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一种基于土工试验的岩-土界面耦合效果的评价方法


技术摘要:
本发明提供了一种基于土工试验的岩‑土界面耦合效果的评价方法,包括如下步骤:S10根据室内土体的直接剪切试验结果获取边坡土体的剪切指数α;S20根据室内岩体的直接剪切试验结果获取边坡岩体的剪切指数β;S30根据岩质边坡表层的完整度、粗糙度和风化程度确定岩质边坡  全部
背景技术:
随着我国的经济发展,大规模的工程建设以及矿山开采等人为活动造成了大量裸 露的岩质边坡,对于生态环境造成了巨大的破坏和影响。特别是经济发展较快的长三角、珠 三角以及京津冀等地区,工程建设密度高、强度大,造成了严重的山体植被破坏,形成了大 量的岩质边坡。这些裸露的岩质边坡大部分坡面风化严重,裂隙发育,常发生崩塌、落石、水 土流失等灾害,严重破坏了当地生态环境。 目前,针对岩质边坡常用的生态修复方法主要为客土喷播、植生袋、肥料袋、生态 袋等客土护坡方法,这类方法能够在岩质边坡坡面形成一个客土层,提供植被生长的环境。 在实践中发现,客土层与下部岩质边坡之间容易出现耦合差、界面裂隙发育等情况,造成客 土层的坍塌与滑落,影响岩质边坡的修复效果。针对存在的问题,大多采用加大相关岩-土 耦合材料的使用以提高界面的耦合效果。但由于缺少相关界面耦合评价方法,造成大量的 材料浪费与经济损失。因此建立一套可行的、综合的、快速准确的岩-土界面耦合评价方法 是一项紧迫的任务。
技术实现要素:
为了解决上述问题,本发明提供一种基于土工试验的岩-土界面耦合效果的评价 方法,填补了岩-土评价的空白,提出了岩-土界面耦合性贡献度指数(FRC)模型,对客土层 与下部岩质边坡间的耦合效果进行了定量化的评价,可以准确快速的评价各类岩质边坡与 客土层的耦合效果。 为了实现以上目的,本发明采取的一种技术方案是: 一种基于土工试验的岩-土界面耦合效果的评价方法,包括如下步骤:S10根据室 内土体的直接剪切试验结果获取边坡土体的剪切指数α;S20根据室内岩体的直接剪切试验 结果获取边坡岩体的剪切指数β;S30根据岩质边坡表层的完整度、粗糙度和风化程度确定 岩质边坡表层指数γ;以及S40根据获取到的边坡相关力学信息,定义岩-土界面耦合性贡 献度指数模型如下:FRC=0.35×α 0.35×β 0.3×γ;其中,FRC为岩-土界面耦合性贡献度 指数,所述FRC值越大岩-土界面耦合性越好。 进一步地,当FRC∈(0,20]所述岩-土界面耦合性效果差;当FRC∈(20,40]所述岩- 土界面耦合性效果较差;当FRC∈(40,60]所述岩-土界面耦合性效果中等;当FRC∈(60,80] 所述岩-土界面耦合性效果良好;当FRC∈(80,100]所述岩-土界面耦合性效果优秀。 进一步地,所述剪切指数α的计算方法包括如下步骤:S11通过所述室内土体不固 结不排水直接剪切试验获取边坡土体的不固结不排水内聚力c1和内摩擦角 S12通过所 述室内土体固结不排水直接剪切试验获取边坡土体的固结不排水内聚力c2和内摩擦角 4 CN 111595698 A 说 明 书 2/4 页 S13通过室内土体固结排水直接剪切试验获取边坡土体的固结排水内聚力c3和内摩擦 角 S14确定土体的综合直接剪切内聚力c和内摩擦角 定义如下:c=min{c1,c2,c3}、 以及S15根据土体的综合直接剪切内聚力和内摩擦角,定义所述剪切指 数α如下: 其中,α为剪切指数,α1为综合直接剪切内聚力指数。 进一步地,当c≤30kPa时,所述α1=15;当30100kPa时,所述α1=50。 进一步地,所述剪切指数β的计算方法包括如下步骤:S21通过室内岩体直接剪切 试验获取边坡岩体的摩擦剪切强度系数内聚力C和内摩擦角Φ;以及S22根据岩体的摩擦剪 切强度系数内聚力C和内摩擦角Φ,定义所述岩体的剪切指数β如下:β=β1 50×tan(β);其 中,β为剪切指数,β1为岩体内聚力指数。 进一步地,当C≤500kPa时,所述β1=15;当5001MPa时,所述β1=50。 进一步地,所述岩质边坡表层指数γ的计算方法包括如下步骤:S31根据岩质边坡 表层的完整度,确定岩质边坡表层完整度指数γ1,当完整度为极破碎时,所述γ1=5;当完 整度为破碎时,所述γ1=20;当完整度为较破碎时,所述γ1=50;当完整度为较完整时,所 述γ1=85;当完整度为完整时,所述γ1=95;S32根据岩质边坡表层的粗糙度,确定岩质边 坡表层粗糙指数γ2,当粗糙度为粗糙时,所述γ2=10;当粗糙度为较粗糙时,所述γ2= 35;当粗糙度为较平整时,所述γ2=60;当粗糙度为平整时,所述γ2=85;S33根据岩质边 坡表层的风化程度,确定岩质边坡表层风化指数γ3,当风化程度为全风化时,所述γ3=5; 当风化程度为强风化时,所述γ3=20;当风化程度为中等风化时,所述γ3=50;当风化程 度为微风化时,所述γ3=80;当风化程度为未风化时,所述γ3=95;以及S34通过公式γ= 0.25×γ1 0.5×γ2 0.25×γ3确定岩质边坡表层指数γ。 本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点: 本发明的一种基于土工试验的岩-土界面耦合效果的评价方法,填补了岩-土评价 的空白,提出了岩-土界面耦合性贡献度指数(FRC)模型,对客土层与下部岩质边坡间的耦 合效果进行了定量化的评价,可以准确快速的评价各类岩质边坡与客土层的耦合效果;避 免了岩-土界面耦合效果差且得不到有效的评价引起的材料浪费、安全事故及经济损失。 附图说明 下面结合附图,通过对本发明的
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