一种层状岩质边坡的稳定性建模方法与流程

本发明涉及边坡稳定性，具体涉及一种层状岩质边坡的稳定性建模方法。

背景技术：

1、随着人类工程活动的影响，工程规模逐渐扩大，对自然环境改造能力增强，大型、特大型工程屡见不鲜，往往涉及数百米、甚至上千米的边坡，其中层状岩质边坡最为常见，其变形破坏类型多样，变形破坏机理较为复杂，这样给斜坡稳定性评价和工程治理带来了极大的困难，由于层状岩质边坡变形破坏模式及稳定性评价极为关键，也是边坡工程的核心问题。目前，层状岩质边坡工程出现变形破坏，甚至失稳现象，基本对边坡变形破坏模式认识不足，导致边坡工程治出现重大失误，从而造成人员生命财产损失。

2、层状岩质边坡变形破坏受到地层岩性、地形地貌、地质构造、地下水状态、地震以及人类活动等因素影响，大量的学者对其变形破坏类型、模式、演化机制等进行了详细论述，尤其针对顺层岩质边坡、反倾岩质边坡进行的变形破坏类型、特征、因素及机理等方面，但是层状岩质斜坡的工程地质环境与变形破坏特征、机制之间还未建立对应关系，使得研究不系统、不明确，而且工程实践中操作性不强，工程师无法真正做到理论联系实际。

3、部分现有技术仅单方面考虑了边坡岩体的层面、结构面排列分布、产状与其临空面的组合关系或者单方面考虑了岩土参数的变异性、不确定以及随机性等，因此，考虑的内容不够完善，形成的边坡稳定性模型不能够准确反映边坡的真实状态。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种层状岩质边坡的稳定性建模方法，以能够解决现有层状岩质边坡变形复杂性、稳定性评价不准确的问题，准确反映边坡真实状态。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、本发明提供一种层状岩质边坡的稳定性建模方法，包括：

4、s1：根据层状岩质边坡的工程地质条件和坡体结构，建立层状岩质边坡的分类体系；

5、s2：建立所述分类体系和层状岩质边坡变形破坏模式的对应关系；

6、s3：根据所述分类体系和所述对应关系，建立层状岩质边坡的稳定性模型。

7、可选择地，所述步骤s1包括：

8、s11：根据多种分类方案对所述层状岩质边坡进行划分，得到每种分类方案对应的划分结果；

9、s12：对多种所述划分结果进行融合，得到不同斜坡类型对应的融合结果；

10、s13：根据所述不同斜坡类型对应的融合结果，建立层状岩质边坡的分类体系。

11、可选择地，所述步骤s11中，多种所述分类方案包括：

12、a：根据层状岩质边坡的坡角、岩层倾角、岩层倾向与坡面倾向间的夹角之间关系对斜坡类型进行划分；

13、b：根据层状岩质边坡岩性特征进行划分；

14、c：根据岩体结构面力学性质进行划分。

15、可选择地，所述分类方案a中，所述斜坡类型包括：ⅰ近水平层状斜坡、ⅱ顺向层状斜坡、ⅲ反向层状岩质斜坡、ⅳ斜向层状斜坡和ⅴ正交斜坡。

16、可选择地，所述分类方案a对应的划分结果包括：水平层状斜坡、缓倾顺向层状斜坡、中倾顺向层状斜坡、陡倾顺向层状斜坡、缓倾反向层状岩质斜坡、中倾反向层状岩质斜坡、陡倾反向层状岩质斜坡、斜向缓倾外层状斜坡、斜向中倾外层状斜坡、斜向陡倾外层状斜坡、斜向缓倾内层状斜坡、斜向中倾内层状斜坡、斜向陡倾内层状斜坡和横向斜坡；

17、所述分类方案b对应的划分结果包括：硬质岩、硬岩夹软岩、软硬互层、软岩夹硬岩和软质岩；

18、所述分类方案c对应的划分结果包括：硬性结构面和软弱结构面。

19、可选择地，所述步骤s12中，

20、当所述斜坡类型为ⅰ近水平层状斜坡时，所述融合结果包括：近水平厚层硬质岩斜坡i1、近水平薄层硬质岩斜坡i2、近水平硬岩夹软岩斜坡i3、近水平软硬互层岩质斜坡i4和近水平软质岩斜坡i5；

21、当所述斜坡类型为ⅱ顺向层状斜坡时，所述融合结果包括：厚层缓倾顺向硬质斜坡ii1、薄层缓倾顺向硬质岩斜坡ii2、缓倾顺向硬岩夹软岩斜坡ii3、缓倾顺向软硬互层斜坡ii4、缓倾顺向粘土岩斜坡ii5、缓倾顺向薄层软岩斜坡ii6、厚层中倾顺向硬质岩斜坡ii7、薄层中倾顺向硬质岩斜坡ii8、中倾顺向硬岩夹软岩斜坡ii9、中倾顺向软硬互层斜坡ii10、中倾顺层粘土岩斜坡ii11、中倾顺向薄层软岩斜坡ii12、厚层陡倾顺向硬质斜坡ii13、薄层陡倾顺向硬质岩斜坡ii14、陡倾顺向硬夹软岩斜坡ii15、陡倾顺向软硬互层斜坡ii16、陡倾顺向粘土岩边坡ii17和陡倾顺向薄层软岩斜坡ii18；

