【摘要】邊坡穩(wěn)定分析是目前國內(nèi)外研究的熱點和難點問題，文中對邊坡失穩(wěn)的影響因素以及邊坡治理措施進行了闡述。邊坡穩(wěn)定是綜合考慮多項影響因素對其進行定性和定量分析的重要評估手段，對現(xiàn)有的邊坡穩(wěn)定性分析從解析法、數(shù)值模擬、極限平衡法及統(tǒng)計方法進行了分析，并對現(xiàn)有方法進行評價。結合目前的發(fā)展趨勢，對未來邊坡穩(wěn)定性方面的研究和治理措施進行簡單總結。

【關鍵詞】邊坡；失穩(wěn)因素；穩(wěn)定性分析

【中圖分類號】TU43" " " "【文獻標志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2024）03-0139-03

0 引言

邊坡是指山體或巖土體表面與地面的交界處，由于地質(zhì)、地形、水文等多種因素的影響，往往容易發(fā)生滑坡、崩塌等災害性事件，給人類的生命財產(chǎn)安全造成嚴重威脅[1]，隨著城市化的快速發(fā)展和基礎設施建設的推進，邊坡穩(wěn)定性問題日益凸顯[2]。因此，對邊坡穩(wěn)定性的分析及治理研究也變得尤為重要。過去幾十年來，國內(nèi)外學者們對邊坡穩(wěn)定性問題進行了廣泛的研究和探討，取得了許多重要的成果。這些研究成果為我們深入了解邊坡穩(wěn)定性機理、預測邊坡災害風險、制定科學的治理方案提供了有力支撐。

在邊坡穩(wěn)定性分析方面，已經(jīng)涌現(xiàn)出一系列成熟的研究方法和模型。其中應力和變形分析法、有限元法、數(shù)值模擬法等方法，通過模擬邊坡體的力學響應和變形規(guī)律，能夠更準確地評估邊坡的安全性并提供相應的保護措施[3]。在邊坡治理方面，研究者們也做出了重要的探索和實踐。傳統(tǒng)的邊坡治理手段主要包括加固和支護等方法，如錨索加固、護坡板、護坡網(wǎng)等[4]。利用新型材料和工程技術進行邊坡加固，通過地下水位控制和排水處理等手段降低邊坡的水分含量，以及災害風險評估和管理等方法，這些新的治理措施能夠更有效地實現(xiàn)邊坡的穩(wěn)定性控制和管理。

綜上所述，邊坡穩(wěn)定性是一個復雜的問題，需要多領域的跨學科合作和創(chuàng)新思維來解決。文中旨在綜述邊坡穩(wěn)定性分析及治理研究的最新進展，探討邊坡失穩(wěn)的影響因素和穩(wěn)定性分析方法，并總結各類邊坡治理措施的優(yōu)缺點。

1 邊坡失穩(wěn)影響因素

1.1 地質(zhì)條件

地質(zhì)條件是邊坡失穩(wěn)的主要因素之一。王恭先[5]認為在邊坡內(nèi)部容易形成擴散帶的地層屬性和分布部位，是導致邊坡不穩(wěn)定的重要原因。另外，巖土體自身內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力等因素也會在一定程度上影響邊坡的穩(wěn)定性。根據(jù)廖繼彪等[6]的研究，認為邊坡上部結構物的破壞，是由于在邊坡上進行了過大的開挖，從而造成了邊坡整體不穩(wěn)定破壞。地質(zhì)資料應根據(jù)其礦物種類、成巖時代、構造、膠結狀態(tài)等因素進行分類，包括地質(zhì)構造、巖性、地層傾角、地層斷裂以及地下水位等。由于地質(zhì)結構的影響，斜坡是由多種物質(zhì)構成的，而材料的好壞直接影響到斜坡的穩(wěn)定性。地質(zhì)構造和巖性的變化也會導致不同地區(qū)的邊坡穩(wěn)定性存在差異。

1.2 坡面幾何參數(shù)

