边坡工程论文范文

边坡工程论文篇1

论文摘要：本文主要从混凝土抗滑结构的应用、锚固技术的应用及减栽、排水等措施的应用去论述水利水电工程高边坡加固治理措施。 论文关键词：高边坡；水利水电工程；加固治理 1前言 一般认为，高度大于30 m的岩质边坡为高边坡，土质边坡大于20 m即为高边坡。随着中国大量高坝建设的进行，高边坡的稳定问题在水利水电工程中表现突出。近年来，由于边坡失稳造成了工程重大事故，人员伤亡和巨大的经济损失，这也导致其成为我国水利水电工程施工中一个比较严峻的问题。边坡的稳定性，直接决定着工程修建的可行性，影响着工程的建设投资和安全运行；甚至是不少高边坡工程成为制约工程进度和成败的关键。为了能加快我国水利水电边坡工程的建设步伐，提高边坡的稳定性，本文仅就水利水电工程岩质高边坡的加固治理措施作简要介绍。 2 高边坡加固治理方法及应用 2．1 混凝土抗滑结构的应用 2．1．1 混凝土抗滑桩 抗滑桩是穿过滑坡体深入稳定土层或岩层的柱形构件，用以支挡滑体的滑动力，一般设置于滑坡的前缘附近，起稳定边坡的作用，用于正在活动的浅层和中层滑坡效果较好。为了能使抗滑桩更有效的防止滑坡，在设置时应将桩身全长的1／3～1／4埋置于滑坡面以下的完整基岩或稳定土层中，并灌浆使桩和周围岩土体构成整体，并设置于滑体前缘部分．使其能承受相当大的压力。 2．1．2 混凝土沉井 沉井是一种混凝土框架结构，施工中一般可分成数节进行，其结构设计是根据沉井的场地布置、受力状态及基坑的施工条件等因素决定。在高边坡工程中，沉井具有抗滑桩的作用和挡土墙的作用。 沉井施工包括平整场地、沉井制作、沉井下沉及封底，且其中的沉井下沉和封底是沉井的施工难点。沉井下沉，是沉井的关键工序，其质量的好坏将直接影响工程的质量和进度，在下沉时，应尽量减少土体作用在沉井外壁的摩阻力；应在混凝土强度达到100％时方可开始挖土下沉；下沉过程中需控制防偏问题，并做好及时纠偏措施等。而封底如不成功，将会导致沉井内部出现渗漏。严重影响沉井寿命，因此，在封底前，应清洗基面；在混凝土强度达到70％时，应浇筑混凝土封底。 2．1．3 混凝土挡墙 混凝土挡墙是借助自身的重量以支挡滑体的下滑力的一种有效防止滑坡的常用方法，并可与排水等措施联合使用。它能有效地从局部改变滑坡体的受力平衡，阻止滑坡体变形的延展，具有结构简单，能快速起到稳定滑坡作用等优点。在设计混凝土挡墙时。应根据最低滑动面的形状和位置来设计挡墙基础的砌置深度，并在墙后设置泄水孔，使其不仅能削弱作用于挡墙上的静水压力，还能防止墙后积水浸泡基础而造成的挡墙滑移。 2．2 锚固技术的应用 锚固技术是将一种受拉杆件的一端固定在边坡或地基的岩层或土层中，这种受拉杆件的固定端称为锚固端(或锚固段)，另一端与工程建筑物联结，可以承受由于土压力、水压力或风力所施加于建筑物的推力，利用地层的锚固力以维持建筑物的稳定。锚固按结构形式可分为抗滑桩、锚洞、喷锚支护及预应力锚固(锚索)4类。 2．2．1 锚固洞 锚固洞加固，是治理边坡稳定的一种有效措施。在锚固洞加固的过程中应遵循由内向外、自上而下、循序渐进、逐层加固等原则，同一搞成结构面的锚固洞应跳洞开挖施工，避免不利结构面上已有抗滑力的削弱，从而影响边坡的稳定。 2．2．2 喷混凝土护坡 喷混凝土护坡是一种生产效率高，施工速度快，不用模板，并把混凝土运输、浇筑、捣固结合在一起，实现机械化连续施工的新型混凝土施工工艺。因其是依靠一定的冲击速度喷射而成的，因而其作为临时支撑比木结构强度高，比钢结构经济。作为永久支护时，比现浇混凝土衬砌的早期强度高。配合使用锚杆。可以减少洞室开挖量，减薄衬砌厚度，节约水泥用量。特别是喷混凝土施工时，可以不用模板，不立拱架，加大了洞内的有效空间，施工时能紧跟开挖面进行喷射，减少岩石暴露风化的时间，及时控制围岩的变形。 2．2．3 预应力锚固(锚索) 预应力锚索加固是通过锚固在坡体深部稳定岩体上的锚索将力传给混凝土框架，由框架对不稳定坡体施加一个预应力，将不稳定松散岩体挤压，是岩体间的正压力和摩阻力大大提高，增大抗滑力，限制不稳定液体的发育，从而起到加固边

边坡工程论文篇2

1．1岩土工程的不确定性

由于长期地质作用的影响，使得岩土层的结构本身具备高度的不均匀性、不稳定性和各向异性，属于物理学中的非线性问题，这些都导致岩土工程的施工存在较大的不确定性。例如，实验室给出的岩土判断标准没有统一的、规范的知识判定体系，在加上岩土在不同受力作用下的呈现形式不同，这就导致施工人员所知的岩土评估标准同施工现场的岩土情况有着较大的区别从而造成施工过程中不确定性。

1．2影响边坡岩土工程不确定性的因素

目前，在边坡岩土工程施工中，影响工程不确定性的因素主要包括三个方面，具体表现为:

(1)人为方面。

通常情况下，建设单位在开工前，需要先进行多个施工方案的设计，而后选择其中最为合适的一个进行施工。而在决策过程中，决策人员的思维方式、知识水平、专业素养、职业道德以及价值观、工作经验等因素，都会对方案选择造成极大的影响。尤其是在平衡方案的力学质量和经济价值方面，容易选择出截然不同的方案，造成岩土工程施工的不确定性。

(2)参数方面。

在边坡岩土工程中，岩土参数是工程施工的主要力学指标，但由于岩土层受到时间和空间等客观因素的影响，容易出现时间变异性和空间变异性，使得不同阶段、不同区域中参数的差异性，造成勘察结果同实际施工时参数的不统一，从而影响到岩土工程的实际施工进度和质量。例如，在进行岩土勘察时，由于土样保存方式、时间等的影响，使得岩土体出现空间变异性，虽然大部分勘察人员在最后编制报告结果时会利用相应的统计方法将岩土离散性和空间变异性的影响降低到最小，但得出的岩土参数仍然只能算理论参考值，而不是一个准确的数据。

(3)模型方面。

在进行边坡岩土工程的前期评价分析时，会构建多个模型进行施工场地岩土体的模拟，以便设计人员了解和掌握实际岩土体的相关特征。而后模型的不唯一性，也导致不同模型之间存在程度不一的差异性，导致对岩土工程的分析和设计也随之出现诸多的不确定性，影响到实际的施工质量和安全。

