一种倾倒型崩塌的判定方法与流程
本发明涉及岩土工程领域，具体是一种倾倒型崩塌的判定方法。
背景技术：
岩土体崩塌虽然发生突然，但却是岩土体形变长期不断积累的结果，都有一个孕育发展的过程。崩塌体的大小、物质组成、岩体结构等虽千差万别，但是崩塌现象的发生都遵循一定的模式。倾倒型崩塌是指边坡岩体被多组结构面切割形成的板状、柱状直立岩体，在裂隙水压力、重力、地震力等作用下沿底部支点发生转动而形成的一种危岩体失稳的现象(图1)。
前人围绕崩塌做了许多研究，不同学者提出了多种研究方法。上世纪六十年代早期人们主要对崩塌的形成条件、发育规律及处理措施等定性描述方面做了相关研究。上世纪九十年代以来，人们的认识由感性上升到理性阶段，以对崩塌的形成机制和各类崩塌的稳定性进行研究为特点。前苏联尼·米·罗依尼什维里按组成崩塌的岩性构成把铁路沿线的山坡崩塌划分为以下类型：岩体或石块崩塌、土体崩塌和混合性崩塌。胡厚田在《崩塌与落石》一书中，按崩塌的形成机理，将崩塌划分为五类：倾倒式崩塌、滑移式崩塌、鼓胀式崩塌、拉裂式崩塌和错断式崩塌并建立了不同类型崩塌稳定性的验算方法，提出了崩塌综合预测的方法。何思明等在《崩塌滚石灾害形成演化机理与减灾关键技术》一书中，根据运动断裂力学研究了崩塌危岩体的破坏机制。陈洪凯等人在《危岩稳定性分析》中根据危岩的分类模式或具体工程特点，采用极限平衡法，提出了崩塌失稳判据。
由上述可见，由于崩塌形成机制的复杂性，目前关于崩塌的研究多集中于形成原因及危岩破坏机理，而关于崩塌的稳定性判据及形成机制等方面的工作尚需深入。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种倾倒型崩塌的判定方法。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种倾倒型崩塌的判定方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1、根据倾倒型崩塌实际情况，通过简化得到其物理模型，并对物理模型进行受力分析；
步骤2、根据物理模型和实际工况，分析崩塌形成的影响因素，对不同工况条件下危岩体进行稳定性计算，得到相应工况条件下危岩体失稳判据；
a、裂隙水压力导致危岩体失稳；
当危岩体背部有裂隙且赋存裂隙水时，且不考虑地震力跟风化的影响；
由于危岩体底部与基岩的接触长度不同而受力条件不同，因此根据危岩体底部与基岩的接触位置，细分为两种情况：
①危岩体重心在倾覆点内侧：
根据力学分析，可得危岩体的抗倾覆稳定性系数k如式(1)所示：
式(1)中：u为后缘裂隙水压力，
当危岩体底部与基岩的接触长度b一定且k取1时，危岩体背部裂隙水位临界深度hcr1为：
该条件下崩塌发生的判别标准为：当实际工况中裂隙水位深度h大于hcr1时，危岩体失稳，发生倾倒型崩塌。
②危岩体重心在倾覆点外侧：
根据力学分析，可得危岩体的抗倾覆稳定性系数k如式(3)所示：
当危岩体底部与基岩的接触长度b一定且k取1时，危岩体背部裂隙水位临界深度hcr2为：
该条件下崩塌发生的判别标准为：当实际工况中裂隙水位深度h大于hcr2时，危岩体失稳，发生倾倒型崩塌；
b、地层风化导致危岩体失稳；
当无地震力且裂隙水压力无变化时，由于风化剥蚀深度不同，因此将危岩体底部与基岩的接触位置分为两种情况：
①危岩体重心在倾覆点内侧：
危岩体的抗倾覆稳定性系数k如式(1)所示，当裂隙水位深度h为固定值且k取1时，可得到临界值bcr1为：
该条件下崩塌发生的判别标准为：当实际工况中危岩体底部与基岩的接触长度b小于bcr1时，危岩体失稳，发生倾倒型崩塌。
②危岩体重心在倾覆点外侧：
危岩体的抗倾覆稳定性系数k如式(3)所示，当裂隙水位深度h为固定值且k取1时，可得到的临界值bcr2为：
该条件下崩塌发生的判别标准为：当实际工况中危岩体底部与基岩的接触长度b小于bcr2时，危岩体失稳，发生倾倒型崩塌；
c、地震力导致危岩体失稳；
当其他影响因素一定时，只需考虑地震力与危岩体稳定性的关系；由于危岩体底部与基岩的接触长度不同，因此将危岩体底部与基岩的接触位置分为两种情况：
①危岩体重心在倾覆点内侧：
根据力学分析，可得危岩体的抗倾覆稳定性系数k如式(7)所示：
式(7)中：aw为地震力，a表示水平地震系数；
当k取1时，达到临界状态，则临界状态的地震力awcr1为：
该条件下崩塌发生的判别标准为：当实际工况中地震力aw大于awcr1时，危岩体失稳，发生倾倒型崩塌；
②危岩体重心在倾覆点c外侧：
根据力学分析，可得危岩体的抗倾覆稳定性系数k如式(9)所示：
当k取1时，达到临界状态，则临界状态的地震力awcr2为：
该条件下崩塌发生的判别标准为：当实际工况中地震力aw大于awcr2时，危岩体失稳，发生倾倒型崩塌。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
(1)该方法根据倾倒型危岩体抗倾覆稳定性系数，求解不同情况下倾倒型危岩体稳定状态的临界值，为调查、评估、监测预警、工程防治方面提供了理论依据。
