巖土工程中邊坡穩定性分析以及檢測方法研究

魏小濤 林堅 羅財金

摘 要：巖土工程施工過程中，常會因為各種因素造成邊坡穩定性改變;若未及時進行科學分析與檢測，巖土工程的施工安全得不到保障，工作人員的生命受到威脅，給社會經濟造成損失。就此針對邊坡穩定性檢測內容和技術，分析了影響邊坡穩定性的內在與外在因素，探究了實時監測、雷達掃描和聲發射檢測等常用的檢測技術，提出巖土工程中邊坡穩定性施工方案的優化措施，促進其設計更加專業化，以提升巖土工程施工質量。

關鍵詞：巖土工程;邊坡穩定性;分析方法;檢測技術;施工方案

中圖分類號：TU43;TV223?????? 文獻標識碼：A文章編號：1001-5922（2022）03-0109-04

Study on slope stability analysis and

detection method in geotechnical engineering

WEI Xiaotao， LIN Jian， LUO Caijin

（Fujian Institute of Geotechnical Engineering Survey and Research Co. Ltd.， Fuzhou 350108， China）

Abstract：

In the actual construction process of geotechnical engineering， slope stability is often changed because of various factors. If there is no scientific analysis and detection in time， the construction safety of geotechnical engineering cannot be guaranteed， which poses a threat to the lives and social economy of staff. Therefore， the stability analysis and detection of slope is of great significance. This paper expounds the content and the technology of slope stability test， analyzes the inner and outer factors which influence the stability of slope， explores commonly used detection techniques such as real time monitoring， radar and acoustic emission detection. Slope stability in the geotechnical engineering construction scheme optimization is put forward to promote the design more professional as well as to enhance the geotechnical engineering construction quality.

Key words：

geotechnical engineering; slope stability; analysis method; detection technology; construction plan

在巖土工程施工中，降雨量、風力、巖性、水文地質條件等眾多因素都會影響到邊坡的穩定性。眾多領域都需要對邊坡穩定性進行充分檢測，以降低災害的發生概率。為確保巖土工程的安全、高質量施工，需要采用相關方法與技術對邊坡穩定性進行分析和檢測，例如，瑞典圓弧技術、極限平衡技術等分析方法，以及邊坡聲發射檢測、雷達探測等檢測技術，對工程坡體結構進行有效監控與精確測量，結合邊坡實際狀況，對施工方案設計進行優化，以保證工程的穩步進行，滿足巖土工程的施工要求。

1 邊坡穩定性檢測內容及技術

1.1 邊坡穩定性檢測

很多工程領域都離不開邊坡的穩定性分析環節，例如，巖土工程、水利工程以及土木工程等，在巖土工程施工前進行充分的邊坡穩定性分析，有利于減少地質災害的發生。巖土工程中邊坡穩定性檢測主要是對表征穩定性的因素及其變化進行監控和測量，以更好掌握邊坡情況，從而提出科學、合理的邊坡工程施工方案，保證邊坡施工的安全。通常，首先要依據區域內邊坡狀況，檢測邊坡附近水文地質情況;然后，經專家和相關技術人員確定檢測方案，組建專業的檢測網點。最后，結合巖土工程施工特點，策劃工程中突發災害的預防和治理措施，確保邊坡巖土工程的質量以及施工安全性、穩定性[1]。

1.2 巖土工程中邊坡穩定性影響因素

1.2.1 外部因素

外部自然環境是影響邊坡穩定性的重要因素，例如，降水量、植被覆蓋率、風力作用以及地震等。不同的地理位置和氣候條件都會造成降水量的不同。大量的雨水滲透到巖土中，會增加土體間空隙的壓力，導致降低邊坡自身應力和穩定性，對巖土工程的施工造成不小的困難和風險[2]。如果坡體上的植被遭到破壞，缺少了植物根系的固定，會降低坡體的穩定性。另外，雖然風蝕作用對巖土工程的影響較小，但長時間的風蝕作用，會使得邊坡土層結構面規模擴大，影響邊坡穩定性。

1.2.2 內在因素

邊坡原本的坡度也會影響到邊坡的穩定性，如果坡度越小，其穩定性也就越好;相反，坡度越陡，穩定性也就越差。巖石的孔隙度越小、抗剪強度越高，邊坡穩定性也就越高，巖石的層理、片理方向等構造也會影響其力學性質。另外，邊坡的水文地質情況一定程度上也會影響到其穩定性，地表水的滲入和地下水的活動會減小巖體結構面間的摩擦力和內聚力，使巖土變得松軟，邊坡的穩定性也就會降低。

1.3 邊坡工程監視與檢測技術

選擇合適的技術和設備，能夠更好地保證邊坡施工的質量，提升巖土工程施工過程中邊坡的穩定性[3]。為增強對邊坡穩定性的檢測，可積極應用高精度的監測技術，如表1所示，介紹了具體的邊坡穩定監測技術。

2 巖土工程邊坡穩定性分析方法

2.1 瑞典圓弧技術

利用瑞典圓弧法能夠很好的對邊坡穩定性進行計算與分析。假設發生土坡滑動時，其滑動面近似為圓弧形狀，故土體內部的相互作用力忽略不計，在圖紙平面上，將滑動面上方的土壤劃分成n個寬度均勻、從上到下垂直的土條[4]。分析每個土層上的作用力，通過分層次的測量最終計算出坡體的穩定系數。穩定系數的表達方式：

K=抗滑力矩滑動力矩

巖土工程中，瑞典圓弧技術的應用，能夠通過對坡度、滑坡面等數據的測量與計算，得出近似的平面數據，結合坡體實際情況，優化測量方法，分析出巖土工程中較為精確的坡體的穩定性。

