淺析邊坡穩(wěn)定性影響因素

張少軒

（成都理工大學環(huán)境與土木工程學院， 四川 成都 610059）

0 前言

邊坡是由人工形成或者自然形成的斜坡，在建設工程活動中是最為基本的地質環(huán)境，同時也是建設工程最為常見的工程形式。邊坡滑坡崩塌作為全球三大地質災害之一，將嚴重危害到生命及財產(chǎn)安全。邊坡滑坡崩塌即為邊坡失穩(wěn)的主要表現(xiàn)形式，而影響邊坡穩(wěn)定性的因素較多，同時各種因素之間存在著復雜性、不確定性及相互影響性，例如邊坡土質情況、巖土體結構面、地下水等等。

1 邊坡穩(wěn)定性影響因素

1.1 內在因素

邊坡土質類型，邊坡根據(jù)土質類型分為粘性土邊坡、軟土邊坡及砂性土邊坡，不同類型的邊坡所導致的失穩(wěn)類型都是存在差異的；地質構造，主要表現(xiàn)在不同構造的發(fā)育程度、規(guī)模以及充填程度等都是不同的，從而對邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響也是不同的；邊坡形態(tài)，所謂邊坡形態(tài)就是指邊坡的高度、坡度、平面形態(tài)以及邊坡的臨空條件等等，而邊坡形態(tài)對邊坡穩(wěn)定性將產(chǎn)生直接性的影響。一般情況下，邊坡的坡度越陡，則邊坡則更容易失穩(wěn)，而坡度越緩，則穩(wěn)定性越好；坡高越大，則邊坡穩(wěn)定性越差；水文地質條件，水文地質條件主要包括地下水的賦存、補給、徑流等等。水文地質條件的改變將會直接影響地下水的富集程度。邊坡巖體的力學性質受水的影響程度是相對較大的，地下水的富集將會增加邊坡失穩(wěn)的概率，同時導致軟弱夾層與結構面之間的抗剪強度降低，導致孔隙水壓力上升，進而使得邊坡滑動面的抗滑能力減小。

1.2 外部因素

自然降水，氣候類型的差異也會影響降水量，所以不同地區(qū)的降水量都是存在區(qū)別的，從而也導致邊坡穩(wěn)定性不同；風化作用，風化作用對邊坡穩(wěn)定性的影響實際上是有限的，風化作用將會導致邊坡土層的結構面規(guī)模的增大，條件出現(xiàn)惡化；坡體植被同樣也會對邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。邊坡植被對邊坡穩(wěn)定性的影響主要是包括水文地質效應及力學效應兩個方面的原因；人類工程活動對邊坡穩(wěn)定性的影響程度是較為明顯，人類的工程活動對于邊坡穩(wěn)定性實際上具有兩面性，既是對土體的改造，同時也是一種破壞，不適宜的活動往往會導致邊坡失穩(wěn)，進而出現(xiàn)滑塌事件。

2 邊坡穩(wěn)定性分析方法

2.1 地質類比法

所謂工程類比法又稱為工程地質擬比法，是一種定性分析的方法，地質類比法主要方法包括歷史分析法、邊坡評比法以及因素類比法等等。地質類比法最為基礎的工作內容即為地質勘查，對工程地質條件進行調查與分析，例如地形地貌、地層的巖性、地質的構造等等，若是存在已經(jīng)被破壞的邊坡，則對其破壞現(xiàn)象進行調查，對破壞邊坡發(fā)生的原因、影響因素及破壞規(guī)律等進行總結。同時對地質因素的相似性及差異性等內容進行了解與對比，從而得到穩(wěn)定性因素的分析與評價。

地質類比法最大的優(yōu)勢就是能夠綜合考慮影響邊坡穩(wěn)定性的各種因素，快速的對邊坡穩(wěn)定性及其發(fā)展趨勢等內容進行估計及預測。但是該方法也會由于檢測條件、檢測經(jīng)驗等方面的局限性而出現(xiàn)偏差。地質類比法適用于地質條件較為復雜的地區(qū)，若是勘查工作缺乏前期的資料，則一般使用地質類比法對邊坡進行定性評價。

