基于HSMR法的邊坡穩(wěn)定性分析計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u29619基于HSMR法的邊坡穩(wěn)定性分析計算過程案例 1326241.1HSMR邊坡評價體系 1231971.2上木江坪邊坡HSMR分析 41.1HSMR邊坡評價體系上個世紀70年代，BieniawskiZ.T.和ROMANAM.先后提出RMR（RockMassRating）和SMR法對邊坡穩(wěn)定性進行分級和評價ADDINNE.Ref.{09F99157-42F5-48FE-8614-E4D650DA3AF7}[81]。之后CSMR法被提出，增加了更多評價因素在評價體系中ADDINNE.Ref.{62C02C08-F4F4-4F6A-B589-432D017A52F9}[82]。石豫川ADDINNE.Ref.{2DE998F0-50AC-43A9-8211-E572A7F888AC}[83,84]認為RMR和SMR法與基于地質宏觀判斷的經驗評分有一定的出入，例如CSMR法評價結果中出現高于100分的現象，這與地質工作經驗不符，也不滿足該方法評分標準。石豫川法針對西南地區(qū)113個公路高邊坡進行研究，歸納出HSMR（HighwayrockMassrating），這一套全新的評價體系適用于我國西南地區(qū)高陡公路巖質邊坡穩(wěn)定性快速評價。HSMR分級體系是石豫川提出的基于SMR~CSMR系統(tǒng)的邊坡分級體系，其對RMR、SMR和CSMR系統(tǒng)的評分體系進行了修正，并對評分細則進行了合理改進。HSMR評分的計算公式如下：HSMR=ξRMR?ληF式中RMR、ξ、λ、η、F1、F2、F3和F4的評價體系如下：（1）RMRRMR（RockMassRating）是由美國學者BieniawsakiZ.T.提出的巖體分類系統(tǒng)，對巖體進行評分從而分類，也被稱為地質力學系統(tǒng)或巖體權值系統(tǒng)。RMR系統(tǒng)從未擾動巖石材料強度、鉆孔巖芯質量RQD、結構面間距、結構面條件和地下水條件這五個參數對巖體進行分級評分。由于不同參數對于巖體分類的影響大小不同，用評分來標志參數的重要性，評分權值越大，表示巖體條件越好，詳見表4-3。表4-3RMR參數及評分標準表參數評分標準巖石力學指標（MPa）點荷載強度＞104~102~41~2＜1單軸抗壓強度＞250100~25050~10025~50025~1評分1512742~0巖石質量指標RQD(%)90~10075~9050~7525~50＜25評分20171383結構面間距(cm)＞20060~20020~606~20＜6評分20151085結構面形態(tài)粗糙度極粗糙粗糙較粗糙光滑鏡面評分65310充填物（mm）無＜5(硬)＞5(硬)＜5(軟)＞5(軟)評分64210張開度（mm）未張開＜0.10.1~11~5＞5評分65410結構面長度（m）＜11~33~1010~20＞20評分64310巖石風化程度未風化微風化中風化強風化全風化評分65310地下水條件狀態(tài)干燥潮濕濕潤滴水流水透水率(Lu)＜0.10.1~11~1010~100＞100評分1510740（2）坡高修正系數ξ表4-4坡高修正系數條件當βj＜βαj?αβj＞β60°＜αj坡高修正系數ξξ注：αs：邊坡傾向；βs：邊坡傾角；αj（3）結構面條件修正系數λ表4-5結構面條件修正系數結構面條件層面貫通裂隙節(jié)理λ0.90.80.7（3）巖性組合系數η表4-6巖性組合系數η邊坡巖性組合類型劃分類型η取值軟硬巖交替軟硬巖垂直分布軟巖下伏I2-11.2硬巖下伏I2-20.8軟硬巖等厚互層水平-中傾順坡巖層II11.1中-陡傾順坡向巖層軟巖暴露于外II2-1以軟巖評價，η取1.0硬巖暴露于外II2-2以硬巖評價，η取1.0橫-反坡向坡向巖層II31.0軟硬巖不等厚互層順坡向巖層軟巖夾硬巖III1-10.8硬巖夾軟巖III1-21.2橫-反坡向巖層III21.0注：軟硬巖水平分布時應分段進行評價，η取1.0；“斷層、夾泥層”按Ⅲ1-2類取值。（4）F1、F2、F3和F4的取值F1是邊坡坡向與結構面傾向間關系調整值，F2是結構面傾角大小調整值，F3是坡面傾角與結構面間傾間關系調整值。