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1、瑰髓理输在酒在崩塌髓穗定分析 中的虑用 傅鹤林郭建峰周事 ( 中南大犟土木建篥孥院湖南畏沙4 10 0 7 5 ) 摘要随著圆民桎清的快速我展，公路，藏路，水利水鼋，破山等工程建毅的高陡岩赁透 坡越乘越多，崩塌的嗣题就越来越突出。由於崩塌地耍炎害耠公路、线路工程建段和逗管安全造 成鼹重的威裔，属了有效防止崩塌地赏炎害的我生，保嫠人民生命财彦的安全，文章提出在遗坡 工程地赏稠查基磁上，探用瑰髓理谕预测涟坡潜在的崩塌箍国而堍髓理赫是近年来我展和完 善的一獯逋合於岩髓穗定性分析的行之有效的工程分析方法，文章探用堍髓理豁中的向量分析法 舆赤平投影相梏合的方法，用M a t l a b 软髓我展了相臆的
2、鼋晒程式，将其鹰用於酒在崩塌岩髓的穗定 性分析可自勤找出可勤堍髓，鹦崩塌地赏炎害的盛测预赧以及治理等提供了依掾 明键嗣瑰髓理瀚向量分析崩塌稳定性分析M a t l a b 貊雷 1 引雷 随著圆民衽漕建彀的蓬勃我展，绒路，公路、水利水鼋、谈山等工程的高陡连坡越来越 多崩塌的同题更加突出。如全圆锇路洽腺每年有数千次崩塌我生，常有砸毁腺路、破壤洽 辕彀施造成铖路中断的殿重事故。属了防止崩塌地贾炎害的我生，连行有计割，有重黠的 整治，封崩塌稳定性分析就成舄地赏炎害研究的重要内容之一。 大量的研究表明，崩塌堍髓往往由三粗或四祖籍耩面交切而成，大多敷情沉下，洽著某 一组秸棒面疆生垮塌、堕落：适些秸槽面和
3、涟坡面组合成焉四面秸棒髓或五面秸耩髅。依掾 遥一特黠- 可根掾野外寅测秸耩面的彦状资料，封酒在崩塌髓逢行穗定性分析监做出判断 遘而逛行监测预赧，以逵到防炎减炎的目的。本文逼用近年袋展起乘的基於圆解法和向量分 析法基磋上的堍髅理输分析法，在已知秸棒面和蹋空面的粗合傈件下，寻找出工程阔挖面所 有可能出现的腧键瑰髓而後针算出塌滑力，作属工程魔理彀卦的依掾。 2 瑰髓理谕筒介姻 瑰髓理渝是2 0 世糸己8 0 年代中期鼗展和完善起来的一獯岩髓工程稳定分析理谕，由我圆 罩者石根莘和美团R E G o o d m a n 教授合作研究完成的是借助於拓摸罩、集合输、畿何挈和 向量代敷睾， 封瑰状岩髓穗定性道
4、行分析的一獯新方法，在圆隙上得到了日益赓泛的虑用 在坚硬和牛娶硬的地居中，岩髓被桔横面切割成各獯颓型的空筒镶嵌髓。自然状憋下， 遥些空同堍髓虎於静力平衡状憋，喾岩髓被朗挖或封岩髓施加新的荷载後，舍造成某些瑰髓 失去原始的平衡状戆，沿著秸棒面滑移，失穗，造成整倜岩髓的破壤。 交通部西啬| j 辣题( 韬巯2 0 0 3 3 1 8 8 0 2 0 1 ) “西部地珏公路地赏炎害醢测预鞭技衔研究。 第一作者简介：傅豫林( 1 9 6 5 一) ，男，江西人，中南大掣土木建檠擘院教授，博士生萼师，篦瑟：t 3 5 1 7 4 0 1 6 5 3 E m a i l ：f u 。h 1 m a i l
5、 c o u e d u c n 3 3 2 瑰髓可分焉有限境髓和燕限瑰髓雨大颓，有限瑰髓又可分霭不可勤瑰髓和可勤瑰髓：可 勤堍髓又可分属穗定瑰髓、可能失穗瑰髓和丽键瑰髓。如圃l 所示。 如果将空筒各秸棒面和隐空面平移，使之通遇原黠，刖各空同平面将棒成以座檩原黠属 顶黠的一系列棱锥。棱维有以下畿棰： 裂隙雏：馑以秸棒面属界的岩髓牛空蠲所耩成的棱锥，符虢口。 朗挖雏：僮以酶空面属界的岩髓牛空同所棒成的棱锥符虢E P 。 空同雏：阔挖锥以外的空同的雏髓，符虢S P 。 瑰髓雏：由一倜以上酶空面和若干倜秸槽面霜界的岩髓牛空同所棒成的棱雏，符虢B P 。 瑰髓理输的基本方法就是首先通遇畿何分析，耋 1
