關(guān)于巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析概述

段 茜

(重慶交通大學(xué)河海學(xué)院 重慶 400074)

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關(guān)于巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析概述

段 茜

(重慶交通大學(xué)河海學(xué)院 重慶 400074)

隨著水利水電工程、公路工程的不斷發(fā)展，對巖質(zhì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析的重要性也不言而喻。本文介紹坡體結(jié)構(gòu)這一概念，并在總結(jié)分析的基礎(chǔ)上將坡體結(jié)構(gòu)類型分為七大類十一亞類，并描述了其基本特征和破壞模式，對巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析的主要內(nèi)容做了系統(tǒng)的說明，并為巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析提供了一定的參考價(jià)值。

巖質(zhì)邊坡；坡體結(jié)構(gòu)；失穩(wěn)模式

一、引言

邊坡一般是指地殼表面具有臨空面的地質(zhì)體，由坡頂、坡面、坡腳及其下部一定深度的坡體組成[1]。邊坡的類型有很多，一般根據(jù)工程類別、使用年限、巖土構(gòu)成以及巖體結(jié)構(gòu)等來劃分。根據(jù)巖土構(gòu)成邊坡可分為土質(zhì)邊坡、類土質(zhì)邊坡、巖質(zhì)邊坡以及巖土組合邊坡。對于巖質(zhì)邊坡，不僅具有巖體性質(zhì)，其臨空面由于自然營力作用和淺表生的地質(zhì)演變而巖性改變，其結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜。一般巖質(zhì)邊坡分類僅按巖體類型分類，并未充分考慮其復(fù)雜的地質(zhì)特性。

目前關(guān)于巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析主要分為兩類：定性分析和定量分析。也已有文獻(xiàn)對此進(jìn)行的總結(jié)歸納[2-6]，常用的定性分析方法有歷史成因分析法、圖解法、邊坡穩(wěn)定專家系統(tǒng)和工程地質(zhì)類比法。常用的定量分析方法主要有兩類，基于極限平衡理論和基于數(shù)值模擬。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，也不斷出現(xiàn)各種新的理論和方法來計(jì)算邊坡的穩(wěn)定性，比如可靠度評價(jià)方法、模糊綜合評判方法、灰色統(tǒng)計(jì)判別法、聚類分析方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、遺傳算法等，但目前在工程上應(yīng)用不多，亟待發(fā)展[7]。

二、坡體結(jié)構(gòu)及其失穩(wěn)模式

早在20世紀(jì)，就有學(xué)者提出了“巖體結(jié)構(gòu)”的概念，認(rèn)為巖體結(jié)構(gòu)是介于區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)和巖石結(jié)構(gòu)之間的結(jié)合體，控制著巖體的穩(wěn)定性，主要考慮因素為結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面，并對巖體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分類[8]。但巖質(zhì)邊坡在長期自然營力作用下，不僅具有其所在巖體的特性，其地質(zhì)特性更為復(fù)雜。周德培等[9]系統(tǒng)的提出坡體結(jié)構(gòu)的概念，認(rèn)為坡體結(jié)構(gòu)即邊坡巖體地質(zhì)結(jié)構(gòu)，既具有邊坡所在巖體的巖性和地質(zhì)構(gòu)造特征，還考慮了受自然營力而形成的臨空面特性。其主要考慮因素為結(jié)構(gòu)面、工程地質(zhì)巖組以及臨空面。并按照坡體結(jié)構(gòu)對巖質(zhì)邊坡進(jìn)行分類，但他僅考慮了巖層傾向，對各控制結(jié)構(gòu)面沒有進(jìn)行劃分。宋勝武等[10]在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于穩(wěn)定性評價(jià)的巖質(zhì)邊坡坡體結(jié)構(gòu)分類方法，考慮了控制性結(jié)構(gòu)面的發(fā)育及其與臨空面的不同組合，將坡體結(jié)構(gòu)分為層狀坡體結(jié)構(gòu)、中陡裂控制坡體結(jié)構(gòu)、楔形體坡體結(jié)構(gòu)和均質(zhì)坡體結(jié)構(gòu)四大類六亞類。隨后，郝立新等[11]針對西南地區(qū)巖質(zhì)邊坡的結(jié)構(gòu)特性，劃分了滑面控制式坡體結(jié)構(gòu)、軟弱帶控制式坡體結(jié)構(gòu)、軟硬交替式坡體結(jié)構(gòu)、層狀坡體結(jié)構(gòu)、節(jié)理控制式坡體結(jié)構(gòu)、類均質(zhì)式坡體結(jié)構(gòu)六大類十亞類坡體結(jié)構(gòu)類型，初步建立了坡體結(jié)構(gòu)的分類體系。

