巖質工程高邊坡穩定性及其控制研究

巫容初

摘 要：人們在進行生產和建設時，經常會對巖石圈的表層進行改造，進行水利建設、礦產開采和修筑道路等工程時對巖體進行挖掘，就會形成巖石邊坡。巖質工程邊坡的穩定性關系到工程建設的安全和經濟效益，所以對巖質工程邊坡的穩定性進行研究是不可缺少的。文章研究了巖質工程高邊坡的穩定性，并對高邊坡穩定性的控制進行了研究。

關鍵詞：巖質高邊坡；穩定性；控制

中圖分類號：TU457 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）14-0153-01

巖質工程高邊坡很容易發生變形，失去穩定性，如果高邊坡不穩造成工程事故，就會增加維修成本，拖延工程期限，對已經建成的工程也會造成嚴重的經濟損失。相關學者針對這個課題進行了研究，在不斷的研究過程中積累了許多經驗。

1 巖石力學參數研究

巖體是自然界地質不斷變化的產物，它的力學特性的隨機性很大，受各種因素的影響，這方面的試驗資料較少，如何選擇具有代表性的參數進行巖體力學的設計，是一項難題。于是國內外的巖土工程師從長期的工程實踐中摸索出了巖體力學的參數取值方法，使這一學術研究有了系統的理論體系。

我國在進行巖體力學參數的計算時主要會應用以下方法：

①類似經驗法。利用已有的經驗，將這些經驗應用到情況相似的沒有進行的研究當中去，并對已有的經驗進行驗證推算，針對地質因素分析它們的相同之處和不同之處。

②系數折減法。將試驗地點地質條件的代表性、時間效應等因素進行綜合考慮后，用不同的系數進行折減取得試驗的綜合值。

③按加權平均數或變形一致性原則選取計算值。

④理論方法。如隨機—模糊分析法；優定斜率法；中心點離散法、局部平均離散法、分形理論等。

2 高邊坡穩定性研究

邊坡的變形坡壞是內部作用的體現，是影響邊坡穩定性狀態的各種地質因素的綜合表現。所謂邊坡破壞，是邊坡巖土體內部成了貫通性的破壞面，從而引起了中心體的變動。

按照邊坡變形坡壞的性質，可以分為五種類型，它們分別是倒塌、滑坡、崩塌、錯開和全面傾塌；按照坡面的變形位置可以分為坡面的變形、坡體邊緣的變形和坡體的變表。其中坡面變形是指邊坡整體上比較穩定，只是在表面會時有發生風化剝落、沖溝、落石等現象；邊坡變形是指在坡的范圍內的一定級別的坍塌、滑坡等，坡體變形則是指變形的范圍擴展到了邊坡的開挖范圍，變形的范圍大，治理費用很高。

人們對邊坡穩定性的關注和研究最早是從滑坡現象開始的，邊坡穩定性分析經歷了比較長的一段時間。最早進行邊坡穩定性的研究主要是從兩個方面來進行：

一方面是利用極限之間的平衡原理，以靜力平衡作為前提，通過計算得到邊坡極限狀態下的穩定性；

另一個方面是對邊坡的現有條件進行對比，如水文條件、穩定影響因素以及失去穩定性的程度等。

20世紀50年代，前蘇聯的地質學者在進行邊坡穩定性的研究時，率先采用了“地質歷史分析法”，奠定了邊坡穩定性評價方法的基礎。我國的地質學者對露天礦的邊坡進行了研究，對巖體力學的性質進行了系統的試驗。

20世紀70年代邊坡穩定性的研究朝著地質分析和巖石力學結結合的方向發展，學者們提出了斜坡變形的幾種基本模式，同時提出了導致斜坡失穩的破壞方式，分別是崩塌、滑坡和擴離。

