摘要：优势结构面理论提出以来，人们在岩土体的稳定性方面取得了极大的成果，并逐渐形成为一种广为接受的决策理念，即指定量化指标对影响事物发展的诸多因子进行分级评价。类土质边坡的概念由杨明率先提出，虽然杨明本人及其他研究者在此基础上做了大量研究，但仍然没有很好解决类土质边坡破坏面的问题。笔者基于优势结构面理论，提出以破坏面（软弱层）与邻层间的差异（层性差异）为优势指标来寻找破坏面的思路，并对其可行性进行了初步思考。
关键词：优势结构面；优势指标；类土质边坡；层性差异
1 优势结构面理论的形成与发展
优势结构面理论源于岩体结构控制论，该理论认为岩体是不完整的，被各种结构面切割，在其内部存在着诸多节理裂隙、断层面、劈理、软弱层等结构面，优势结构面理论是选定合适的优势指标对这些结构面进行评级，最终找出对岩体变形、破坏及稳定起控制作用的那些定义为优势结构面[1]。所谓优势结构面是指对区域稳定性和岩体稳定性起控制作用以及对气液介质具控制作用的结构面，它是在岩体结构控制理论的基础上深化发展形成的。优势结构面主要有基岩面、断裂面、风化面、软弱层及它们的组合面，优势结构面主要具有形成时间新、活动性强、破碎带软弱、富水等特点。优势结构面理论（原理及方法）是罗国煜于1979在研究岩质边坡稳定性的时候率先提出，并于1981年正式发表[2]。从那时起，人们对地质体中的优势结构面展开了大量的研究，取得许多理论成果，并解决了许多重大工程问题。
蒋建平等人[3]运用系统分析的方法和优势结构面理论，提出岩土优势结构面储运水效应的概念，分析了堤坝在内在因素（优势结构面或优势层的存在）和外在因素（水的存在）对其变形、渗流及破坏的影响。朱婷[4]、陈丽芹[5]等人则利用赤平投影图分析了岩质边坡的稳定性。李水清等[6]将无人机技术引入岩层结构面产状的测量，并由此划分优势结构面产状，提高了岩体稳定性分析的效率，但精确性有待商榷。魏龙生等人将经济学的功能系数法引入优势结构面理论，从价值评价的角度分析岩体优势结构面的指标权重[7]。
优势结构面理论最初来源于岩质边坡的研究，经过30多年的发展，已经成为比较成熟的理论为人们接受，广泛的应用于岩土边坡[8]、水库库岸[9]、地震破坏机制[10]、矿山[11]、工程选址[12]及区域稳定性等方面，如今已经成为一种决策理念，即指定量化指标对影响事物发展的诸多因子进行分级评价。
由上论述可知，优势结构面理论并非多么高深莫测，关键在于寻找不利因素中最不利的因素，即指标的选定与量化。优势结构面理论的应用现阶段多限于岩质边坡，主要因为岩质边坡中软弱层与邻层的层性差异大，易于确定，而对于土质边坡甚至下文所述的类土质边坡，该理论的应用较少涉及。
2 类土质边坡（以花岗岩区为例）的研究
2.1 类土质边坡的概念
类土质边坡的概念是杨明等人（2002）[12]在花岗岩残积土边坡中首先提出，定义为“由花岗岩熔岩等火山岩风化而成的，具有岩体结构特征的土体物质或碎岩体物质组成的边坡。包括残积土边坡、全风化和强风化软岩边坡等”。类土质边坡作为性质介于岩质边坡与土质边坡的过渡型边坡，经过不断的发展，已经不再局限于最初的花岗岩熔岩区，朱姣利在此基础上拓展了类土质边坡的概念，主要指由岩体风化而成的，保留或部分继承了原岩的结构面等岩体特征的土体物质或破碎岩体物质构成的边坡[13]。类土质边坡由于对原岩的结构有一定的继承性，使之在稳定性评价及边坡支护时不能等同于岩质边坡和土质边坡，长期以来，人们都忽视了类土质边坡具有岩和土的部分特点，加之类土质边坡在我国华南、华东南地区普遍存在，导致了许多地质灾害以及资源浪费[14]。所以类土质边坡这一新概念的提出，不仅在学术上开展了一个新的研究领域，在实际工程中对边坡稳定性问题也有了新认识。类土质边坡这一概念的提出虽然引起了国内学者的极大关注，但对其研究还不够深入，存有诸多问题，在国外还没有这方面的研究[15]。
2.2 花岗岩区类土质边坡研究现状及存在问题
