邊坡穩(wěn)定性的影響因素及分析方法

1、邊坡穩(wěn)定性的影響因素及分析方法邊坡穩(wěn)定問題是最常見的工程地質問題之一， 隨著我國現代化建設事業(yè)的迅速發(fā)展， 高層建筑等大量工程項目開工建設， 在這些工程的建設過程或建成后的運營期內， 不可避免地形成了大量的邊坡工程。而且，隨著工程規(guī)模的加大加深及場地的限制，經常需在復雜地質環(huán)境條件下，人為開挖各種各樣的高陡邊坡，所有這些邊坡工程的穩(wěn)定狀態(tài)， 事關工程建設的成敗與安全， 會對整個工程的可行性、安全性及經濟性等起著重要的制約作用，并在很大程度上影響著工程建設的投資及效益。 合理有效地選用與之相適應的邊坡穩(wěn)定性分析與加固方法， 是值得深入研究的問題。一、邊坡穩(wěn)定性的影響因素地形是制約邊坡穩(wěn)態(tài)的第一控

2、制要素。 邊坡變形主要由地形的改造引起， 而變形易發(fā)部位是地形坡度陡變部位， 變形域規(guī)模則取決于邊坡的高度。 在邊坡工程中， 區(qū)域構造環(huán)境問題可涉及四級構造單元及其后續(xù)各級構造。 當工程的部位集中分布多個崩滑體時， 則是區(qū)域構造環(huán)境和地震地質環(huán)境。 區(qū)域構造環(huán)境的分析要點是自老至新構造應力場的轉化， 包括主應力的偏轉 （移） 、壓（剪）應力場向張（剪）應力場的轉化、初始應力釋放環(huán)境、蠕 （流）變環(huán)境以及對滲流場和風化作用的制約作用（優(yōu)勢面）等。居地地質構造是判斷獨立變形、運動單元的根本依據。（一）節(jié)理裂隙序次第一序次：周邊完整基巖的節(jié)理裂隙和劈理；第二序次：破碎巖體各獨立塊體的節(jié)理裂隙和劈理，

3、 含微構造、 顯微構造系列；第三序次：新近出現的變形裂隙（縫）。（二）坡體結構坡體的整體剛度取決于節(jié)理裂隙的發(fā)育程度；坡體的變形、失穩(wěn)類型取決于各類地質結構面產狀同坡面產狀之間的相互關系。地層巖性的邊坡變形、 失穩(wěn)效應最終反映在各層的剛度與抗剪強度。如果坡體各組成層位的剛度比值大于 1/3 ，該坡體可作為準均質體考慮；若剛度比值不大于 1/3 ，變形第一控制層位是剛度比值最小的那一層位。分析塑性域擴展趨勢時， 各層抗剪強度值都有影響， 但控制層位仍然是剛度最小的那個層位。當一處坡體具備變形、 失穩(wěn)條件時， 導致其失穩(wěn)的直接誘發(fā)因素之一是水的作用， 包括地表水和地下水的作用， 其中地表水及大氣降

4、雨又往往是該部位地下水的直接補給源， 故對一處坡體的研究，它的研究范圍應該是地表水匯水域。地表水系的展布格局往往提示變形域或崩滑體的分布輪廓，同時又往往是崩滑體的解體邊界。其次，一次大氣降雨有多少滲入地下和滲入到什么深度（不一定都滲入到地下水位而使地下水位回升 ）等，即大氣降雨怎樣改變原有滲流場，都要通過該匯水域的水文計算才能推斷。一處邊坡的新的變形都是從改造地形而開始的。 所以，人類的改造活動對邊坡穩(wěn)態(tài)的影響首先是不合理的開挖、 切腳。人為的誘發(fā)作用還有爆破、 （給）排水和排污失控以及亂砍濫伐等。二、邊坡穩(wěn)定性分析方法邊坡穩(wěn)定分析方法很多， 不同邊坡、分析目的與精度要求可采用不同的力學模型與

5、分析方法。在工程初期基本資料不充分，分析精度要求不高的情況下， 對粘性土質邊坡可采用剛體極限平衡理論中的圓弧法分析； 對于無粘性土邊坡可采用相應的折線法；對巖質邊坡可采用剛性塊體穩(wěn)定分析法或 Sarma 法。在技術設計或施工設計階段， 分析精度要求高， 分析所需的資料也較充分，可采用較精確的連續(xù)介質力學方法- 有限單元法或離散介質力學方法 - 離散單元法分析；對于可滑動邊坡的穩(wěn)定性分析，采用條分法來得更直接、 方便； 對于某些滑動可能性不大但變形要求高的邊坡則必須采用變形介質假定下的分析方法 - 有限元法，包括彈塑性有限元分析、粘彈塑性有限元分析及滲流有限元分析等。對于地震、 爆破等動荷作用下

6、邊坡的穩(wěn)定性分析及其滑速、 涌浪分析，還應采用有限元動力大位移模型分析。土坡穩(wěn)定分析是一個較復雜的問題， 因為有一些不定因素有待研究。（一）剛體極限平衡分析法剛體極限平衡分析法的基本思路是:假定巖土體破壞是由于滑體內滑動面上發(fā)生滑動而造成的， 滑動面上土體服從破壞條件，假設滑動面已知，其形狀可以是平面、圓弧面、對數螺旋面或其它不規(guī)則曲面， 通過考慮由滑動面形成的隔離體的靜力平衡， 確定沿這一滑面發(fā)生滑動時的破壞荷載。 最小的破壞荷載就是要求的極限荷載，與之對應的滑動面應是最危險的滑動面。（二）邊坡穩(wěn)定性的神經網絡分析BP神經網絡（neural networks）是由大量處理元廣泛互連而成的網絡

7、。 網絡的信息處理由神經元之間的相互作用來實現， 知識與信息的存貯表現為網絡元件互連分布式的物理聯系， 網絡的學習和識別決定于各神經元連接權系的動態(tài)演化過程。 它特別適用于無數學表達式的復雜工程問題， 一個簡單的神經網絡模型可以反映一個非常復雜的映射關系。（三）節(jié)理化巖質邊坡的離散單元法離散單元法是將所研究的區(qū)域劃分成一個個分立的多邊形塊體單元， 單元之間可以看成是角角接觸、 角邊接觸或邊邊接觸，而且隨著單元的平移和轉動， 允許調整各個單元之間的接觸關系。最終，塊體單元可能達到平衡狀態(tài)，也可能一直運動下去。（四）遺傳算法遺傳算法基于自然界優(yōu)勝劣汰的生物進化機制， 是一種自適應搜索技術。在特定的環(huán)境中，依據這種規(guī)則，適應性強的個體生存下來的可能性就大。 遺傳算法是一個迭代操作過程， 該迭代 操作是針對多個待求問題的候選解進行的， 而這些候選解組成了 一個固定規(guī)模的群體。候選解是模擬生物體的染色體，將待求問 題通過編碼而形成的。三、結語邊坡是人類地質工程活動的最普遍也是極為