一种边坡危岩体的支护设置方法及系统与流程

本发明涉及危岩体防治，具体涉及一种边坡危岩体的支护设置方法及系统。

背景技术：

1、在中国西南地区由于该区域活跃的板块运动，导致这些地区河谷深切狭窄，谷坡陡峭，地质条件异常复杂。而该地区是中国水电资源的富集区域，分布着多座百米级高坝，往往形成开挖高度超过300m的超高边坡，并且开挖边坡上还可能存在数百米至上千米的自然边坡，岸坡坡度常在40°-70°之间。高陡环境边坡一般不受人工开挖的直接影响，整体是稳定的，一般不会触发大型的山体崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害，但却存在规模不大而影响很大的局部失稳的危岩体。该区域危岩体由于高程高，势能大，任一小型的失稳都有可能对下部工程构筑物造成巨大的危害，时刻威胁着人员设施的安全，因此高陡环境边坡内危岩体的稳定性问题已成为迫切需要解决的关键性地质问题。

2、目前由于危岩体的分布面往往很广，人员前期难以到达，对其体积方量、边坡坡面角度、结构面角度难以准确测量，因此往往导致针对环境边坡危岩体的安全性缺乏定量性的评价，往往采用工程经验判断进行定性评价，此时对危岩体的治理措施是基于定性评价的结果，缺乏定量化评价方法，相对而言不够准确。

3、有鉴于此，特提出本技术。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种边坡危岩体的支护设置方法及系统，能够对危岩体的防护进行定量化的分析，确保分析的准确性。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一方面，本发明提供了一种边坡危岩体的支护设置方法，包括步骤：