2边坡岩土工程不确定性的解决对策

针对当前边坡岩土工程中存在的不确定性问题，在今后的设计施工中，建设单位可以通过采取以下几个方面的措施尽可能的消除岩土不确定性对施工造成的影响。具体措施包括:

2．1优化经验设计质量

在边坡岩土工程的设计过程中，设计人员的实践经验具有较为重要的影响作用，这主要是因为岩土工程当中的许多因素不能通过当前的科技设备进行明确、充分的分析和确定，只能通过设计人员的经验根据勘察结果进行较为客观的判断和预测。因此，在实际边坡岩土工程的设计过程中，必须要重视设计人员的经验作用，并组织多名实践经验丰富的设计人员共同完成施工设计，通过人员间的相互协作、相互补充加强经验设计方案的质量优化，从而尽量消除人为造成的设计不确定性。

2．2选择恰当的计算方法进行模型构建

边坡岩土工程的模型构建在性能、结构等方面的要求复杂，涉及领域较多，因此，在进行实际构建时必须加强对数值计算方法的合理选择，充分分析和考虑不同计算方法的优缺点，结合岩土模型的实际需要，决定单用或联用这些计算方法，从而最大限度降低因计算方法造成的参数不确定性。目前，在边坡岩土模式构建过程中，常用的数值计算方法包括有:通用条分法、有限差分法、有限单元法、离散元法、边界元法、极限分析法、流形元法、半解析法、滑移线法、非连续变形分析法以及拉格朗日元法等。

2．3提高安全系数设计

安全系数一直都是边坡岩土工程设计中的重要指标之一，也是对岩土参数以及模型计算造成的不确定性问题的有效处理对策之一。但由于受到数据统计、技术水平、人员水平以及实际环境等方面的限制，导致在实际施工操作中会出现一定的安全偏差。因此，设计人员在进行边坡岩土工程设计时，必须要充分、全面的汇总和统计相应的资料信息，并对施工过程中可能遇到了的安全情况进行充分、综合的考虑，从而有效提高安全设计的质量和水平。

2．4加强动态设计施工

由于岩土体受时间变异性和空间变异性的影响，在性质、结构、受力等方面均是一个随时变化的状态，因此，在进行模型构建和实际施工时，可以采用当前新兴起的动态设计施工方法，提高边坡岩土工程在设计、施工过程中的弹性，并预留出足够的空间以方便实时修改，增强工程设计施工过程中的应变能力以及对突发状况的处理能力，在施工过程中根据实际岩土体状态随时调整施工设计方案，从而将施工现场与设计图纸完美结合，增强施工设计的实效性和可行性。同时，建设单位还必须加强对施工现场的监督管理，制定明确、规范的动态施工标准和制度要求，以防止出现对设计图纸随意更改的问题。

2．5加强先进科技的运用

在边坡岩土工程的设计施工过程中，建设单位要加大对其的科技投入，积极引进行业内先进的设备和技术，不断提高在岩土勘察、设计、施工等阶段的科学性、准确度和安全性，强化数字化、信息化、智能化等计算机技术在边坡岩土工程中的运用，从而尽量消除边坡岩土工程中不确定性问题的影响因素，提高岩土工程设计施工的安全性和可靠性。

3结语

边坡岩土工程受到岩土体性质、结构以及环境条件三个方面的共同作用，导致工程在建造施工阶段存在较大的不确定性。因此，建设单位在实际施工过程中，必须从勘察、设计、施工、应用等全过程中对不确定性进行综合考虑和计算，从而有效减少岩土不确定性对建筑施工造成的干扰和影响，提高建筑工程施工的质量性和安全性。

边坡工程论文篇3

关键词：深基坑；边坡；稳定性；地震荷载

中图分类号: P621+.6 文献标识码：A文章编号：

1引言

近年来，在各大城市用地日趋紧张的情况下，建筑业趋向地面与地下共同发展，楼房越建越高，地下车库越建越深，而基础对应的越埋越深。由于受周围客观环境的影响，深基坑开挖不可能按自然休止角放坡，只能根据场地的地质条件及其场地周边附加荷载情况，在安全、经济、施工方便的条件下，选取最佳支护方式及最优支护设计参数。显然，不同的地层条件下，深基坑边坡支护计算模式的选择，成为深基坑支护设计安全经济、成功与否的关键。

数值分析和模型试验法能较真实地模拟边坡在地震作用过程中的动力特性和破坏机制，是边坡地震反应分析的两种主流方法。目前，常用于边坡地震稳定性分析的数值方法主要为有限单元法和有限差分法。它们在模拟含众多不连续结构面的岩体问题中有一定的局限性，而离散单元法在求解岩体这类不连续介质的问题中弥补了有限单元法和有限差分法的某些不足。

2边坡处治基本理论及稳定性分析

2.1边坡稳定性概念

边坡一般是指具有倾斜坡面的土体或岩体。在坡体本身重力及其他外荷载作用下，整个坡体有从高势能处向低势能处滑动的趋势，同时，由于坡体自身具有一定的强度和人为的工程措施，它会产生阻止坡体下滑的抵抗力。一般来说，如果边坡土(岩)体内部某一个面上的下滑力在接近或超过了土(岩)体抗滑力，边坡将产生滑动，即失去稳定；反之，如果滑动力小于抗滑力，则认为边坡是稳定的。

在工程设计中，判断边坡稳定性的大小习惯上采用边坡稳定安全系数来衡量。l955年，毕肖普(A. W. Bishop) 明确了土坡稳定安全系数的定义：

式中：τf-沿整个滑裂面上的平均抗剪强度；τ-沿整个滑裂面上的平均剪应力；Fs-边坡稳定安全系数。

按照上述边坡稳定性概念，显然，Fs >1，土坡稳定；Fs

Bishop的边坡稳定安全系数公式物理意义明确，概念清楚，表达简洁，应用范围广泛，在边坡工程处治中也广泛应用。该公式应用的关键难点是如何寻求滑裂面，如何寻求滑裂面上的平均抗剪强度τf和平均剪应力τ。

在工程建设中，常见的边坡滑动有两种类型。一种是天然边坡由于原来的地质条件改变而产生的滑动，如暴雨后的边坡因蓄水过多而导致的土质变软产生滑动，通常用地质条件对比法来衡量其稳定的程度；另一种是由于工程建设而人为开挖或填筑形成的人工边坡，由于建筑空间有限而使的设计坡度较陡，或由于工作条件的变化改变了边坡体内部的应力状态，使局部的剪切破坏发展成一条连贯的剪切破坏面，边坡的稳定平衡状态遭到破坏而产生滑坡。本文所要讨论的主要针对第二种滑坡，或第二种边坡稳定问题。

2.2影响边坡稳定性的因素

边坡的稳定是一个比较复杂的问题，影响边坡稳定性的因素较多，主要包括以下几方面：

(1)边坡体物理力学性质；

(2)边坡的形状和尺寸；

(3)边坡的开挖及支护方式；

(4)边坡的所受荷载的条件；

(5)边坡的补水情况；

3、基于ADINA的某边坡在地震作用下稳定性分析

本例为一个两层的边坡，土的参数如表1所示，在ADINA中，该模型被划分为831个节点和250个四边形单元。边界条件为底部是固定的，两侧土体的水平位移是固定的，边坡用锚杆进行加固。分析中对该模型施加重力荷载和地震波。地震波形分别采用如图1所示。

