边坡稳定性分析中的几个问题

[摘 要] 边坡工程对人们的日常生活有着重要的影响，本文对边坡稳定性分析中的几个问题进行了分析，包括：边坡的破坏类型及影响因素问题，边坡的稳定性分析方法问题，降雨对边坡稳定性分析影响问题，边坡的防护加固问题，并对这几个问题进行了简单总结。

[关键词] 边坡工程，影响因素，分析方法，加固边坡

[中图分类号] U418.5 [文献标识码] A

我国的高速公路发展迅速，交通、水利、矿山等相关部门都会涉及很多边坡问题，特别是山区的边坡，由于各种地质环境的影响，处于山区地段的边坡稳定性直接影响着山区老百姓的人身安全，滑坡灾害严重危及到国家基础建设，所以对边坡的稳定性研究十分必要。

在各种外在环境作用下，不同岩质边坡在发生变形破坏时其变形破坏机理和破坏模式各异，当进行工程建设时，如果对于填料的工程特性、工程边坡的变形规律及施工工艺、现场堆载等认识不足，极易导致发生滑坡等事故。

1 边坡的破坏类型及影响因素

边坡分为人工边坡和自然边坡。由于受设计和施工以及其他因素的影响，边坡土体会出现失稳破坏现象，具体可分为：

1.1 边坡崩塌。崩塌往往发生在地形陡峭的山坡或高陡的路堑边坡上。

1.2 边坡滑坡。滑坡一般是缓慢地、长期地往下滑动，位移速度在突变阶段显著增大，滑动过程可以是几年、几十年甚至更长。

1.3 边坡流动。流动往往缓慢地沿坡面或地面沟谷方向呈流体移动。

边坡的稳定性受很多因素的影响，根据各种因素影响的大小和特点，可分为内部因素和外部因素两类：内部因素――边坡土体的材料构成和物理力学指标，以及边坡的地形地貌和岩石的矿物组成，边坡岩土体中的地质结构面和边坡的形状等。外部因素――边坡外在所受的雨水、地震、构造应力、植被和风化作用的影响和人为因素等。

2 边坡的稳定性分析方法

2.1 极限平衡分析法。极限平衡分析法主要是对边坡稳定性进行定量评价，不考虑土体自身的变形，只对滑动面上的受力情况进行研究分析，对于滑坡体内部的应力状态不进行研究。目前常用的极限平衡分析法有：瑞典法、毕肖普法和简布法等。

2.2 数值分析法。数值模拟方法在稳定性评价得到了广泛应用，这种方法可以求解黏弹性、黏塑性等问题，且计算较快速，准确性较高。

随着数值分析方法的不断发展，采用离散单元法就能反映接触面的滑移、倾翻等大位移，且能计算土体的内部变形与应力分布情况，而且这种方法应该范围很广，任何岩体都适合。

2.3 极限分析法。该法建立在土体材料为理想刚塑性体、微小变形及材料遵守相关联流动法则的3个基本假定上，利用连续介质中的虚功原理可证明两个极限分析定理即下限定理和上限定理。

3 有限元强度折减法边坡稳定性分析

用有限元强度折减法进行稳定性分析是指将材料的强度参数除以一个折减系数，然后将新的参数作为材料参数进行计算，通过不断增大或减小折减系数来反复计算其稳定性，当计算收敛时则坡体发生失稳破坏，与此同时此折减系数就是稳定性安全系数，分析方程为：

c =c/F（1）

tanφ =tanφ/F （2）

式中：c，φ为材料的强度参数；c ，φ 为新的强度参数；F为折减系数。

在本质上强度折减法与传统的计算方法是一致的，坡体进入塑性临界状态。如下图，在参数折减前土体的实际强度包线与摩尔应力圆相离，坡体不会发生剪切破坏。当调大折减系数后，强度包线逐渐向摩尔应力圆靠拢，增大系数到强度包线将与摩尔应力圆相切，此时相应的折减系数为边坡的安全系数。因此，通过不断的折减强度参数，分析边坡从稳定到破坏的演变过程，这样便可找出边坡的薄弱部位，为边坡加固提供了依据。

4 边坡的监测防护问题

4.1 边坡受雨水入浸后，安全系数小于1，已处于不稳定状态，为确保边坡的安全稳定，必须采取有效的治理措施；受雨水浸泡的边坡坡脚，土体黏聚力急剧下降，土体失稳，易形成崩塌体；边坡坡角失稳后，引起其上部土体的沉降。边坡受影响程度不同沉降量也不同，受浸泡边坡上部的沉降量最大，向另一侧逐渐减小；边坡最大不均匀沉降发生在受雨水浸泡的中间区域，此处将受拉伸而产生裂缝。

4.2 边坡的稳定性与变形问题是一个复杂的工程问题，单纯的理论不能满足计算分析与评价的要求，应该采用计算理论结合现场观测数据的综合评价方法，清楚认识边坡填筑体的变形破坏过程、稳定程度和破坏发展情况。

5 总结

本文在对边坡进行稳定性分析和讨论的基础上，介绍了边坡的破坏形式和影响因素，概述了边坡的稳定性分析方法、分析了降雨对边坡稳定性的影响，最后对边坡的防护加固问题进行了探讨。

参考文献

[1]谢磊.边坡稳定性分析若干问题的研究[D].合肥工业大学硕士学位论文，2009.

[2]李广信.高等土力学[M].清华大学出版社，2004.

[3]沈志伟.富阳来龙山滑坡分析研究[D].硕士学位论文，浙江大学，2003.

作者简历：华道柱（1982-），男，助理工程师，主要从事路桥工程建设工作。