建筑邊坡工程技術規(guī)范中從幾個角度對邊坡進行分類，在基本規(guī)定中對不同類型的巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡，按邊坡高度和破壞后果進行了安全分級[7]，如表1所示。邊坡的高度、坡度、坡面形狀和幾何形狀等參數(shù)也是影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素。邊坡的高度和坡度越大，抗滑能力就越差。坡面形狀的不規(guī)則性會增加邊坡的應力集中程度，加劇邊坡的失穩(wěn)風險。

1.3 土體力學參數(shù)

土體的物理性質(zhì)和力學參數(shù)對邊坡的穩(wěn)定性影響巨大。申培武[8]以邊坡巖石為研究對象，從巖石的力學特征和破壞機制出發(fā)，系統(tǒng)地研究了邊坡巖石在蠕變、剪切和破壞三個階段的破壞特征。劉靜德等[9]通過室內(nèi)試驗，研究了膨脹土邊坡在不同條件下的力學特性，得出了不同條件下，不同類型的土體在不同條件下的不同應力狀態(tài)下。土體的粒度分布、密實度、孔隙比以及抗剪強度等參數(shù)都是重要因素。土體的粒徑較大、密實度較低、孔隙比較大，以及抗剪強度較低，都會增加邊坡的滑動和崩塌風險。

1.4 外界力作用

外界力作用是邊坡失穩(wěn)的另一個重要因素。主要包括降雨、地震、凍融循環(huán)以及人為工程活動等。降雨會增加邊坡的水分含量，導致土體飽和度增加，進而減小土體的抗剪強度。地震能產(chǎn)生動力荷載，引起邊坡的震動和應力變化，加劇其失穩(wěn)風險。凍融循環(huán)會使土體發(fā)生體積膨脹和收縮，破壞土體的結構穩(wěn)定性。人為工程活動如開采、爆破、挖掘等，會改變邊坡的力學性質(zhì)和地下水位，增加失穩(wěn)的可能性。王榮華等[10]采用FLAC3D三維數(shù)值模擬軟件進行了水位監(jiān)測，得出了地下水位對邊坡穩(wěn)定性的影響很大的結論。在地下水上浮作用下，邊坡層間滑動強度減小，同時沿臨空面方向的位移增加，對坡體的穩(wěn)定性造成了不利的影響。

2 邊坡穩(wěn)定性分析方法

2.1 極限平衡法

極限平衡法是一種常用的邊坡穩(wěn)定性分析方法，基于土體達到臨界平衡狀態(tài)來判斷邊坡的穩(wěn)定性。該方法利用力學平衡條件，假設土體滑動或傾覆時的切線和法線力量，分析滑動面和力的平衡關系。常見的極限平衡法有古典切線法、扣張法和數(shù)值極限平衡法等[11]。目前，三維極限平衡方法的研究主要集中在三維普通條分法、三維簡化畢肖普法和三維斯賓塞方法等，均是建立在二維極限平衡方法的基礎上。但已有的三維有限元分析方法仍有許多不足，如完全忽視條件力或僅考慮局部受力，假設柱底滑移力與主滑移面平行等。為了解決上述問題，國內(nèi)外學者相繼提出了一系列解決方案，并在最近幾年得到了較為廣泛地應用。

2.2 解析法

解析法通過解析方法求解邊坡的穩(wěn)定性方程，得到邊坡的穩(wěn)定系數(shù)，并根據(jù)系數(shù)進行穩(wěn)定性判斷。其中，比較常用的解析法有切片平衡法、承載力平衡法和有限元法等。切片平衡法假設土體的應力沿邊坡高度線是均勻分布的，通過切片平衡關系求解邊坡穩(wěn)定性 ；承載力平衡法通過考慮土體的抗剪強度、附加應力和外力作用，通過平衡條件的計算確定穩(wěn)定性；有限元法則利用網(wǎng)格劃分、應力－應變關系和位移邊界條件，模擬土體的力學行為并評估穩(wěn)定性。劉輝等[12]通過對黏性土中邊坡滑移失穩(wěn)模式之間的相關性分析，將其等價為一個隨機變量，基于一階可靠性理論，對不排水空間變異性的黏性土結構可靠性進行了研究。它的特點是分析簡單，應用范圍廣，可以通過軟件進行分析。郭海強等[13]利用瑞典條分法，推導出了一種適用于鐵路路基邊坡極限承載力的計算公式，以便能較好地解決實際工程中出現(xiàn)的某些問題。

