四川省冶金地质勘查局成都地质调查所 四川成都 610000
摘要：边坡稳定性分析对减少工程施工危害有着不可替代的作用，基本上所有的工程领域都离不开边坡的稳定性分析，比如水利、土木、矿山、交通等领域。本文主要对国内外边坡稳定性问题的研究现状进行了阐述，对边坡稳定性分析常用方法进行了解析，对边坡监测常用方法进行了介绍。
关键词：边坡稳定性；安全监测；地震作用；边坡雷达；
1国内外现状
1.1边坡稳定性强度折减法研究现状
近年来，随着计算机技术的不断发展，与传统的极限平衡法相比，强度折减法作为边坡稳定分析的新方法已成为一种新的发展趋势。目前，强度折减标准主要有3种，其中边坡监测点的位移突变特征这一标准通过监测边坡中某些点的位移随折算系数的增大而变化。作为一种破坏准则，它可以反映边坡的变形过程。已有文献介绍了求解边坡安全系数的有限元强度折减法的分析方法，分析了屈服准则计算边坡安全系数的影响。实例表明，用有限元法求解边坡安全系数误差较大的主要原因是屈服准则的选取。一般以边坡体某监测点位移与折减系数曲线的突变特征作为失稳判据具，但是对于监测点的选择以及位移方式，目前仍没有统一的认识，同时如何从曲线上给出安全系数也没有明确的方法。边坡变形破坏过程中应力应变状态是十分复杂的，但岩石破坏归根结底是由能量驱动的状态不稳定。
1.2地下采空区对边坡稳定性影响研究现状
我国能源主要来自于地下，对煤、铁等矿物的大量开采会产生大面积的地下采空区。地下采空区会留下巨大的隐患，尤其是对于一些在矿区建设的工程。在中国有许多露天矿，大量的露天矿由于开采不符合操作规范或违法开采会形成塌陷区，这会对开采区乃至整个矿区的边坡稳定性造成严重的影响，甚至会危害矿山生产的正常秩序。
1.3边坡动力响应研究现状
爆破和地震是边坡产生动力学问题的两个主要来源，也是在岩土和地震工程中比较关注的问题。虽然拟静力法、滑动体分析法等的研究还未深入、应用尚不广泛，但其多用于边坡抗震稳定性分。由于地震的动特性常引起边坡的冲击反应，已有文献表明，地震动特性一般包括3个方面，即地震动强度、地震持续时间和地震频谱特征。它对边坡动力响应的影响是一个非常重要的问题。
1.4边坡监测系统在国内外研究和应用现状
近年来，边坡监测得到了迅速的发展，它是边坡稳定性研究中的一项重要工作。边坡稳定监测已成为世界边坡领域中发展最快的分支之一。边坡稳定性监测是指对岩质边坡使用检测仪器或装置来研究其运动规律，目的是为滑坡预测和边坡稳定性分析提供基础数据。根据这些观测到的基础数据，更全面地对边坡稳定性进行分析，进一步掌握滑坡体的规模、形式和发展趋势，以采取相应的处理措施。国外一些发达国家较早将边坡检测应用于露天矿。边坡监测工作包括对坡面岩体运动的监测、钻孔岩体运动监测、地震动监测、大面积岩体运动观测等。
2边坡稳定性分析方法
2.1瑞典圆弧法
瑞典圆弧滑动面分裂法假定滑动面上方的土壤被划分成n个垂直的土棒，并分析了作用在每个土层上的力和力矩平衡，忽略了土条间相互作用力的影响，得到了其土体稳定的安全系数。当坡度、滑坡面取决于土壤时，黏土为圆柱形或碗状，砂土则为近似平面。边坡稳定安全系数K为抗滑力矩与滑动力矩之比。这种方法是条分法中最简单的方法，并被广泛应用。
2.2极限平衡法
极限平衡法是基于滑动体分块的力学平衡原理(即静态平衡原理)对滑坡的各种失效模式以及边坡的应力状态和抗滑力和滑动力之间的关系评价边坡稳定性的计算方法。极限平衡准则是边坡稳定性分析中应用最为广泛的方法之一。该方法是基于摩尔－库仑强度理论，通过对土体受到破坏时土的静力平衡进行分析，使得问题到解决。传统的弹塑性力学是引入一些简化假设，使问题变得静定和可解，习惯将应力应变关系引入来解决非静态和不确定问题，这种处理方法的严密性虽然受到了破坏，但其对计算精度和稳定性的影响不大。
3边坡监测方法
边坡监测方法主要包括边坡稳定监测系统、边坡雷达监测、声发射检测系统。这些方法目前广泛应用于水利、土木和交通等领域。
3.1边坡稳定监测系统
边坡稳定性监测系统的设计形式很多，本文以边坡稳定性监测系统为例。它由4部分组成，分别为数据自动检测系统、数据采集系统、数据传输系统和监测服务中心。见图1。数据自动检测系统是指在各种动态信息采集设备在矿山现场的布置;数据采集系统指的是监测仪器的控制、数据采集仪、数据存储和数据与PC机通信、嵌入式计算机等;数据传输系统是指互联网络对数据信息的传输;监测服务中心是数据处理系统、数据查询和控制指令的终端设备，包括计算机信息和计算机软件等。
图2
3.3声发射检测系统
该系统由波导管与传感器链接，并将一个压电换能机安装在波导管内从而进行声发射检测(图3)。这一系统最初是开发用于检测边坡活动变形产生细粒土的形成。波导杆埋于地面以下用来传送超高频电磁波，通过它脉冲信号能以极小的损耗被传送到传感器。波导管通常钻孔安装，理想情况下可以到达坡面以下任何剪切面或潜在剪切面以及可能会对边坡稳定造成破坏的地层。波导管和钻孔之间的间隙用砾石或粗砂回填，因此砂砾石成 为波发出的源头，这使得系统感受到土壤的移动更为灵敏。因为细土壤产生的声发射水平很低，导致声学材料的声学传递性能较差，从而引入压电换能机增强检测信号。
图3
结束语：
综上所述，在工程实践中，边坡稳定性分析方法的选择需要具体分析。在边坡稳定性分析理论中，应继续加强力学机理、数学模型、计算方法和智能评价体系的研究，以便在实际边坡工程中高效、准确、经济地服务。对于算法中不能满足合理条件的方法，在计算块之间的内力结果时，必须检查每一个合理的条件。
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论文作者:卢亚春
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/17
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