应用[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),2004,36(4).498-500.

谷城铁矿高边坡稳定性评价分析篇8

关键词：高边坡,安全预评价,事故树分析,防范措施

1矿山概况

谷城铁矿位于川陕鄂豫四省交界处,为大型露天矿山,年产原矿石量为500万t/年,主要产品为磁铁矿。谷城铁矿边坡构成要素参数如表1所示。

边坡最高处标高为+500 m,后期露天坑底标高为+260 m,开采完成后边坡最大相对高度为240 m,属于露天矿高边坡。由于露天矿山边坡失稳频繁发生,威胁着矿山人员及设备安全,给矿山带来不必要的损失[1]。因此,针对谷城铁矿概况对其进行安全预评价显得尤为重要。

2安全预评价方法选择

安全预评价是在建设项目可行性研究阶段、生产经营活动组织实施之前进行的,根据相关的基础资料,辨识与分析建设项目潜在的危险、有害因素,确定其与安全生产法律法规、规章、标准、规范的符合性,预测发生事故的可能性及其严重程度,提出科学、合理、可行的安全对策措施,做出安全评价结论的活动。通过安全预评价,可有效地提高工程安全设计的质量和运营后的安全可靠程度,提高生产经营单位的安全管理水平[2]。

安全预评价方法是对评价对象的危险性、危害性进行分析的工具,为了全面、准确地发掘生产系统中的危险因素,必须根据评价对象实际选用合适的系统分析方法[3]。根据矿山的生产工艺及其危险特征,同时考虑该矿提供原始资料的可能性,以及边坡的具体情况,对谷城铁矿高边坡的评价主要采用预先危险分析法(PHA)和事故树分析法(FTA)[4,5]。

通过预先危险分析法可以研究出露天矿山边坡事故的危险因素转变为危险状态的触发条件,以及可能造成的事故后果,并可以判定事故发生的危险等级,提出消除或控制危险的措施。通过事故树分析法可以对边坡失稳事故进行评价,层层剖析边坡事故发生的原因,直到不能分解为止。

3谷城铁矿高边坡安全预评价分析

3.1 边坡失稳分析

边坡失稳是指在露天矿山生产过程中,由于采矿方法不正确、边坡的组成要素不合理、边坡存在大的结构弱面、自然灾害(地震、山体滑移)、水的渗透冲刷等因素的影响,造成岩体大范围的不稳定,进一步造成岩体大范围崩塌,引起设备设施的损坏及人员伤亡。

边坡失稳表现为岩体变形破坏,边坡失稳的主要形式有岩体崩落、散落、倾倒坍塌和岩体滑动等[6]。谷城铁矿开采边坡垂直高度最大240 m,经过分析可知其边坡失稳可能的主要原因有:采矿参数不合理,如最终边坡角过大,安全平台宽度不足,高阶段不分层,超坡度开采或底部掏采,爆破时炸药量过大,靠帮爆破工艺不合理;软弱结构面未查明,如断层面、节理面、软弱夹层形成的弱面,岩体顺结构弱面滑落而引起事故;边坡上悬石、浮石未及时清除,悬石受爆破震动或天气影响(如刮风、下雨)会突然落下造成事故;最低开采标高位于当地侵蚀基准面以下,侵蚀基准面以下水体渗透节理裂缝处,降低岩体间粘结力而造成岩块滑落,酿成事故等。

3.2 边坡事故预先危险性分析

由于边坡事故是露天矿山开采最主要的安全风险,因此对露天边坡事故专门进行预先危险性分析,如表2所示。

矿区边坡事故评价结果:事故发生的危险等级为Ⅱ级～Ⅲ级。

3.3 边坡失稳事故树分析

运用事故树分析方法对边坡失稳事故进行评价。事故树(FTA)如图1所示,经过计算得出最小割集如表3所示。

从边坡事故树分析可知,对边坡稳定性影响最大的因素是岩层结构弱面的影响,结构弱面的存在容易导致边坡受震动沿着该结构面移动,重则导致边坡坍塌,从而造成事故。

3.4 防范措施

边坡事故占露天矿山事故比例较大,一旦发生坍塌和岩体滑落事故,就可能造成重大人员伤亡,因此预防边坡事故是露天矿山安全工作的重中之重[7]。

该矿山开采最高边坡达240 m,且围岩较破碎,应严格按照开采设计方案合理确定工作边坡的倾向和角度。高边坡应降低坡角,分台阶开采,形成边坡平台以达到减小剪应力从而提高边坡的稳定性;并整平坡面,导排地表水来减小剪应力提高抗滑力以达到边坡稳定;矿山开采最低标高位于侵蚀基准面以下,开采过程中应注意地下水的影响,防止采场涌水、淹没。同时加强边坡监测,边坡监测具有不可替代的作用。通过监测工作,边坡的几何周界、坡体受力关系等可以确定;监测也对可能出现坡体失稳的边坡提前预警,即使边坡破坏也不会造成事故。另外要防止地下水的侵蚀造成滑坡、坍塌等事故的发生。