表1土的参数表

图1地震波形图

模型网格划分如图2所示。

3.1地震荷载作用时边坡主应力分析

对地震荷作用前后边坡主应力进行分析，进行竖向位移分析，得出地震前、后边坡的主应力和剪应力云图。图3为地震作用引起的边坡主应力分布云图，图4为地震作用引起的边坡剪应力分布云图。

图2网格划分图

(a) 地震前主应力

(b) 地震后主应力

图3 地震前后边坡主应力云图

通过分析两种应力云图可以发现，基坑边坡面附近的应力迹线均明显偏转，表现为最大主应力与边坡面近于平行，并向坡体内部逐渐恢复成初始应力状态。由于边坡的应力重分布，在坡面附近产生应力集中带。不同部位其应力状态是不同的，在坡脚附行坡面的切向应力显著升高，而垂直坡面的径向应力显著降低，由于应力差大，

于是就形成了最大剪应力增高带，容易发生剪切

（b）地震前剪应力

（b）地震后剪应力

图4地震前后边坡剪应力云图

破坏。在坡肩最大剪应力增高带，容易发生剪切破坏。在坡肩附近,在一定条件下坡面径向应力和坡顶切向应力向拉应力转化，形成拉应力带。因此，坡肩附近最易形成拉裂破坏。此次模拟边坡一次开挖成型，开挖过程中，基坑边坡并没有发生损伤。

3.2地震荷载作用时位移分析

（a） 地震前边坡土体竖向位移

(b) 地震后边坡土体竖向位移

图5地震作用前、后边坡土体竖向位移云图

对比图5中（a）和（b）两幅图，可知地震作用改变了边坡土体竖向位移场的分布。地震荷载作用使得边坡坡面处产生不均匀位移，自坡顶至坡脚处位移逐渐减小。

4结论

（1）从边坡稳定性概念入手，介绍了边坡稳定性分析的基本理论，分析了边坡稳定性的影响因素，提出了边坡稳定性的处理措施；

（2）利用大型有限元分析软件ADINA，对地震荷载作用下某深基坑边坡稳定性分析进行数值模拟。数值模拟结果表明：地震荷载作用后基坑边坡面附近的主应力迹线均明显偏转，易形成剪应力增高带，从而使边坡产生剪切破坏。地震荷载也引起了边坡的位移重新分布，在边坡稳定性分析中，地震荷载引起的边坡失稳不容忽略。

参考文献

[1] 刘红帅,薄景山,刘德东.岩土边坡地震稳定性分析研究评述[J].地震工程与工程振动，2005，25(1)：164-171.

[2] 薄景山,徐国栋,景立平.土边坡地震反应及其动力稳定性分析[J].地震工程与工程振动,2001,21(2)：16-120.

[3] 陈玲玲，陈敏中，钱胜国.岩质陡高边坡地震动力稳定分析[J].长江科学院院报，2004，21(1)：33-35.

[4] 刘春玲，祁生文，童立强，等.利用FLAC3D分析某边坡地震稳定性[J].岩石力学与工程学报，2004，23(16)：2730–2733.

[5] 祁生文.边坡动力响应分析及应用研究[D].北京：中国科学院地质与地球物理研究所博士学位论文，2002.

[6] 陶连金，苏生瑞，张倬元.节理岩体边坡的动力稳定性分析[J].工程地质学报，2001,9(1):32-38.

边坡工程论文篇4

关键词：边坡，破坏形式影响因素，稳定性评价植物护坡

 

引言：

我国山地、高原、丘陵的面积总和占国土面积的70%，而此类地形最易形成边坡，加之我国经济的发展过程中公路、铁路、以及一些建构筑物的修建，边坡问题在我国越来越突出。边坡病害事故如滑坡、崩塌[1]等的频发给我国的经济发展以及广大人民的生命与财产安全带来了巨大的损害。。故对边坡问题的研究有着重要的意义。

一、边坡的分类

在边坡的分类中，根据分类标准以及研究重点的不同对边坡可有不同的分类。在我国主要的边坡分类有多种形式，以下仅列举文章用到的两种分类：

按是否人为因素形成可将边坡分为：自然（天然）边坡以及人为边坡。自然边坡是由一定的环境因素与地质因素形成的外在表现具有一定角度的斜坡。而人为边坡往往是由于人类的工程活动造成的。

按形成边坡的物质类型可将边坡分为：岩质边坡与土质边坡。岩质边坡又可分为：沉积岩性边坡、变质岩性边坡与岩浆岩性边坡。

二、边坡的主要破坏类型与破坏机理

1、平面破坏：边坡沿某软弱结构面滑动或倾倒。根据岩体的破环形式与机理之间的关系可知：滑动主要是由于滑动体的下滑力超过了软弱结构面的抗剪强度发生剪切破坏所致，倾倒则是垂直与滑面的下滑力分量超过了软弱面的抗拉强度发生拉张破坏所致。

2、楔体破坏：楔体破坏是滑体是由两个具有一定角度结构面切割而成，此时话题似楔状，破坏时滑体沿结构面的交线滑动。当结构面的交线的倾向指向破面临空方向时易发生破坏。此时的破坏机理为下滑力大于滑面的摩擦力所致。

3、曲面破坏：此时的滑面为曲面状，此类破坏形式主要见于碎裂状或散体状的岩体边坡以及均质土坡，坡残积土坡，砂土状强风化，不良地质堆积体等类型土质边坡。此时的破坏机理多是剪切破坏所致。。

三、边坡的稳定性的影响因素

1、水对边坡稳定的影响

我国著名的岩土工程大家黄文熙先生曾经说过：失事的基坑事故几乎都与土中的水有关。基坑的破坏有多为边坡的失稳，可见水对边坡的影响至关重要。对于土质边坡，如果边坡中水的平衡状态受到破坏，则根据太沙基的有效应力原理，土中的有效应力将会发生变化，从而导致边坡的稳定受到扰动，甚至破坏。对于岩质边坡，水的影响主要为软化岩体结构面、提供上浮力减小抗滑力等严重影响。同时，水在边坡稳定性的作用还体现在动水压力、渗透破坏、软化岩石等。

2、人类工程对于边坡稳定的影响

随着我国经济的大力发展，对于土地的利用程度逐渐加剧。一些大型的水库如小浪底水库、三峡大坝等的建设形成的数量居多的人工边坡以及受到扰动的自然边坡成为了我国边坡事故频发的原因；同时由于人口问题等，人类的工程见构筑物如高层建筑物、地下隧道工程、输水管线、输油气管线等工程的建设，形成的人工边坡或对自然边坡的扰动造成边坡的失稳，引起滑坡等灾害给人民的生命与财产安全造成了巨大的伤害。

