巖石邊坡穩(wěn)定性分析方法概述

余鑫

【摘 要】現(xiàn)如今關(guān)于巖石邊坡穩(wěn)定性方面的分析問題越來越多，采取一種有效地分析方法來處理是非常關(guān)鍵的，這便使得我們要通過合理的分析方法，來促進分析工作的進一步開展。因此，本文針對巖石邊坡的分析方法開展了定性描述，希望本文的分析能給廣大工作者帶來進一步的理解。

【關(guān)鍵詞】巖石邊坡；穩(wěn)定性；分析方法

一、邊坡穩(wěn)定性分析注意要點

在巖石邊坡穩(wěn)定性的分析當中，往往不能只單獨地采取一種方法。由于只采取一種方法往往會導(dǎo)致分析進行的不是很全面，因此我們在分析過程中往往要采取兩種或兩種以上的分析方法來對巖石邊坡的穩(wěn)定性問題開展全面分析，以保證其全面性。

二、巖石邊坡穩(wěn)定性分析背景

巖石邊坡穩(wěn)定性相關(guān)的問題一直是我們巖石工程所探討的重點。在我國的許多建設(shè)工程中往往都要涉及到這一方面的問題，因此當我們在處理這些問題的過程中便進一步促進了巖石邊坡穩(wěn)定性分析方法的進步。隨著我們對巖石邊坡穩(wěn)定性分析方法地進一步運用，這一方面的知識運用變得越來越成熟，本文便在此對巖石邊坡穩(wěn)定性分析方法做出相應(yīng)闡述，以此來為巖石邊坡穩(wěn)定性分析的理論與應(yīng)用提供相應(yīng)意見。

三、巖石邊坡穩(wěn)定性分析方法

目前巖石邊坡穩(wěn)定性分析方法往往分為兩大類。第一類便是在明確滑坡面之后，根據(jù)其滑裂面上的上滑力與下滑力的大小來計算出邊坡的安全系數(shù)。此類方法的代表有極限平衡法、關(guān)鍵塊理論等。而另外一類卻是運用數(shù)值分析的方法來明確邊坡的位移場以及應(yīng)力場，再運用超載法來使得邊坡達到極限狀態(tài)，由此來獲取安全系數(shù)?，F(xiàn)便將這幾類主要的巖石邊坡穩(wěn)定性分析方法來做進一步闡述。

（一）極限平衡法

由于其運用的十分簡便，而且其適用性也很強，在巖石邊坡穩(wěn)定性的分析方法中，極限平衡法往往運用地相當頻繁。巖石工程當中大多數(shù)均采用剛體極限平衡法，其內(nèi)容便是把巖塊看成一個剛體，問了計算的簡便而忽略了巖體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系[1]，因此此類方法便無法考慮到邊坡的變形與應(yīng)力分布。然而在實際分析的過程中，采取極限平衡法來對巖石的邊坡穩(wěn)定性開展分析時，能夠全面體現(xiàn)出巖石邊坡巖體穩(wěn)定性中碎裂巖體的不均勻性[2]。

（二）數(shù)值計算方法

采取此類方法來分析巖石邊坡的穩(wěn)定性時有許多優(yōu)點。由于巖石邊坡工程其地質(zhì)環(huán)境相當復(fù)雜，加上巖體的不連續(xù)性、不均勻性、各向異性等特性，便使得邊坡工程問題的處理過程變得極其困難。數(shù)值計算方法卻可以有效地應(yīng)付此類難點。其主要原理在于分析出巖石邊坡巖體的破壞準則，從而相應(yīng)地區(qū)分出拉裂區(qū)、塑性區(qū)以及壓碎區(qū)，同時也能明確得出巖石邊坡的起始破壞地點以及巖石漸進破壞的過程，通過這一方面的分析環(huán)節(jié)便可充分把握住巖石邊坡的位移場、應(yīng)變場與應(yīng)力場，從而制定出分步開挖的計劃，此外也能在施工期間掌握巖石邊坡與工程加固彼此的相互影響，而相應(yīng)的在這一環(huán)節(jié)里也要綜合考慮到外界因素對巖石邊坡穩(wěn)定性所帶來的影響，比如爆破、地震、地下水滲流等[3]。當我們對其開展分析時往往采取的分析手段分為有限元法、離散元法、邊界元法等，而數(shù)值計算方法便是將這幾類手段綜合運用起來聯(lián)合處理相關(guān)的問題，以此來簡化復(fù)雜的巖石邊坡問題。

（三）定性分析法

定性分析法是巖石邊坡分析方法中最基本的方法，然而相對于另外的兩種常用手段，其需要收集整理的資料非常多，此外，也得對巖石邊坡的地質(zhì)環(huán)境做出進一步的分析。當處于地質(zhì)環(huán)境分析期間，其分析的關(guān)鍵點還是在于工程地質(zhì)的類比以及水庫塌岸等方面內(nèi)容。同時我們也能夠和過去對此地的巖石邊坡穩(wěn)定性的分析資料做出對照，以此進一步提高分析的準確性[4]。