6、 分出岩髓工程中由岩髓秸棒面及酶空面 所形成的堍髓，排除其中的燕限瑰髓及不可勤瑰髓，碓定可勤瑰髓。然後，根掾滑面的物理 力罩性赁，碓定在工程作用力及自重作用下工程阴挖面上的所有丽键瑰髓韭计算其稳定性 及使其穗定所需的锚固力徒而用於指洋工程加固。目前堍髓理输的具髓分析方法有赤平投 影作圄法、向量遘算法及赤平解析计算法。 临 空 面 临 空 面 a ) 筑限瑰髓 b ) 倒楔瑰髓c ) 稳定瑰髓 d ) 可能失稳堍髓 e ) 明键魄髓 圊l 瑰髓颓型的二稚示意圊 F i g lt w o - d i m e m i o n a ld i a g r a mo ft h eb l o c kt y
7、p e 3 瑰髓理谕向量分析法笋拐瑰髓可勤性的基本步骤 堍髓可勤的充分必要憬件是J P 坎，且J P IE P = 舻，或J P cS P ，基本步骤如下： 1 ) 计算各秸棒面只的向上罩位法腺向量力，。 刀，= ( 4 ，B f ，c ) = ( s i n 口，s i n 屏，s i n a ，C O S 屈，C O S O f J ) ( 1 ) 式中： 一秸棒面只的倾角： 3 3 3 届一秸棒面只的倾向。 t 2 ) 求出各秸棒面的交腺即棱向量乇。 。I v 2斗ix：，5I主AI = 刀，5I Y z B iC I B j c i = 【( B j q B G ) ，( 彳c j A
8、 ，c j ) ，( 彳i B j A j B f ) 】 一刀，= ( 4 ，B i ，c j ) 式中： 、。” n j - j ，B j ，c j 、) ( 2 ) 式牟：誉函敷= 三三畴，s 咖c 三，= 羔 c 4 ， r + l ，脱明棱向量J i f 在介面只上牛空同 l 硭2 0 就明棱向量毛恰在介面足上 f 3 3 4 c。，。=l，：1，(a2)。，。三。，l c 5 ， 掣= 硭地) = 陋g n ( I 删地) ( 7 ) 表1B P 的判别矩障田的判别方法 4 ) 判断堍髓是否可勤 瑰髓可勤性的充分必要保件是卯眵，且卯I 凹= 眵或卯cS P 。 4 堍髓理输程式的编
9、制 瑰髓理输计算遇程中涉及 大量的矩障遣算而M a t L a b 的 所有敷值计算功能都是以矩障 焉基本罩元逆行的，M a t L a b 封 矩障的逼算功能可捐最全、最 强，它遏提供了畿乎和C 蟊雷一 檬多的逼算符，具有秸耩化的控 制器句和面向物件褊程的特 性：圆形功能强大：具有功能强 勤的工具箱。基於此封瑰髓理 输送挥了M a t l a b 褊制其分析程 式，程式框固如回2 所示。 圃2 程式框圃 F i r , 2d i a g r a mo fp r o g r a m 3 3 5 5 酒在崩塌岩髓穗定性分析 寅晕公路某路段遗坡基岩属灰岩，局部基岩裸露，深灰色中凰化，中厚屠状，我育
10、有 四租箭理，其筋理彦状分别属：J I ：2 2 5 。Z 7 1 。，J 2 ：1 2 0 。Z 8 4 。J 3 ：1 2 3 。1 0 。，J 4 ：1 7 4 。么8 7 。， 且岩髓违横性和完整性均较差岩石鞍破碎已有危岩出现，危岩畴有向下垮塌的危险，遗 坡面舄酶空面，倾角缡7 5 。- 倾向属1 6 0 。箭理分怖如圆3 所示。 用程式袷裂各秸棒面及酶空面的赤平棰射投影圆，如圃4 所示。 啁3 筇理虚状分怖示意圃 F i 9 2d i a g r a mo f j o i n to o c u r r o n c ed i s t r i b u t i o n 圃4 赤平投影圈及可
11、勤瑰髓褊虢 F i 9 3s t e r e og r a p l d e sa n dt h en u m b e ro fm o v a b l eb l o c k 衽程式卦算可得到所有瑰髅的判别矩障田，根掾判别规则，可以笋【J 断堍髓的可勤性最 辂找出孩崩塌厦域所有的可勤堍髓，即J P l l l l ，J P 0 1 1 1 、J P l l 0 1 。 以上各步均通遇程式寅现只需输入秸槽面和酶空面的崖状，代入程式喾中即可直接耠 裂赤平投影固，搜索蓝碓定所有的可勤瑰髓，其中固4 中的桶虢即属可勤瑰髓。 6 秸谕 通遇阴疆的瑰髓理输分析程式蓝臆用於崩塌岩髓穗定性的分析，可得出如下箱狳：