2.2 極限平衡法

極限平衡法就是指根據(jù)邊坡上的滑體或者滑體分塊的力學平衡原理來分析邊坡在不同破壞模式下所表現(xiàn)出的受力情況，同時根據(jù)邊坡上滑體的抗滑力與下滑力之間的關系來判斷邊坡的穩(wěn)定性。極限平衡法作為邊坡穩(wěn)定性分析的主要方法之一，在實際工程實踐中也得到了廣泛的應用。

（1）瑞典條分法

瑞典條分法需要進行基本的假設，假設A邊坡穩(wěn)定為平面應變問題，而B滑動面為圓弧，C計算圓弧面的安全系數(shù)時，需要將條塊重量向滑動面進行分解從而得到法向力。瑞典條分法計算原理如圖1。

圖1 瑞典條分法計算原理

瑞典條分法由于不考慮條間力的作用，所以僅僅能夠滿足滑動體之間的力矩平衡條件，因此產(chǎn)生的誤差導致安全系數(shù)相對較低。一般瑞典條分法在未給出應力作用下的結構圖像的條件下，仍然可以對邊坡的穩(wěn)定性做出精確的評價，能夠很好的分析邊坡強度參數(shù)。但是該方法需要提前了解到滑動面的大致形狀以及位置，這是其有效應用的局限性。

（2）改進的條分法

由于瑞典條分法存在一定的局限性，因粗在瑞典條分法的基礎上進行改進，得到了諸多條分法的改進計算方法，例如 Bishop條分法、Sarma條分法、斯賓塞法、傳遞系數(shù)法等等。其中Bishop條分法是假設滑動面的形狀為滑裂圓弧面，并且條塊之間僅有水平作用力，而不存在垂向作用力，也就是說條塊在滑動的過程中不存在垂向的運動趨勢。與瑞典條分法相比安全系數(shù)精度更高；Sarma條分法作為極限平衡法的最新發(fā)展結果，認為邊坡巖體除非是沿著一個理想的平面滑動，才可看做是一個完整的剛體運功，否則就應該先破裂成為多個可相對滑動的塊體。該方法能夠適用于各種形狀的滑動面進行邊坡分析，并且根據(jù)巖體實際存在層面、斷層等劃分條塊，但是不要求條塊必須要保持垂直，通過該方法計算得到的結果與實際值相近。

2.3 邊坡可靠性分析法

邊坡工程中是以巖體作為工程材料的一種工程結構，由于組成及結構上的區(qū)別，導致邊坡存在不均勻性，對于天然邊坡而言更是如此。構成邊坡的地質在經(jīng)受長期循環(huán)的地質作用影響之下，同時由于作用強度不一，導致邊坡工程的地質性質有著非常大差異。當前，邊坡可靠度分析所采取的方法主要為可靠指標法、蒙特卡洛模擬法以及統(tǒng)計矩法等等，通過對邊坡可靠性的準確分析將能夠在很大程度上提高對邊坡穩(wěn)定性的監(jiān)控，從而采取相應的改進對策。

2.4 數(shù)值分析法

數(shù)值分析法是隨著計算機技術的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的，數(shù)值分析法在非均質、非線性及復雜邊坡分析中起到了關鍵作用，利用計算機技術處理而獲得巖體應力應變的關系，并且能夠通過模擬土方工程的施工、支護工程施工及地下水滲流等情況，來分析巖體與支護結構之間的關系。數(shù)值分析法中常用的方法包括有限元法、邊界元法、離散單元法等等。不同計算方法所適用的條件都有所差別，例如邊界元法就是適用于小變形均質的連續(xù)介質情況，有限元法能夠將連續(xù)的系統(tǒng)進行分割，從而在每個單元找到一個近似解，之后再將所有單元合并成一個系統(tǒng)做最后的統(tǒng)計分析，這種情況適用于范圍較大的情況。

3 結束語

影響邊坡穩(wěn)定性的因素包括外部因素及內部因素，在本文中對邊坡影響因素進行了總結分析，并且提出了穩(wěn)定性分析方法，從而實現(xiàn)對邊坡穩(wěn)定性的實時監(jiān)控與科學管理，避免出現(xiàn)坍塌、滑坡等嚴重事故。

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