3、爆破力对边坡稳定性的影响

由于煤炭等能源物质、建筑石材的开采以及隧道工程的施工多使用爆破法，强大的爆破能量使得边坡岩体产生急剧变形，形成一些应力扰动边坡，极易发生破坏事故。

4、地震等地质作用影响

地震以及地质构造作用是形成边坡破坏事故的一个重要的方面。地震往往会对人们的生命与财产安全造成严重的损害，然而真正给人们造成巨大伤害的往往不是地震本身，而是地震后的次生灾害，此类灾害一以滑坡为最巨。例如汶川地震由于地震引起的巨大滑坡，造成石块砸伤村名，堵塞交通，造成堰塞湖等灾难，造成了严重的伤亡事故。

四、边坡的稳定性评价的方法

目前土力学以及岩体力学中关于边坡稳定性的评价方法主要是安全系数法。。安全系数法是指最不利荷载组合下滑动面上的抗滑力分量与下滑力分量的比值大于一个比1大的数，这个比1大的数称为安全系数，在边坡稳定性计算中，安全系数的大小一般由工程的性质、重要程度、经济效益等因素综合确定。边坡的计算荷载一般指：边坡岩土体自重，边坡上的各种建构筑物产生的附加荷载，地下水产生的诸如静水压力、渗透压力等荷载，以及地震荷载等[3]。

虽然边坡稳定性评价的标准一般都为安全系数法，但对于边坡稳定性的计算理论与方法却有很多。这些不同的方法的区别在于对于边坡的破坏形式、破坏机理的假设以及对于下滑力与抗滑力的计算方法的不同。

目前对于边坡稳定性分析与计算的理论方法总体来说有四类：以极限平衡理论为基础的条分法、以弹塑性理论为基础的数值计算方法[3]、以以往工程施工经验为依据的工程地质类比法[4]以及其他的一些计算机的模拟方法。这些方法的主要区别在于所建的计算模型的不同，且建模所针对的对象有所区别。

五、植被护坡技术的原理与特点

不合理的发展或由于自然因素造成的众多的危险边坡，只有通过合理的加固措施对边坡进行加固才能保证长久的安全。现在的工程上的边坡治理技术主要有：挡墙、抗滑桩、锚杆（索）、土钉、挂网注浆等方法。此类工程方法的具有显著的优点，例如加固强度大，对深部的滑动面可以有效加固，加固的安全程度可进行计算分析等。也存在明显的缺点，例如时间长久后，施工难度大，耗费材料、施工安全度小以及维持的安全期有限等。

植被护坡技术是一种既保护环境又实现加固边坡的边坡治理技术。植被护坡技术是利用植被自身的特点来治理处于危险状态的边坡或将来有可能处于危险状态的边坡。其原理与优势主要表现在：第一，植物根系的强大的韧性与对岩土的锚固能力可以对软弱结构面进行加固错误！未定义书签。；第二，植被的强大的吸水能力与对于水的缓冲能力可以有效减少雨水对岩土体边坡的渗透破坏；第三，植被的蒸腾作用可以适当的减少地下水对边坡稳定性的影响，防止边坡在水的长期作用下发生破坏；第四，植被护坡可以有效的保护坏境、净化空气、防止水土流失，提高生态平衡；第五，植被护坡是利在当代、功在千秋的事情，植物根系的作用可以改善边坡状态，建立新的平衡，达到一劳永逸的治理边坡的作用。

然而，植被护坡仍有其不足之处，例如发挥作用所需时间漫长，植被在岩质边坡与某些土质边坡不易存活，植被的强度达不到治理边坡的要求，植被占据地面空间等。

因此，在边坡治理过程中，因该根据实际情况采取合理的边坡治理方法与技术。可采取工程方法治理边坡与植被治理边坡相结合的方法。

六、对我国边坡问题的几点看法

1、危险边坡的治理具有重大意义，可以有效的保证人民生命与财产的安全。植被护坡技术具有治理工程病害与保护生态的双重效益。

2、在发展中，我们要对各种工程进行环境影响评估，尽量减少对怀镜的扰动与破坏，以减少工程事故与后期维护与治理费用。

3、应对我国现有大型边坡尤其是人群居住密集区的边坡进行勘测与评估，以预防边坡灾害的发生。

4、对现有边坡进行加固时应结合一些先进的理论与技术，并针对工程地质情况，作出合理的工程方案，已达到经济合理。

参考文献：

[1] 张玉芳，王春生，张从明等边坡病害及治理工程效果评价。北京：科学出版社。2009。

[3] 赵明阶。边坡工程处治技术。北京： 人民交通出版社。2003。

[4] 张永兴。边坡工程学。北京：中国建筑工业出版社。2008。

 

边坡工程论文篇5

关键词：公路路基；坡防护；技术措施

中图分类号：U213.1 文献标识码：A

1前 言

路基在公路工程施工中是一个十分重要的方面，其对公路工程的质量具有十分重要的影响。实践证明，通过加强对公路路基边坡防护的研究，可以有效地提高公路路基的施工质量，确保公路路基的安全性和可靠性。在对公路路基边坡的研究过程中，一定要考虑到影响边坡失稳的因素，从而对症下药，解决边坡的治理问题。因此，根据自己的多年施工经验的总结和研究，从公路路基边坡失稳的因素出发，研究边坡防护的原则以及具体的措施，希望对相关的领域的研究提供借鉴。

分析公路路基边坡防护的原则

2.1在公路路基边坡防护过程中，要坚持从工程地段的地质地貌条件出发，加强对滑坡做出科学合理的定性评价，在此过程中，再辅之以定量评价。

2.2要坚持技术原则和经济原则的统一性。在进行边坡防护过程中，要从本地的地形地貌地质条件族从科学的分析，并对各种地质地貌做出合理的利用，因地制宜，采取有效的控制措施，如此，可以让工程治理更为稳定，且一定程度上降低了工程的成本。

2.3在进行边坡防护过程中，要确保工程的安全性，实施安全作业管理。要在综合考虑地震条件，做出科学合理的设计，并严格计算整个工程的安全系数。

分析公路路基边坡失稳的因素

3.1公路建设的土石方工程阶段是破坏原地貌植被、弃土、弃石的集中时期，工程用土范围内原地表植被所具有的水土保持功能迅速降低或丧失，并为水土流失发生、发展提供了大量易冲蚀的松散堆积物。路基边坡开挖、填筑是原有地表植被被破坏，形成大面积坡面，表土层抗蚀能力减弱，水土流失加剧，从而导致边坡失稳的机率增大。

3.2设计中对滑坡路段岩土性质认识不足，设计边坡率过陡。施工中未根据实际情况采取相应措施，堑坡仍按原设计破率开挖，边坡过高过陡，难以保证自身稳定。边坡开挖后，未及时进行防护，长时间暴露在大气中，致使风化、冲刷严重。

分析公路路基边坡防护技术

4.1混凝土挡墙：在高边坡加固中，混凝土挡墙是一种比较常见的施工方式，这种方法能够很好的改善滑坡体的受力失衡问题，进而使得滑坡体变形得到很好的控制。通常这种施工方式具有结构简单易于操作且迅速起到相应的稳定高边坡结构的优点。在进行混凝土当强的设计时，应该充分考虑滑面的形状以及位置，从而选择适合的挡墙基础砌筑深度，此外，挡墙后面应该设计必要的泄水孔，从而有效地减少静水压力以及水的浸泡腐蚀。如图1