4、基于无人机获取目标区域的倾斜摄影照片，生成三维实景模型；

5、获取危岩体自身的属性数据；

6、根据三维实景模型，获取目标区域中危岩体的图像数据；

7、将危岩体的图像数据和属性数据带入危岩体安全系数分析模型，获得危岩体的安全系数，并根据危岩体的安全系数的大小，将危岩体划分到无风险集合或风险集合中；

8、结合三维实景模型，对风险集合中的危岩体进行危害程度的预判，根据危害程度的预判结果将风险集合中的危岩体划分到低危集合和高危集合中；

9、将高危集合中危岩体的图像数据和属性数据带入锚固参数模型，获得锚固件所需的总截面面积as，并根据单个锚固件的截面面积ak，获得锚固件的最少设置数量n。

10、可选的，所述图像数据包括危岩体的体积v、危岩体所在边坡的坡度β以及危岩体自身表面的坡度θ；

11、所述属性数据包括危岩体的岩石类别和危岩体的容重γ。

12、进一步可选的，所述危岩体安全系数分析模型包括：

13、根据危岩体的体积v和容重γ获得危岩体的重量g，其中：

14、g＝v×γ；

15、根据危岩体的重量g和危岩体所在边坡的坡度β，获取危岩体自身的最大抗剪力tf和剪切力t；

16、根据危岩体自身的最大抗剪力tf和剪切力t，获得危岩体的安全系数fs，其中：

17、fs＝tf/t。

18、进一步可选的，当危岩体的安全系数fs≥1.15时，将该危岩体划分到无风险集合中；当危岩体的安全系数fs＜1.15时，将该危岩体划分到风险集合中。

19、进一步可选的，所述危害程度的内容为危岩体失稳时造成的死亡人数、重伤人数以及直接经济损失金额；

20、其中，当危岩体的危害程度的预判结果为造成的死亡人数为0人、且重伤人数为0人、且直接经济损失金额小于10万元时，将该危岩体划分到低危集合中；

21、其余危岩体划分到高危集合中。

22、可选的，所述锚固参数模型包括：

23、计算滑块水平分力htk，其中：

24、htk＝g×sin(β)×cos(β)，

25、并结合三角函数关系即可得出锚固件轴向拉力

26、nak＝htk/cos(α)；

27、根据危害程度的预判结果对高危集合中的危岩体进行安全等级的判定，并根据危岩体的安全等级获取相应的锚固体抗拔安全系数kb；

28、根据危岩体的岩石类别获取锚固件抗拉强度设计值fy；

29、获得锚固件所需的总截面面积as，其中：

30、as＝kb×nak/fy。

31、进一步可选的，所述危害程度的内容为危岩体失稳时造成的死亡人数、重伤人数以及直接经济损失金额；

32、对高危集合中的危岩体进行安全等级的判定方式为：

33、当危岩体的危害程度的预判结果为造成的死亡人数大于或等于3人、或重伤人数大于或等于10人、或直接经济损失金额大于或等于500万元时，该危岩体的安全等级为1级；

34、当危岩体的危害程度的预判结果为造成的死亡人数大于或等于1人且小于3人、或重伤人数大于或等于3人且小于10人，或者直接经济损失大于或等于100万元且小于500万元时，该危岩体的安全等级为2级；

35、当危岩体的危害程度的预判结果为造成的死亡人数小于1人、或重伤人数小于3人、或直接经济损失小于100万元时，该危岩体的安全等级为3级

36、其中安全等级的评定优先度顺序为1级大于2级大于3级。

37、进一步可选的，所述危害程度的内容为危岩体失稳时造成的死亡人数、重伤人数以及直接经济损失金额；

38、当危岩体的安全等级为1级时，锚固体抗拔安全系数kb＝2.2；

39、当危岩体的安全等级为2级时，锚固体抗拔安全系数kb＝2.0；

40、当危岩体的安全等级为3级时，锚固体抗拔安全系数kb＝1.8。

41、可选的，根据危岩体的岩石类别获取锚固件抗拉强度设计值fy的方式为：

42、当危岩体为极软岩时，锚固件抗拉强度设计值fy的取值范围为270～360mpa；

43、当危岩体为软岩时，锚固件抗拉强度设计值fy的取值范围为360～760mpa；

44、当危岩体为较软岩时，锚固件抗拉强度设计值fy的取值范围为760～1200mpa；

45、当危岩体为较硬岩时，锚固件抗拉强度设计值fy的取值范围为1200～1800mpa；

46、当危岩体为坚硬岩时，锚固件抗拉强度设计值fy的取值范围为1800～2600mpa。

47、另一方面，本发明提供了一种边坡危岩体的支护设置系统，包括：

48、图像处理模块，用于基于无人机获取目标区域的倾斜摄影照片，生成三维实景模型；

49、第一数据获取模块，用于获取危岩体自身的属性数据；

50、图像数据获取模块，用于根据三维实景模型，获取目标区域中危岩体的图像数据；

51、第一数据处理模块，用于将危岩体的图像数据和属性数据带入危岩体安全系数分析模型，获得危岩体的安全系数；

52、第一判断模块，根据危岩体的安全系数的大小，将危岩体划分到无风险集合或风险集合中；

53、第二数据获取模块，用于获取结合三维实景模型，对风险集合中的危岩体进行危害程度的预判结果；

54、第二判断模块，用于根据危害程度的预判结果将风险集合中的危岩体划分到低危集合和高危集合中；

55、第二数据处理模块，用于将高危集合中危岩体的图像数据和属性数据带入锚固参数模型，获得锚固件所需的总截面面积as，并根据单个锚固件的截面面积ak，获得锚固件的最少设置数量n。

56、本发明具有如下的优点和有益效果：

57、本发明提供的一种边坡危岩体的支护设置方法及系统，借助于实景三维模型可以针对性地对危岩体进行测量，避免了人工判断带来的错误影响，提高了准确性。此外，通过对危岩体安全系数和危害程度的判断，能够将危岩体按照不同的风险分配至不同的集合中，由此能够针对性的对危岩体进行处理，由此节约相应的成本和工期。在此基础上，通过各步骤的配合，能够以定量化的方式实现对危岩体安全性的分析，由此确保对危岩体进行防护的准确性。