4结语

对谷城铁矿概况作了简介,根据其具体情况选用预先危险分析和事故树分析法对谷城铁矿边坡失稳事故进行安全预评价。首先对边坡失稳事故进行预先危险分析,确定其事故发生的危险等级,并针对各个单元提出相应的技术措施。采用事故树分析法分析,画出边坡失稳事故树图,利用最小割集可得出影响边坡稳定性程度最大的因素。采用这两种分析方法能够对矿山的高边坡安全作出科学的评价,制定出具有针对性的安全防范措施,能够有效地改善矿山的安全评价体系,较好地指导矿山的安全生产。

参考文献

[1]楼晓明,赖红源,唐小军.紫金山金铜矿靠帮高陡边坡爆破减震研究[J].爆破,2011,28(2):56-59.

[2]南宁,吴超,周科平.大型矿山安全生产风险评价研究[J].矿业研究与开发,2008,28(5):70-71.

[3]朱易春,唐敏康,丁元春.对某钨矿山地下开采安全验收评价[J].中国矿业,2010,19(11):85-88.

[4]何钊晖.事故树分析法在起重机作业安全中的应用[J].铁道运输与经济,2012,34(1):33-36.

[5]袁绍国,王礼,魏鑫.事故树分析在露天金属矿山拒爆事故中的应用[J].西部探矿工程,2011(9):97-99.

[6]陈清运,刘美山,王香杰,等.锦屏一级水电站边坡开挖爆破动力稳定性研究[J].爆破,2011,28(1):35-39.

软岩高陡边坡的稳定性分析评价篇9

1 某软岩高陡边坡的工程概况

相对于粘性土以及膨胀土等边坡而言, 软岩高陡边坡非常容易被忽视, 这是由于其会在坡面形成一段时间之后才会出现变形破坏, 其往往会经过长期变形以及应力场的变化之后, 受边坡岩体结构的影响, 在极端气候或地震工况下, 就有可能导致大规模整体式滑坡现象的出现, 从而严重的影响到了治理工作的顺利开展和治理效果。

1.1 前期变形破坏迹象

场区岩层产状平缓, 岩体结构较完整, 层理发育一般, 层面结合程度好, 岩质边坡的稳定性主要受节理裂隙面以及坡体岩体特征控制, 尤其是风化脱落和水的作用对边坡的稳定性影响最大。风化裂隙长时间发育后结构面力学性质变差、遇暴雨等不利因素作用下, 易形成小型危石及风化松散岩块。上覆表层土体在大气降雨形成的坡面流冲刷下, 使土体重度增加, 抗剪强度减小, 坡顶易产生小方量土体溜滑。

1.2 岩体结构与边坡岩性

1.2.1 岩体结构

二叠系中下统风化泥岩属于该边坡的揭露地层, 碎块石土或者黄土状粉质粘土是其坡顶的主要组成部分, 而弱风化砂岩则是其坡脚地层的主要组成部分。

(1) 碎石土:该边坡的碎石土呈现出较杂的颜色、其状态稍密、稍湿, 有块石不均匀的夹杂在其中, 其中最大的能够达到1.2m的直径, 具有6—10cm的厚度。

(2) 强风化泥岩:主要表现为薄层状, 其主要的颜色为红褐色, 在风化的作用下, 其已经变为碎块状以及鱼鳞状。

(3) 弱风化砂岩:主要表现为中厚层状, 其主要的颜色为灰褐色, 其性质属于长石石英细砂岩, 而且其构造为块状, 受到的风化作用不明显。

1.2.2 岩土结构

区内边坡主要为岩质挖方边坡, 仅4段部分区段为填方边坡。根据调查边坡岩性主要为薄-厚层状构造泥岩, 局部夹薄层砂岩及泥质粉砂岩。岩层产状173~178°∠7~9°, 比较平缓, 层理一般不发育, 层面整体结合程度好, 但局部段存在厚约0.1-0.4m的泥化夹层, 可见潮湿状渗水。据岩石物理力学试验指标统计并结合区域资料来看, 场区岩石属极软岩, 具饱、脱水易软化、风化、崩解的特性。土体主要分布于1-3段高边坡顶部及4段填方区, 其中1-3段土层厚度薄, 厚约0.5-2.0m, 为粉质粘土, 仅15-15′~16-16′剖面坡顶堆填厚度约2m的素填土, 松散状;4段填方区厚度较大, 最高约19m (槽谷地带) , 为强-中风化泥岩块、碎石土, 土体松散-稍密, 下伏软-硬塑的粉质粘土, 由于该填方土体位于平缓槽谷中, 无滑移剪出的可能, 虽进过一定的压实, 但密实度不高, 易产生不均匀沉降。