4.2锚固洞：在加固高边坡时，锚固洞加固技术是一种较为常见而且有效的方法，在施工时应该按照由内而外、自上而下、逐层加固的方式进行。处于同一结构面的锚固洞应该采取跳洞开挖的施工方式，从而降低由于抗滑力的减少而影响高边坡的稳定性。此外，锚固洞自身具备一定的倾斜度，从而有效地避免了混凝土与洞壁之间结合不实的现象。

4.3植物防护措施：植物防护以成活的植物作为路基防护的材料，通过植物的叶、茎和根系与被保护土体的共同作用，在拟保护的路基部位，形成有生命的保护层；是一种积极、有生命的防护措施。采用铺草皮、种草形式，利用植被对边坡的覆盖作用、植物根系对边坡的加固作用，保护路基边坡免受降水和地表径流的冲刷。植物防护应根据当地土质、含水量等因素，选用易于成活、便于养护、经济的植物类种。植物覆盖对地表径流和水土冲刷有极大减缓作用。植物根系能与土层密切结合，盘根错节，使地表层土壤形成不同深度牢固的稳定层，从而有效地稳定土层，阻挡冲刷和坍塌。

4.3.1铺草皮：草皮要选根系发达、茎矮叶茂、生长繁殖迅速、易成活、便于种植的草皮；干枯腐朽及喜水的草皮不宜使用，严禁用泥沼地区的草皮。如边坡土不宜草皮生长，应先铺一层厚10~20cm的黏性土，当边坡坡度陡于1:2时，铺黏土前应将边坡先挖成台阶或沟槽。

铺草皮可与其他防护措施结合使用。如片（卵）石方格草皮，由片石在边坡上形成骨架，中间铺草皮，可防止边坡表面滑塌、草皮脱落。草皮还可以铺于窗孔式护面墙、框格防护等开孔或格内，形成综合防护。如图2

图1 图2

4.3.2植树：植树防护的边坡应较缓，最好是1：1.5或是更缓的边坡。种树宜选用与沈阳当地土壤、气候条件相适应、根系发达、枝叶茂密、生长速度快的品种。对常浸水的农村公路，应选用喜水、耐水的乔木和灌木，适合沈阳地区优先选用杨树、柳树、紫穗槐；路堑路面及路肩边缘外0.8~1.0m范围内的路堤边坡上下不一般种植乔木。

植树防护可与种草、栽花等防护措施综合应用，以获得更好的防护效果。

4.3.3种草：选用的草籽必须适应沈阳地区的土壤和气候条件。通常应选择生长快、根系发达、叶茎低矮、枝叶茂密或有葡萄茎的多年生草种(三叶草、抓哏草)。当边坡土质不宜草类生长时，可以在坡面培腐植土促进草类生长。同时在路肩上也可以栽植部分花卉，对路面起到美化的作用。

4.4 地下排水

4.4.1大孔径排水管（沟）：该种情况多用于泉眼式渗水，在多雨地区，部分泉眼雨季水量较大，采用倾斜式排水孔很难及时排出水流，往往造成边坡明显的冲刷。这种情况下采用加大孔径的混凝土排水管（沟）具有较为明显效果。

4.4.2支撑式渗沟：支撑式深沟主要设计在路基边坡体裂缝水发育明显，且出现多个渗出点，往以带状、面状发育的坡面，由于其水丰富、分布分散，通过设置“Y”型支撑式渗沟，可有效收集边坡一定范围的渗水，并及时排出，对保证边坡稳定、保持边坡体强度具有一定作用，从而保证边坡稳定。

4.4.3倾斜式排水管：在多雨地区，往往边坡水在一定的深度内大范围分布，若不及时排水，长期储存在路基边坡体内，影响边坡体的岩土强度，不利于边坡稳定，该情况下，可通过设置深层的带孔排水管，必要式可采用上下交错布设，可有克服支撑渗沟深度不足的缺点，将深层水排水。

4.4.4渗沟：渗沟对排水路基边坡下渗水、裂缝水具有显著效果，也可降低路基两侧的地下水位。

结束语

对于公路路基的边坡，一定要采取有效的处理措施，不断采用先进技术和机械设备，预防边坡的出现，加强对边坡稳定性的定量定性分析，强化对边坡的预防治理工作，已经是整个公路建设施工，养护中的重要环节，在整个交通网络建设中已得到了更多的关注。提高边坡的防护水平，既保证了整个公路建设的质量，也促进了我国公路建设健康快速的发展。

参考文献：

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边坡工程论文篇6

【关键词】边坡；位移监控

0 引言

路堑边坡通常在天然状态未开挖前都处于稳定状态，各个位置受力均匀。当边坡开挖后，边坡的原始应力受到破坏，各个点的应力和变形都完全改变，如此时不对边坡进行合理的支护，边坡应力得不到及时的平衡，极易引起边坡的失稳，最终造成人民生命及财产安全。在对边坡进行支护后，采取合理的监控手段实时的对其变形进行监控是保证其安全的有效措施，因此，本文以崇左至靖西高速公路K104+700-K104+920边坡为例，基于测斜仪得到的测试数据来对该边坡的稳定性进行分析，以期为工程设计及施工人员提供技术上的参考。

1 工程概况

崇左至靖西高速公路K104+700-K104+920高边坡位于崇左市大新县下雷镇陇益村，设计公路采用整体式路基以路堑方式从山坡坡腰穿过，挖方范围在K104+700～K104+920之间，长约220m，中线最大挖深约17.2m（K104+760），边坡最大高度达到45m，左右侧均需切坡，以右侧为主，路基设计高程在382.9～390.917m之间。根据地质调查、钻探揭示及室内土工试验结果，场地内地层主要由第四系坡积（Qdl）粉质黏土及泥盆系中统东岗岭组（D2d）白云质灰岩组成。

勘察区地下水为覆盖层中孔隙水、岩溶裂隙水和基岩裂隙水，主要接受大气降水补给，沿覆盖层孔隙及岩石溶蚀裂隙、溶洞及基岩裂隙向山脚及低洼处排泄。勘察期间钻孔深度范围内未揭示地下水位，场地地下水贫乏。

2 位移监测手段及方案

本次边坡深部位移监测采用CX-3C型高精度测斜仪监测。钻孔倾斜仪由四大部件组成：测量探头、传输电缆、读数仪及测量导管，其结构原理图如图1所示。其工作原理是：利用仪器探头内的伺服加速度测量埋设于岩土体内的导管沿孔深的斜率变化。由于它是自孔底向上逐点连续测量的，所以，任意两点之间斜率变化累积反映了这两点之间的相互水平变位。通过定期重复测量可提供岩土体变形的大小和方向。根据位移一深度关系曲线随时间的变化中可以很容易地找出滑动面的位置，同时对滑移的位移大小及速率进行估计。