12、 I ) 瑰髓理输是分析崩塌岩髓穗定性行之有效的方法： 2 ) 髓我的堍髓理萧程式可自勤找出各秸棒面所棒成的岩髓中所有可勤瑰髓，方便、快 捷： 3 ) 通遇瑰髓理输的穗定性分析，属崩塌地赁炎害的监测预赧以及治理等提供了依掾。 参考文献 I I 】G o o d m a n S H IG e n - h u a B l o c kt h e o r ya n d i t sa p p l i c a t i o nt or o c ke n 画n e e r i n g 【M 】E n 日e w o o dC l i f f s 。N e wJ e r s e y ：P r e n t i c
13、eH ；扎I n e 1 9 8 5 【2 】别鲔苹，吕租珩瑰髓理徐在工程岩髓稳定分析中的臆用【M 】北京：水利鼋力出版社，1 9 8 8 1 3 1 胡厚田崩塌舆落石【M 】北京：中园绒道出版社，1 9 8 9 1 4 】繇玉科，牟台斑。姚窝魁遗坡岩髓稳定性分析【M 】北京：科擘出版社，1 9 8 8 【5 l 傅稿林瑰裂岩臀遗坡稳定性理输分析模型及工程臆用研字既D 】是沙：中南大举博士犟位谕文- 2 0 0 0 3 3 6 A p p l i c a t i o no fb l o c kt h e o r yi ns t a b i l i t ya n a l y s i so f p
14、 o t e n t i a lr o c k f a l lm a s s F uH e l i nG u o J i a n f e n g Z h o uN i n g ( S c h o o lo f C i v i lE n g i n e e r i n ga n d A r c h i t e c t u r eo f C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t yC h a n gS h a4 1 0 0 7 5 ) A b s t r a c tW i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to f t h
15、en a t i o n a le c o n o m y ，t h ep r o b l e mo f t h er o c k f a l lb e c o m e sm o r ea n d m o r eo u t s t a n d i n g ，a st h e r en e e d st ob u i l dm o r ea n dm o r eh i g h w a y s ，r a i l w a y s ，w a t e rp o w e rs t a t i o n sa n dm i n e c o n s t r u c t i o ne t c ，a n dt h
16、e r ea p p e a r sm o r eh i g ha n dc l i f f r o o ks l o p e s B e c a u s et h er o c k f a l lo f g e o l o g i ch a z a r dr e s u l t s i ns e r i o u st h r e a tf o rm ee n g i n e e r i n gc o n s t r u c t i o na n dt r a n s p o r t a t i o no fh i g h w a yr a i l w a ye t o 。t op r e v e n tf r o mt h e o c c u r r e n c eo fr o o k - 自l l ，t op r o t e c tf o rt h es a
