基于GeoSMA-3D的岩质边坡异形滑动面搜索方法

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.012

摘要/Abstract

摘要：

针对岩体结构面发育特征的不确定性，提出一种岩质边坡异形滑动面搜索方法.以Ⅲ，Ⅳ结构面岩体为研究对象，结合GeoSMA-3D（geotechnical structure and model analysis-3D）程序中块体切割和关键块体判别模块，将滑坡体设定为几何多面体.岩体的内部块体组合形成多面体，以多面体的表面表征滑动面.引入层次分析法，建立滑动面准定量化评价准则.以小盘岭边坡为例，将异形滑动面判定准则导入GeoSMA-3D程序中，研究表明边坡存在6个关键块体，组合滑动面有3个，潜在滑动面安全系数为1.046，滑动面几何形态与实际边坡拟合度高达95%，验证了岩质边坡滑动面搜索方法的合理性.

关键词: 岩质边坡, 滑动面, GeoSMA-3D, 关键块体, 层次分析法

Abstract:

Given the uncertainty in the development characteristics of rock discontinuities， a method for searching for irregular sliding surfaces in rock slopes was proposed. Using the rock masses of rock discontinuities III and IV as research objects， and utilizing the block cutting and key block identification modules in the GeoSMA-3D （geotechnical structure and model analysis-3D） system， the sliding mass is set as a geometric polyhedron. The internal block combinations of the rock mass form the polyhedron， with the surface of the polyhedron representing the sliding surface. The analytic hierarchy process is introduced to establish semi?quantitative evaluation criteria for the sliding surface. Using the Xiaopanling slope as a case study， the criteria for determining the irregular sliding surface were integrated into the GeoSMA-3D system. The study identifies six key blocks and three combined sliding surfaces. The potential sliding surface has a safety factor of 1.046， and the geometric shape of the sliding surface aligns with the actual slope with a fitness of up to 95%. This validates the rationality of the proposed method for searching sliding surfaces in rock slopes.

Key words: rock slope, sliding surface, GeoSMA-3D, key block, analytic hierarchy process（AHP）

中图分类号:

TU 457

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图/表 13

图1 自然岩质边坡及结构面示意图

Fig. 1 Schematic diagram of natural rock slope and structural plane

图2 楔形体滑坡示意图

Fig. 2 Schematic diagram of wedge landslide

图3 坡面封闭区域搜寻示意图

Fig. 3 Schematic diagram of search in closed area of slope

图4 确定块体权重流程图

Fig. 4 Flow chart of determining block weights

图5 层次分析法滑动面区域示意图

Fig. 5 Schematic diagram of AHP sliding surface area

表1 标度体系

Table 1 Scale system

量化标准	因子重要性比较
1	a_i 和a_j 同样重要
3	a_i 比a_j 稍微重要
5	a_i 比a_j 明显重要
7	a_i 比a_j 强烈重要
9	a_i 比a_j 极端重要
2，4，6，8	相邻标度的中值

表2 图5中滑动面区域贡献值

Table 2 Contribution value of each region in Fig.5

区域	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ	Ⅶ	Ⅷ	Ⅸ
贡献值	1	3	1	4	5	4	7	9	7

表3 各区域块体权重

Table 3 Weight of blocks in each region

区域	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ	Ⅶ	Ⅷ	Ⅸ
权重	0.024 5	0.073 6	0.024 5	0.098 1	0.122 6	0.098 1	0.171 9	0.214 9	0.171 9

图6 小盘岭边坡现场与筛选结构面迹线图[25]（a）—边坡现场图片；（b）—表面结构面迹线.

Fig. 6 The site of Xiaopanling slope and trace map of screening structure planes[25]

图7 边坡关键块体与滑坡体区域注：粗线区域为关键块体

Fig. 7 Area of key blocks and sliding masses of slopes

图8 滑坡体三维模型（a）—滑坡体1的正视图；（b）—滑坡体1的后视图；（c）—滑坡体2的正视图；（d）—滑坡体2的后视图；（e）—滑坡体3的正视图；（f）—滑坡体3的后视图.

Fig. 8 3D model of sliding masses

图9 滑坡体安全系数与滑块面积分布图（a）—块体1；（b）—块体2；（c）—块体3.

Fig. 9 Safety factor and slider area distribution diagram of sliding mass

表4 滑动面信息

Table 4 Sliding surface information

坡面区域

滑动面编号

滑动面

面积/m²

ABFGH

ACEGH

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