按照边坡监测方案设计原则及变形监测原理，结合依托工程的地质及施工进展情况，先后完成了8个深部位移测斜孔的布置和埋设。其中，K K104+700-K104+920段右侧边坡先后布设了4个深部位移测斜孔，各监测点的大致位置分布如图2所示。深部位移测斜孔的布置编号见图所示。

3 监测结果及分析

3.1 监测结果

本文利用测斜仪对所研究边坡进行了多个位置的深部位移长期监测，得到了6次有效的监控数据，监控时间为2011年5月～2011年10月，每1个月进行一次数据采集。图3～图6为边坡测斜孔2、4、6、8水平位移随孔深度的变化曲线。

3.2 监测结果分析

3.2.1 总体变形分析

由图3-图5分析可知：

1）测点1-测点8在各个监测时间点的水平方向变形都在10mm左右，变形方向都是由边坡内部指向坡面外部。

2）边坡监测孔位置的位移随着深度的增大而减小，在边坡表面位移最大，由上往下呈现逐渐减小的特征。

3）边坡的变形主要发生在离坡面10米以内的范围，在10米以下无明显位移形，图中将其省略为0位移，表明边坡潜在滑移面位于在由坡面垂直向下的10米范围内。

4）各个孔位随着时间的变化，位移逐渐增大，表明边坡从开挖到治理的过程中一直处于变形增大状态，需进行及时有效的处理。

由以上分析可得：本文所研究的土质边坡整体变形都在10mm以内，坡面变形大于边坡内部变形，属于典型的表面坍塌型边坡。边坡的变形最大深度为10米左右，10米以下几乎不见有明显变形。坡体处于较稳定状态。但鉴于边坡属于土质边坡，并且变形状态为表面滑塌型失稳，因此加强边坡表层的防排水措施显得尤为重要。

3.2.2 局部分级变形分析

第一级边坡台阶上的测点2最大变形量约为7.35mm，整置变形过程较为均匀，位移最大增量为6月-7月之间，主要原因是由于该月段降雨量较大，坡脚处积水较多，导致表层变形增大引起的。

第二级边坡上在同一时间点的位置量较第一级边坡的位移量稍微增大，但数量级都在10mm以内，两个监测孔的变形性状几乎一致，不具有明显的差别。产生这一因素的原因主要可能是由于该位置边坡岩土体具有较为一致的物理力学特性，如风化程度、应力历史等方面。

第三级边坡与第二及边坡的变形特征比较一致，整体变形增大量在4mm以内，变形区域均匀缓慢增加，在测孔深度为8m左右有一定的突变，位移有了较大的增加。这可能是由于周围岩质边坡爆破开挖产生强烈震动引起的，但从变形量来看，边坡仍然处在能够控制的范围内。

第四级边坡的变形累计量最大，坡顶边坡最大位移值为10mm左右，测孔7、8在10m深度范围内的变形都较明显，呈现由浅入深都在缓慢在增大的特点，但无明显的突变现象。边坡位移增量在4-5mm之间。

根据对每一级边坡变形量的逐一分析，可以推断该边坡目前变形量逐渐增大，主要的滑移面位于10m以内，最大变形量位于4-10mm之间，表破表层滑移对边坡变形量影响较大，需得到有效的治理。

4 结论

本文为了研究土质边坡的变形特征及其失稳机理，选取了崇左至靖西高速公路K104+700-K104+920高边坡利用人工测斜仪进行了长达半年的深部变形监测，得到了较为准确的边坡变形数据。得到以下几点结论：

1）测点1-测点8在各个监测时间点的水平方向变形都在10mm左右，变形方向都是由边坡内部指向坡面外部。边坡监测孔位置的位移随着深度的增大而减小，在边坡表面位移最大，由上往下呈现逐渐减小的特征。

2）边坡的变形主要发生在离坡面10米以内的范围，在10米以下无明显位移变形，图中将其省略为0位移，表明边坡潜在滑移面位于在由坡面垂直向下的10米范围内。各个孔位随着时间的变化，位移逐渐增大，表明边坡从开挖到治理的过程中一直处于变形增大状态，需进行及时有效的处理。

【参考文献】

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边坡工程论文篇7

关键词：边坡稳定；可靠度；非线性有限元

中图分类号：U213.1+3 文献标识码： A

1.1研究历史及现状

1.1.1 边坡稳定确定性分析法研究概况

边坡稳定性分析方法有很多，大体上可以分为极限平衡条分法、有限元法、极限分析法(滑移线法)等，其中应用最广泛的是前两种方法。

极限平衡条分法是建立在莫尔一库仑强度准则的基础上的，其特点是只考虑静力平衡条件和土的莫尔一库仑破坏准则。对于边坡稳定性分析中大多数的静不定问题，极限平衡条分法通过引入一些简化假定来使问题变得静定可解。极限分析法(滑移线法)与条分法的区别是滑移线法要求每一单元都达到了极限平衡状态，而条分法只假定土体沿滑裂面达到了极限平衡。因此滑移线法得到的是一个保守解(上限解)，而条分法由于并不要求滑体内的每一点均处于极限平衡，因此是下限解。

随着计算机和有限元分析方法的发展，应用严格的应力应变分析方法分析边坡稳定性问题己成为可能。边坡稳定的有限元分析由于不必对一部分内力和滑裂面形状作出假定，使得分析研究成果的理论基础更为严密，因而边坡稳定分析的有限元法也逐渐受到重视。

1.1.2 极限平衡条分法

目前常用的极限平衡条分法有：瑞典法、简化Bishop法、Janbu法、Sarma法、Spencer法、Morgenstern-Price法等。

边坡稳定分析的极限平衡条分法大体上可分为两个步骤，一是利用上述各种条分法对滑坡体内某一滑裂面求其抗滑稳定安全系数：二是在众多可能的滑裂面中，重复上述步骤，找出相应最小安全系数的临界滑面。近年来，最优化方法被广泛应用于这一课题，这些方法总体上可以分为枚举法、数值分析方法、非数值分析方法(如：模拟退火法，遗传算法，神经网络法，蚂蚁算法，仿生算法)等三类，它在边坡稳定分析中的应用研究十分活跃。

1.1.2.1 有限元法

和极限平衡条分法相比，有限元法能更好地反映边坡岩土体的应力应变关系，并且不受边坡几何形状和材料不均匀的限制，因而是边坡稳定性分析中一种较为理想的方法。边坡稳定性分析的有限元法大体上可以分为两类：一是基于滑面应力分析的有限元法(Slip Surface Stress Analysis，简称SSA)，它是边坡稳定性有限元分析中一种常规的计算方法；二是基于强度折减的有限元法(Strength Reduction Method，简称SRM)，这种方法在国外兴起于上世纪九十年代。

边坡稳定有限元法的重要研究内容是如何将有限元计算结果与传统的安全系数挂钩，成为直接用于边坡设计的判别依据。几乎在有限元法开发的同时，研究者就开始了其与边坡稳定分析中传统条分法关系的研究。