22、当所述斜坡类型为ⅲ反向层状岩质斜坡时，所述融合结果包括：厚层缓倾反向硬质斜坡iii1、薄层缓倾反向硬质岩斜坡iii2、缓倾反向硬夹软岩斜坡iii3、缓倾反向软硬互层斜坡iii4、缓倾反向软岩夹硬岩斜坡iii5、缓倾反向粘土岩斜坡iii6、厚层陡倾反向硬质岩边坡iii7、薄层陡倾反向硬质岩边坡iii8、陡倾反向硬岩夹软岩边坡iii9、陡倾反向软硬互层斜坡iii10、陡倾反向软夹硬岩斜坡iii11和陡倾反向软岩斜坡iii12；

23、当所述斜坡类型为ⅳ斜向层状斜坡时，所述融合结果包括：斜向倾外层状斜坡iv1和斜向倾内层状斜坡iv2；

24、当所述斜坡类型为ⅴ正交斜坡时，所述融合结果包括：正交层状岩质斜坡v。

25、可选择地，所述步骤s3包括：

26、s31：根据所述对应关系，确定所述层状岩质边坡变形破坏的多个影响因子；

27、s32：对多个所述影响因子进行分级，得到稳定性等级；

28、s33：建立所述影响因子与所述稳定性等级的关联度；

29、s34：根据所述关联度和层状岩质边坡影响权重，得到层状岩质边坡的稳定性模型。

30、可选择地，所述步骤s31中，多个所述影响因子包括：层状岩质边坡地形地貌因子、地层岩性因子、地质构造因子、水文地质条件因子和人类工程活动因子。

31、本发明具有以下有益效果：

32、1、本发明主要针对层状岩质边坡，首先考虑岩层产状与临空面、岩性组合、结构面特性等组合关系，系统性地对层状岩质边坡进行分类；其次建立边坡坡体结构类型－变形破坏模式－变形破坏特征对应关系；最后根据各种类型层状岩质边坡，对其变形破坏以及稳定性的影响统计且设置对应权重，从而能够更加准确地对层状岩质边坡进行分析，能够更准确的计算出边坡的变形破坏程度及稳定性；

33、2、本发明通过计权型多因子评价改进经典遗传算法中的适应度函数，并进行训练，得出层状岩质边坡稳定性评价结果，即解决了层状岩质边坡坡体结构模型建立问题，并通过边坡坡体类型特征分析其变形破坏以及特征，从而解决其复杂性、稳定性评价不准确的问题。

技术特征：

1.一种层状岩质边坡的稳定性建模方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的层状岩质边坡的稳定性建模方法，其特征在于，所述步骤s1包括：

3.根据权利要求2所述的层状岩质边坡的稳定性建模方法，其特征在于，所述步骤s11中，多种所述分类方案包括：

4.根据权利要求3所述的层状岩质边坡的稳定性建模方法，其特征在于，所述分类方案a中，所述斜坡类型包括：ⅰ近水平层状斜坡、ⅱ顺向层状斜坡、ⅲ反向层状岩质斜坡、ⅳ斜向层状斜坡和ⅴ正交斜坡。

5.根据权利要4所述的层状岩质边坡的稳定性建模方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的层状岩质边坡的稳定性建模方法，其特征在于，所述步骤s12中，

7.根据权利要求1所述的层状岩质边坡的稳定性建模方法，其特征在于，所述步骤s3包括：

8.根据权利要求7所述的层状岩质边坡的稳定性建模方法，其特征在于，所述步骤s31中，多个所述影响因子包括：层状岩质边坡地形地貌因子、地层岩性因子、地质构造因子、水文地质条件因子和人类工程活动因子。

技术总结
本发明公开了一种层状岩质边坡的稳定性建模方法，包括：S1：根据层状岩质边坡的工程地质条件和坡体结构，建立层状岩质边坡的分类体系；S2：建立所述分类体系和层状岩质边坡变形破坏模式的对应关系；S3：根据所述分类体系和所述对应关系，建立层状岩质边坡的稳定性模型。本发明能够解决现有层状岩质边坡变形复杂性、稳定性评价不准确的问题，准确反映边坡真实状态。

技术研发人员：陈龙飞,程谦恭,张玉芳,尹振华,林棋文,廖三越,李天话,肖兴强
受保护的技术使用者：中国国家铁路集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14