公路邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)因子研究

詹偉 呂法權(quán)

摘 要：公路邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)日益引起公路建設(shè)者的重視。基于邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)影響因子的分析與歸類，結(jié)合邊坡工程實(shí)踐，對(duì)影響邊坡安全穩(wěn)定的因素進(jìn)行分析，包括邊坡內(nèi)部因素，如邊坡斷面幾何特征、巖體狀況、地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)、失穩(wěn)破壞情況等，還包括外部因素影響，如水的作用、氣候條件、坡頂坡腳建筑物影響等。通過對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因子的歸類，有利于進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)潛在影響因素，全面探究影響邊坡安全的因素，并采取合理措施，有效控制工程風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：邊坡；安全風(fēng)險(xiǎn)；影響因子

引言

邊坡是人類工程活動(dòng)中最基本的地質(zhì)環(huán)境之一，也是工程建設(shè)中最常見的工程形式之一。近年來，公路工程建設(shè)突飛猛進(jìn)，建設(shè)過程中公路沿線高邊坡等不良地質(zhì)路基施工安全風(fēng)險(xiǎn)也越來越突出，引起公路建設(shè)管理部門的日益重視。公路邊坡工程具有地質(zhì)條件復(fù)雜、工程措施繁多以及施工速度快等特點(diǎn)，施工期變形破壞等事故易發(fā)。通過開展邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，能夠有效控制施工安全風(fēng)險(xiǎn)，規(guī)避施工安全事故發(fā)生，保障公路工程建設(shè)安全。針對(duì)公路邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)影響因素開展調(diào)查研究是建立公路邊坡工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系的重要基礎(chǔ)。

1 公路邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)影響因子分析

影響公路邊坡安全的因素眾多，在選取影響因子時(shí)要求能夠全面真實(shí)反映邊坡的安全狀況，同時(shí)還應(yīng)遵循系統(tǒng)性、靈活性、針對(duì)性和實(shí)用性的原則。結(jié)合邊坡工程實(shí)踐，對(duì)影響邊坡安全穩(wěn)定的六類因素進(jìn)行分析。

1.1 邊坡斷面幾何特征

邊坡斷面幾何特征包括邊坡高度、坡形坡率等。一般而言，坡高越低，坡率越小，邊坡越穩(wěn)定；而邊坡越高、坡率越大，則易發(fā)生變形和失穩(wěn)。因?yàn)槠赂咴黾訒?huì)改變坡體的應(yīng)力狀態(tài)，同時(shí)增加邊坡側(cè)向位移，從而降低邊坡穩(wěn)定性。邊坡坡率、坡高對(duì)穩(wěn)定性的影響還取決于邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征以及邊坡所處的環(huán)境，其對(duì)邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)的影響機(jī)理十分復(fù)雜。

1.2 地質(zhì)條件

邊坡所處的地質(zhì)背景也是影響邊坡安全的重要因素。就邊坡的變形破壞特征而言，不同坡體材料、不同巖土體結(jié)構(gòu)有不同的變形破壞形式。

1.2.1 坡體材料

按構(gòu)成邊坡主體的材料不同，可以分為土質(zhì)邊坡、巖質(zhì)邊坡和二元結(jié)構(gòu)邊坡。針對(duì)不同的邊坡類型，分別進(jìn)行邊坡風(fēng)險(xiǎn)影響因素分析，以利于技術(shù)人員能夠更好地掌握邊坡的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，提高安全評(píng)價(jià)的效率和可靠性。

1.2.2 巖體結(jié)構(gòu)

針對(duì)巖質(zhì)邊坡而言，巖體結(jié)構(gòu)特征是影響其安全穩(wěn)定的重要因素之一。巖體中結(jié)構(gòu)面的存在，降低了其整體強(qiáng)度，增大了巖體的變形性能。巖體結(jié)構(gòu)的不均勻性、各向異性和非連續(xù)性等特征都可能引起巖體結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)，導(dǎo)致滑坡、崩塌等災(zāi)害的發(fā)生。

1.3 失穩(wěn)破壞情況

在開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估前，應(yīng)認(rèn)識(shí)和掌握邊坡當(dāng)前的破壞情況以及歷史病害發(fā)育狀況等，有利于及時(shí)準(zhǔn)確地把握和分析邊坡病害現(xiàn)狀，并對(duì)邊坡病害的未來發(fā)展趨勢做出合理的判斷和預(yù)測。

1.3.1 邊坡病害現(xiàn)狀

開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估前應(yīng)對(duì)公路沿線邊坡進(jìn)行實(shí)地踏勘，及時(shí)掌握邊坡已發(fā)生或可能發(fā)生的病害，包括坡頂張拉裂縫、坡面沖刷、已有防護(hù)結(jié)構(gòu)的變形等。

1.3.2 病害發(fā)育歷史狀況

邊坡病害歷史發(fā)育狀況反映了邊坡的以往狀況，可以幫助評(píng)價(jià)人員對(duì)邊坡的穩(wěn)定性做出合理判斷。檢查人員應(yīng)詳細(xì)收集邊坡的以往滑坡、崩塌等歷史信息，若對(duì)以往發(fā)生的病害已采取了有效的補(bǔ)強(qiáng)加固措施，還應(yīng)注意加強(qiáng)檢查防護(hù)設(shè)施的狀況。

