四川盐业地质钻井大队 四川 自贡 643000
摘要:在地灾治理中，经常会遇到高边坡问题，无论是自然因素还是人为因素都有可能形成岩石边坡，其稳定性愈发受到地灾治理界人士的关注，也越来越受到国家的重视。岩质高边坡的稳定性不仅关系到工程施工的安全性，也关系到工程建设的经济性。边坡稳定性受多方面因素影响，对的岩质高边坡的稳定性及其评价过程进行阐述，从而有针对性地采取措施避免泥石流、崩塌、滑坡等灾害，是本文研究的主要内容，对于提高地灾治理水平具有重要意义。
关键词：地灾治理；岩质高边坡；稳定性；评价
1.引言
我国山地较多，在地灾治理实践中经常会遇到高边坡问题。岩质工程高边坡在外界作用或人为因素的影响下很容易发生变形甚至破坏，失去稳定性的边坡会引发泥石流、崩塌、滑坡等地质灾害，人员伤亡事故时有发生。因此边坡问题越来越受到相关人士的重视。因此，为满足地灾治理安全生产技术标准，确保高边坡周边地带施工现场开采的有效性和安全性，应该将最先进、最前沿的稳定性评价技术和相应措施运用到地址灾害治理工程作业中。
2.高边坡稳定性的理论基础
2.1 岩石力学参数研究
岩体是大自然中运动变化的产物，受地壳运动活跃以及人类活动的影响，其力学特性不稳定性很强，对于岩体力学的参数取值方法而言，主要有以下方法：类似经验法、系数折减法、加权平均数法及随机——模糊分析法等。
2.2高边坡稳定性的影响因素
按照高边坡不稳定的程度，可以分为塌陷、泥石流、崩塌、错位和倾斜。按照变形位置，可分为坡面、坡边和坡体的变形，边坡破坏程度由弱到强。高边坡稳定性的影响因素起决定作用的方面主要是边坡的变形程度，而边坡的变形程度主要取决于外部因素和内部因素，这些因素都是物理力学变动和物理化学各因素综合作用的结果，使高边坡内部形成贯通性破坏面，进而导致中心体异动。 影响因素中，外部因素主要包括水浸、风化、地震、人工作业等，内部因素包括地质地貌条件和岩体性质等。
3.岩质高边坡稳定性现有评价方法存在的问题
现有的定性与定量、非线性理论等分析方法对高边坡稳定性的研究做了基础理论指导，但在实际操作中仍然会出现一些问题，具体表现在如下方面。
3.1规范和标准不统一
由于边坡系统与周边环境系统的关系及其自身的稳定性分析是一项复杂的系统工程，现有的评价体系基本直接借鉴了国内其他各行业的规范和标准，由于侧重点不一致，对于边坡失稳的判断标准的选取不够精确，影响了边坡防治工作的可靠性。
3.2设计参数选择精度不高
在强度折减法计算之前，由于周边岩石结构比较难以预测，受特征点位移突变等因素影响，对于岩体的物理力学参数比较难以把握，测算过程也比较费时费力，并且岩石参数取数标准也并不明确，容易造成参数取数的盲目性。
3.3分析方法和标准不一致
现有岩质高坡稳定性的分析方法有很多，但不同的分析方法由于计算方法存在差异，得出的结果也大不相同。例如刚性限值法没有将水的方面考虑进去，数值分析计算方法对边坡失稳的判断标准不统一，有限元动力分析法对于岩质边坡动力问题的分析还稍显不足等方面。由于分析方法和标准不一致，使计算结果有时显得不够客观。
3.4跟踪监测不完备
边坡治理需要高额投入，如果对于边坡的稳定性的跟踪和监测设施投入不到位，就无法保证计算结果的准确性，进而让施工人员提心吊胆，甚至酿成安全事故。因此，为验证边坡稳定性分析结论的正确与否，跟踪监测仪器是不可或缺的。
3.5防治措施存在安全隐患
边坡稳定性分析具有随机性、模糊性，各种分析方法各有其优点和局限性，但与实际情况相比可能会存在一定的出入。例如，在制订支撑挡护措施的过程中，不能充分考虑到支挡结构与被支挡处之间的预应力，刚性限值法未考虑水位涨落方面的因素等，都会带来安全隐患。
