论文部分内容阅读
【摘 要】 本文通过分析岩土边坡稳定性相关问题，并结合多年来实践经验和研究积累，对岩土边坡稳定性进行动态分析，就处于地震、爆破动荷载作用下的各种情形的岩质高边坡的稳定性进行安全测试评价，并提出安全性、科学性的建议。
【关键词】岩土边坡稳定动态分析
中图分类号： U416 文献标识码： A 文章编号：
一.前言
近年来，随着我国的不断发展，在技术上的创新日新月益，各种岩土的工程建设也在不断增多，于此同时，滑坡的灾害也越来越显著。基于这种原因，在水土保持领域和地质学领域上，泥石流和滑坡的问题和现象已成为比以前任何时段都更加迫切，更加重要的研究课题。
岩质边坡动力稳定分析，以及具体的评价问题，是交通、铁路以及水利水电等工程在开发的过程中难免会遇到的难题。因为很多大型水利水电工程地处西部地质构造复杂的高山峡谷地区，这些地区的山势险峻，地形的起伏较大，河流急，有深谷，有些谷峰相差数百米甚至千余米，因此在地震的作用下，很容易导致岩土边坡的整体下滑，因此岩土边坡的安全性非常低，由此可见，岩土边坡的分布和规模，以及破坏模式与岩土边坡的物理特征和几何图形及地理分布有重要的关联。当然也取决于地震的能量，但是坝址区以及库岸大型岩体边坡在动力荷载下的安全更是工程建设中面临的难点问题。
二．边坡稳定性研究的基础
1. 岩石力学基础
（1）应力状态
应力状态的基本概念，是在外力的作用下，岩体内部的任一断面上有连续分布的内应力存在，单位面积上受力的大小即强度在讨论内力时称应力。应力在断面上的法向分力称法向应力，切向分力称为切向应力。
岩石强度理论
最大正应变理论：最大正应变理论认为试件的最大应变等于在单向拉伸或单向压缩情况下，达到强度极限时的最大正应变时试件就会被破坏。
最大正应力理论：最大正应力理论认为当最大正应力达到相应的强度极限时岩体即破坏时，然而没有改变其余二个主应力对强度的影响。
最大剪应力理论：最大剪应力理论认为试件在单向抗压情况下达到强度极限的最大剪应力时破坏。一般最大剪应力理论适用于塑性体。
莫尔理论：材料试件在达到弹性极限之前，试件的强度由分子间的凝聚力的大小来决定，但是超过弹性极限后，材料的强度就不仅取决于凝聚力，也要决定于材料各分子问的内摩擦力，但摩擦力与正应力是成正比的。因此，莫尔提出了极重要莫尔理论，摩尔认为强度除了最大剪应力外，还要由作用在同一点的正应力一起来决定，抗剪强度的大小由正应力直接影响。
2. 地质基础
边坡体的结构、组织、成分、构造、岩体所处的地质构造部位，埋藏条件及所受构造变动影响程度等，构成了岩体的基本性质，岩石内部结晶程度以及晶体间排列接触关系是岩体基本性质重要因素之 一。
上述基本因素的不同，各个岩体就具有了不同的物理力学性质，最后呈现出不同的状态。有的岩体接近了弹性体，有的岩体为塑性体，也有的接近脆性体，但是岩土又是松散体。然而在自然界有一种状态的岩体是罕见的，但是大多数岩体是具有两种状态的，有的甚至有三种状态特性，状态间还可以互相转化。
一般而言，岩体边坡中常常具有裂隙、层理、节理、断裂、溶洞、软弱夹层、空洞、风化层所等排列的不致密等的“缺陷”，如果岩体中强烈的活动比较多的存在着上述“缺陷”時，可能就破坏了岩体的整体性和均匀性。岩体则因此呈现出了各方面的异性性质，同时也会剧烈的改变岩体的最原始状态。此外，岩体按照工程地质特性分为坚硬岩、半坚硬岩、较软岩、软岩、极软岩等五类。
三．岩土边坡稳定性的主要影响因素
一般从专业地质学、工程学、测量学的角度对岩土边坡进行分析，可以发现影响岩土边坡稳定性的因素主要有以下两点：内部因素以及外部因素。作为工程技术人员，只有在对上述两方面的因素进行综合分析和考虑后，才能根本抓住问题的关系，找出合理的、科学的、有效的岩土边坡稳定性分析方法。
1. 内部因素
