巖質邊坡工程巖體質量分級方法

李新凱

【摘 要】 簡要闡述了傳統邊坡巖體質量評價的方法，評價其優缺點及其適用范圍；并對當前新出現的邊坡巖體質量分級方法進行了概括；總結了傳統方法和新方法共有的不足之處。

【關鍵詞】 巖質邊坡 巖體質量評價 巖體質量分級

1 巖體質量分級的現狀

工程巖體分類既是巖體質量評價的基礎，又是巖體工程地質條件量化的一個重要途徑。目前，國內外關于巖體質量綜合評價方法繁多，各類巖體質量評價分級方法的參評因素、評價標準等都不相同，對同一個評價對象，不同的評價方法可能會有不同的評價結果。

2 邊坡巖體質量傳統分類方法

2.1SMR分級法。SMR分級法是在巖塊強度、RQD、不連續面間距、不連續面狀態、地下水等前提因素下，加入了對邊坡穩定性有直接影響的一些條件：F1結構面傾向與邊坡傾向的條件，F2平面滑動中結構面傾角的條件，F3邊坡傾角與結構面傾角的條件，F4開挖方式對邊坡穩定的條件。其表達式為：SMR=RMR-F1F2F3+F4。

SMR分級結合了結構面產狀，臨空面的組合關系分析對邊坡的穩定性，而且考慮了邊坡開挖方法，合理的考慮了多種地質條件的全面效果。但是SMR沒有考慮邊坡高度條件、控制結構面連續、夾泥等對穩定性的影響，權值較邊坡真實的狀態要低[1]。

2.2CSMR分級法。CSMR邊坡巖體分級方法是在SMR分類的前提下，加入坡高修正系數和結構面狀況修正系數，形成的高邊坡巖體質量分級方式。但是實際使用中存在以下問題：1、F1所占的權重過大，即當邊坡角比結構面傾角大于10°時，無論巖體和結構面的強度多高，巖體均要降低三個級別，都是不穩定的，這與邊坡的實際情況不吻合；2、當結構面的起伏粗糙，結合緊密，性狀較好時，其綜合摩擦角增大，抗剪強度增加。而在前述分析中，結構面條件系數入的取值只考慮了結構面的規模大小，而未考慮結構面性狀特征對邊坡穩定的影響，顯然是不完善的。

2.3規范巖質邊坡巖體分級法。巖質邊坡巖體分級法《建筑邊坡工程技術規范》2002年提出，由巖體完整程度，結構面的結合程度，結構面產狀，邊坡自穩狀況4個因素構成，將巖體劃為四個等級。巖體的完整性考慮了結構面的組數，平均間距，結構類型，完整性系數以及巖體體積結構面數。該分級方式在邊坡巖體分級的過程中，非常容易實施，但分析評價巖體的結構面張開狀況，邊坡自穩能力等時，非常容易受人的主觀判斷帶來的對邊坡穩定分析，人不同在判斷評判時導致結果也存在差異。坡度和坡高對邊坡穩定性的影響是巨大的，而該評價方法則忽略了邊坡高度的尺寸效應[2]這一因素。

3 邊坡巖體質量現代分類方法

3.1邊坡穩定性模糊綜合評判分析法。邊坡穩定性模糊綜合評判分析法[3]是把邊坡特性及穩定性的范圍定為模糊不確定的，再此基礎上建立邊坡穩定多級評價模糊模型[4]，采用模糊變換規則和最大隸屬度條件，并將問題歸結為隸屬函數和密度函數的求解，以此評價邊坡級別。

模糊理論在邊坡工程中的應用仍然存在許多問題，主要體現在邊坡模糊評價標準的建立、隨機過程隸屬函數的確定。對邊坡的模糊分析，只能定性判斷邊坡穩定性的類型，不能定量得到確切的值，這對工程建設的意義不是很大；參與分析的因素太多，而這些因素對邊坡穩定性的影響是不相同的，這會使呈現出的成果與現實邊坡有著很大的差異，所以應用不是很普及。

3.2邊坡巖體AHP-Fuzzy綜合評價方法。AHP-Fuzzy綜合評價方法[5]將AHP層次分析原理[6]和Fuzzy模糊評價原理[7]有機結合起來，應用于邊坡巖體質量評價中，將各種定量、定性的評估因素統一處理，為進行邊坡巖體質量評價提供有益的參考。

邊坡巖體質量的AHP-Fuzzy綜合評估因素分為3類，即潛在因素、誘發因素和工程因素[8]。潛在因素多為巖質邊坡的固有屬性，如巖石變形強度特性、結構面空間分布、結構面強度特性、地質構造等；誘發因素通常為引起巖質邊坡發生滑坡破壞的因素，如地震、降雨等；工程因素也會對巖質邊坡的穩定性造成一定的影響，如坡角、坡高、結構面產狀與邊坡面的空間關系等。

邊坡巖體質量分級本應是先期的一種簡捷的評估方法，但是AHP-Fuzzy法在確定影響因素隸屬矩陣時過于繁瑣，從而導致實際操作性不強；離散型影響因素隸屬矩陣仍采用打分取值，帶有一定主觀性；未考慮坡長和坡高的關系，從而忽略了坡體兩側土體對邊坡的支撐效應；使用條件有局限性，如當邊坡體中含軟弱夾層或邊坡體為軟硬巖互層時，該方法的評估結果誤差較大。

3.3Fisher分析判別模型法。Fisher判別分析法[9]是根據觀測到樣本若干數量的特征對新獲得的樣本進行歸類、識別，判斷其所屬類型的一種多元統計分析方法。由于該判別法對原始數據分布并無特殊要求，因此非常適合未知樣本分布的情況，并全面考慮影響預測的各種因素，盡可能真實準確地識別目標所屬類別。

結 語

對于傳統的分級方法，基本上都存在以下3個不足：（1）評價指標選擇不夠全面，未能全面反映巖體其發育特征和賦存條件；（2）影響巖體質量的因素常具有多層次性、模糊性和不確定性等復雜特點，巖體質量評價過程中人為因素影響大，評分結果常具有很大的隨意性；（3）大多數方法都采用分值區間來判斷巖體質量級別，對于分值位于區間端點附近的巖體，其巖體質量存在不確定性。

另外現在的邊坡巖體質量分類法主要應用于未出現滑動的巖質工程邊坡上，而對于出現破壞的邊坡，巖體受到擾動，結構面強度有所變化，對水的滲透敏感，是否適應于出現破壞邊坡巖體質量分級有待進一步研究。

【參考文獻】

[1] 盧書強. 瀾滄江糯扎渡水電站開挖邊坡穩定性工程地質系統研究[D]. 成都理工大學，2007.

[2] 方俊. 基于尺寸效應的邊坡巖體力學參數確定方法研究[D]. 重慶交通大學，2013

[3] 徐輝. 基于模糊集理論的邊坡穩定模糊隨機可靠度分析[D]. 浙江大學，2006.

[4] 樓芬. 露天礦邊坡安全的模糊隨機可靠度分析[D]. 中南大學，2008.

[5] 王宇，賈志剛，李曉，汪燦，余宏明. 邊坡模糊隨機可靠性分析的模糊點估計法[J]. 2012，33（6）：1795～1800.