趙宇

摘 要：離開成都平原向東，川內(nèi)廣大的低山-丘陵區(qū)，其建設(shè)開發(fā)不可避免地面對坡地開發(fā)前期評估、邊坡勘察及其中的邊坡穩(wěn)定性評價等系列問題。一般，邊坡巖土的物理力學(xué)性能均由于其物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)在形成過程和地質(zhì)年代中變化的隨機(jī)性而不均勻，致使如試驗點測取的相關(guān)指標(biāo)參數(shù)，未必能客觀準(zhǔn)確反映現(xiàn)場邊坡各部位的性能狀況等不確定的情況，常用的理論公式均建立在一定的理想假設(shè)條件下，對邊坡的力學(xué)狀態(tài)描述和計算與實地情況可能差異或很大。該文旨在通過工作實踐，探討上述地區(qū)天然邊坡穩(wěn)定性分析中一些實際運(yùn)用的有效方法與做法。

關(guān)鍵詞：邊坡 巖土 監(jiān)測 穩(wěn)定性

中圖分類號：P64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（b）-0033-02

在邊坡穩(wěn)定性分析中，Taylor理論公式是常采用，但現(xiàn)實中的地層狀況未必如公式條件那樣理想，出現(xiàn)如實際存在滑動弧發(fā)生的情形，也許是發(fā)生傾倒；當(dāng)邊坡上部加載后，對其應(yīng)力傳遞與變形情行的描述，公式也局限于水平地表加載的特定情況等等。坡地開發(fā)建設(shè)中，邊坡問題大多僅依據(jù)相關(guān)建筑技術(shù)規(guī)程規(guī)范解決，其穩(wěn)定性分析主要還是采用考慮因素較全面客觀、運(yùn)用較方便的極限平衡原理，輔以直觀有效、可操作的實地邊坡滑動檢測措施。

1 邊坡破壞主要型式

1.1 墜落

墜落亦指體積大小不一的巖塊或土體，在重力作用下，突發(fā)性地以自由落體的方式垂直下落，墜落速度極快，主要發(fā)生于山區(qū)陡直邊坡以及巖腔地形、常青樹木稀少的邊坡，坍壁常為節(jié)理面、層面、裂隙面等薄弱結(jié)構(gòu)面；

1.2 傾倒

傾倒是邊坡坡面巖土體在重力影響下，向臨空一側(cè)的邊坡下方向傾斜，然后發(fā)生滾落的一種方式。地層被巖體的垂直節(jié)理或土體陡傾的卸荷裂隙切割，與邊坡整體分離后發(fā)生。傾倒發(fā)生通常在巖土體內(nèi)需具有一組高傾角的不連續(xù)面（如層面、節(jié)理面或裂隙面）向邊坡的外側(cè)傾斜。

1.3 滑動

滑動體的運(yùn)動常沿著一個、數(shù)個明顯或可推測的剪力面，發(fā)生滑移或剪應(yīng)變。破壞的發(fā)生常因邊坡內(nèi)某地區(qū)有應(yīng)力集中過大的情形，因而先行破壞，使邊坡內(nèi)的應(yīng)力重新調(diào)整，造成鄰近地區(qū)亦有應(yīng)力過大而破壞的現(xiàn)象，如此破壞區(qū)逐漸擴(kuò)大，直至整個邊坡產(chǎn)生滑動。

根據(jù)滑動面形狀，常見者有弧形滑動，平面形滑動及折線形滑動。圓弧滑動上的物質(zhì)不但向下滑，且同時向后仰及旋轉(zhuǎn)，常發(fā)生于各向較同性的地層內(nèi)，如土層、填土或非常破碎的巖層。平面滑動的滑動體沿著地層強(qiáng)度軟弱面、如交界面、層面、節(jié)理面、斷層面，向下移動。

1.4 側(cè)滑

側(cè)滑的地層為分布在坡度不大的斜坡上的表層堅硬地層與下臥軟弱地層之間。差異風(fēng)化作用、地下水作用或地層液化等造成軟弱地層的軟化或侵蝕，其抗剪強(qiáng)度降低進(jìn)而發(fā)生塑性流動，而使上部的堅硬層產(chǎn)生拉裂、解體，并以近乎水平的側(cè)向緩慢滑移。

1.5 流動

流動也為廣義的邊坡破壞的一種形式，它是大氣的集中降水夾帶大量泥沙、石塊等物質(zhì)以極慢至極快的速度向下移動的破壞方式。沒有明顯可供辨識的破壞面，但其造成的影響范圍可以很廣，破壞力大可以摧毀村社。此流動主要發(fā)生在風(fēng)化、侵蝕作用強(qiáng)烈，植被不發(fā)育、沖溝發(fā)育的山區(qū)坡地。

2 邊坡穩(wěn)定分析常用方法

在實際工程中，遇到的邊坡都是高低起伏、形態(tài)變化的，為便于計算及判斷，常將邊坡幾何形狀以坡角與坡高簡化，目前對此研究采用的方法多種：變形分析法、有限元素法、極限平衡法及統(tǒng)計法等，其中的極限平衡法因其較全面和實際地考慮了土體的應(yīng)力狀況、地層特性與破壞條件，在實際邊坡穩(wěn)定分析中采用較廣泛。

