坡體評分法 SMR介紹-系統建立在使用更廣泛的RMR基礎方案

坡體破壞成因

降雨滲透引起的孔隙壓力增加，暴雨期間周圍物質的侵蝕，寒冷氣候中的凍融過程，岩石的化學浸蝕或風化，根的生長或根部在大風中牽動的槓桿作用撕扯岩塊，地震地面運動等自然風化。及挖掘道路或建築物生成也可能削弱基岩支撐的人因行為。導致岩石變得不穩定和強度下降。

岩土坡面破壞的樣態 Slope failure types

岩石行為控制在斷層’剪力帶’岩床面及節理,及山坡’地表下的基礎及淺坑硬岩開挖。潛在的落石可以由不連續性和自由面切割的岩石塊或土壤或崖錐表面上的巨石和岩石碎片組成。未風化岩層的開挖少有坡面落石滑動,岩層不連續及其不連續的交叉點,往往是岩層結構弱處, 岩層由弱點變形(因風化’荷載),岩層平面罅隙’岩塊轉動’楔形岩塊形成,造成落石滑坡。

人為對地貌的開挖行為(尤其坡腳)或自然界的暴雨’地震;造成弱化地質自持立,引起突發崩塌。風化的岩土層視顆粒的形狀(圓滑’稜角)’含泥量’含水量各有其安息角(angle of repose),介於10⁰~35⁰間, 自然界的暴雨’地震弱化土岩,安息角破壞也造成坍塌。

直接影響落石危害的地質因素是岩體不連續性的特徵和岩石強度。不連續性之間的間距定義了岩石塊的大小和形狀，不連續性方向定義了初始不穩定機制（滑動，倒塌-toppling）的類型。岩石強度影響沿斜坡表面的運動類型（彈跳，滾動，滑動）。岩石塊的行進距離取決於諸如塊的大小，斜坡的傾角，岩塊成分和斜坡表面的粗糙度等因素。最危險的表面充當‘ski-jumps’，並賦予落下的岩石很高的飛降速度，降落斜坡坡趾後會反彈很遠。堅硬岩石的乾淨表面是最危險的，堅硬岩石的乾淨表面不會顯著阻礙下落或滾動岩石的運動。覆蓋著崖錐風化材料，碎石或礫石的表面則會吸收相當大的墜落岩塊能量,減低墜岩行動距離。

限制岩土崩落的工程手段Rock fall restraining methods

岩土崩捕捉護堤 Berms

明隧 敞開式隧道 rockshed

坡面風化石捕捉網 mesh drape

落石捕捉槽(可用蛇籠’塊狀混凝土牆為結構) Rock traps work well

落石捕捉護牆 Rock barrier fences

落石捕捉圍籬 Rockfall catch fence

坡體評分法(Slope Mass Rating,SMR)

坡度品質等級 （SMR） 是由曼努埃爾·羅曼娜(Manuel Romana)開發的岩石質量分類方法，用來描述單個岩石露頭或坡度強度。該系統建立在使用更廣泛的RMR方案的基礎上，SMR通過定量指南修改，以評價邊坡節塊方向變異的影響（例如節塊陡峭地從斜坡上沉陷）。

SMR 使用與RMR相同的前五個評分類別：

1 完整岩石的單軸壓縮強度，

2 岩石品質指定（或 RQD），

3 節塊間距，

4 節理條件（RMR五個子分數的總和）

5地下水狀況。

6 SMR 定量指南(Joint orientation);

以四個子類別的形式評估評級折減。三個子類別描述相對不利節塊方向的岩石坡度和岩體節塊幾何形狀，第四個子類別用於說明斜坡挖掘方法對評分的優劣。SMR最初沒有考慮在多個聯合平面上滑動的破壞, 僅解決了平面滑動和傾倒破壞量化分析模式，但Anbalagan et al.修正SMR使應用在楔型破壞。

岩層斜坡分類指數的代表式

SMR = RMR_b + (F1 x F2 x F3 ) + F4( Anbalagan R, Sharma S, Raghuvanshi TK,1992), SMR 值在 0 和 100 之間變化，0 是完全不穩定的坡度，100 是完全穩定的斜坡。強調其他值在數學上是可能的;高於100或低於0的值沒有物理意義。

RMR_b 依循 RMR 分類指數的結果。

F1 依據對應不連續岩塊的α_j  (or the intersection line, α_i, in the case of wedge failure)及坡面節理位態(傾斜方向’傾角) 。定義傾斜面方向與最顯著節塊的Strike之間的角差。

F2不連續土壤或岩石品質中不連續的剪切強度概率係數;岩塊平面破壞及崩塌為不連續節理層傾角(β_j)的發展,延伸至隱沒的破壞交集角β_i,構成楔形破壞。倒塌翻轉破壞(toppling failure)的此概率係數為 “1” 。

F3 取決於岩層可視坡度 （β_s） 和岩層風化不連續性岩層風化節塊傾角（β_j ） （翻倒或平面破壞） 或岩層風化不連續性岩層風化沒入傾角線 （β_i） （楔形破壞） 之間的關係。此參數保留了從 0 點到 負60 點的 Bieniawski 調整因數，並表示在斜坡表面不連續露頭存在時,平面和楔形破壞的概率。

F4 依循斜坡開挖方式修正SMR的開挖方式修正係數。

落石可能是對生命、財產和基礎設施（高速公路、鐵路、橋樑、電力線、管道、建築物等）的重大危害和威脅。

落石是懸崖和山坡侵蝕的自然過程。來自懸崖的大岩石碎片或來自斜坡的巨石組成，這些巨石彈跳，滾動和滑下山坡，並在坡址附近耗盡能量;靜止。

一旦岩石塊從陡峭的斜坡上脫落，它將沿著斜坡表面成為高速自由落體，過程產生撞擊岩表,生成岩體倒塌，集成鬆動岩體反彈，滾動或滑動，會對坡腳下的設施造成重大損害。

墜落岩塊由於撞擊而耗散的能量通常是不同的，隨著運動的特徵變化，取決於巨石的物理特性以及沿斜坡堆積的風化材（岩石，土壤，植被），這些岩石’土壤’植被材,以不同的方式阻礙巨石的運動。然而，現實中，幾乎不可能精確地確定斜坡的輪廓並檢測可能脫落的不同巨石的形狀。此外，斜坡的幾何形狀和露頭材料的性質隨著時間的推移而發生變化，有時由於岩石的改變、較不陡峭地區的碎片堆積和植被的發展會造成滑坡’落石敏感區域。

保護邊坡’防止落實措施的岩土工程設計必須在大型數值實驗的基礎上開發，以便能夠探索現象的不同方面，並認識到在特定情況下影響墜落運動的主要因素。

坡體評分法(Slope Mass Rating,SMR) 建立在使用更廣泛的RMR方案的基礎上，SMR通過定量指南修改，以評價邊坡節塊方向變異的影響;為邊坡保護眾多設計資訊之一。