浅析岩质边坡滑坡的特点及治理

　　摘要：边坡稳定性问题一直是岩质边坡一个重要研究内容。它涉及水电工程，铁道工程，公路工程，矿山工程等诸多工程领域，能否正确评价其稳定性直接关系到建设的资金投入和人民的生命财产安全。边坡稳定性分析方法很多，不同的方法又各具特点，有一定的适用条件。如何根据具体的边坡工程地质条件，具体地分析目的与精度要求，合理有效地选用与之相适应的边坡稳定性分析方法，是一项很重要的工作。
　　关键词：滑坡；稳定性；监测
　　随着我国经济建设步伐的加大、西部大开发战略的实施，我国迎来了大规模基础设施建设的高潮，这必然会对地质环境造成不同程度的破坏，并产生大量的边坡问题。边坡是自然斜坡和人工斜坡的总称，自然斜坡是由自然地质作用形成的后期未经人工改造的斜坡，这类边坡在山区广为分布，如山坡、处于山区江河的岸坡；人工斜坡指经人工开挖或改造而形成的斜坡，如铁道两旁的边坡等。边坡滑动(即滑坡)是自然界和工程中常发生的现象，它产生于特定的环境，有其自身的发生发展、演化和消亡的过程和规律。
　　一、滑坡的特点
　　1.1产生滑坡的内在因素
　　产生滑坡的主要条件：一是地质岩性与结构，这是滑坡发生的内在因素；二是内外营力和人为作用的影响。岩体不同于一般的工程材料，它的形成经历过漫长的地质年代，经受过各种地质作用和构造力的影响，岩体内充满着各种各样的结构面，岩体内的结构面及它控制下形成的岩体结构控制着岩体的破坏机制。破裂结构面的存在导致了岩体力学性质的显著弱化和强烈的各向异性。进行边坡治理的都是不良的复杂地质体，具有非均匀、非连续、流固耦合的特性，地质体中含有大量的断层、裂隙、节理、软弱夹层等，通常被称为地质结构面。结构面的抗拉和抗剪强度都很低，其大小取决于结构面充填物的胶结强度和其粗糙度。受到拉伸时结构面会张开、而受到较大的剪切力时会沿着结构面发生错动，地质体的这种不连续性对地质体的力学特性起着控制作用。
　　1.2产生滑坡的外在因素
　　水是诱发滑坡的重要的外部因素，水对改变岩土体的力学特性起着关键作用，由于水的作用结构面的充填物强度会降低(软化)甚至损失。据统计降雨诱发的滑坡(通常称为降雨滑坡)在世界上分布最广，发生频率最高，在诸类滑坡中给人类造成的危害最大。水作为诱发滑坡的主要因素是人们一直关注的问题。大量学者在这方面作了研究工作。库水位的骤降对滑坡的稳定最为不利，影响滑坡稳定的参数有：坡体的渗透系数K、给水度、库水位下降速度V0、含水层厚度和下降高度。总结起来水对边坡稳定性的影响主要包括两个方面，水的软化作用和水压力的影响。
　　二、现行滑坡治理方法存在的不足
　　2.1实验研究
　　原位实验的结果能够较好的反映岩体自然特性，可以得到一定尺寸范围的岩体力学参数值。不过现场原位实验突出的问题是现场测点的代表性、埋设测试元件对岩土体的扰动性、以及测试方法的可靠性，而且考虑到尺寸效应又不能选择尽可能大的尺寸范围，所选择的实验点经常带有局限性，使得实验结果具有分散性。
　　在室内实验中，原状试样的代表性，取样和制作试样过程中的扰动，试验边界条件与现场边界条件的差异，且由于物理实验条件的限制，水的作用机理研究很难完全由实验揭示，实验还未能准确的描述滑坡的变形破坏机理，能够相对准确描述滑坡发生机理的实验方法正在探索之中。这样数值模拟就成为实验研究的一个很好的补充工具。
　　2.2数值计算研究
　　数值计算是边坡稳定性分析的重要途径之一。岩体内充满着各种各样的结构面，岩体内的结构面及其形成的岩体结构控制着岩体的破坏机制。因此一种合理的计算模型和计算方法必须能描述岩体的这种特征，另外水压力对边坡稳定性有重要影响，因此也必须把水压力考虑到计算模型中来。当前各种计算滑坡稳定性的方法都在考虑水压力的影响，但主要的工作仍围绕着极限平衡方法和有限元法。此外，非连续介质力学方法〔离散元方法(DEM)〕也在做这方面的工作。
　　2.2.1极限平衡法