(2)本方法综合考虑岩腔和基岩风化程度，根据基岩的风化程度进行了分类讨论。讨论了裂隙水压力作用、地震力作用以及长期风化等不同影响因素对危岩倾倒支点的影响，情况考虑详细，分类全面系统，更接近实际情况，进而建立了倾倒型崩塌的判别方法，可为边坡崩塌灾害的成灾判别提供理论依据。
附图说明
图1为现有技术中危岩体失稳的现象；
图2为本发明倾倒型崩塌的判定方法一种实施例的危岩体重心在倾覆点内侧时的倾倒型崩塌受力分析计算图；
图3为本发明倾倒型崩塌的判定方法一种实施例的危岩体重心在倾覆点外侧时的倾倒型崩塌受力分析计算图；
图4为本发明倾倒型崩塌的判定方法一种实施例的地震力作用下危岩体重心在倾覆点内侧的倾倒型崩塌受力分析计算图；
图5为本发明倾倒型崩塌的判定方法一种实施例的地震力作用下危岩体重心在倾覆点外侧的倾倒型崩塌受力分析计算图；
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种倾倒型崩塌的判定方法(简称方法)，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1、根据倾倒型崩塌的实际情况，通过简化得到其物理模型，并通过相关参数对物理模型进行受力分析，参数包括危岩体重力g、后缘裂隙水压力u、底面裂隙水压力v、危岩体底部岩石的抗拉强度σt、地震力aw、危岩体高度h、裂隙水位深度h、危岩体底部与基岩的接触长度b和危岩体重心延长线与倾覆点c的垂直距离b1等；
步骤2、根据物理模型和实际工况，对其进行稳定性计算，得到导致危岩体失稳的影响因素，并模拟不同影响因素下危岩体失稳情况；
a、裂隙水压力导致崩塌，即无地震力且风化程度无变化；
当危岩体背部有裂隙且赋存裂隙水时，需考虑裂隙水压力与危岩体稳定性的关系；由于危岩体底部与基岩的接触长度不同(即风化剥蚀深度不同)，因此将危岩体底部与基岩的接触位置分为两种情况：①危岩体重心在倾覆点c内侧(图2)；②危岩体重心在倾覆点c外侧(图3)；
①危岩体重心在倾覆点c内侧：
根据力学分析，可得危岩体的抗倾覆稳定性系数k如式(1)所示：
式(1)中：u为后缘裂隙水压力，
当危岩体底部与基岩的接触长度b一定且k取1时，危岩体背部裂隙水位临界深度hcr1为：
即该条件下崩塌发生的判别标准为：当实际工况中裂隙水位深度h大于hcr1时，危岩体失稳，发生倾倒型崩塌；
②危岩体重心在倾覆点c外侧：
根据力学分析，可得危岩体的抗倾覆稳定性系数k如式(3)所示：
当危岩体底部与基岩的接触长度b一定且k取1时，危岩体背部裂隙水位临界深度hcr2为：
即该条件下崩塌发生的判别标准为：当实际工况中裂隙水位深度h大于hcr2时，危岩体失稳，发生倾倒型崩塌；
b、地层风化导致危岩体失稳，即无地震力且裂隙水压力无变化；
当危岩体底部存在软弱下卧层，不断风化剥蚀，需考虑风化剥蚀深度与危岩体稳定性的关系；
当裂隙水压力一定时，由于风化剥蚀深度不同(即危岩体底部与基岩的接触长度不同)，因此将危岩体底部与基岩的接触位置分为两种情况：①危岩体重心在倾覆点c内侧(图2)；②危岩体重心在倾覆点c外侧(图3)；由于危岩体所处地质状态不同，可得到不同地质状态所对应的裂隙水压力，当裂隙水位深度为固定值h时：
①危岩体重心在倾覆点c内侧：
危岩体的抗倾覆稳定性系数k如式(1)所示，当裂隙水位深度h为固定值且k取1时，可得到临界值bcr1为：
即该条件下崩塌发生的判别标准为：当实际工况中危岩体底部与基岩的接触长度b小于bcr1时，危岩体失稳，发生倾倒型崩塌；
②危岩体重心在倾覆点c外侧：
危岩体的抗倾覆稳定性系数k如式(3)所示，当裂隙水位深度h为固定值且k取1时，可得到的临界值bcr2为：
即该条件下崩塌发生的判别标准为：当实际工况中危岩体底部与基岩的接触长度b小于bcr2时，危岩体失稳，发生倾倒型崩塌；
c、地震力导致危岩体失稳；
当其他影响因素一定时，只需考虑地震力与危岩体稳定性的关系；由于危岩体底部与基岩的接触长度不同，所对应的物理模型也不同，因此将危岩体底部与基岩的接触位置分为两种情况：①危岩体重心在倾覆点c内侧(图4)；②危岩体重心在倾覆点c外侧(图5)；
①危岩体重心在倾覆点c内侧：
根据力学分析，可得危岩体的抗倾覆稳定性系数k如式(7)所示：
式(7)中：aw为地震力，a表示水平地震系数；
当k取1时，达到临界状态，则临界状态的地震力awcr1为：
即该条件下崩塌发生的判别标准为：当实际工况中地震力aw大于awcr1时，危岩体失稳，发生倾倒型崩塌；
②危岩体重心在倾覆点c外侧：
根据力学分析，可得危岩体的抗倾覆稳定性系数k如式(9)所示：
当k取1时，达到临界状态，则临界状态的地震力awcr2为：
即该条件下崩塌发生的判别标准为：当实际工况中地震力aw大于awcr2时，危岩体失稳，发生倾倒型崩塌。
本发明未述及之处适用于现有技术。
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