（1）边坡岩土体的性质和类型，通过总结国内外相关的工程经验可以发现：边坡岩土体的性质和类型的差异是影响岩土边坡稳定性的一个重要的内部因素。总体而言，由于边坡岩土体的性质和类型之间存在差异，边坡岩土所承载的内部作用力也略有不同，因此边坡的破坏形式也明显不同。
（2）边坡的地质构造
地质构造对于岩土边坡稳定性的影响是多方面的，这些影响主要表现为：构造面的发育程度、形状、连通性、规模、内部填充物成分以及填充的程度等等。一般在同一地质构造下，岩土边坡的稳定性也会存在较大的差异，因为其主要是受到边坡倾斜度的影响。
（3）边坡的总体形态
总体形态是在对岩土边坡稳定性进行分析时不容忽视的主要内部因素之一，总体形态对于其稳定性具有直接的影响。在部分工程项目的建设中，坡顶局部或者大部分裂缝的现象比较常见。这主要是因为，坡顶的张力或者应力过大，会形成对总体不利的形态，这样就会在施工过程中造成较为严重的安全问题和质量问题。
外部因素
（1）地震的作用
地震对于岩土边坡稳定性的作用，是在各种较为常见的地质灾害中影响最严重的。这主要是因为在强大的外力作用下，岩土边坡的下滑力一般会急剧增大，同时会使得边坡岩土体的结构发生重大变化，甚至遭受到严重的破坏，因而导致岩土边坡表面出现新的裂痕，或者导致原有的裂缝不断扩大，这对构造物的主体结构安全性是非常的不利。
（2）气候条件影响
在岩土边坡稳定性的外部影响因素中，气候条件的影响主要表现为：气温变化、降水多少以及湿度变化等等，其中降水的影响作用最为显著。一般由于气候条件的影响，岩土边坡会产生相应的力学反应或者物理作用，边坡岩土体的内部剪应力也就会不同程度的相应增大或减少，因此会影响到岩土边坡整体的稳定性。
四．岩土边坡稳定性动态分析
岩土边坡稳定性动态分析始于概率统计理论，首次应用到岩土边坡稳定性的具体分析中。岩土边坡稳定性动态分析的基本原理为：因为岩土边坡稳定性的影响因素表现在诸多的方面，因此我们可以认为岩土边坡具有一定的动态性，而且多表现为具有一定概率的随机变量，所以，在岩土边坡稳定性的动态分析中，工程技术人员可以在实际操作中，将实际考察获取的各种有可能影响岩土边坡稳定性的因素分解为多个样本，并同时利用概率统计原理进行分析，在求出其概率分布和特征参数的基础上，应用较为先进的可靠性分析方法进行求解，最终得出岩土边坡的破坏概率。一般而言，从理论上讲，岩土边坡稳定性动态分析是较为合理的，然而由于现实中可能会受到各类外界因素的影响，随机因素的表现形式多样，故如果不能对岩土边坡进行系统的研究和分析，是难以确定各种影响因素准确概率的。
五．结束语
在现在工程项目建设中，对于岩土边坡的稳定性动态分析时，要考虑到工程项目建设的多元性、复杂性，加之各种内外部因素的影响，同时，对于其稳定性的分析，一般也要采取多种方法相结合的方式，只有这样才能保证分析流程的科学性以及结果的可靠性。此外，随着我国电子计算机技术的不断更新和发展，在岩土边坡的稳定性动态分析中也要尝试应用网络技术，这样能在现有的实践经验和理论基础上，逐渐构建出一套规范化、先进化、科技化、智能化的测试和评价系统。
参考文献：
[1]尚毅，郑颖人，时卫民，等．用有限元强度折减法求边坡稳定安全系数[J]．岩土工程学报，2002，24(3)：343—346
[2]陈强．岩土边坡稳定性研究与分析及综合治理叨．湖南大学学报，2005，(07)：59-60．
[3]夏元友，李梅，赵，“良．岩土边坡稳定性评价方法研究及发展趋势[J]．岩石力学与工程学报，2002，(07)：16．17．
[4]端伶，谭国焕．岩石边坡稳定性和Fuzzy综合评判法[J]．岩石力学与工程学报，1999，18(2)：170—175．
[5]杨松林，周创兵，易珍莲．岩体稳定分析的广义条分法初步探讨[J]．岩土工程学报，2009，(01)：33．35．
