岩土边坡稳定性的分析方法研究

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　　【摘要】在现代水利、建筑、道桥、工矿等工程项目的建设中，对于岩土边坡稳定性的分析都是十分重要的，也是保证建筑主体结构稳定性的重要条件。目前，国内外工程建设单位采用的岩土边坡稳定性分析方法较多，但是在分析方法的选用过程中，必须对其基本原理和适用范围进行综合考虑，进而才能选择科学、合理、有效的分析方法。本文结合笔者的岩土工程管理经验，对国内几种常见的边坡稳定性分析方法进行简要的研究，仅供同行参考和借鉴。
　　【关键词】岩土工程；边坡稳定性；分析方法
　　
　　1 引言
　　在各类工程项目的建设中，由于受到建筑主体结构及各种外力作用的影响，岩土边坡的稳定性一般会发生不同程度的变化，其变化范围必须得到合理的控制，否则将危及到建筑的整体安全性、可靠性。在岩土边坡建设的构造物，其实体表面多处于倾斜状态，随着建筑物使用年限的延长，其实体结构向下滑动的趋势将更为明显。如果在建筑物使用过程中，某一平面的滑动力超出主体结构的承担范围，极有可能出现滑坡的危险，因此，在存在大量岩土边坡的地区进行工程项目建设，必须注重对于边坡稳定性的合理分析，分析方法的科学选择与应用对于工程项目整体建设工作具有重要的意义。工程技术人员通过对于岩土边坡稳定性的全面分析，有利于工程项目建设单位及时制定防治措施，有效避免出现滑坡等重大自然灾害的危险。
　　2 岩土边坡稳定性的主要影响因素
　　从专业地质学、工程学、测量学的角度进行分析，影响岩土边坡稳定性的因素主要表现在：内部因素和外部因素两方面，工程技术人员只有对这两方面的因素进行综合的考虑与分析，才能选择科学、合理、有效的岩土边坡稳定性分析方法。
　　2.1 内部因素
　　2.1.1 边坡岩土体的类型和性质
　　通过总结国内外相关的工程经验发现：边坡岩土体的类型和性质的差异是影响其稳定性的重要内部因素。一般情况下，由于边坡岩土体的类型和性质不同，其所承载的内部作用力也略有差异，边坡的破坏形式也明显不同。
　　2.1.2 边坡的地质构造
　　地质构造对于岩土边坡稳定性的影响是多方面的，其主要表现形式为：构造面的发育程度、形状、规模、连通性、内部充填物成分及填充程度等。在同一地质构造下，岩土边坡的稳定性也存在较大的差异，其主要是受到边坡倾斜度的影响。
　　2.1.3 边坡的总体形态
　　在对岩土边坡稳定性进行分析时，其总体形态是不容忽视的内在因素之一，对于其稳定性具有直接的影响。在部分工程项目的建设中，坡顶局部或大部分裂缝的现象较为常见，其主要原因是坡顶的张力或应力过大，形成了总体不利的形态，造成施工中出现较为严重的质量和安全问题。
　　2.2 外部因素
　　2.2.1 气候条件
　　在岩土边坡稳定性的外部影响因素中，气候条件的作用方式主要变现为：降水、气温、湿度变化等，其中降水的影响最为显著。由于受到气候条件的影响，岩土边坡一般会产生相应的物理或力学反应，边坡岩土体的内部剪应力会不同程度的增大或减少，进而影响到其整体稳定性。
　　2.2.2 震动作用
　　在各种较为常见的地质灾害中，地震对于岩土边坡稳定性的影响最为严重。在强大外力的作用下，岩土边坡的下滑力会急剧加大，并且引发边坡岩土体结构发生变化或遭受破坏，进而导致岩土边坡表面出现新的裂痕或者原有的裂缝不断扩大，对于构造物主体结构的安全性是极其不利的。
　　3 岩土边坡稳定性的常用分析方法
　　在岩土工程项目的建设中，对于边坡稳定性分析方法的研究不但是行业内面临的重点技术课题，而且是保证构造物整体安全性、可靠性和经济性的重要基础。目前，国内外工程建设行业已经总结出了多种岩土边坡稳定性的分析方法，但是尚未形成系统的研究体系，本文仅对其中几种常见的分析方法进行简要的概述。
　　3.1 界面元分析法
　　在岩土边坡的稳定性分析中，界面元分析法的应用范围较广，而且是国内外重要研究的分析方法之一。界面元分析法基本原理是：将岩土边坡的累积单元变形形成一个完整的界面，并且根据采集的各种地质信息和数据构建界面应力元模型，其主要适用于非均匀、不连续、各向异性问题的分析。在界面元分析法的长期研究和应用中，已经基本形成了一套系统的理论，对于复杂边坡岩土体稳定性的分析具有积极的意义。同时，在国内外地质及工程学专家的不断探索中，将界面元分析法与工程力学机理有机结合，逐步建立了一套可以用于评判岩体稳定薄弱部位、危险滑面、潜在滑面及最小抗滑稳定安全系数的准则。
　　3.2 有限元分析法
　　有限元分析法是最早应用于岩土边坡稳定性分析的方法之一，也是最具代表性的数值分析方法。应用有限元分析方法，可以有效解决岩土边坡弹塑性、弹性、粘塑性、粘弹塑性等方面的数值计算问题。有效元分析法在岩土边坡稳定性分析中的应用，其优点主要表现为：计算公式科学、结果精确、连续性强等。与极限平衡分析法相比，有限元分析法可以通过对岩土边坡应力及应变规律的分析，全面掌握岩土边坡的变形与破坏机制。
　　3.3 地质分析法
　　岩土边坡的稳定性是受内部和外部因素的共同影响，地质分析法则是从内部因素出发，通过对于岩土边坡发育的地质环境，以及各种变形、破坏迹象的基本规律进行分析，了解影响岩土边坡稳定性的内外部因素，并且从地质学的角度对其总体发展趋势和有可能出现的破坏形式进行预判。
　　3.4 随机分析法
　　随机分析法始创于上世纪70年代，美国和加拿大的地质研究机构将概率统计理论首次应用于岩土边坡稳定性的分析中。随机分析法的基本原理为：由于岩土边坡稳定性的影响因素是表现在诸多方面的，所以可以认为其具有一定的随机性，而且多表现为具有一定概率的随机变量（一般包括：岩土边坡的几何尺寸，如边坡边界尺寸、内部结构面等；边坡岩体材料总体性能，如泊松比、弹性模量等；边坡外部荷载，如重力场、地震力、渗流场等），因此，在岩土边坡稳定性的分析中，工程技术人员可以将实际考察获取的各种有可能影响其稳定性的因素分解为多个样本，利用概率统计原理进行分析，在求出其概率分布和特征参数的基础上，应用较为先进的可靠性分析方法进行求解，最终得出岩土边坡的破坏概率。从理论上讲，随机分析法是较为合理的，但是由于受到各类外界因素的影响，随机因素的表现形式多样，所以如果不能对其进行系统的研究，难以确定各种影响因素的准确概率。
　　在岩土边坡的稳定性分析中，由于受到工程项目建设复杂性，以及各种内外部因素的影响，对于其稳定性的分析一般要采取多种方法相结合的方式，这样才能保证分析流程和结果的科学性与可靠性。同时，随着现代电子计算机技术的不断发展，在岩土边坡的稳定性分析中也要尝试应用电子信息及网路技术，并且在现有经验的基础上，逐步形成一套智能化、规范化的评价系统。
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