3.高边坡稳定性的强度折减算法
3.1适用条件
由于岩质边坡稳定性分析计算分析方法有不同种类，加之影响边坡稳定性的因素众多，很难找出一种适用于所有地址类型的高边坡稳定性分析计算方法，评价结果也各不相同。因此，必须结合影响边坡稳定性的主要矛盾，例如强度折减算法主要适用于受外荷载扰动小，由于水浸、风化等因素影响边坡抗剪强度的边坡岩体稳定性分析，此种情况下采用强度折减算法的精度比较高，受篇幅所限，以下篇幅主要探讨强度折减算法的具体应用，力求该方法能够有效结合边坡实际状况进行准确运用。
3.2强度折减法原理
随着计算机技术的高速发展，越来越多的工程技术人员采用强度折减法来分析高边坡的稳定性数值。其原理主要是摩尔——库伦准则，用来解释断裂构造的形成，且无需提前设计滑移面大小及位置，通过自设强度折减系数的阈值及精度，将粘结力c和内摩擦角Φ同时除以折减因子，在得到一组新的值基础上进行坡体模型记性分析。在这里，安全因子被定义为边坡达到破坏极限边界时抗剪强度折减的具体程度。到达极限状态时，F=K，此时达到极限平衡阈值，同时得出坡体滑坡体沿之滑动的剪切破坏面。计算步骤为：
（1）设安全因子为K，首次迭代可设K=1，将滑动剪切破坏面上的摩擦角和凝聚力按照下述公式减小倍数。
适用摩尔——库伦准则，模型设定为平面应变，在边界环境下部固定，左右两端水平约束，上部自由边界，初始应力场依据自重应力来分析，收敛系数要符合不平衡力比率不高于10-5的计算标准。模型及划分网格详见图1。
图1 模型及划分网格示意图
3.4计算结果分析
通过以上计算过程，借助折减系数K值递增为从原始过程折减，通过图2可以直观观察出，随着折减系数的提高，剪切塑性区从坡脚处缓缓向坡体上部伸展，拉伸塑性区的面积也不断上升，当K取不同值时的塑性区图详见图2。
图3 折减系数为1.35时不平衡力与迭代次数关系图
由图2可以看出，当K?1.32时，边坡塑性区演变特征并不明显，塑性区没有实现全部贯通。当K≧1.32时，边坡塑性区演变特征比较明显，塑性区实现了贯通并得到持续发展。当1.32≦K?1.36时，塑性区虽然实现贯通，迭代次数明显增加。当K?1.36时，计算时系统不平衡力不再增加，最后会接近零值，当K=1.36时，最终不平衡力小幅度增加，且持续波动，出现了不收敛；当继续增加到K=1.37时，不平衡力显著增加，且持续振荡，使结果不能符合计算精度要求。不平衡力与迭代次数关系图详见图3-图6。
图4 折减系数为1.36时不平衡力与迭代次数关系图
图7 剪应变增量云图
当边坡出现稳定性被破坏的因素时，会造成局部剪切变形错位，此种局部变形错位的情况一旦出现，变形错位就会比较集中地反映在某一局部变形区内。滑动面两端沿滑动面方向的位移可以直观显现，如图8所示。
图8 边坡破坏方向位移云图
4.结语
综合上述研究内容可以得出，当K的取值小于1.35时，折减系数的增加不会显著造成监测点位移增加。当K的取值超过1.35后，在折减系数增加幅度很小的状态下，会显著增加监测点位移。在这种状态下，边坡土体的抗剪力强度集聚减小，边坡塑性区贯通。因此将安全系数K的取值设定为1.35是比较合适的。
参考文献
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作者简介
曾航，（1982.9——），男，四川成都人，本科，工程师，目前从事工程地质工作。
论文作者:曾航
论文发表刊物:《防护工程》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/26
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