2.3 數(shù)值模擬法

數(shù)值模擬法通過建立邊坡的數(shù)值模型，利用數(shù)值分析方法求解土體的力學行為，從而評估邊坡的穩(wěn)定性。數(shù)值模擬方法常用的有有限元法、邊界元法和離散元法等。通過設定邊界條件和材料參數(shù)，模擬邊坡受力情況，并進行穩(wěn)定性計算和分析。數(shù)值模擬法可以考慮土體非線性、非均質(zhì)性以及復雜邊界條件，具有較高的準確性。楊忠平等[14]通過構造不同構造面的邊坡模型，開展反復微震誘發(fā)邊坡失穩(wěn)特征研究，并與試驗數(shù)據(jù)進行比較，揭示反復微震激勵下，不同構造面邊坡的失效模式存在一定差別。許建聰[15]從半空間角度出發(fā)，建立了一種基于場量的強度折減法，其結果表明：以巖土體的內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角等為場量，并以時變的場量，通過對時間的控制，使強度參量的總和折減，這樣不需要人為調(diào)整折減系數(shù)，就可以直接得到邊坡的穩(wěn)定系數(shù)，極大地提高了計算效率。

3 邊坡治理措施

邊坡治理是為了提高邊坡的穩(wěn)定性，減少邊坡失穩(wěn)風險而采取的一系列措施。具體的邊坡治理措施取決于邊坡的具體情況、失穩(wěn)機制以及工程要求。以下是一些常見的邊坡治理措施：

（1）排水措施：合理的排水系統(tǒng)是邊坡治理的關鍵措施之一。通過設置排水溝、排水管道等設施，可以降低邊坡的飽和度，減少土體的吸力和孔隙水壓力，從而提高邊坡的穩(wěn)定性。

（2）加固措施：修建抗滑樁如圖1所示：加固措施是通過改變坡體的力學特性，增加邊坡的抗剪強度和抗滑能力，提高邊坡的穩(wěn)定性。常見的加固措施包括鋼筋混凝土護坡、噴射混凝土、灌漿加固、邊坡纖維增強技術和地下錨固等。

（3）減載措施：減載措施通過減輕邊坡頂部荷載，減少邊坡的受力，降低失穩(wěn)風險。常見的減載措施包括移除頂部土層、減少邊坡上的建筑物負荷等。

（4）防護措施：防護措施是為了防止邊坡失穩(wěn)導致災害發(fā)生。常見的防護措施包括設置擋土墻、防護網(wǎng)、擋石、護坡板等，用于限制邊坡的滑動和崩塌，如圖2所示。邊坡治理是一個復雜的工程過程，需要綜合考慮邊坡的地質(zhì)環(huán)境、土體性質(zhì)以及工程技術要求，選擇合適的治理措施并進行有效實施。

4 結語

文中綜述了國內(nèi)外滑坡穩(wěn)定性研究的研究進展，并歸納了研究方法。在此基礎上，針對已有研究方法，提出了治理措施。得出的主要結論：極限平衡法是一種簡便、直觀、能定量評估邊坡穩(wěn)定性的方法，其不足之處在于沒有考慮巖土體的應力應變關系，僅關注土體在失穩(wěn)時的變形機理，而不能準確地分析邊坡失穩(wěn)的發(fā)生與發(fā)展。數(shù)值分析方法通過計算機處理獲得巖土體應力應變關系，可以處理非均質(zhì)、非線性、復雜邊界邊坡，而且能模擬邊坡的開挖、支護及地下水滲流等。根據(jù)現(xiàn)有標準規(guī)范，在保證安全性、可持續(xù)性的前提下，合理地進行滑坡防治，以減少不必要的損失。

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[作者簡介]李飛（1993—）男，貴州銅仁人，大專，研究方向：巖土工程。