虽然在边坡稳定的有限元分析中可以考虑更为复杂的本构模型，但为了与成熟的极限平衡法相比较，目前工程中最普遍的还是采用Mohr-Coulomb(或Drucke-Prager)准则的理想弹塑性模型。至于选何种流动法则尚未取得共识，一部分学者认为剪胀角对边坡稳定性的影响不大；另一部分学者则认为不应忽视剪胀角对边坡稳定性的影响。

1.1..2.2 边坡稚定的大变形有限元分析

经典有限元法常假定边坡在荷载作用下发生的应变是微小的，而实际上，边坡的破坏往往伴随着大变形条件。研究表明：当平均应变为10%时，剪切带内的应变可高达40%.因此，应进行边坡的大变形有限元可靠度分析。

大变形有限元分析已在结构工程及材料工程中得到广泛应用。但由于岩土工程研究对象的复杂性，它在岩土工程中的应用还不多见，目前的研究多集中于土体的固结变形及流固祸合分析。李术才等也采用大变形理论对地下工程进行了分析探讨。大变形理论在边坡工程的应用相对很少，施斌等采用大变形有限元方法分析了边坡体中各单元的应力及变形情况；周翠英等采用有限元强度折减法求解了考虑边坡大变形情况时的边坡总体安全系数。

由上述分析可见，大变形分析理论在边坡工程中的研究还刚刚起步，而且还仅局限于定值法研究。因此，需进行边坡工程的大变形有限元研究及相应的可靠度分析。

1.2可靠度分析方法研究概况

1.2..1结构可靠度理论研究

结构可靠度方法在结构设计中的应用，是其理论逐步发展和不断完善的结果。早期的可靠度计算方法只是考虑随机变量平均值和标准差的所谓“二阶矩模式”，即现在的“中心点法”。由于中心点法不能考虑实际中的非正态随机变量以及可靠指标的不惟一性等缺点，1974年Hasofer and Lind从儿何上对可靠指标进行了定义，将可靠指标定义为标准正态空间内原点到极限状态曲面的最短距离。对于非正态变量Rackwitz和 Fiessler提出一种当量正态转换法，可把非正态变量变换为等价的正态变量，同时提出了求设计点的迭代算法。这种方法被国际结构安全度联合委员会(JCSS)推荐使用，因而亦称为JC法。对于随机变量相关的情形，需要知道随机变量的联合概率分布函数，然后用Rosenblatt变换将相关的非正态随机变量变为独立的标准正态随机变量，这种方法统称为验算点法。

1.2.2结构可靠度理论在边坡稳定分析中的应用——边坡稳定的可靠度分析

随着结构可靠度理论的发展，以及人们对边坡工程中的不确定性认识的逐步深入，边坡工程的可靠度分析也越来越受到重视。可靠度分析首次于70年代引入边坡工程。Duncan针对当时的情况进行了当代水平评述。Ramly等就一个具体的边坡问题全面阐述了可靠度方法在边坡中的应用。上述文献的共同特点是：将边坡稳定的各种极限平衡条分法与某种可靠度分析分析方法(主要是MFORM，FORM，MCSM)相结合，从而得到边坡的可靠指标或破坏概率。分析表明：可靠度分析中边坡的最小可靠指标面与定值法分析中边坡的最小安全系数面是不同的：边坡稳定的可靠度分析中，FORM法从理论上比MFORM更合理，但由于MFORM法计算简单，对于近似线性问题，其误差也不大，因此MFORM与FORM都是边坡工程中经常使用的可靠度分析方法。

1.3 研究目的、意义和方向

1.3.1 研究目的

边坡稳定性分析方法的研究尽管是一个古老的课题，但随着现代计算技术的进步及工程建设的要求，仍有很多内容需要进一步探索。因此，本文的目的是探索一种新的边坡稳定可靠度分析方法—边坡稳定的非线性有限元可靠度分析方法。该方法应能反映实际岩土体的非线性性质(如材料非线性，几何非线性)和边坡工程中的随机不确定性，从而能更准确地评价边坡工程的稳定性；该方法应能得出边坡体的整体可靠指标及相应的滑面位置，从而为滑坡灾害的风险分析、风险管理、预测预报及加固设计提供科学依据，达到减灾防灾、安全经济的目的。

1.3.2 研究意义

该方法具有十分重要的科学意义及实用价值。从科学意义来看，该项目属于力学前沿课题。它综合了工程地质学、岩土力学、弹塑性力学、非线性有限元方法、概率论与数理统计、可靠度数学、计算机科学等多学科的知识，是一门交叉学科，其研究成果将促进各相关学科的发展。从实用价值来看，这种方法能更真实地反映边坡工程的本质规律，克服了现有边坡稳定性分析方法中含有诸多不合理简化假设的限制，因而能更准确地评价边坡的可靠度及破坏概率。工程人员利用这种方法可更好地考虑边坡工程中各种不确定因素及各种复杂边界条件对边坡稳定性的影响，可更科学地进行滑坡灾害的风险分析、风险管理、预测预报及加固设计。

1.4 展望

利用非线性有限元法分析边坡的可靠度，能反映实际岩土体的非线性性质(如材料非线性，几何非线性)和边坡工程中的随机不确定性，从而能更准确地评价边坡工程的稳定性；该方法应能得出边坡体的整体可靠指标及相应的滑面位置，从而为滑坡灾害的风险分析、风险管理、预测预报及加固设计提供科学依据，达到减灾防灾、安全经济的目的。但是，要深入研究边坡工程的可靠度，仍有许多问题值得进一步探讨。

参考文献

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边坡工程论文篇8

[关键词]可靠性；边坡工程；应用

边坡工程的可靠性分析是近20年发展起来的评价边坡工程状态的新方法，它把边坡岩体性质、荷载、地下水、破坏模式、计算模型等影响边坡稳定性的多个因素作为不确定量，借鉴结构工程可靠性理论方法，结合边坡工程的具体情况，用可靠指标或破坏概率来评价边坡安全度。与传统的确定性理论相比较，可靠性分析能更好地反映边坡工程的实际状态和安全程度，正确合理地解释许多用确定性理论无法解释的工程问题。

边坡的工程质量是以边坡工程的安全性、实用性和时效性等性能指标为判别基准的。边坡的安全性是指边坡工程在形成和使用过程中，在常规工作环境和条件作用下，保持边坡稳定的能力；边坡的实用性是指边坡在预定的条件下，满足特定工程使用要求的能力。边坡的时效性是特定的主体工程这其工程寿命期限内，在正常形成和使用条件下，不致因边坡岩土体性能随时间迁移而出现的不可接受的破坏概率的能力。一个边坡具有安全、实用和时效性能，人们就认为它存在可靠性。因此，可将安全性、实用性和时效性合称为可靠性。边坡可靠性可定义为：在规定的条件下和规定的时间内，边坡完成预定功能的能力，表征边坡可靠性的两个指标是边坡的可靠度和失效概率（或破坏概率）。其中边坡的可靠度是边坡在规定的条件下和预定的时间内完成预定功能的概率，边坡的失效概率（破坏概率）是边坡在规定的条件下和预定的时间内系统功能失效、破坏的概率。边坡可靠度Ps与破坏概率Pf之和为全概率，即有Ps+Pf=1。

