基于CT扫描技术的渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性评价方法

本发明涉及一种基于ct扫描技术的渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性评价方法，属于工程地质领域。

背景技术：

1、砂化白云岩是我国西南地区高速公路项目、大型工业项目施工中遇到的典型工程地质问题之一。通过对玉溪及保山砂化白云岩边坡项目已发生的工程地质问题进行实地考察，分析出砂化白云岩岩体结构破碎、水稳定性差，孔隙及裂隙作为流体的主要渗流通道，导致砂化白云岩岩体在渗流的作用下工程性能极具降低，极易诱发滑坡、倾倒、坍塌等现象，是工程建设及运营过程中需要重点解决的工程地质灾害问题。

2、然而，目前针对渗流作用下砂化白云岩边坡的稳定性研究较少，且常规方法很难从孔隙结构的角度进行研究。有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于ct扫描技术的渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性评价方法，可为渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性等级确定提供技术支撑。

2、本发明的技术方案是：

3、一种基于ct扫描技术的渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性评价方法，包括：步骤1：基于ct扫描图像重构所得的岩样孔隙结构模型进行渗流模拟，确定渗流作用下砂化白云岩边坡的稳定性指标值；其中，稳定性指标包括一级指标及各一级指标下的二级指标；步骤2：对各二级指标进行量化分级，确定渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性等级下的相应界限区间，并对定性化二级指标进行定量化处理，获得稳定性指标定量分级区间；步骤3：对选取指标赋权，获得各指标权重；步骤4：结合物元可拓理论与云模型，确定云模型下各二级指标的特征值；步骤5：依据指标值、二级指标的特征值、指标权重，获得渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性的评价结果。

4、所述步骤1，包括：对代表性岩样进行取样研究，进行ct扫描获取图像信息；对ct图像进行图像处理；基于处理后的图像重构孔隙结构模型并选取模型中的代表性体积单元；构建代表性体积单元的等效孔隙模型，获得孔隙结构定量参数；将孔隙结构模型进行网格划分；利用comsol软件对网格划分后的模型进行渗流模拟；确定出渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性评价的第一个一级指标为：孔隙结构及渗流特性；结合地质调查及收集的水文地质信息共同确定渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性评价的第二个、第三个一级指标；依据各一级指标，确定对应的二级指标，形成指标评价体系。

5、所述第一个一级指标下的二级指标包括：孔隙率、连通孔隙率、渗透系数，第二个一级指标下的二级指标包括边坡高度、边坡坡度、坡脚处砂化等级、主控结构面裂隙发育情况、地下水状态，第三个一级指标下的二级指标包括降雨强度、降雨时长。

6、所述步骤3，包括：确定一级指标的序关系式、一级指标下各二级指标的序关系式；在确定了序关系式的基础上，对各序关系式下相邻指标和之间的重要程度进行量化，确定相邻指标间的重要程度比；并对各序关系式进行重要程度比进行赋值；针对各序关系式，依据赋值的重要程度比，确定各序关系式对应指标下的权重。

7、所述步骤4，具体为：

8、将传统物元模型的区间边界值模糊化，将指标的分类等级界限作为一个双约束空间[qmax，qmin]处理，根据下面正态云模型的转换公式计算云模型的3个特征值：

9、

10、式中，ex为期望值；en为熵；he为超熵；qmax、qmin分别为稳定性指标定量分级区间中的最大值、最小值；α为常数。

11、所述步骤5，包括：依据指标值、二级指标的特征值，确定各二级指标与各稳定性等级之间的云关联度以获得云关联度矩阵；依据一级指标权重、二级指标权重，获得指标权重矩阵；依据指标权重矩阵、云关联度矩阵，获得渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性的评价结果。

12、本发明的有益效果是：一方面，本发明利用ct技术与基于传统实验调查的边坡稳定性判定方法相比，从岩石内部孔隙及裂隙结构的本质上对渗流作用下的稳定性进行研究，更具客观性和科学性；另一方面，针对边坡工程稳定性具有模糊性的特点，提出序关系法与云化物元模型相结合的综合评价方法，有效地处理模糊性和随机性的问题，提高评价的准确性和可信度。

技术特征：

1.一种基于ct扫描技术的渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性评价方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于ct扫描技术的渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性评价方法，其特征在于，所述步骤1，包括：

3.根据权利要求2所述的基于ct扫描技术的渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性评价方法，其特征在于，所述第一个一级指标下的二级指标包括：孔隙率、连通孔隙率、渗透系数，第二个一级指标下的二级指标包括边坡高度、边坡坡度、坡脚处砂化等级、主控结构面裂隙发育情况、地下水状态，第三个一级指标下的二级指标包括降雨强度、降雨时长。

4.根据权利要求1所述的基于ct扫描技术的渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性评价方法，其特征在于，所述步骤3，包括：

5.根据权利要求1所述的基于ct扫描技术的渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性评价方法，其特征在于，所述步骤4，具体为：

6.根据权利要求1所述的基于ct扫描技术的渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性评价方法，其特征在于，所述步骤5，包括：

技术总结
本发明公开了一种基于CT扫描技术的渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性评价方法，包括：基于CT扫描图像重构所得的岩样孔隙结构模型进行渗流模拟，确定渗流作用下砂化白云岩边坡的稳定性指标值；其中，稳定性指标包括一级指标及各一级指标下的二级指标；对各二级指标进行量化分级，确定渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性等级下的相应界限区间，并对定性化二级指标进行定量化处理，获得稳定性指标定量分级区间；对选取指标赋权，获得各指标权重；结合物元可拓理论与云模型，确定云模型下各二级指标的特征值；依据指标值、二级指标的特征值、指标权重，获得渗流作用下砂化白云岩边坡稳定性的评价结果。本发明从岩石内部孔隙及裂隙结构的本质上对渗流作用下的稳定性进行研究，更具客观性和科学性。

技术研发人员：董家兴,代佩玄,刘文连,许汉华,李清伟,杨吉,眭素刚,槐以高
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5