1.3 水文地质

1.3.1 地下水富水性

边坡地下水类型主要为基岩裂隙水, 其次为土层孔隙水。因场区地处斜坡地带, 土层厚度薄, 地形坡度大, 无地表水体存在, 加之基岩以泥岩为主, 属相对隔水层, 故场区地下水较为贫乏。据地面调查边坡区内未见有泉点等地表出水点, 仅在高陡切坡局部坡体上泥质粉砂岩及节理裂隙发育带呈潮湿浸水状出水;钻探揭露上覆土层多呈干燥及稍湿状, 钻孔多为干孔, 仅4段边坡下部坡脚一带钻孔静止水位在2.30~18.10m, 埋深变化较大, 且无统一地下水面, 以上均可说明本区勘察范围内地下水不丰富。

1.3.2 地下水补给、径流、排泄条件

区内地下含水层主要受大气降水补给, 上覆土层松散, 孔隙大, 强风化基岩裂隙较发育, 加之高陡切坡地形, 其径流、排泄条件好, 补给条件差, 场地富水性弱, 水文地质条件属简单类型。

2 该高陡边坡整体稳定性评价

有很多的复杂因素能够影响到高陡边坡整体稳定性, 而且受到不同组合条件的影响, 这些因素会对边坡稳定性产生不同的敏感度。软岩高陡边坡整体稳定性会受到这些因素之间耦合作用以及相互作用的各种影响, 而且往往呈现出非线性的特点。截止到现在, 有很多方法能够评价分析高陡边坡整体稳定性, 但是同时也具有较多的问题。

在对软岩高陡边坡整体稳定性进行评价的时候, 必须要选择多种手段和方法, 其中广泛运用的方法就是赤平投影法, 同时这种方法也是最为有效的一种方法。立足于该方法, 能够开展极限平衡法计算, 在定量计算分析软岩高陡边坡整体稳定性的时候非常适用。

2.1 采用赤平投影法的运用

利用赤平投影法首先可以将工程当中的可能不稳定块体找出来, 这种块体具有较大的出现崩滑的可能性, 然后要对其中能够将崩滑体形成的侧边界找出来, 同时计算出崩滑体的滑移面以及崩滑体的后缘裂缝。

2.2 等效内摩擦角评价法的运用

在该高陡边坡9m高度的边坡当中, 除了具有风化掉块的情况, , 裂缝基本上没有存在于坡顶之上, 具有较为稳定的特点, 然而其12m高度的边坡具有较差的自稳性, 而且没有明显规律存在于结构面当中, 但是具有十分良好的结合, 属于一种碎裂镶嵌型岩体。根据测算, 我们最终确定60°~50°属于其边坡岩体的等效内摩擦角的范围, 然后以裂缝在坡顶的发育情况为根据, 确定53°为其边坡的等效内摩擦角。根据这些结果, 得出不稳定边坡就是其中大于53°坡度的边坡的结论。

2.3 Sarma法为根据验算其稳定性

以前面分析评价的边坡岩体的优势面特性以及其结构类型作为根据, 我们可以得出以下结论, 在计算分析评价该高陡边坡整体稳定性的时候采用Sarma法是非常合适的。其结构面抗剪强度参数的取值见表1。

在计算的时候利用Sarma法, 可以计算出其不稳定块体具有大于1.066的稳定系数, 而且其属于一种极限平衡状态, 符合边坡的变形, 同时也表明了在计算该高陡边坡其他段稳定性的时候可以采用该计算参数。

2.4 应对措施以及治理效果

利用上述方法评价算该高陡边坡的整体稳定性, 可以得出以下结论, 该高陡边坡属于一种极限平衡状态, 具有比较差的稳定性, 因此需要对其实施加固处理。

利用锚杆加预应力锚索实施治理, 并且进行重复高压注浆, 将双层金属网外铺在上面, 同时利用混凝土喷射出一定的厚度, 将截水沟以及排水沟设在边坡上下及马道的位置, 同时采用必要的减少降水对岩体破坏的措施。在治理的过程中, 需要注意以下几点要求。

