[发明专利]改进的面向多组结构面岩体的CSMR边坡岩体分类方法

说明书

本发明提供了一种改进的面向多组结构面岩体的CSMR边坡岩体分类方法。该方法首先通过工程地质勘察，获得待分类评价的边坡岩体的特征数据，该特征数据包括结构面总组数以及所占权重；然后对多组结构面的结构面方位修正系数进行加权平均，以对CSMR边坡岩体分类方法中的结构面方位修正系数F₁、F₂和F₃进行改进，最终将改进后的方位修正系数代入CSMR表达式中，得到边坡分类结果。该方法综合考虑了多组结构面对边坡稳定产生不利影响的叠加效应，使得边坡分类结果与实际情况更加吻合。

技术领域

本发明涉及岩质工程技术领域，尤其涉及一种改进的面向多组结构面岩体的CSMR边坡岩体分类方法。

背景技术

露天矿开采是金属矿生产的重要方式之一，亚洲最大的海州露天矿深达320m。开采前的地层处于应力平衡状态，在漫长的地质构造演化过程中会形成断裂、节理和裂隙等劣化过程，使原本完成的岩体破碎。在开采过程中，一般会形成五面约束，一面自由的岩体形式。岩体会因失去约束，弹性势能释放发生而破坏，甚至岩爆。所以，应及时了解开采过程中边坡岩性及其岩体质量的变化，以便及时采取措施防止事故发生。边坡安全稳定评价结果的正确与否直接关系到边坡工程的成败。所以如何科学合理的对边坡岩体质量进行评价就成了关键问题。

目前，边坡稳定性的研究重点可概括为两个方面，一是指标体系(影响因素)，二是评价方法。由于边坡稳定受多方面因素影响，且各因素具有不确定性和复杂性，随着理论研究和实践不断深入，从工程地质分析角度考虑的影响因素已具有全面性，一般考虑坡形、岩体强度、岩体结构、地质构造、风化、水文地质、气候、地震和人类活动等等，但这些因素影响程度差异很大，不能突出关键因素。在评价方法上，不论是采用确定性分析方法，还是采用不确定性方法如模糊数学、灰色理论、数量化理论和信息模型法等，其用于边坡稳定性评价的准确性与实际情况仍有差距，并且不确定分析法往往计算复杂，不易实施、难于推广。

对于工程边坡而言，岩体质量分级是最重要的指标，是宏观稳定性评价和经验设计的基础，工程边坡稳定性研究中已广泛应用，合理的岩体质量分级，对于客观反映边坡岩体的固有属性、深入认识岩体力学特性和合理选取参数是十分重要的。边坡岩体的基本岩体质量，具体指《工程岩体分级标准》(GB/T50218-2014)中的BQ分级法确定的岩体质量。虽然边坡岩体分类方法，如SMR、CSMR、BQ-Rslope方法都经历了多年的深入研究和工程实践，但这些方法本身还具有一定的局限性，SMR分类未考虑边坡高度对稳定性评价的影响，也没有区分控制性结构面的对边坡稳定性的影响；CSMR中F3边坡倾角与结构面倾角关系的修正系数权重过大，即当边坡坡角比结构面倾角大10°时，无论岩石和结构面的强度多高，岩体均要降低60分(三个级别)，对于结构面倾向对边坡稳定性的影响，未予充分考虑(边坡岩体质量分类体系的CSMR法及应用，李胜伟、李天斌、王兰生)。《工程岩体分级标准》(GB/T50218-2014)推荐的BQ-Rslope法主要针对坡高60m及其以下的岩质边坡，对高度大于60m或特殊边坡工程岩体，除按建议的边坡工程岩体分级方法确定修正后的岩体质量定量指标[BQ]外，还应根据坡高影响，结合工程进行专门论证，而水利水电工程高边坡的坡高普遍超过60m(基于岩体质量指标BQ的岩质边坡工程岩体分级方法，邬爱清)。目前边坡工程岩体分级在实际工程中的应用还不是很普遍，一方面原因是相对地下工程而言，岩石边坡工程更具复杂性，坡高、临空面、岩体结构、地质构造等影响因素对边坡稳定性的影响更为突出；另一方面，与洞室围岩分类不同，边坡岩体分类尚未形成分类与支护体系密切相关的共识性成果，应用具有很大的局限性。

有鉴于此，有必要设计一种改进的面向多组结构面岩体的CSMR边坡岩体分类方法，以解决上述问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种改进的面向多组结构面岩体的CSMR边坡岩体分类方法。该方法综合考虑了多组结构面对边坡稳定产生不利影响的叠加效应，采用加权平均法和综合评估法对结构面方位系数进行修正，使得边坡分类结果与实际情况更加吻合。