[6]夏元友，朱瑞赓．岩土边坡稳定性分析专家系统研制[J]．中国地质灾害学，2006，(11)：44_45．
【关键词】岩土边坡稳定动态分析
中图分类号： U416 文献标识码： A 文章编号：
一.前言
近年来，随着我国的不断发展，在技术上的创新日新月益，各种岩土的工程建设也在不断增多，于此同时，滑坡的灾害也越来越显著。基于这种原因，在水土保持领域和地质学领域上，泥石流和滑坡的问题和现象已成为比以前任何时段都更加迫切，更加重要的研究课题。
岩质边坡动力稳定分析，以及具体的评价问题，是交通、铁路以及水利水电等工程在开发的过程中难免会遇到的难题。因为很多大型水利水电工程地处西部地质构造复杂的高山峡谷地区，这些地区的山势险峻，地形的起伏较大，河流急，有深谷，有些谷峰相差数百米甚至千余米，因此在地震的作用下，很容易导致岩土边坡的整体下滑，因此岩土边坡的安全性非常低，由此可见，岩土边坡的分布和规模，以及破坏模式与岩土边坡的物理特征和几何图形及地理分布有重要的关联。当然也取决于地震的能量，但是坝址区以及库岸大型岩体边坡在动力荷载下的安全更是工程建设中面临的难点问题。
二．边坡稳定性研究的基础
1. 岩石力学基础
（1）应力状态
应力状态的基本概念，是在外力的作用下，岩体内部的任一断面上有连续分布的内应力存在，单位面积上受力的大小即强度在讨论内力时称应力。应力在断面上的法向分力称法向应力，切向分力称为切向应力。
岩石强度理论
最大正应变理论：最大正应变理论认为试件的最大应变等于在单向拉伸或单向压缩情况下，达到强度极限时的最大正应变时试件就会被破坏。
最大正应力理论：最大正应力理论认为当最大正应力达到相应的强度极限时岩体即破坏时，然而没有改变其余二个主应力对强度的影响。
最大剪应力理论：最大剪应力理论认为试件在单向抗压情况下达到强度极限的最大剪应力时破坏。一般最大剪应力理论适用于塑性体。
莫尔理论：材料试件在达到弹性极限之前，试件的强度由分子间的凝聚力的大小来决定，但是超过弹性极限后，材料的强度就不仅取决于凝聚力，也要决定于材料各分子问的内摩擦力，但摩擦力与正应力是成正比的。因此，莫尔提出了极重要莫尔理论，摩尔认为强度除了最大剪应力外，还要由作用在同一点的正应力一起来决定，抗剪强度的大小由正应力直接影响。
2. 地质基础
边坡体的结构、组织、成分、构造、岩体所处的地质构造部位，埋藏条件及所受构造变动影响程度等，构成了岩体的基本性质，岩石内部结晶程度以及晶体间排列接触关系是岩体基本性质重要因素之 一。
上述基本因素的不同，各个岩体就具有了不同的物理力学性质，最后呈现出不同的状态。有的岩体接近了弹性体，有的岩体为塑性体，也有的接近脆性体，但是岩土又是松散体。然而在自然界有一种状态的岩体是罕见的，但是大多数岩体是具有两种状态的，有的甚至有三种状态特性，状态间还可以互相转化。
一般而言，岩体边坡中常常具有裂隙、层理、节理、断裂、溶洞、软弱夹层、空洞、风化层所等排列的不致密等的“缺陷”，如果岩体中强烈的活动比较多的存在着上述“缺陷”時，可能就破坏了岩体的整体性和均匀性。岩体则因此呈现出了各方面的异性性质，同时也会剧烈的改变岩体的最原始状态。此外，岩体按照工程地质特性分为坚硬岩、半坚硬岩、较软岩、软岩、极软岩等五类。
三．岩土边坡稳定性的主要影响因素
一般从专业地质学、工程学、测量学的角度对岩土边坡进行分析，可以发现影响岩土边坡稳定性的因素主要有以下两点：内部因素以及外部因素。作为工程技术人员，只有在对上述两方面的因素进行综合分析和考虑后，才能根本抓住问题的关系，找出合理的、科学的、有效的岩土边坡稳定性分析方法。
1. 内部因素
（1）边坡岩土体的性质和类型，通过总结国内外相关的工程经验可以发现：边坡岩土体的性质和类型的差异是影响岩土边坡稳定性的一个重要的内部因素。总体而言，由于边坡岩土体的性质和类型之间存在差异，边坡岩土所承载的内部作用力也略有不同，因此边坡的破坏形式也明显不同。
