淺談邊坡穩(wěn)定性的影響因素

陳藝軍 蔣霄 劉思遠(yuǎn)

摘要：邊坡土體的穩(wěn)定性受許多因素影響，這些因素既相互聯(lián)系又相互影響，其中任何一個因素的改變都可能會導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，誘導(dǎo)其他因素發(fā)生改變，從而引起邊坡穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)生變化。本文以邊坡工程為研究對象，分析了邊坡巖土體類型、地質(zhì)構(gòu)造、邊坡形態(tài)、地下水、氣候條件、風(fēng)化作用、人類活動和振動作用等因素對邊坡穩(wěn)定性的影響，為正確認(rèn)識邊坡穩(wěn)定性、合理設(shè)計(jì)和治理邊坡、降低邊坡失穩(wěn)災(zāi)害帶來的損失提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：邊坡；穩(wěn)定性；影響因素

1前言：在地下工程、建筑工程、道路工程、水利工程等眾多工程領(lǐng)域中，均需要建設(shè)大量的邊坡。而邊坡失穩(wěn)是巖土體變形中規(guī)模大、數(shù)量多、性質(zhì)復(fù)雜的一種不良物理地質(zhì)災(zāi)害，并且邊坡失穩(wěn)極容易對人類的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成極大的威脅和危害。因此，邊坡穩(wěn)定性問題一直是工程設(shè)計(jì)需要專項(xiàng)研究的課題。通過對邊坡穩(wěn)定性的影響因素進(jìn)行分析，提出合理的加固措施，將會大大降低邊坡失穩(wěn)引起的損失。

2邊坡穩(wěn)定性的影響因素

影響邊坡穩(wěn)定性的因素主要有邊坡巖土體類型、地質(zhì)構(gòu)造、邊坡形態(tài)、地下水、氣候條件、風(fēng)化作用、人類活動和振動作用。其中，邊坡巖土體類型、地質(zhì)構(gòu)造、邊坡形態(tài)屬于內(nèi)部因素，地下水、氣候條件、風(fēng)化作用、人類活動屬于外部因素。隨著人類科技的不斷進(jìn)步，人類活動對邊坡穩(wěn)定性的影響獻(xiàn)越來越大，改變邊坡的形狀、高度和坡度，對路塹或基坑開挖以及對路堤填筑或坡頂?shù)亩演d等都會影響邊坡的穩(wěn)定性。

2.1外部因素

2.1.1邊坡巖土體類型。邊坡巖土體類型分為粘性土邊坡、軟土邊坡、砂性土邊坡和黃土邊坡，其之間性質(zhì)的差異是影響土質(zhì)邊坡穩(wěn)定的主要因素。①粘性土邊坡，一般具有干時(shí)堅(jiān)硬開裂，遇水后膨脹分解呈塑狀的特點(diǎn)，對邊坡穩(wěn)定性極為不利；②軟土邊坡，軟土因其抗剪強(qiáng)度極低，對于邊坡穩(wěn)定極為不利，并且軟土邊坡難以成形，對于工程的不利影響更為大；③砂性土邊坡，由于砂性土結(jié)構(gòu)較疏松、粘聚力低，因此，在振動力作用下，易發(fā)生液化破壞，造成邊坡失穩(wěn)：④黃土邊坡，黃土具有濕陷性和多孔性，成分以粉粒為主，天然狀態(tài)下含水量很少，干燥時(shí)很堅(jiān)固，可形成直立邊坡，但遇水后黃土因?yàn)闈裣菪远鴱?qiáng)度大為降低，容易形成裂縫或遭受侵蝕，進(jìn)而造成崩塌和滑動。

2.1.2地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造對邊坡穩(wěn)定性的影響主要在于結(jié)構(gòu)面性質(zhì)、巖體及其組合形式、充填物成分對邊坡穩(wěn)定性的影響。當(dāng)傾向不利的結(jié)構(gòu)面走向與坡面平行時(shí)，整個坡面都具有臨空自由滑動的條件，因此對邊坡的穩(wěn)定不利。巖體及其組合形式對邊坡的影響主要表現(xiàn)在巖石堅(jiān)固程度、完整性程度、風(fēng)化程度這些方面；堅(jiān)硬巖石容易形成高邊坡，軟巖石邊坡穩(wěn)定性較差，極易導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性降低：巖石越完整，風(fēng)化程度越低，其組成的邊坡就毯穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)面里的軟弱物質(zhì)會降低邊坡強(qiáng)度。