花岗岩区的类土质边坡包括残积土边坡、全风化边坡、半风化边坡等，根据已有的研究，可以发现花岗岩区残积土边坡具有以下特点：1、破坏形式主要为滑动破坏（42%），崩塌破坏（54%），冲刷及圆弧滑动（4%）（据张文华研究归纳[16]）。不同与岩质边坡以滑动破坏为主，也不同于土质边坡以圆弧滑动及崩塌破坏为主，充分说明了类土质边坡同时具有岩坡和土坡的特点；2、花岗岩残积土具有高承载力、低含水量、低渗透性的良好工程特性，但在开挖或雨水浸润（花岗岩残积土中的软弱带tanφ 会降至0.2以下[17]）的情况下极易发生破坏。花岗岩残积土的良好工程特性迷惑了许多岩土工作者，导致对这一特殊性坡体的长期忽视，陷入不断的修复治理困境；3、边坡在比计算值高度（低至2~3m）更小、坡度更缓的情况下也会失稳破坏[18]。由于忽视了类土质边坡的特殊性，将其按均质土坡处理，所以在自然界中低高度、缓角度的坡体失稳破坏现象一直得不到合理的解释。
在边坡的治理修复过程中，取得了很大进步。充分意识到了结构面及微裂隙对边坡稳定性的影响及现有边坡稳定性计算、边坡支护的局限性；从残积土的矿物成分考虑其水理性质，解释了边坡遇水崩解的破坏形式；在边坡治理上进行创新（分级开控并采取支护措施；及时绿化等）。但花岗岩区类土质边坡的不同于岩质边坡与土质边坡，其破坏面极难确定，如何解决这一难题，将成为未来花岗岩区类土质边坡研究的热点，其中类土质边坡与一般均质土边坡和岩质边坡间的界限指标是从定量角度确定类土质边坡的主要依据，如何选取并确定这些指标范围值是有关类土质边坡进一步研究的重点[15]。
2.3 解决思路
图1 基于优势结构面理论的寻找类土质边坡破坏面的思路
针对类土质边坡的研究难题，笔者提出了这样一种思路“利用优势结构面理论，立足类土质边坡的特殊性，获取优势结构面指标，寻找优势结构面，确定破坏面”。
在这一思路（见图1）中，核心问题是根据边坡及结构面的特性给出合适的优势指标，在以往关于破坏面的研究中，人们更多强调滑动面（软弱层）本身的性质，本文开始注意滑动面（软弱层）与邻层之间的性质差异，并把该差异作为优势指标。
滑动面或软弱层与邻层的差异包括四个部分：1、宏观结构，主要指层中的裂隙、断口等的规模及数量；2、矿物成分（水理性质），对于花岗岩区而言主要指粘土矿物及其遇水性质；3、微裂隙，肉眼不能很好观察的裂缝，一般情况下对土坡影响不大，在受到外部激发后会形成贯通的宏观裂隙，致使坡体失效破坏；4、强度参数，粘聚力c和内摩擦角φ是岩土工程性质的综合参数，比较全面的概括了前三个部分。
3 层性差异的研究思路
层性差异主要指软弱层与邻层在矿物成分、结构（宏观及微观）、物理力学指标等，为简化起见，本文着重考虑软弱层与邻层的强度参数差异对边坡稳定性的影响，开展一系列野外室内实验。
图2 实验方案
3.1 实验目的及假设
该试验的目的在于通过实验模拟类土质边坡探究其中软弱层强度参数（c、φ）值与邻层差异对边坡稳定性的影响。为了实验研究的方便，对类土质边坡做了以下假设：1、假定土坡为三层（中间层为软弱层），且每层都是均质的；2、假定强度参数（c、φ）能够很好的综合反映土的矿物成分、微观结构、孔隙比等参数。
3.2 实验方案
该实验研究需要开展室内原样实验、室内重塑样实验及室外模型实验，实验方案如图2所示。
4 结 论
优势结构面理论作为评价岩土体稳定性的有效方法，自提出以来便受到人们的重视和青睐，经过不断的发展，已经日趋成熟。但目前有关优势结构面理论的应用大多限于岩质边坡，对于土质边坡应用较少，更别说类土质边坡。类土质边坡的概念为杨明2002年提出，虽然在其稳定性分析、评价及治理方面取得许多成果，但在面对如何确定坡体破坏面这一问题时仍然措手无策。
本文基于优势结构面理论，介绍了优势结构面理论的起源及发展情况，结合类土质边坡的研究现状，总结其研究的核心及关键问题，提出将层性差异作为类土质边坡研究的优势结构面指标，并将层性差异细分为：宏观结构、矿物成分、微裂隙及强度参数4个方面。在层性差异指标基础上，提出了自己初步认识、实验假设及研究的实验方案，后续研究将结合本文提出的方案进一步开展。
参考文献：
[1] 谷德振.谷德振文集[M].北京：地质出版社，1994.