其取值如表4-7所示：表4-7結構面產狀修正破壞機制情況很有利有利一般不利很不利Pα＞30°30~20°20~10°10~5°＜5°TαP/TF0.150.400.700.851.00Pβ＜20°20~30°30~35°35~45°＞45°PF0.150.400.700.851.00TF11111Pβ＞10°10~0°0°0~(-10°)＜-10°Tβ＜110°110~120°＞120°--P/TF06255060注:P為滑動破壞；T為傾倒破壞；βs為邊坡傾角；αs為邊坡傾向；βjF4是通過大量邊坡工程經驗統(tǒng)計總結得出的邊坡開挖方法調整參數。其取值情況如表4-8所示：表4-8邊坡開挖方法調整值開挖方法自然邊坡預裂爆破光面爆破一般方法或機械開挖欠缺爆破破F4+15+10+80-8根據以上參數以及公式（4-），可以得出HSMR的最終值，以20分為一級，劃分5個等級，分值0~100，如表4-9所示：表4-9HSMR分級級別VIVIIIIIIHSMR＜2021~4041~6061~80＞80穩(wěn)定性很壞壞一般好很好破壞形式沿大型結構面滑移或類似土體崩塌沿結構面構成平面滑移或大楔形體滑塌沿少量結構面構成平面滑移或楔形體滑塌少量塊體滑落無1.2上木江坪邊坡HSMR分析通過第三章的實地勘察得知上木江坪邊坡主要發(fā)育三組節(jié)理，其特征見表3-：在計算RMR巖石質量分類中的巖石強度時，參考《工程地質手冊》，選取花崗巖抗壓強度100MPa。巖石質量指標RQD根據圖4-5現場鉆孔計算，其中每一箱為1m，值為63%。上木江坪邊坡RMR各項評分值如表4-10所示：圖4-5實地鉆孔表4-10RMR取值表參數抗壓強度（MPa）RQD（%）結構面間距（cm）延伸長度（m）張開度（mm）參數或描述1006360~200127mm評分7131510參數填充物（mm）風化程度地下水條件粗糙度RMR值參數或描述軟土、植被弱風化潮濕粗糙-評分0310554巖體的RMR值為54，在RMR巖體質量分級中評級為中等。根據三組節(jié)理以及坡體產狀的不同組成形式（表），坡高350m，通過表4-、4-計算，其F1、F2、F3、F4、λ、η和ξ的和取值如表4-11：表4-11各結構面參數取值表結構面傾向（°）傾角（°）F1F2F3F4ληξJ1202750.151.000150.711.12J2136330.400.7060150.710.92J3144500.151.0050150.710.92J1-J2122320.850.7060150.710.92J1-J3130490.701.0060150.710.92J2-J363110.150.1560150.710.92坡面11360得到以上參數，代入到公式（4-4），得到HSMR值，根據表4-9，得出各滑面組合可能的破壞模式，如表4-12。表4-12上木江坪邊坡HSMR評分表滑面組合HSMR穩(wěn)定性可能破壞形式J175.48好整體J252.92一般平面滑移J357.18一般平面滑移J1-J228.98壞楔形體滑移J1-J322.68壞楔形體滑移J2-J363.33好整體平均50.10一般平面滑移或楔形體滑移根據HSMR分類體系的分級描述表（表4），邊坡整體穩(wěn)定性一般，其中J1的評分為75.48分，J2-J3滑面組合的評分為63.33分，其穩(wěn)定性好；J2滑面的評分為52.92分和J3滑面的評分為57.18分，其穩(wěn)定性一般，可能發(fā)生平面滑移；J1-J2滑面組合的評分為28.98分和J1-J3滑面組合的評分為22.68分，其滑面組合的穩(wěn)定性評價為壞，可能發(fā)生楔形體滑移；坡體整體平均評分為50.10分，在自然狀態(tài)下穩(wěn)定性一般，破壞模式可能是平面滑移或楔形體滑移。J1-J2滑面組合和J1-J3滑面組合的評級為壞，可能發(fā)生沿雙滑面滑移的楔形體滑移（圖4-4）。這類楔形體滑移破壞也是滑移-拉裂破壞的一種破壞模式，楔形體以兩個節(jié)理面為滑面，楔形體后緣沿結構面拉裂，有向臨空面滑移的趨勢，在一定外力作用下可能滑出坡體形成危險落石或堆積體（圖4-6）。（a）巖體沿楔形滑面滑移（b）楔形體滑移示意圖圖4-6楔形體滑移通過赤平投影法和HSMR法的邊坡穩(wěn)定性評價分析，評價結果基本一致，該隧道進口邊坡在自然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，與現場勘察情況一致。邊坡緊靠G350