1986年國際工程地質協會成立，這是國際上第一個專門進行滑坡防治研究的國際組織。我國的地質學者在進行邊坡穩定性的研究時，利用數量化的理論，比較初級的教學方法和概率論等，進行了關于邊坡穩定性數據預測的研究。國際標準化組織頒布的《結構可靠性總原則》是工程領域可靠性的指導性文案，為巖質高邊坡工程的可靠性研究做了理論上的指導。

有一段時間，重大工程的建設遇到了非常多的高邊坡穩定性問題，許多新的理論讓邊坡穩定性的研究有了新的突破，如非線性理論、可靠性分析理論、計算機理論等，邊坡的研究呈現出多學科、多專業相互影響的發展傾向。

邊坡穩定性的研究取得了很大的發展，出現了新的不同以往的特點，如定性與定量、概念模擬與仿真、實地測量與事后反映分析等相結合，無論是從理論方面還是實踐文獻都取得很大的進展。

3 巖質高邊坡穩定性研究存在的問題

雖然巖質高坡穩定性的研究取得了一些進展，但是在實際施工時也會存在這樣那樣的問題，這是需要不斷改進才能克服的。主要有以下幾個方面。

3.1 依據規范和標準不統一，沒有形成系統化

目前，巖質邊坡的設計、防護治理基本都是借鑒或直接采用了國內各行業部門的標準和規范，這些行業規范在進行編制時的側重點不盡相同，如果盲目拿來為我所用的話會造成邊坡防治工作缺乏安全可靠性。

3.2 設計參數選擇時不夠科學

巖質工程邊坡一般長度很長，施工比較費時費力，參與施工的單位和人員數量較多，周圍的巖石結構比較難以捉摸，所以在對這些巖石參數進行取數時，現階段沒有統一的標準，各單位進行參數取值時較為盲目。

3.3 在進行邊坡穩定性分析時，分析方法和標準比較混亂

現在對巖質高坡進行穩定性分析時，常常采用剛性限值法和楔形體法，但是這兩種方法都沒有將水的方面考慮進去，如何采用適合的參數，如果地質環境不同，采用的計算方法也不相同，采用的安全標準也不相同，但卻沒有一個一致性的標準，所以計算結果會有很大的差別，有時顯得不夠客觀。

3.4 防治措施存在安全隱患

在研究邊坡的支撐擋護方案時，沒有考慮到支擋結構和被支擋的部分相互之間的協調力，在進行受水漲落影響因素的研究時未考慮錨桿體耐久性，這些問題會產生很大的安全問題。這些問題都需要做認真的分析，并經過專業的反復論證，才會最大限度的避免安全事故的發生。

3.5 在進行邊坡穩定性研究時，相關跟蹤監測不完備

施工完成后，就需要馬上對邊坡的穩定性進行跟蹤和監測，這樣做的目的是為了驗算一下邊坡穩定性的計算結果是否正確，也可以對邊坡的狀態做到心中有數，這樣做的話，會讓施工人員放心，也會保證工程的正常運行。

4 巖質工程高邊坡穩定性的控制

巖質工程高邊坡的穩定性研究讓我們看到了邊坡穩定性對于保證施工安全、減少經濟損失具有非常重要的意義，通過進行巖質工程高邊坡的地質分析，借鑒類似影響邊坡穩定性的經驗，要對拱肩槽和進水口邊坡的坡比進行優化，改進工程邊坡坡比選擇的技術途徑和集成方法，從坡面控制、錨固控制和爆破控制三個方面進行控制。

同時要制定統一的巖石高邊坡工程的防護設計標準，使邊坡的穩定性控制有章可依，在進行坡體設計時要進行參數的科學取值，取值要經過反復的實地勘察論證，在進行穩定性分析時分析方法與評價標準應一致，要制定切實可行的邊坡穩定性的措施，定期進行跟蹤檢監測。

參考文獻：

[1] 胡卸文，黃潤秋，徐志文.西南某電站壩區巖體強度參數選取的工程地 質研究[J].水文地質工程地質，1996，（1）.

[2] 徐志英.巖石力學[M].北京：水利電力出版社，1986.