邊坡穩定的多因素綜合風險分析

崔軍輝

【摘 要】隨著我國城市基礎設施建設、舊城改造和住宅小區的持續開發，邊坡失穩是出現最頻繁、帶來損失最大且最難彌補的破壞形式。本文通過十多年來從事建筑施工安全生產技術工作，綜合考慮水文、水力和土石料力學參數的隨機性進行更全面、準確的風險估計。分析一些影響土方邊坡穩定的因素及行之有效的安全防護措施，統計分析度汛期間土石圍堰邊坡穩定綜合風險。邊坡失穩風險率常作為工程設計和施工的重要參考指標，因此對邊坡穩定的多因素綜合風險分析勢在必行。

【關鍵詞】邊坡穩定 多因素 綜合風險

1邊坡穩定的多因素綜合風險分析

邊坡穩定受堰體土石料力學性質、施工洪水及導流建筑物泄流能力等多種不確定性因素影響，其失穩坍塌的實質是邊坡土體中的剪應力大于土的抗剪強度。以往研究集中討論土石料力學參數為隨機變量情況下的邊坡失穩風險，土體的抗剪強度又來源于土體的內摩阻力和內聚力。但土石圍堰邊坡穩定不僅受土石料力學性質不確定性影響，還與施力物體有關。因此，在分析相關參數的分布形式和統計特征值的基礎上，凡是能夠影響土體中剪應力、內摩阻力和內聚力的，都能影響邊坡的穩定。

1.1土類別與土濕化程度因素

施工洪水和導流建筑物泄流能力的隨機性密切相關，不同類別的土，土的顆粒礦物組成都會改變土體內剪應力。僅考慮單一隨機因素的風險分析方法難以準確描述邊坡穩定狀態，顆粒形狀、尺寸，顆粒級配，空隙比、干容重及土中的含水量都是影響邊坡穩定重要因素。對于不同類別的土能保持其邊坡穩定的最大坡度也不同，需建立綜合多隨機因素的風險計算模型分析邊坡穩定。土內含水愈多使濕化程度增高，導致邊坡穩定失效。土壤顆粒之間產生滑潤作用使內摩阻力和內聚力均降低，也是影響邊坡穩定的主要因素。大量滑坡實例表明，土的抗剪強度降低，邊坡容易失去穩定。

1.2氣候等外力因素

氣候影響是指雨量、降雨頻度、積雪、地表水流量、排水方式等對邊坡穩定性的影響，例如冬季在我國北方氣溫可以使邊坡土體凍結導致土體的內摩阻力和內聚力提高。又如自然風化與氣候礦山開采后邊坡長時間裸露造成礦巖自然風化易產生滑坡，靠內摩阻力來保持邊坡的穩定平衡。氣候使土質松軟或變硬也會導致土體的內摩阻力和內聚力不同，邊坡穩定綜合風險率遠小于僅考慮單個隨機因素的邊坡穩定風險率。邊坡附加荷載或外力的影響邊坡上面附加的荷載使土體中剪應力大增加，需考慮水文、水力和土石料力學參數隨機性的才能夠更真實地反映實際工程邊坡穩定狀態。

1.3邊坡坡度等自身因素

土方邊坡的坡度以其高度與其底寬度之比表示，其對風險計算結果有一定程度影響。坡度越大對邊坡角、臺階組成形式、開采程序、推進方向以及穿爆自由面方向的施工越安全，但也增加施工成本。考慮力學性質隨機因素的邊坡失穩風險率，保證施工安全。以邊坡穩定多因素如土方邊坡坡度的大小與土質、開挖深度、開挖方法、邊坡留置時間的長短、排水情況、附近堆積荷載等因素綜合風險率為參考能更好地界定導流系統風險與投資的關系。在挖土邊坡上側堆土或材料以及移動施工機械時，需考慮邊坡坡度等自身因素并在此基礎上建立邊坡穩定綜合風險計算模型。

2基于邊坡穩定的多因素綜合風險的安全防護措施

邊坡失穩風險率常作為工程設計和施工的重要參考指標，對邊坡穩定的多因素綜合風險的安全防護措施勢在必行。考慮力學性質隨機因素，挖掘機應與挖土邊坡保持一定距離以保證邊坡的穩定。避免風險高估導致的工程量和工程成本的浪費，避免僅靠內摩阻力來保持邊坡的穩定平衡。

2.1安全施工組織設計與安全技術交底

當壓縮波到達邊坡自由面后開始產生拉伸波，因此需要在每項工程施工開工前編制土方施工的專項安全施工組織設計及安全技術交底。確定水文、水力和土石料力學性質等隨機因素相關參數的分布類型和統計特征值，對施工準備、開挖方法、放坡、降水排水、臨時用電、邊坡支護等設計計算書?？沽够刂饕裳唧w材料力學性質決定，邊坡支護應根據有關規范要求進行設計。避免風險高估導致的工程量和工程成本的浪費與僅靠內摩阻力來保持邊坡的穩定平衡，綜合考慮水文、水力和土石料力學參數的隨機性。施工現場應根據需要安設照明設施并在出入人員及車輛較多的危險地段應在施工現場設立危險指示燈，保證安全施工。

2.2設置安全距離并進行現場勘查與防護

挖土方前對周圍環境要認真檢查，評估度汛過程中的邊坡穩定多因素風險。當進行人工挖基坑時嚴禁掏洞挖土及搜底挖槽，避免作用于圍堰的荷載大于其抗力。地下建筑物外露時必須進行加固保護，嚴禁先挖坡腳的危險作業。邊坡穩定受堰體土石料力學性質、施工洪水及導流建筑物泄流能力等多種不確定性因素影響，需根據安全技術交底了解地下管線、人防及其他構筑物情況和具體位置。操作人員之間要保持安全距離并且挖土要自上而下逐層進行，進行更全面、準確的風險估計。作業過程應盡量避開管線和構筑物，并綜合考慮水文、水力和土石料力學參數的隨機性。不能在危險巖石或建筑物下面進行作業并合理安排施工項目，防止超挖或鋪填超厚。

2.3邊坡與支撐

當工程進入雨季時，隨著降雨量的增加土質松軟，基坑開挖應嚴格按設計要求放坡。在分析相關參數的分布形式和統計特征值的基礎上，隨時注意邊坡的穩定情況。統計分析度汛期間土石圍堰邊坡穩定綜合風險，及時進行支撐或改緩放坡與加固處理?？紤]力學性質隨機因素，做好科學的基坑支護設計。邊坡附加荷載或外力的影響邊坡上面附加的荷載使土體中剪應力大增加，需考慮水文、水力和土石料力學參數隨機性的才能夠更真實地反映實際工程邊坡穩定狀態。在此基礎上提高土體的抗剪強度，使邊坡土體融化。水文地質條件受地表水的滲入和地下水的影響，做好前期的安全防護是避免邊坡坍塌的關鍵。基坑開挖需要綜合考慮地質、環境、結構、施工等各方面的影響因素與邊坡穩定綜合風險考慮，以此達到基坑施工安全、可靠、經濟、合理的目的。

參考文獻：

[1]李友梅，劉春燕.環境問題的社會學探索[J].上海大學學報（社會科學版），2014（1）.

[2]林華.九曲河流域防洪規劃若干問題的商榷[J].河北水利水電，2015（2）.

[3]劉寶慶.南寧市城區土壤重金屬污染狀況研究[D].廣西大學，2015.