關于巖質邊坡的穩定性分析概述

段 茜

(重慶交通大學河海學院 重慶 400074)

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關于巖質邊坡的穩定性分析概述

段 茜

(重慶交通大學河海學院 重慶 400074)

隨著水利水電工程、公路工程的不斷發展，對巖質邊坡進行穩定性分析的重要性也不言而喻。本文介紹坡體結構這一概念，并在總結分析的基礎上將坡體結構類型分為七大類十一亞類，并描述了其基本特征和破壞模式，對巖質邊坡穩定性分析的主要內容做了系統的說明，并為巖質邊坡穩定性分析提供了一定的參考價值。

巖質邊坡；坡體結構；失穩模式

一、引言

邊坡一般是指地殼表面具有臨空面的地質體，由坡頂、坡面、坡腳及其下部一定深度的坡體組成[1]。邊坡的類型有很多，一般根據工程類別、使用年限、巖土構成以及巖體結構等來劃分。根據巖土構成邊坡可分為土質邊坡、類土質邊坡、巖質邊坡以及巖土組合邊坡。對于巖質邊坡，不僅具有巖體性質，其臨空面由于自然營力作用和淺表生的地質演變而巖性改變，其結構也更為復雜。一般巖質邊坡分類僅按巖體類型分類，并未充分考慮其復雜的地質特性。

目前關于巖質邊坡的穩定性分析主要分為兩類：定性分析和定量分析。也已有文獻對此進行的總結歸納[2-6]，常用的定性分析方法有歷史成因分析法、圖解法、邊坡穩定專家系統和工程地質類比法。常用的定量分析方法主要有兩類，基于極限平衡理論和基于數值模擬。隨著科學技術的不斷發展，也不斷出現各種新的理論和方法來計算邊坡的穩定性，比如可靠度評價方法、模糊綜合評判方法、灰色統計判別法、聚類分析方法、人工神經網絡法、遺傳算法等，但目前在工程上應用不多，亟待發展[7]。

二、坡體結構及其失穩模式

早在20世紀，就有學者提出了“巖體結構”的概念，認為巖體結構是介于區域地質結構和巖石結構之間的結合體，控制著巖體的穩定性，主要考慮因素為結構體和結構面，并對巖體結構進行了分類[8]。但巖質邊坡在長期自然營力作用下，不僅具有其所在巖體的特性，其地質特性更為復雜。周德培等[9]系統的提出坡體結構的概念，認為坡體結構即邊坡巖體地質結構，既具有邊坡所在巖體的巖性和地質構造特征，還考慮了受自然營力而形成的臨空面特性。其主要考慮因素為結構面、工程地質巖組以及臨空面。并按照坡體結構對巖質邊坡進行分類，但他僅考慮了巖層傾向，對各控制結構面沒有進行劃分。宋勝武等[10]在此基礎上，提出了一種基于穩定性評價的巖質邊坡坡體結構分類方法，考慮了控制性結構面的發育及其與臨空面的不同組合，將坡體結構分為層狀坡體結構、中陡裂控制坡體結構、楔形體坡體結構和均質坡體結構四大類六亞類。隨后，郝立新等[11]針對西南地區巖質邊坡的結構特性，劃分了滑面控制式坡體結構、軟弱帶控制式坡體結構、軟硬交替式坡體結構、層狀坡體結構、節理控制式坡體結構、類均質式坡體結構六大類十亞類坡體結構類型，初步建立了坡體結構的分類體系。

在此之后，也有相關文獻在基于不同考慮因素的基礎上建立坡體結構分析方法并對坡體結構分類進行補充說明，本文通過對這些文獻進行學習，將坡體結構類型進行總結，分為滑面控制式坡體結構、節理控制式軟弱帶控制式坡體結構、軟硬交替式坡體結構、層狀坡體結構、類均質坡體結構和塊狀坡體結構七大類十二亞類，其基本特征以及對應的破壞模式見下表1。

表1 坡體結構及其失穩模式

三、基于坡體結構的穩定性分析

對邊坡進行穩定性分析時，應首先理清思路，確定研究的主要內容。已有文獻對此作出了詳細的說明，本文對此進行分析總結，得出基于坡體結構的穩定性分析步驟為：⑴收集研究工程地質勘探資料并作出分析；⑵研究邊坡所在地巖體的結構特征(巖層面、斷層構造、長大節理裂隙等及其組合與邊坡坡面關系)；⑶明確影響邊坡穩定性的主要因素；⑷定性分析巖質邊坡的穩定性；⑸建立坡體結構模型，確定邊坡變形破壞模式、類型；⑹確定模型的各項參數(巖體及優勢結構面強度參數、地質力學參數等)；⑺選用合適的穩定性分析方法進行分析評價。

在選用穩定性分析方法時，應充分考慮計算模型的特征，穩定性分析方法的基本假設，是否試用。

四、結語

在對巖質邊坡進行穩定性分析時，首先應明確研究的主要內容及思路，確定邊坡穩定性的主要影響因素，定性的分析邊坡的穩定性，然后繼續進行力學分析，這樣的評價步驟才更為合理全面。而準確的建立計算模型尤其重要，本文通過詳細介紹坡體結構這一概念，并對坡體結構類型及其失穩模式進行分析補充。可以看到坡體結構控制著巖質邊坡的失穩模式，合理的建立并分析坡體結構對巖質邊坡的穩定性分析具有至關重要的意義。

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[1]中華人民共和國水利部.水利水電工程邊坡設計規范(DL/T5353-2006)[S].北京：中國電力出版社，2006

[2]董小紅，梁桂蘭，許忠厚.邊坡穩定分析方法綜述及發展趨勢研究[J].水利與建筑工程學報,2012,10(5):100-106

[3]王玉平,曾志強,潘樹林.邊坡穩定性分析方法綜述[J].西華大學學報(自然科學版),2012,31(2):101-105

[4]楊志剛,劉建剛,杜明亮.邊坡穩定性分析方法綜述[J].西部探礦工程,2007,2:14-17

[5]賀傳仁.巖質高邊坡穩定性分析及綜合治理的研究[D].湖南:中南大學,2013

段茜(1992-)，女，漢族，山西運城人，碩士在讀，重慶交通大學河海學院，研究方向：港口、海岸工程結構及基礎。