1) 边坡支护措施的使用年限不低于场地内拟建物的使用年限。

2) 应采用动态法设计, 信息法施工, 边坡开挖后应立即进行支护。

3) 一级边坡支护结构设计中, 应充分考虑其顶部拟建筑物基础的水平荷载、垂直荷载对边坡支护结构的不利影响。

4) 支护结构基础应置入稳定的中风化之下基岩内, 并满足抗滑、抗倾覆稳定要求。

5) 采用锚杆锚固措施时, 锚固端应嵌入完整的中风化一下基岩内。

6) 对切坡面顶部、中部应设置足够宽度的落石平台及护栏, 拦截上部落石。

7) 由于边坡高度较大, 切忌无序作业, 并应预留1~2m进行人工开挖。

8) 施工期间对切坡面存在的欠稳定岩土体建议进行清除。

在实施对该软岩高陡边坡的治理措施之后, 具有非常明显的效果。经过该治理工程, 我们认为分析评价该软岩高陡边坡的稳定性具有十分可靠的特点, 而且具有十分合理的设计施工, 最终使该矿井的安全性得到了有效的保证。

结语

计算技术方法、岩石力学以及工程地质学等很多学科在分析评价软岩高陡边坡的稳定性的时候都得到了运用, 如果单纯的利用力学以及数学方式很能完成对其的计算论证和评价。在分析评价软岩高陡边坡的稳定性的时候需要掌握第一手的地质环境条件资料, 这是做出准确评价的关键。以此为基础, 针对软岩高陡边坡的稳定性进行计算, 能够有效的保证边坡加固设计的准确性, 并且能够使治理效果得以提升。

摘要：本文以某软岩高陡边坡作为例子, 针对软岩高陡边坡的前期变形破坏迹象、水文地质以及岩体结构特征等进行了介绍, 从而对该边坡的可能破坏模式进行了判断, 同时以此为基础, 评价了软岩高陡边坡的稳定性。

关键词：软岩高陡边坡,稳定性,分析评价

参考文献

[1]孙君实.条分法的数值分析[J].岩土工程学报.2010 (02) .

[2]陈祖煜.土坡稳定分析通用条分法及其改进[J].岩土工程学报.2011 (04) .

[3]苏怀智, 吴中如, 戴会超, 温志萍.三峡永久船闸高陡边坡整体稳定性的多因素综合评价[J].岩石力学与工程学报.2012 (01) .

[4]俞敏, 李旺珍, 胡华敏, 谭彬建.预应力锚索在公路高陡边坡加固整治工程中的应用[J].探矿工程 (岩土钻掘工程) .2010 (08) .

边坡稳定性评价篇10

对于地质工程来说边坡的稳定性评价是一项重要的研究任务, 尤其是在岩土工程中。近年来, 边坡稳定性的相关研究向着多元的方向发展, 因此许多研究方法应运而生, 但是总体归纳起来, 目前边坡稳定性的研究常用的方法有定性分析法、定量分析法、不确定性分析法。人工神经网络评价法就是定量分析法当中的一种, 人工神经网络技术的引入, 为边坡工程的稳定性研究提供了重要的手段。

1 边坡评价方法简介

边坡稳定性的评价方法主要有三种, 即定性、定量、不确定分析三种。定性分析法是勘察结束后, 根据影响边坡的因素、边坡破坏的机制和可能产生的失稳变形模式对已经产生破坏的岩土体的形成原因和机制进行评价, 在此基础上对边坡稳定性进行评价, 并对其的发展趋势做出定性分析和评价。这种方法不仅能对边坡稳定性的影响因素全面分析, 还可以对边坡的发展趋势做出评价, 具有一定的优越性。定量分析方法目前不能实现完全定量, 只能达到半定量分析, 目前常用的方法是有限单元法、流形元法等。非确定性分析方法相对于上述两种方法来说更接近实际情况, 主要方法包括有可靠度评价、灰色系统评价等。

2 神经网络技术理论基础

2.1 人工神经网络概述

神经网络是以人脑的思维方式研究为基础, 利用数学方法抽象模拟人脑的基本功能的一种连接网络, 是由大量的并且简单的处理单元组成的神经系统。这种系统不仅能够反映出人脑的一些功能, 能做出某种简化、抽象和模拟, 其行为是丰富多彩的。