（四）其它方法

由于巖石邊坡工程所涉及到的巖體其形態(tài)、形成條件各有不同，彼此存在的差異很大。各類方法均是根據(jù)不同的角度來對巖石邊坡的穩(wěn)定性問題開展了探討，例如離散元是根據(jù)離散塊體這一內(nèi)容來對邊坡開展應(yīng)力以及位移計算，而極限平衡法只是考慮了變形破壞的極限狀態(tài)。由于巖體形態(tài)相當復(fù)雜，確定性的計算手段不能概括這一特性，經(jīng)過一個抽象的數(shù)學模型所求取答案會與實際有所偏差，為此，便誕生了一系列的不確定性手段。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法可以模擬人腦的思維，具備了非線性、并行性以及強泛化性等特點。如今，BP網(wǎng)絡(luò)在地質(zhì)體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中運用較多，對于此種方法廣大學者對其作出的研究也十分全面。如盧才金等（1999）[5]對照之前所作出的研究結(jié)論對此方面內(nèi)容作出了綜合性改進，并將其運用于巖石邊坡穩(wěn)定性評判之中，同時也相應(yīng)地構(gòu)建出了評判模型。

邊坡穩(wěn)定性分析的過程充滿了不確定性、隨機性以及模糊性，傳統(tǒng)的手段為定值方法，這一手段往往忽略了其不確定性因素，所給的安全系數(shù)無法充分體現(xiàn)出分析對象的安全可靠程度，針對這一類問題可以通過模糊的數(shù)學方法來處理它，如劉瑞玲等（1999）[6]通過Fuzzy數(shù)學方法來全面顧及工程的實際經(jīng)驗，并構(gòu)建出Fuzzy綜合評判模型。

四、結(jié)論

綜上所述，通過對巖石邊坡穩(wěn)定性的分析，進一步對極限平衡法、數(shù)值分析法、定性分析法以及其它分析法開展了詳細敘述，以此來方便讀者在處理此方面問題時有較好的應(yīng)用。此外，巖石邊坡穩(wěn)定性分析在這十幾年所取得的成果相當突出，不僅完善了傳統(tǒng)的手段，而且還誕生了新的理論手段。

（1）如今邊坡穩(wěn)定性的分析方法種類包含很多，很大部分手段均屬于極限平衡法。其優(yōu)點便突出在簡便、適合性高，可其將滑體當成了剛體，邊界條件并不充分，如此便使得其結(jié)果造成了浪費以及具備一定的危險性。而目前很多學者正在做出進一步的努力來彌補這一方面的不足；

（2）從上個世界60年代起，邊坡工程的數(shù)值分析出現(xiàn)得越來越頻繁，如今便可充分地模擬出巖體非線性本構(gòu)關(guān)系以及施工流程、流體以及地震對邊坡所帶來的作用效果。然而通過計算結(jié)果來評判邊坡的穩(wěn)定性程度目前還是缺少相應(yīng)的有效的、被廣泛承認的方法。同時因為影響邊坡穩(wěn)定性的因素涉及到很多方面，加上巖體的復(fù)雜性及其本構(gòu)關(guān)系等，這便讓巖石邊坡的數(shù)值分析還要經(jīng)過很長的發(fā)展時間方可邁向成熟；

（3）因為巖石邊坡工程現(xiàn)實的狀況相當復(fù)雜并且其涉及到的影響要素很多，若僅僅只采取一種方法往往無法明確評判出一個邊坡的特性，因此要綜合運用兩種或兩種以上的方法來處理巖石邊坡穩(wěn)定性的相關(guān)問題；

（4）巖體參數(shù)確定及穩(wěn)定性分析過程中涌現(xiàn)出新的手段，諸如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學等，雖然這些年來發(fā)展的十分迅速，但畢竟是后起之秀，依舊存在某些缺漏，并不完善，如今還沒有廣泛運用在實際的邊坡工程之中，因此還得進一步全面發(fā)展這一方面的內(nèi)容，爭取早日讓其在巖石邊坡工程中展現(xiàn)出強大的力量。

【參考文獻】

[1] 王宇，蘇生瑞，余宏明.基于穩(wěn)定性耦合分析法的余王扁邊坡穩(wěn)定性分析[J].煤田地質(zhì)與勘探，2010（05）.

[2] 劉杰，李建林，王樂華，駱世威，朱敏，周濟芳，趙宗勇.三種邊坡安全系數(shù)計算方法對比研究[J].巖石力學與工程學報，2011（S1）.

[3] 曾亞武，田偉明.邊坡穩(wěn)定性分析的有限元法與極限平衡法的結(jié)合[J].巖石力學與工程學報，2005（S2）.

[4 ]徐炎兵，劉金龍，伊盼盼.基于有限元技術(shù)的邊坡穩(wěn)定性考察[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2009（03）.

[5] 盧才金等.改進的BP網(wǎng)絡(luò)在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價中的應(yīng)用[J].巖石力學與工程學報，1999 ，18（3）：303-307.

[6] 劉瑞玲等.巖石邊坡穩(wěn)定性和Fuzzy綜合評判法[J].巖石力學與工程學報，1999，18（2）：170-175.endprint