（2）边坡的地质构造
地质构造对于岩土边坡稳定性的影响是多方面的，这些影响主要表现为：构造面的发育程度、形状、连通性、规模、内部填充物成分以及填充的程度等等。一般在同一地质构造下，岩土边坡的稳定性也会存在较大的差异，因为其主要是受到边坡倾斜度的影响。
（3）边坡的总体形态
总体形态是在对岩土边坡稳定性进行分析时不容忽视的主要内部因素之一，总体形态对于其稳定性具有直接的影响。在部分工程项目的建设中，坡顶局部或者大部分裂缝的现象比较常见。这主要是因为，坡顶的张力或者应力过大，会形成对总体不利的形态，这样就会在施工过程中造成较为严重的安全问题和质量问题。
外部因素
（1）地震的作用
地震对于岩土边坡稳定性的作用，是在各种较为常见的地质灾害中影响最严重的。这主要是因为在强大的外力作用下，岩土边坡的下滑力一般会急剧增大，同时会使得边坡岩土体的结构发生重大变化，甚至遭受到严重的破坏，因而导致岩土边坡表面出现新的裂痕，或者导致原有的裂缝不断扩大，这对构造物的主体结构安全性是非常的不利。
（2）气候条件影响
在岩土边坡稳定性的外部影响因素中，气候条件的影响主要表现为：气温变化、降水多少以及湿度变化等等，其中降水的影响作用最为显著。一般由于气候条件的影响，岩土边坡会产生相应的力学反应或者物理作用，边坡岩土体的内部剪应力也就会不同程度的相应增大或减少，因此会影响到岩土边坡整体的稳定性。
四．岩土边坡稳定性动态分析
岩土边坡稳定性动态分析始于概率统计理论，首次应用到岩土边坡稳定性的具体分析中。岩土边坡稳定性动态分析的基本原理为：因为岩土边坡稳定性的影响因素表现在诸多的方面，因此我们可以认为岩土边坡具有一定的动态性，而且多表现为具有一定概率的随机变量，所以，在岩土边坡稳定性的动态分析中，工程技术人员可以在实际操作中，将实际考察获取的各种有可能影响岩土边坡稳定性的因素分解为多个样本，并同时利用概率统计原理进行分析，在求出其概率分布和特征参数的基础上，应用较为先进的可靠性分析方法进行求解，最终得出岩土边坡的破坏概率。一般而言，从理论上讲，岩土边坡稳定性动态分析是较为合理的，然而由于现实中可能会受到各类外界因素的影响，随机因素的表现形式多样，故如果不能对岩土边坡进行系统的研究和分析，是难以确定各种影响因素准确概率的。
五．结束语
在现在工程项目建设中，对于岩土边坡的稳定性动态分析时，要考虑到工程项目建设的多元性、复杂性，加之各种内外部因素的影响，同时，对于其稳定性的分析，一般也要采取多种方法相结合的方式，只有这样才能保证分析流程的科学性以及结果的可靠性。此外，随着我国电子计算机技术的不断更新和发展，在岩土边坡的稳定性动态分析中也要尝试应用网络技术，这样能在现有的实践经验和理论基础上，逐渐构建出一套规范化、先进化、科技化、智能化的测试和评价系统。
参考文献：
[1]尚毅，郑颖人，时卫民，等．用有限元强度折减法求边坡稳定安全系数[J]．岩土工程学报，2002，24(3)：343—346
[2]陈强．岩土边坡稳定性研究与分析及综合治理叨．湖南大学学报，2005，(07)：59-60．
[3]夏元友，李梅，赵，“良．岩土边坡稳定性评价方法研究及发展趋势[J]．岩石力学与工程学报，2002，(07)：16．17．
[4]端伶，谭国焕．岩石边坡稳定性和Fuzzy综合评判法[J]．岩石力学与工程学报，1999，18(2)：170—175．
[5]杨松林，周创兵，易珍莲．岩体稳定分析的广义条分法初步探讨[J]．岩土工程学报，2009，(01)：33．35．
[6]夏元友，朱瑞赓．岩土边坡稳定性分析专家系统研制[J]．中国地质灾害学，2006，(11)：44_45．