2.1 3邊坡形態(tài)。邊坡形態(tài)對邊坡的穩(wěn)定性有著直接影響。不利形態(tài)的邊坡往往在坡頂產(chǎn)生張應(yīng)力，在坡腳產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪應(yīng)力，并引起坡頂出現(xiàn)張裂縫，坡腳出現(xiàn)剪切破壞帶，這些作用效果極大地降低邊坡的穩(wěn)定性。通常情況，坡度越陡，邊坡越容易失穩(wěn)；坡高越大，邊坡穩(wěn)定性越低；平面上呈凹形的邊坡比呈凸形的邊坡穩(wěn)定；同是凹形邊坡，邊坡等高線曲率半徑越大，越有利于邊坡穩(wěn)定。

2.2外部因素

2.2.1地下水。地下水對邊坡穩(wěn)定性的影響可表現(xiàn)在地下水的靜水壓力、動水壓力和水的軟化作用這幾個方面。地下水對邊坡穩(wěn)定性的影響有以下幾個方面：①靜水壓力，靜水壓力的影響下，處于地下水位以下的透水邊披將承受邊坡土體中水的浮力的作用：而不透水的邊坡，充水的裂隙和坡面都將承受靜水壓力，這些都對邊坡的穩(wěn)定性不利。②動水壓力，地下水的滲透流動，將帶走結(jié)構(gòu)面中的細(xì)小顆粒，導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定陛下降。經(jīng)過長期的滲流作用，原來的結(jié)構(gòu)面被擴(kuò)大為連貫的滲流通道，并隨著滲流時(shí)間的增加，通道被不斷擴(kuò)大，最終將導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。③水的軟化作用，水的軟化作用是指水的浸泡和侵蝕使邊坡土體強(qiáng)度降低的作用，地下水的侵蝕也在一定程度上破壞邊坡。

2.2.2氣候條件。氣候條件對邊坡穩(wěn)定性的影響有多種方式，如降雨、融雪、氣溫變化等。以大氣降雨和融雪為例：大氣降雨和融雪提高了地下水的補(bǔ)給量，使地下水位提高，靜水壓力增大；造成水的滲流方向和速度變化，產(chǎn)生動水壓力；增大孔隙水的壓力，引起土體內(nèi)部剪應(yīng)力的增大，使邊坡滑動面的抗滑能力降低，最終邊坡穩(wěn)定性降低。

2.2.3風(fēng)化作用。風(fēng)化作用也能對邊坡產(chǎn)生不利影響，結(jié)構(gòu)面在風(fēng)化作用下尺寸增大，并可能產(chǎn)生風(fēng)化裂隙等次生結(jié)構(gòu)面以及次生粘土礦物，使得水份更加容易滲入土體。隨著時(shí)間的延長，巖體結(jié)構(gòu)面尺寸過于增大，邊坡土體的抗剪強(qiáng)度明顯減弱，最后導(dǎo)致邊坡土體的脫落或崩塌。

2.2.4人類活動。人類活動并不一定對邊坡工程有害，而是具有雙刃劍的特征；其對邊坡穩(wěn)定性的影響既是一種重新改造，也是一種破壞。有一些人類活動對邊坡穩(wěn)定有利，有一些活動卻有不利的作用。例如：①削坡減重，這是邊坡治理常用的一種方式，但同時(shí)也會造成坡腳壓重不夠，降低了邊坡滑動面的抗滑力。②增加坡頂荷載，這樣增加了邊坡滑動時(shí)的下滑力，同時(shí)產(chǎn)生了應(yīng)力集中現(xiàn)象，引起邊坡穩(wěn)定性降低。

2.2.5振動作用。外部振動對邊坡穩(wěn)定性的影響主要體現(xiàn)在地震、邊坡施工或露天開挖和車輛行駛施加的反復(fù)荷載。①地震作用時(shí)，邊坡會受到水平地震力，下滑力增大；隨著地震力的反復(fù)作用，邊坡內(nèi)部可能發(fā)生相對錯動，最終導(dǎo)致崩塌。②爆破施工時(shí)，爆破振動產(chǎn)生的慣性力增加了邊坡巖土體的下滑力，而頻繁的振動會造成裂隙尺寸的擴(kuò)大，從而導(dǎo)致土體沿優(yōu)勢產(chǎn)狀滑出或崩塌，極有可能產(chǎn)生滑坡等自然災(zāi)害。③道路邊坡由于車輛的長期反復(fù)荷載可能導(dǎo)致邊坡土體疲勞，造成邊坡疲勞破壞。

結(jié)束語：巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性受到邊坡巖土體類型、地質(zhì)構(gòu)造、邊坡形態(tài)、地下水、氣候條件、風(fēng)化作用、人類工程活動、振動作用等多種因素綜合作用的影響，這些因素之間相互影響，共同作用致使巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)破壞。通過對影響邊坡穩(wěn)定性因素的研究，可以對影響邊坡穩(wěn)定性因素進(jìn)行針對性的加固措施，從而降低邊坡失穩(wěn)的概率，減少邊坡失穩(wěn)所造成的生命財(cái)產(chǎn)損失。