[2] 罗国煜，王培清，吴浩，等.敷溪口松动变形边坡稳定性和破坏机制浅析[ J].湖南水利，1981，（1）：12-16.
[3] 蒋建平，李晓昭，罗国煜.岩土优势结构面的储运水效应[J].水科学进展，2007（01）：34-38.
[4] 朱婷，黄宜胜，郭建.基于优势结构面理论的高陡岩质边坡稳定性分析[J].水文地质工程地质，2010，37（02）：83-86.
[5] 陈丽芹，陈承，高兆全，张亮.基于赤平极射投影法的优势结构面分析[J].科技创新导报，2014，11（28）：108-110+112.
[6] 李水清，张慧超，刘乳燕.无人机摄影测量半自动统计岩体结构面产状[J].科学技术与工程，2017，17（26）：18-22.
[7] 魏龙生，侯克鹏，杜俊.功效系数法在边坡优势结构面分析中的应用[J].矿冶，2015，24（06）：11-13+23.
[8] 谭冬生，李学潮，张忠平.优势结构面理论在某高边坡稳定性分析中的应用[J].路基工程，2006（02）：1-3.
[9] 邓宏艳，王成华，李秀珍.地下水与优势结构面对库岸滑坡形成的联合效应—以龙羊峡近坝库岸滑坡为例[J].灾害学，2011，26（01）：30-35.
[10] 鲁功达，晏鄂川，赵建军，姜胜来.优势结构面控制的岩质边坡强震破坏机制研究[J].工程地质学报，2012，20（03）：305-310.
[11] 马凤山，刘锋，郭捷，卢蓉，郭慧高，寇永渊.陡倾矿体充填法采矿充填体稳定性研究[J].工程地质学报，2018，26（05）：1351-1359.
[12] 魏翔.高放废物地质处置预选区花岗岩岩体结构面特征研究及其应用[D].重庆大学，2017.
[12] 杨明.路堑类土质边坡锚固技术研究[D].成都：西南交通大学土木工程学院，2002.
[13] 朱姣利.类土质边坡的基本特性的探讨[J].广东输电与变电技术，2010，12（01）：31-34
[14] 陈泳周，黄绍派.广东花岗岩类岩石风化土的工程地质特征[J].桂林工学院学报，2002，22（3）：263-268.
[15] 潘健，蔡红超.类土质边坡的稳定性分析.汕头大学学报（自然科学版），2009，24（3）：73-79.
[16] 张文华.花岗岩残积土的抗剪强度及土质边坡稳定分析[J].水文地质工程地质，1994（03）：41-43.
[17] 赵晓彦，胡厚田，时延兵.类土质边坡研究初探[J].工程地质学报，2005（01）：81-84.
[18] 赵晓彦.类土质边坡特性及其锚固设计理论研究[D].西南交通大学，2005.
作者简介：
罗珍贵（1991–），男，硕士研究生，主要从事岩土工程、地质工程方面的学习和科研。
论文作者:罗珍贵
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/26
标签：土质论文; 结构论文; 优势论文; 理论论文; 花岗岩论文; 稳定性论文; 软弱论文; 《基层建设》2019年第3期论文;