極限平衡分析法的邊坡的穩(wěn)定系數(shù)F一般可以利用以下公式（1）確定，也就是求得巖土體本身的剪力強(qiáng)度與破壞面上的驅(qū)動剪力之比；由公式（2）可得知需在凝聚力提供的穩(wěn)定系數(shù)（F）與摩擦角提供的穩(wěn)定系數(shù)（F）相等時，才可判定邊坡整體的穩(wěn)定系數(shù)（F=F=F），工程上常需將安全系數(shù)FS提高至1.5倍穩(wěn)定系數(shù)F以上（FS>1.5F），較為保守。

其中的情形之一是當(dāng)坡體為均質(zhì)土層，破壞滑動面呈圓弧狀，其破壞模式可有（a）（b）（c）三種[1]，滑動弧摩擦圓的圓心為O，其下分布有堅硬層，對滑動弧發(fā)生和形成有著一定規(guī)束作用。其中（a）為最常見的邊坡破壞系滑動弧由坡頂延伸，經(jīng)過坡趾附近；當(dāng)邊坡底下的堅硬土層較深時，滑動弧切過坡趾處；如坡趾下方即為堅硬土層，則滑動弧則相切與堅硬土層，再延伸至坡趾上方；（b）為邊坡淺層破壞，系指主要滑動發(fā)生于坡頂；（c）為邊坡基底破壞，破壞滑動范圍已超過坡趾，此時可以摩擦圓圓心O分界，分成兩區(qū)域滑動土，距圓心距離為L，進(jìn)行極限平衡的邊坡穩(wěn)定系數(shù)計算。

以Taylor方法計算邊坡穩(wěn)定系數(shù)，須知土層基本參數(shù)：單位容重（γ）、有效凝聚力（c）、巖土有效摩擦角（）；邊坡幾何形狀：坡角（β）、坡高（H）；即可以公式（3）求出驅(qū)動的凝聚力（cd），則凝聚力提供的穩(wěn)定系數(shù)（F）與摩擦角所提供的穩(wěn)定系數(shù)（F）即可得知，如公式（1）。通常情況下兩者安全系數(shù)并不會相等（F≠F），因此須以試誤法將不同的驅(qū)動摩差角（）帶入求算出不同的F，再利用公式（2）求出不同摩差角（）的穩(wěn)定數(shù)（M），間接求得凝聚力（cd）與F；當(dāng)兩者安全系數(shù)相等時，即為Taylor分析下此邊坡的安全系數(shù)（F=F=F）。

3 邊坡穩(wěn)定監(jiān)測的實踐

邊坡滑動面深度的確定，在邊坡穩(wěn)定分析或整治工程設(shè)計中有著決定性的影響，而滑動面深度是由邊坡破壞規(guī)模、鉆探取得的巖芯及由傾斜管監(jiān)測資料等綜合確定。實際工作中需準(zhǔn)確解讀監(jiān)測數(shù)據(jù)圖形，圖形類型為以下四種型式說明如文獻(xiàn)[2]。

（1）滑動面為薄層：有一明顯的剪動帶，當(dāng)滑動面有多層時，則會出現(xiàn)數(shù)個變位較大的剪動帶，例如出現(xiàn)在巖盤不連續(xù)面間的滑動[3]。

（2）滑動面的剪動帶較厚時：例如回填土層的滑動或一般土層的滑動。

（3）傾斜管自底部有明顯位移量：表示該傾斜管的底部可能仍在滑動塊體內(nèi)，亦即真正的滑動面深度應(yīng)較傾斜管的管底為深。

（4）傾斜管觀測值呈現(xiàn)S型曲線：表示傾斜觀測管有受擠壓現(xiàn)象，大部分發(fā)生在較厚的回填土上，因回填土向下沉陷，使得傾斜觀測管承受負(fù)摩擦力而呈不規(guī)則S型，或在崩坍頂部的陷落處較易產(chǎn)生如此現(xiàn)象。

4 結(jié)語

低山-丘陵區(qū)多年的邊坡工作實踐可知，坡地的開發(fā)利用應(yīng)該是一個涉及諸多因素和多專業(yè)學(xué)科的系列工程活動，比較繁雜，但其中，邊坡穩(wěn)定性分析評價是該系統(tǒng)工程的工作重點，邊坡破壞滑動面的確定、邊坡穩(wěn)定系數(shù)的計算是穩(wěn)定性分析的技術(shù)要點。對重點、要點的把握及其工作質(zhì)量成為坡地開發(fā)建設(shè)整體效益的基本保證之一。該文梳理生產(chǎn)實踐中的幾點實際經(jīng)驗，以期減少同行在理論與實際工作的連接、規(guī)范運(yùn)用中的重復(fù)探索，尤其同行新人。

參考文獻(xiàn)

[1] 戴志中.現(xiàn)代山地建筑接地詮釋[J].城市建筑，2006（8）：20-24.

[2] 吳大明，李云.有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范中幾個問題的商榷[J].四川建筑，2002（1）：108-110.

[3] 羅福午.做整體結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)施工的建設(shè)者[J].建筑技術(shù)，2002（8）：616-618.