淺談邊坡穩定性的影響因素

陳藝軍 蔣霄 劉思遠

摘要：邊坡土體的穩定性受許多因素影響，這些因素既相互聯系又相互影響，其中任何一個因素的改變都可能會導致連鎖反應，誘導其他因素發生改變，從而引起邊坡穩定狀態發生變化。本文以邊坡工程為研究對象，分析了邊坡巖土體類型、地質構造、邊坡形態、地下水、氣候條件、風化作用、人類活動和振動作用等因素對邊坡穩定性的影響，為正確認識邊坡穩定性、合理設計和治理邊坡、降低邊坡失穩災害帶來的損失提供依據。

關鍵詞：邊坡；穩定性；影響因素

1前言：在地下工程、建筑工程、道路工程、水利工程等眾多工程領域中，均需要建設大量的邊坡。而邊坡失穩是巖土體變形中規模大、數量多、性質復雜的一種不良物理地質災害，并且邊坡失穩極容易對人類的生命和財產安全造成極大的威脅和危害。因此，邊坡穩定性問題一直是工程設計需要專項研究的課題。通過對邊坡穩定性的影響因素進行分析，提出合理的加固措施，將會大大降低邊坡失穩引起的損失。

2邊坡穩定性的影響因素

影響邊坡穩定性的因素主要有邊坡巖土體類型、地質構造、邊坡形態、地下水、氣候條件、風化作用、人類活動和振動作用。其中，邊坡巖土體類型、地質構造、邊坡形態屬于內部因素，地下水、氣候條件、風化作用、人類活動屬于外部因素。隨著人類科技的不斷進步，人類活動對邊坡穩定性的影響獻越來越大，改變邊坡的形狀、高度和坡度，對路塹或基坑開挖以及對路堤填筑或坡頂的堆載等都會影響邊坡的穩定性。

2.1外部因素

2.1.1邊坡巖土體類型。邊坡巖土體類型分為粘性土邊坡、軟土邊坡、砂性土邊坡和黃土邊坡，其之間性質的差異是影響土質邊坡穩定的主要因素。①粘性土邊坡，一般具有干時堅硬開裂，遇水后膨脹分解呈塑狀的特點，對邊坡穩定性極為不利；②軟土邊坡，軟土因其抗剪強度極低，對于邊坡穩定極為不利，并且軟土邊坡難以成形，對于工程的不利影響更為大；③砂性土邊坡，由于砂性土結構較疏松、粘聚力低，因此，在振動力作用下，易發生液化破壞，造成邊坡失穩：④黃土邊坡，黃土具有濕陷性和多孔性，成分以粉粒為主，天然狀態下含水量很少，干燥時很堅固，可形成直立邊坡，但遇水后黃土因為濕陷性而強度大為降低，容易形成裂縫或遭受侵蝕，進而造成崩塌和滑動。

2.1.2地質構造。地質構造對邊坡穩定性的影響主要在于結構面性質、巖體及其組合形式、充填物成分對邊坡穩定性的影響。當傾向不利的結構面走向與坡面平行時，整個坡面都具有臨空自由滑動的條件，因此對邊坡的穩定不利。巖體及其組合形式對邊坡的影響主要表現在巖石堅固程度、完整性程度、風化程度這些方面；堅硬巖石容易形成高邊坡，軟巖石邊坡穩定性較差，極易導致邊坡穩定性降低：巖石越完整，風化程度越低，其組成的邊坡就毯穩定。結構面里的軟弱物質會降低邊坡強度。

2.1 3邊坡形態。邊坡形態對邊坡的穩定性有著直接影響。不利形態的邊坡往往在坡頂產生張應力，在坡腳產生強烈的剪應力，并引起坡頂出現張裂縫，坡腳出現剪切破壞帶，這些作用效果極大地降低邊坡的穩定性。通常情況，坡度越陡，邊坡越容易失穩；坡高越大，邊坡穩定性越低；平面上呈凹形的邊坡比呈凸形的邊坡穩定；同是凹形邊坡，邊坡等高線曲率半徑越大，越有利于邊坡穩定。

2.2外部因素

2.2.1地下水。地下水對邊坡穩定性的影響可表現在地下水的靜水壓力、動水壓力和水的軟化作用這幾個方面。地下水對邊坡穩定性的影響有以下幾個方面：①靜水壓力，靜水壓力的影響下，處于地下水位以下的透水邊披將承受邊坡土體中水的浮力的作用：而不透水的邊坡，充水的裂隙和坡面都將承受靜水壓力，這些都對邊坡的穩定性不利。②動水壓力，地下水的滲透流動，將帶走結構面中的細小顆粒，導致邊坡穩定陛下降。經過長期的滲流作用，原來的結構面被擴大為連貫的滲流通道，并隨著滲流時間的增加，通道被不斷擴大，最終將導致邊坡失穩。③水的軟化作用，水的軟化作用是指水的浸泡和侵蝕使邊坡土體強度降低的作用，地下水的侵蝕也在一定程度上破壞邊坡。

2.2.2氣候條件。氣候條件對邊坡穩定性的影響有多種方式，如降雨、融雪、氣溫變化等。以大氣降雨和融雪為例：大氣降雨和融雪提高了地下水的補給量，使地下水位提高，靜水壓力增大；造成水的滲流方向和速度變化，產生動水壓力；增大孔隙水的壓力，引起土體內部剪應力的增大，使邊坡滑動面的抗滑能力降低，最終邊坡穩定性降低。

2.2.3風化作用。風化作用也能對邊坡產生不利影響，結構面在風化作用下尺寸增大，并可能產生風化裂隙等次生結構面以及次生粘土礦物，使得水份更加容易滲入土體。隨著時間的延長，巖體結構面尺寸過于增大，邊坡土體的抗剪強度明顯減弱，最后導致邊坡土體的脫落或崩塌。

2.2.4人類活動。人類活動并不一定對邊坡工程有害，而是具有雙刃劍的特征；其對邊坡穩定性的影響既是一種重新改造，也是一種破壞。有一些人類活動對邊坡穩定有利，有一些活動卻有不利的作用。例如：①削坡減重，這是邊坡治理常用的一種方式，但同時也會造成坡腳壓重不夠，降低了邊坡滑動面的抗滑力。②增加坡頂荷載，這樣增加了邊坡滑動時的下滑力，同時產生了應力集中現象，引起邊坡穩定性降低。

2.2.5振動作用。外部振動對邊坡穩定性的影響主要體現在地震、邊坡施工或露天開挖和車輛行駛施加的反復荷載。①地震作用時，邊坡會受到水平地震力，下滑力增大；隨著地震力的反復作用，邊坡內部可能發生相對錯動，最終導致崩塌。②爆破施工時，爆破振動產生的慣性力增加了邊坡巖土體的下滑力，而頻繁的振動會造成裂隙尺寸的擴大，從而導致土體沿優勢產狀滑出或崩塌，極有可能產生滑坡等自然災害。③道路邊坡由于車輛的長期反復荷載可能導致邊坡土體疲勞，造成邊坡疲勞破壞。

結束語：巖質邊坡的穩定性受到邊坡巖土體類型、地質構造、邊坡形態、地下水、氣候條件、風化作用、人類工程活動、振動作用等多種因素綜合作用的影響，這些因素之間相互影響，共同作用致使巖質邊坡失穩破壞。通過對影響邊坡穩定性因素的研究，可以對影響邊坡穩定性因素進行針對性的加固措施，從而降低邊坡失穩的概率，減少邊坡失穩所造成的生命財產損失。