　　极限平衡法是通过分析边坡的“潜在滑动面”上的荷载和抗力的平衡状况来定量评价边坡稳定性。其基本思路为：假定岩土体滑动是在滑动面上发生滑动而造成的，滑动面上的岩土体服从破坏条件，假定滑动面已知，其形状可以是平面、圆弧面、或其他不规则曲面，通过考虑滑动面形成的隔离体的静力平衡，从而确定沿这一滑动面滑动的破坏荷载。极限平衡法有许多种类，如圆弧法、瑞典法、Bishop法、Sarma法，有的极限平衡法考虑隔离体的整体平衡，有的方法把隔离体分成若干竖条，然后考虑每一条的静力平衡，这样就可以系统地求出一系列的滑面发生滑动的破坏荷载，其中最小的破坏荷载就是所要求的极限荷载，与之对应的滑动面就是最危险的滑动面。
　　极限平衡法抛弃了应力场的求解过程，通过坡体达到极限平衡确定失稳的条件，方法简单、易于理解和掌握在工程中得到了应用。但极限平衡法是人为假定滑动面，且不能研究山体变形和破坏的过程，不能很好的满足现代化工程建设的需求。
　　2.2.2连续介质力学的计算方法
　　连续介质力学的计算方法主要有有限元法(FEM)、有限差分法(FDM)、边界元法(BEM)、无网格法(EFM)以及这类方法的耦合。O.C.Zienkwicz首先把有限元法引入岩体力学的计算中。随后针对岩体中的结构面，R.E.Goodman提出模拟岩体位移间断面特性的节理单元，该方法在土木工程的岩土力学分支中得到了广泛的应用，其优点是部分地考虑了岩土体的非均质、不连续特性；考虑了岩土体的应力应变特征；可以避免像极限平衡法那样将边坡体视为刚体和过于简化边界条件的缺点，能够比较接近实际的从应力应变角度出发分析边坡的变形破坏机制，可以了解边坡的应力分布和位移变化。
　　有限元对岩体破坏的描述，通常的做法是把Goodman节理单元引入有限元程序中，假定Goodman节理单元的节理厚度为零，这种处理方法在很多的实际岩体力学问题中得到了应用。但有限单元法是基于连续性假设的数值方法，单元块体之间要保持位移连续、变形协调，因此无法计算单元块体大尺度的张开、滑移和单元块体之间的完全分离。
　　此外，由于Goodman节理元的厚度设为零，从而决定了节理单元的长度与厚度比很大，这会引起数值病态。
　　三、滑坡治理的特点
　　滑坡治理应针对滑坡发生的主要原因，不同类型的边坡有不同的结构和地质条件，同类边坡和灾害也会因形成条件、成因机制、稳定状态等的差异而各有不同的特点，因此边坡治理应具体问题具体分析。但是想改变边坡的结构是困难的，而决大多数滑坡是由降水引起的，所以滑坡治理应以治水为主，如截排表面水、打集水井、排水孔等。这样经济上也更合理。
　　在实际治理中，有些工程措施可以事先定量地反映出治理效果，比如抗滑桩的作用，就可以通过计算直接得出它能提高了多少稳定系数，而有些措施对它的效果就不能事先定量反映出来，只有实施后通过监测来反映它的效果。另外滑坡发生与发展主要表现为它是一个动态过程，人们对滑坡体的认知也存在一个过程。
　　随着各方面工作的不断深入，相关信息资料的不断获取，人们对滑坡体认识程度会越来越深，准确程度会越来越高。所以对滑坡治理而言，应是边勘察、边设计、边监测、边施工。
　　四、结束语
　　综上所述，影响边坡稳定性的原因是多方面的，而且绝大部分因素是动态的、变化的，因此滑坡灾害也是变化与发展的过程。边坡治理对边坡地质体的认识不够或者忽视岩体结构的决定作用，将会导致治理工程的失败。水是诱发滑坡的重要的外部因素，因此滑坡治理措施应以治水为主，结构治理为辅，多种措施综合治理。根据滑坡发生发展的特点，要提高岩质边坡工程的分析和设计水平，一定要加强对岩体工程性质的研究和岩体结构的探测，将理论分析、室内外实验和工程经验相结合，根据当地气候环境、工程地质和材料来源等具体情况，因地制宜，就地取材，选用适当的工程类型或排水设施，不要轻易取消或减少必要的防护工程设施。
　　
　　参考文献：
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