在此之后，也有相關(guān)文獻(xiàn)在基于不同考慮因素的基礎(chǔ)上建立坡體結(jié)構(gòu)分析方法并對坡體結(jié)構(gòu)分類進(jìn)行補(bǔ)充說明，本文通過對這些文獻(xiàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，將坡體結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行總結(jié)，分為滑面控制式坡體結(jié)構(gòu)、節(jié)理控制式軟弱帶控制式坡體結(jié)構(gòu)、軟硬交替式坡體結(jié)構(gòu)、層狀坡體結(jié)構(gòu)、類均質(zhì)坡體結(jié)構(gòu)和塊狀坡體結(jié)構(gòu)七大類十二亞類，其基本特征以及對應(yīng)的破壞模式見下表1。

表1 坡體結(jié)構(gòu)及其失穩(wěn)模式

三、基于坡體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析

對邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)，應(yīng)首先理清思路，確定研究的主要內(nèi)容。已有文獻(xiàn)對此作出了詳細(xì)的說明，本文對此進(jìn)行分析總結(jié)，得出基于坡體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析步驟為：⑴收集研究工程地質(zhì)勘探資料并作出分析；⑵研究邊坡所在地巖體的結(jié)構(gòu)特征(巖層面、斷層構(gòu)造、長大節(jié)理裂隙等及其組合與邊坡坡面關(guān)系)；⑶明確影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素；⑷定性分析巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性；⑸建立坡體結(jié)構(gòu)模型，確定邊坡變形破壞模式、類型；⑹確定模型的各項(xiàng)參數(shù)(巖體及優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)、地質(zhì)力學(xué)參數(shù)等)；⑺選用合適的穩(wěn)定性分析方法進(jìn)行分析評價(jià)。

在選用穩(wěn)定性分析方法時(shí)，應(yīng)充分考慮計(jì)算模型的特征，穩(wěn)定性分析方法的基本假設(shè)，是否試用。

四、結(jié)語

在對巖質(zhì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)，首先應(yīng)明確研究的主要內(nèi)容及思路，確定邊坡穩(wěn)定性的主要影響因素，定性的分析邊坡的穩(wěn)定性，然后繼續(xù)進(jìn)行力學(xué)分析，這樣的評價(jià)步驟才更為合理全面。而準(zhǔn)確的建立計(jì)算模型尤其重要，本文通過詳細(xì)介紹坡體結(jié)構(gòu)這一概念，并對坡體結(jié)構(gòu)類型及其失穩(wěn)模式進(jìn)行分析補(bǔ)充?？梢钥吹狡麦w結(jié)構(gòu)控制著巖質(zhì)邊坡的失穩(wěn)模式，合理的建立并分析坡體結(jié)構(gòu)對巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性分析具有至關(guān)重要的意義。

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[1]中華人民共和國水利部.水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范(DL/T5353-2006)[S].北京：中國電力出版社，2006

[2]董小紅，梁桂蘭，許忠厚.邊坡穩(wěn)定分析方法綜述及發(fā)展趨勢研究[J].水利與建筑工程學(xué)報(bào),2012,10(5):100-106

[3]王玉平,曾志強(qiáng),潘樹林.邊坡穩(wěn)定性分析方法綜述[J].西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,31(2):101-105

[4]楊志剛,劉建剛,杜明亮.邊坡穩(wěn)定性分析方法綜述[J].西部探礦工程,2007,2:14-17

[5]賀傳仁.巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性分析及綜合治理的研究[D].湖南:中南大學(xué),2013

段茜(1992-)，女，漢族，山西運(yùn)城人，碩士在讀，重慶交通大學(xué)河海學(xué)院，研究方向：港口、海岸工程結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)。