2.2 神经元模型与神经网络模型

一种简化的神经元模型是一种多输入单输出的非线性的模型, 如图1所示。

对于传统的神经元模型来说, 通常采用同一非线性的映射, 使得每个神经元都产生兴奋, 仅仅通过细胞之间的权值变化表示, 这种情况导致学习算法比较繁琐, 收敛较慢。

因为神经网络对生物系统模拟的组织和抽象层次的不同, 可以将神经网络模型分为以下几个类型: (1) 神经元层次模型, 将研究工作集中在某个神经元的动态特征, 对输入信息的选择性响应进行探究; (2) 网络层次模型, 其自身包含不同的神经网络, 主要用来模拟生物神经的复杂性和抽象性; (3) 组合式模型, 它的神经元相互补充和作用, 主要用来完成固定的任务, 可以用于机器人的控制; (4) 神经系统层次模型, 神经网络具有多种性质, 可以模拟动物更抽象化的功能; (5) 智能型模型, 这种形式最抽象, 主要通过语言的形式来模拟人脑的思维过程。

2.3 神经网络的性质及工作方式

神经网络具有收敛性、容错性以及推广性等基本特性, 其中收敛性是指在使用有限元法迭代时可以得到收敛的结果;容错性是指神经网络具有自动修复功能, 将不完整的、破碎的信息恢复成完整的形式;神经网络的推广性一般指已经训练好的神经网络可以对不属于训练范围的样本进行分类, 具有推广性。神经网络的工作过程主要分为两个阶段, 第一个阶段是工作期, 此阶段的主要目的是改变计算机的状态, 以达到稳定的状态;第二个阶段是学习期, 在此期间计算机的状态保持不变, 通过连接权值的变化调整。前一阶段时间较短, 容易进行, 为短期记忆, 后一阶段时间较长, 为长期记忆。

2.4 模糊神经网络

在边坡稳定性评价中, 有一些模糊概念如岩性较差、地形较陡等, 因此在神经网络的应用当中我们也引入模糊神经网络理论。由于模糊网络理论本身具有模糊性, 因此在处理一些精度要求高的问题上, 模糊网络的使用应该受到限制。模糊理论主要用来模仿人类在模糊情况下的思维方式, 相对于人工神经网络, 模糊神经网络推理过程简单, 对专家的知识利用率较高, 并且样品的要求较低, 但是会存在一些人为因素的影响, 如果将两者结合, 便可以起到很好的效果。模糊神经网络的构造方法一是通过两个或者更多的模糊神经元经过层状的结构连接在一起形成, 其基本单元是模糊神经元 (图2) ;二是通过输入层的模糊化处理, 神经网络只完成非线性映射功能, 该系统的组成元素包括:模糊化层、神经网络层以及反射模糊化层, 在处理过程中, 通过对输入知识的处理和输出知识的后处理, 将模糊概念成功的融入到表达式中。

3 边坡稳定性的模糊神经网络评价

3.1 边坡稳定的评价的输入知识主要包括两大类, 分别是对数值变量的描述和对知识变量的描述。

根据前面所说的模糊理论知识对函数进行选择, 包括正态分布函数、三角函数等。其中对于定性指标来说, 需要将数据进行量化处理, 从而评定其模糊矩阵。在实际情况中, 常常需要根据实际情况由专家决定其隶属度, 才会带来使得评价更为方便。

3.2网络的输入层和输出层的神经元的个数是由使用者根据实际情况来定的, 在实际设计过程中, 可以通过要求解的问题和数据的多少来决定输入的神经元, 并且在设计时要控制整个系统的规模, 规模越小, 越利于学习和使用, 复杂性也会降低。

4 结论

边坡稳定性评价自身存在多样性、复杂性广泛性, 因此在实际评价过程中, 仍然有一些不成熟的地方需要改进。我们应该充分利用当今飞速发展的科技进步, 将最好的、最有效的方法引入到边坡工程评价当中, 不断的提高自身的实力, 将知识转变为科学生产力, 只要我们不断努力, 必然会总结出更合适的评价方法。

参考文献

[1]蒋裕丰, 娄一青, 赵二峰.基于二进制蚁群神经网络的边坡稳定分析[J].西安建筑科技大学学报 (自然科学版) , 2009, 03:346-351+370.

[2]周宁, 傅鹤林, 袁勇.基于模糊神经网络的边坡稳定性评价方法[J].地下空间与工程学报, 2009, S2:1826-1832.

[3]李元松, 陈文峰, 李新平, 田昌贵, 夏进, 郭运华.基于模糊神经网络的边坡稳定性评价方法[J].武汉理工大学学报, 2013, 01:113-118.

[4]张万亮, 许晨, 张丁, 郝玉成.基于T-S模糊神经网络的边坡稳定性分析[J].露天采矿技术, 2013, 04:20-22.

[5]冯敏杰.基于神经网络的边坡稳定可靠度分析方法研究[D].合肥工业大学, 2008.