2.2 極限平衡技術

極限平衡技術是實際工程中最常使用的一種方法，采用斜坡上滑塊或滑體的力學平衡原理，分析受損斜坡的受力狀態、斜坡上的抗滑力與下滑力之間的關系，對斜坡的穩定性進行評價。基于摩爾-庫侖的抗剪強度理論，將邊坡平面分為均勻的若干個土條，呈垂直狀態，依據這些土體，建立關于作用力的平衡方程式，從而計算出巖土工程中邊坡的安全系數[5]。實際施工過程中，極限平衡技術的應用雖然有些破壞巖土的嚴密性，但其穩定性的計算數值較為準確。

3 巖土工程中邊坡穩定性的檢測方法

3.1 巖土工程邊坡穩定性監控與檢測系統

邊坡穩定性監控與檢測系統的組成，包括計算機控制機房、自由全站儀等設備。檢測系統的應用，首先，要能夠充分結合巖土工程邊坡的特點，選擇合適的邊坡監控測量點，對基準點進行合理布設;通常每個方向都不少于3個點位，做好水平和垂直方向點位的標注，對區域內收集的相關數據進行邊坡穩定性的分析[6]。每次檢測前，都要觀察布設基準點的穩定情況，如出現問題，及時作出應對方案，以確保檢測系統的合理性和準確性。其次，在互聯網時代，要積極引入計算機網絡技術，對邊坡的穩定性進行實時監控，能夠第一時間獲取報警信息。邊坡穩定性監控與檢測系統如圖1所示。

3.2 巖土工程邊坡雷達檢測

巖土工程中雷達技術的應用，能夠提高數據檢測的準確性，對工程施工中邊坡的穩定性進行更好的分析。邊坡雷達檢測系統中，邊坡雷達檢測分辨率達到了0.5 m，因此，能夠對300 m到2 000 m的距離進行測量[7]。合成孔徑雷達（SAR）技術的使用，使得檢測系統能夠全天候地對地實時觀測，增強檢測數據的精確性。另外，能夠運用雷達掃描功能，例如，對邊坡某一區域進行多次掃描，經信息對比與處理以后，得到更加準確的邊坡位移程度;邊坡雷達工作過程如圖2所示。除了獲得更加精確的檢測數據外，還能夠將這些數據進行直觀呈現，以圖片的形式上傳到顯示器，使得專家或者檢測人員可以直觀感受到檢測畫面，提升數據分析的有效性。

3.3 巖土工程邊坡聲發射檢測

巖土工程邊坡聲發射系統如圖3所示。傳感器與埋于坡面下的波導管相連，波導管內安裝有壓電換能機，組成聲發射檢測系統。一般情況下，波導管的安裝方式為鉆孔安裝，用以傳送超高頻電磁波，脈沖信號被傳達到傳感器過程中，損耗非常小。理想情況下，可將波導管安裝到坡面以下任何可能影響到邊坡穩定的地層。使用粗砂或者礫石填到波導管和鉆孔之間的縫隙，砂礫石作為波發出的源頭，能夠使得聲發射檢測系統對土壤的位移更加敏感。聲發射系統的應用，需要充分結合巖土工程特點，完善檢測方案，以確保聲發射檢測系統的整體質量[8]。

4 巖土工程邊坡穩定性施工方案

4.1 明確邊坡施工的核心標準

巖土工程施工負責單位需要按照科學標準進行檢測、施工，整合測量數據和實際情況之間的差別，對邊坡巖土的物理力學性質進行分析，提升不同巖土地層采集數據的可操作性。巖土工程施工方案的確定，需要對邊坡實地情況進行考察，充分考慮到巖土體的性質，分析土體樣本的結構，試驗之后確定出擾動土樣，以確保坡體土地結構分析可靠性，滿足核心標準下邊坡施工的核心需求[9]。

4.2 構建適當的檢測方案

為保證巖土工程施工質量，需要構建適當的檢測方案，規范相關技術的應用。例如，使用位移檢測技術時，可將移動觀測點設定在坡體剖面線的位置，使用80 cm長的鋼筋，其中50 cm的深度位于坡體地下供觀測使用，剩余30 cm位于坡體地上部分，還需要設計完成針對鋼筋的保護方案，以確保位移檢測技術的檢測可靠性。巖土工程邊坡檢測方案可積極引入智能化監控系統，對邊坡數據進行實時檢測，應用傳感器獲取相關數據之后傳輸給監控系統，一旦發現數據超出安全范圍，立刻發出警報，以防造成地質災害，危及人員生命安全。在實際測量數據相對復雜的情況下，結合工程需求構建并改進檢測方案，提高巖土工程施工過程邊坡的穩定性[10]。

4.3 明確動態化的設計方案

巖土工程邊坡施工過程中，施工單位需要作出應對復雜地質以及突發地質情況的動態方案，提前對邊坡的植被、地下水以及巖石性質等信息進行充分研究，當地質條件較為復雜時，應作出穩定性的邊坡支護方案，保證邊坡的穩定性和施工的安全性。另外，應增強技術人員的專業能力，使其能夠正確運用穩定性檢測技術，根據邊坡實際情況，調整檢測方案，提高對邊坡穩定性數據的測量精確度，保證巖土工程邊坡施工的整體質量。

5 結語

綜上所述，不可避免地存在眾多因素會影響到邊坡的穩定性，隨著科技的發展，已有很多設備和技術可應用到邊坡的穩定性分析與檢測工作中，例如，雷達檢測技術、聲發射檢測技術等，應結合巖土工程的特點以及邊坡的實際地質狀況，選擇合適的檢測

方法，通過對計算機系統的引用，促進對邊坡的實時監控，確定并完善邊坡穩定性監控與檢測方案，以保證邊坡施工的穩定性，提升巖土工程施工質量。

【參考文獻】

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