巖土工程勘察邊坡穩定性的分析方法研究

■萬克方

（贛北地質工程勘察院江西九江332100）

巖土工程勘察邊坡穩定性的分析方法研究

■萬克方

（贛北地質工程勘察院江西九江332100）

在現代水利、建筑、道橋、工礦等工程項目的建設中，對于巖土邊坡穩定性的分析都是十分重要的，也是保證建筑主體結構穩定性的重要條件。目前，國內外工程建設單位采用的巖土邊坡穩定性分析方法較多，但是在分析方法的選用過程中，必須對其基本原理和適用范圍進行綜合考慮，進而才能選擇科學、合理、有效的分析方法。

巖土工程勘察 邊坡穩定性 分析方法

我國是山地災害頻繁發生的國家，一定程度上給國民經濟發展帶來較大影響。邊坡災難已經成為地震中的第二大地質災害，邊坡穩定性的研究向來都是國內外學術界所關注的課題，由于其將直接關系到邊坡工程的經濟性和安全性。邊坡穩定性評價包含兩個方面：一方面對邊坡穩定性做出精確評價；另一個方面則需要對人工邊坡進行合理設計，并提出整治邊坡的有效措施，提供相應設計的依據。

1 巖土邊坡穩定性的影響因素

影響巖土邊坡穩定性的因素有很多，從工程學、專業地質學以及勘測學的角度分析，可將其分為：內部、外部兩方面因素，只有綜合考慮這兩方面因素，才能選出科學、有效、合理的邊坡穩定性分析方法。

1.1 巖土工程的內部因素

內部因素包括巖土邊坡土體的性質、類型、邊坡的地質構造以及邊坡的總體形態等。根據國內外巖土工程的施工經驗得出，土體的性質和類型直接影響著邊坡的穩定性，其土體的性質和類型不同，能夠承載的內部作用力也不同，從而使得邊坡的破壞形式也就有所差異；地質構造對巖土邊坡的影響主要表現在構造面的形狀、連通性、發育程度、規模、內部填充物成分及程度等，地質構造不同，受其傾斜度的影響邊坡穩定性也不同；邊坡的整體形態對邊坡的穩定性有直接影響，在工程建設過程中，由于坡頂受到的應力或張力過大，比較容易出現裂縫現象，對工程的總體形態很不利，易造成嚴重的質量安全問題。

1.2 巖土工程的外部因素

影響邊坡穩定性的外部因素包括氣候條件和震動作用等。氣候條件主要有濕度變化、氣濕、降水等，降水對邊坡穩定性的影響最為明顯，巖土邊坡受到氣候的影響會出現力學或物理反應，導致邊坡土體的內部剪應力發生改變，對邊坡的整體穩定性產生影響；地震是各種地質災害中對邊坡穩定性的影響最為嚴重的，由于受到強大的外力作用，導致邊坡土體急劇下滑，從而使得邊坡土體的結構遭到破壞或發生變化，造成邊坡表明的裂痕增加或擴大，不利于構造物主體結構的安全性。

2 巖土邊坡穩定性的常用分析方法

在巖土工程項目的建設中，對于邊坡穩定性分析方法的研究不但是行業內面臨的重點技術課題，而且是保證構造物整體安全性、可靠性和經濟性的重要基礎。目前，國內外工程建設行業已經總結出了多種巖土邊坡穩定性的分析方法，但是尚未形成系統的研究體系，本文僅對其中幾種常見的分析方法進行簡要的概述。

2.1 界面元分析法

在巖土邊坡的穩定性分析中，界面元分析法的應用范圍較廣，而且是國內外重要研究的分析方法之一。界面元分析法基本原理是：將巖土邊坡的累積單元變形形成一個完整的界面，并且根據采集的各種地質信息和數據構建界面應力元模型，其主要適用于非均勻、不連續、各向異性問題的分析。在界面元分析法的長期研究和應用中，已經基本形成了一套系統的理論，對于復雜邊坡巖土體穩定性的分析具有積極的意義。同時，在國內外地質及工程學專家的不斷探索中，將界面元分析法與工程力學機理有機結合，逐步建立了一套可以用于評判巖體穩定薄弱部位、危險滑面、潛在滑面及最小抗滑穩定安全系數的準則。

2.2 有限元分析法

有限元分析法是最早應用于巖土邊坡穩定性分析的方法之一，也是最具代表性的數值分析方法。應用有限元分析方法，可以有效解決巖土邊坡彈塑性、彈性、粘塑性、粘彈塑性等方面的數值計算問題。有效元分析法在巖土邊坡穩定性分析中的應用，其優點主要表現為：計算公式科學、結果精確、連續性強等。與極限平衡分析法相比，有限元分析法可以通過對巖土邊坡應力及應變規律的分析，全面掌握巖土邊坡的變形與破壞機制。

2.3 地質分析法

巖土邊坡的穩定性是受內部和外部因素的共同影響，地質分析法則是從內部因素出發，通過對于巖土邊坡發育的地質環境，以及各種變形、破壞跡象的基本規律進行分析，了解影響巖土邊坡穩定性的內外部因素，并且從地質學的角度對其總體發展趨勢和有可能出現的破壞形式進行預判。

2.4 隨機分析法

隨機分析法始創于上世紀70年代，美國和加拿大的地質研究機構將概率統計理論首次應用于巖土邊坡穩定性的分析中。隨機分析法的基本原理為：由于巖土邊坡穩定性的影響因素是表現在諸多方面的，所以可以認為其具有一定的隨機性，而且多表現為具有一定概率的隨機變量（一般包括：巖土邊坡的幾何尺寸，如邊坡邊界尺寸、內部結構面等；邊坡巖體材料總體性能，如泊松比、彈性模量等；邊坡外部荷載，如重力場、地震力、滲流場等），因此，在巖土邊坡穩定性的分析中，工程技術人員可以將實際考察獲取的各種有可能影響其穩定性的因素分解為多個樣本，利用概率統計原理進行分析，在求出其概率分布和特征參數的基礎上，應用較為先進的可靠性分析方法進行求解，最終得出巖土邊坡的破壞概率。從理論上講，隨機分析法是較為合理的，但是由于受到各類外界因素的影響，隨機因素的表現形式多樣，所以如果不能對其進行系統的研究，難以確定各種影響因素的準確概率。

3 結束語

在巖土邊坡的穩定性分析中，由于受到工程項目建設復雜性，以及各種內外部因素的影響，對于其穩定性的分析一般要采取多種方法相結合的方式，這樣才能保證分析流程和結果的科學性與可靠性。同時，隨著現代電子計算機技術的不斷發展，在巖土邊坡的穩定性分析中也要嘗試應用電子信息及網路技術，并且在現有經驗的基礎上，逐步形成一套智能化、規范化的評價系統。

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U213.1+3[文獻碼]B

1000-405X（2016）-5-204-1