由此可见，边坡可靠性是评价和衡量边坡工程质量的综合指标，提高边坡可靠性与提高边坡工程质量具有同样的意义。

一、边坡可靠性分析原理

边坡工程可靠性分析的基本原理可归纳为：在对边坡工程系统进行地质分析的基础上，确定边坡的滑移破坏模式，将岩土体性质状态参数、边坡几何参数、荷载、地下水压等随机变量用合理的分布函数描述，根据破坏准则，建立边坡破坏的数学模型，选择合适的可靠性计算方法，进行边坡的稳定性评价，预测边坡发展趋势，为工程决策提供依据。

二、评价方法

可靠性理论方法主要包括：蒙特卡洛模拟法、罗森布鲁斯法以及一次二阶矩法等。其中，蒙特卡洛模拟法不受分析条件的限制，对极限状态函数和变量分布形式要求不高，可以模拟出边坡系统的主要状态和特征。在足够的模拟次数下，就能求得一个相对精确的破坏概率、可靠指标。因此，蒙特卡洛模拟法相对精度较高，方法简单容易实现。主要问题是模拟计算次数太多，特别是破坏概率较小时，运算量大，收敛速度慢。随着计算机技术的发展，计算机运算速度较来越快，蒙特卡洛法的收敛速度已不再是要解决的难题。罗森布鲁斯法适应于状态函数中各状态变量已知和未知的情况，利用状态变量的均值和方差，假定状态函数分布已知（通常假定为正态分布），通过计算状态函数的一阶矩及二阶矩求出破坏概率和可靠指标。此种方法计算简单方便，但相对精度较低，可满足于一般边坡工程的评价。一次二阶矩法计算简便，可直接导出求解可靠指标的解析式，但对变量的分布形式有限制，只适合于变量服从正态分布的情况。

三、边坡可靠性评价的影响因素

边坡工程的不确定性影响因素按其成因可以分为四类：物理不确定性、统计不确定性、模型不确定性和人为过失造成的不确定性等。在具体的边坡工程分析中，可以概述如下：（1）岩层（土层）剖面与边界条件的不确定性；（2）岩土体性质固有的变异性；（3）试验样品数量不足；（4）外加荷载大小和分布的不确定性；（5）勘测取样方法与试验方法的误差；（6）计算模型的不确定性。

边坡的稳定性受多种因素影响，主要可分为内在因素和外部因素。内在因素包括结构面的物理力学性质、岩土体结构、地质构造、水文地质条件等。外部因素包括工程荷载条件、地震作用、边坡形态的改造、植被作用等。其中，岩土体的物理力学性质包括岩土体的容重、抗压强度、弹性模量等参数，在这些变量中，岩质边坡最值得重视的是结构面的抗剪强度。

影响边坡稳定的岩体结构因素，主要包括结构面的倾向和倾角、走向、结构面的组数和数量，结构面的连续性等几个方面。地质构造是影响边坡稳定的重要因素，其因素包括区域构造特点、边坡的褶皱形态、岩层的产状、断层和节理裂隙的发育特征及区域新构造运动活动特点等。边坡形态对边坡的稳定性有直接影响。边坡形态指边坡的高度、长度、剖面形态、平面形态及边坡的临空条件等。地震是诱发边坡变形破坏的重要条件，地震活动的强弱直接关系到边坡的稳定性以及所诱发的边坡破坏的规模、范围。地震的强弱通常由地震震级和地震烈度来衡量。

地震对边坡稳定性的影响表现为累计效应和触发效应2个方面；前者主要表现为地震作用引起边坡岩体结构松动，破裂面、弱面错位和孔隙水压力累计上升；后者主要表现为地震的作用造成边坡中软弱层的触变液化以及使处于临界状态的边坡瞬间失稳。

除了上述分析因素外，岩土体的风化作用、人类工程活动、植被情况等因素都会对边坡的稳定性产生影响。

四、可靠性评价模型的建立

建立可靠性评价模型是运用模拟方法的前提。对一个边坡工程形成过程进行分析、设计和控制，要掌握过程的属性、特征和状态，应建立相应的数学模型。数学模型是用数学方程来描述系统性能的模型。模拟模型应具有以下的功能：

1.系统评价功能：根据极限平衡原理及安全系数Fs≤1.0或安全储备Ms≤0便开始破坏的准则，对已形成边坡或拟建边坡的稳定性和可靠性进行系统评价；

2.方案比较功能：对于同一边坡工程不同设计方案进行分析、比较，从中选择较优的方案；

3.系统预测功能：预测边坡系统在既定条件下现在和未来的工作状态、破坏概率、破坏危害等；

4.因素判定功能：通过灵敏度分析，在众多的影响因素中，判定对系统状态影响最大的因素以及它们的影响程度；

5.系统优化功能：确定在何种状态变量组合下，能够获得最佳的系统响应。

定义随机变量R、S，在传递系数法的极限平衡理论基础上，建立相应的计算模型和计算公式。假定边坡材料满足摩尔—库仑强度准则，计算模型的滑坡面为折线形，坡体只受水平向地震加速度的影响。对边坡岩土体进行竖直条分，假设坡体条间力的合力与上一条坡体底面相平行，如图1所示。

结合力的平衡条件，逐条向下推求，直至最后一条坡体的推力为零。其中，要考虑地震力作用，因场地地下水较低，故不考虑地下水作用。

根据摩尔—库仑准则，有

由式（1）、式（2）和式（3）可以解出：

在求解具体问题时，首先假定Fs=R/S为一定值，然后由第一条开始逐条向下推求，直至求出最后一条的推力Pn=0。Fs为边坡滑动的安全系数。

根据式（5）、式（6）可得出

其中：R—边坡抗滑力；

S—边坡下滑力；

Ri—第i块的抗滑力；

Si—第i块的下滑力；

Wi—第i块的重量，kN/m；

Ci—第i块的内聚力，kPa；

Li—第i块的滑动面长度，m；

φi—第i块的内摩擦角，（°）；

αi—第i块滑面倾角，（°）；

A—地震加速度；

ψj—第i块段的剩余下滑力传至第i+1块段的传递系数。

由式（8）、式（9），并将Rn、Sn的表达式代入，可以得到边坡可靠性状态方程为：

式中各参数含义同上。

状态函数Z=R-S的可靠指标β为：

当R、S为标准正态分布时，其失效概率为：

五、结语

1.对可靠性理论的基本概念及其原理进行了阐述，并对岩土工程领域可靠性理论常用的分析计算方法进行了叙述，主要包括蒙特卡罗模拟法、罗森布鲁斯法以及一次二阶矩法等。其中一次二阶矩方法又包括中心点法、验算点法（J-C法）、映射变换法和实用分析法。

2.对地震力作用下公路高边坡可靠性评价的原理及影响因素进行了分析，主要影响因素包括内在因素和外部因素。内在因素包括结构面的物理力学性质主要指抗剪强度参数、岩土体结构、地质构造、水文地质条件等。外部因素包括工程荷载条件、地震作用、边坡形态的改造、植被作用等。

3.建立了边坡工程的可靠性评价模型。

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