1.4 水的影響

大量的邊坡破壞（如滑坡、崩塌等）都發(fā)生在雨季，也就是人們常說的“十滑九水”。尤其是在臺(tái)風(fēng)暴雨季節(jié)或長期持續(xù)降雨期，都可能導(dǎo)致邊坡地下水位的快速變化，影響邊坡穩(wěn)定。水對(duì)邊坡穩(wěn)定影響機(jī)理包括以下幾個(gè)方面：（1）降雨入滲邊坡巖土體孔隙中，增加了上覆土體重量從而增加坡體下滑自重力；（2）水入滲坡體，使滑動(dòng)面上含水量增加，降低了土質(zhì)顆粒間的粘結(jié)力，削弱了土的抗剪強(qiáng)度；（3）降雨導(dǎo)致地下水位變化，引起孔隙水壓力和滲透力的變化，進(jìn)而降低抗滑力；（4）水對(duì)邊坡的沖刷侵蝕導(dǎo)致坡體失穩(wěn)；（5）地下水的長期化學(xué)作用改變周圍巖土的性質(zhì)和強(qiáng)度。

1.5 氣候條件

氣候條件對(duì)邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)的影響主要體現(xiàn)在氣溫和降雨上。氣溫一般隨氣候的變化而發(fā)生改變。針對(duì)巖質(zhì)邊坡，一旦巖體暴露于地表，就會(huì)在溫度變化和風(fēng)雨日照的共同作用下發(fā)生風(fēng)化。長期風(fēng)化作用，導(dǎo)致巖體發(fā)生剝落，進(jìn)而發(fā)生失穩(wěn)。此外，邊坡降雨沖刷對(duì)無防護(hù)的土質(zhì)邊坡或風(fēng)化嚴(yán)重的巖質(zhì)邊坡破壞影響較為顯著。

1.6 坡頂坡腳建筑物

坡頂坡腳建筑物的影響主要是針對(duì)邊坡災(zāi)害后果影響而言的。坡頂坡腳建筑物重要性等級(jí)越高、距離坡頂坡腳的距離越近，則發(fā)生災(zāi)害時(shí)造成的后果越嚴(yán)重。這一方面是由于坡頂建筑物的堆載效應(yīng)往往威脅到邊坡的安全；另一方面，邊坡坡腳與公路的距離越近，則發(fā)生災(zāi)害的可能后果越嚴(yán)重，因?yàn)橐坏┌l(fā)生滑塌災(zāi)害，可能會(huì)造成道路堵塞，車輛掩埋等事故，嚴(yán)重危害交通安全。

2 公路邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)影響因子歸類

通過對(duì)邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)影響因素的分析，可以進(jìn)一步從不同角度，根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)將各風(fēng)險(xiǎn)因子進(jìn)行歸類，有利于制定針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)控制策略。

2.1 按風(fēng)險(xiǎn)來源歸類

按照風(fēng)險(xiǎn)來源可以將影響因子分為內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)和外部風(fēng)險(xiǎn)。內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)包括邊坡自身特征、地質(zhì)條件、失穩(wěn)破壞情況等；外部風(fēng)險(xiǎn)則來自不可避免的外界自然力的作用以及人類活動(dòng)等，包括氣候條件、降雨影響以及對(duì)邊坡安全產(chǎn)生不利影響的人類活動(dòng)等。

2.2 按風(fēng)險(xiǎn)性質(zhì)歸類

按照風(fēng)險(xiǎn)性質(zhì)歸類，風(fēng)險(xiǎn)因子可以分為固有風(fēng)險(xiǎn)和可變風(fēng)險(xiǎn)。固有風(fēng)險(xiǎn)是指己存在并將長期持續(xù)產(chǎn)生影響且波動(dòng)較小的風(fēng)險(xiǎn)因子，如邊坡斷面幾何特征、地質(zhì)條件、巖體結(jié)構(gòu)等。而可變風(fēng)險(xiǎn)則包括具有短期性、突發(fā)性且波動(dòng)較大的風(fēng)險(xiǎn)因子，如地下水位變化、降雨影響、氣候變化以及人為的工程活動(dòng)等。固有風(fēng)險(xiǎn)可能是長期穩(wěn)定的，也可能在可變風(fēng)險(xiǎn)的影響作用下發(fā)生改變。因此，兩者是相互作用相互影響的，共同決定了邊坡的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)束語

基于邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)影響因子的分析與歸類，結(jié)合邊坡工程實(shí)踐，對(duì)影響邊坡安全穩(wěn)定的因素進(jìn)行分析，包括邊坡內(nèi)部因素，如邊坡斷面幾何特征、巖體狀況、地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)、失穩(wěn)破壞情況等，還包括外部因素影響，如水的作用、氣候條件、坡頂坡腳建筑物影響等。通過對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因子的歸類，有利于進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)潛在影響因素，全面探究影響邊坡安全的因素，采取合理措施，有效控制工程風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]張梁，張業(yè)成，羅元華，等.地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情評(píng)估理論與實(shí)踐[M].北京：地質(zhì)出版社，1998.

[2]張永興，陳云，文海家，等.邊坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)研究及應(yīng)用[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30（1）：30-33.