[发明专利]利用位移监测测定边坡非圆弧滑移面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程边坡稳定性评价与防治领域，尤其涉及到一种边坡任意形状滑移面确定与应用的方法。

背景技术

随着我国工程建设的高速发展，在土木工程基础设施建设中，不可避免的需要对其边坡稳定性进行评价，并依次提出防治措施和处理方案。而滑移面位置是边坡稳定性评价与防治的前提条件和必备要素之一。

边坡稳定性分析与评价的前提条件是如何有效准确地确定边坡最危险滑移面。迄今为止，在岩土工程领域，边坡稳定性评价方法一般采用圆弧滑动面极限平衡评价方法。该方法首先视滑动土体为刚体，并假设边坡坡体沿一个圆弧滑移面滑动破坏，以此为依据对边坡稳定性进行评价。该方法由于无法一次性确定最危险滑动圆心，必须通过假定无数滑动圆弧和圆心进行反复试算，并以此对比确定滑坡最危险滑移面及圆心。但是，由于边坡地质条件复杂性和应力分布的非均匀性，边坡通常并不是沿单一均匀的圆弧滑移破坏，滑面形状实际上往往呈非圆弧任意形状，因此，科学有效地确定边坡的非圆弧滑移面是边坡工程稳定性评价与防治的关键。

在边坡非圆弧滑移面的研究方向，陈祖煜、邵长明等采用单纯形法、负梯度法和DFP法等特征点优化方法进行临界滑面的确定。陈、邵法要求边坡滑坡经若干特征点，而且大部分点要求是固定的，而且在优化计算时，特征点的移动方向也需要假定，这使得计算结果带有较大的主观性，难以真正的反映客观实际，尤其对于复杂地质边坡，这些特征点更是难以确定的，而且特征点越多，计算就越困难，实用性受到很大限制。

Arai和Tagyo基于简化Janbu法利用共轭梯度优化技术确定非圆临界滑面。Arai和Tagyo法必须先假定初始滑移面，搜索区在此基础上局部小幅变动，因而结果带有片面性，并要求介质性态连续变化，对于地质条件复杂，介质突变时，计算结果难以收敛，而且滑移面入口、出口必须位于垂直条分线上。

孙海山等采用图解法确定滑移面及其倾角，但是此方法只适用于整体滑动边坡，同时对于滑体上部裂缝倾度和剪出口等没有加以考虑利用，所做曲线存在突变，只能求出岩体内滑移面的近似值。

虽然对非圆弧滑移面确定方法进行了有益的探索，但迄今为止该问题并没有得到很好的解决，可以说目前还没有一种快速有效方法确定边坡的真实非圆弧滑动面。根据滑坡动力学和断裂力学基本原理，滑坡的宏观裂缝贯穿滑坡始终，滑坡前一定会产生位移和宏观张裂缝及前缘剪出口，其后缘张裂缝和前缘剪出口即是滑坡滑移面重要的组成部分，所以，对滑坡后缘张裂缝和前缘剪出口进行系统的鉴定与评价对确定滑坡临界滑移面有着特殊的重要作用与意义。

发明内容

本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种利用位移监测测定边坡非圆弧滑移面的方法，其运用滑体后缘破裂壁及前缘剪出口产状和坡面位移确定非圆弧滑面，为边坡稳定性评价与防治提供一种快速有效的非圆弧滑移面确定方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括如下步骤：

（1）边坡滑移面特征位置和参数的勘察与测绘：采用经纬仪或全站仪测定滑坡后缘张裂缝和前缘剪出口的分布位置，并采用卷尺和罗盘仪测量纵向张裂缝宽度与横向分布长度及破裂壁裸露深度及对应点处弧线切线方向，确定破裂壁深部边缘点位置及弧线切线方向；前缘剪出口处倾角方向利用坑探或者钻探勘察工具确定；

（2）滑坡主滑移面位移监测点设置：选择后缘破裂壁最宽处为主滑移面位置，在滑坡坡面主轴线上从前缘到后缘依次设置[N]=L/M个滑坡位移监测点，其中[N]取整数，L为滑坡从前缘到后缘的坡面距离，M为相邻两个监测点之间的坡面距离；

（3）滑坡位移监测数据的采集与处理：每隔5-10天测量滑坡位移监测点水平及竖直方向位移变形，计算位移变形与水平方向的夹角，得到总位移矢量，并整理成最终数据表格；

（4）绘制滑坡主轴剖面图：利用步骤（3）中滑坡位移监测数据、滑坡前缘剪出口位置、位移监测点位置绘制主轴剖面图，然后在剖面图上绘制出各个测点相应的总位移矢量方向，并从各个测点向滑体内、外部做出相应位移矢量的垂线，外部延长线交点为相邻两观测点之间分段滑坡体的滑动圆心O_i；