边坡稳定可靠性分析及综合支护体系研究

摘要：随着现代工程建设技术的不断提高，我国的工程建设范围也越来越大，从平原到山地，从河流到跨海工程，这些都彰显着我国现代化发展的实力。在岩土工程施工过程中，对于边坡环境的稳定性一直是工程当中的重要问题，其测量和分析工作涉及了多个领域的和知识和技术。传统的边坡稳定性分析方法虽然操作简便，但是其对于岩土环境当中的不确定性素分析度不足，而可靠性分析模式则不同，其可以根据概率统计方法将不确定因素的影响降到最低。本文即是对边坡稳定可靠性分析和综合支护体系进行研究，探讨了边坡稳定可靠性的概念和特点，同时研究了边坡可靠性分析当中的各指标计算方式，最后对边坡的综合支护体系进行了阐述，以期能为相关工作提供参考。

关键词：岩土工程；边坡；可靠性分析；综合支护体系

边坡属于岩土工程施工当中所要面对的特殊环境之一，由于边坡环境的特殊性，使得施工过程中土质的稳定性具有较大的波动，而这些都会为施工工程带来巨大的影响，轻则延长施工周期，严重时可能会导致施工单位资金和人员的损失。目前国际上对边坡稳定性的分析方法当中以可靠性分析应用范围最广，于上个世纪70年代就已经开始应用，促进了边坡施工技术的发展。

一、边坡稳定性的概述和特点

（一）边坡稳定性分析的概述

边坡工程的质量是整个岩土工程质量评价的基本指标，其稳定性一般包括三大类，包括安全性、时效性和实用性，当这三个属性全部满足时就说明该边坡工程具有较高的稳定性。从这一概念当中不难看出，边坡本身的稳定性与工程质量呈正比，提高了边坡稳定性，也就是提升了工程的质量。为此，在整个边坡施工的过程中都必须深入地对其稳定性进行分析，而这也是岩土工程质量保证和管理工作的必要前提。而边坡稳定性分析主要就是以实际和计算获得的数据来推算施工区域内边坡土质的稳定性，为施工监理可靠的评价体系和模型，将自然环境当中的自然因素、岩层压力因素、地震影响因素、荷载因素等诸多随机变量引入评估当中，并且由此可以了解边坡稳定性的评价指标具有随机性，只能利用模型对实际情况进行模拟，选出最好的施工方式，增加施工质量。

（二）边坡环境的特点

边坡环境具有复杂性和不确定性的特点。首先，其复杂性主要来源于其岩土地质的属性，在悠久历史的地质变迁过程中，其所涉及到的地质条件、岩土参数等具有极高的复杂性和多边形。其中最为明显的就要数地质当中各岩层属性的复杂程度，随着土层的逐渐深入，边坡环境下的土壤成分会发生较大的变化，因此给岩土工程的施工带来了巨大的阻碍。而我国研究者也提出，边坡的这种复杂性和测量的精准性存在极大的冲突，在测量时根本无法获得准确数值，只有利用最优化设想数据和概率模型相结合才能够得出更加贴近于实际的测量数值。其次，边坡环境还具有不确定性特点，根据其实际情况可以分为物理不确定性、统计不确定性以及模型不确定性三大类。其中物理不确定性主要指的是由于边坡环境的地质变化程度较高，影响因素较多，其变迁情况存在较大的不确定性。而统计不确定性主要指的是边坡环境下各岩层组成具有较大的随机性，因此在统计过程中会严重影响统计的准确率，导致参数、容量等数据较大的波动，产生随机变量。模型不确定性就是指基于不确定性特性基础上，在建立数学模型的过程中出现了非线性随机结构，变量的不确定直接导致模型的不确定特性，其主要是由于变量和未知效应共同作用产生的。

二、边坡环境稳定可靠性分析指标的计算

（一）确定主要变量的参数

边坡稳定可靠性分析在计算的过程中主要是基于数据的不确定性下进行的，其能够最大程度反映边坡环境土质变化的差异特点，进而提高稳定性评价的准确率。在计算的过程中对于模型影响最大的为两个变量（ 和 ，其中 ），将其作为分析稳定性的可靠性变量，而为了使计算过程更加简便，将变异缩小，以此一般将其以定值方式进行处理，确定这些基本变量的最可能值、均數或标准差。其中最可能值指的就是在所有参数当中出现概率最大的数值（这一数值可以为均值），但在实际工作过程中，由于边坡环境的特殊性，使得这一最可能值的计算和获取较为困难，因此可以将这一变量转变为设计采用值进行计算。目前，制约可靠性分析方法的主要因素就在于标准差变量的统计，这一变量无法利用现有的统计学处理方法获得，因此使得现代可靠性分析方法的研究受到了极大的阻碍。

（二）失效概率判断

刚体极限平衡法是一种操作简便，计算结果直观，应用范围广，安全度较高的一种计算方式，也是目前我国岩土和水利工程当中应用最多的边坡稳定可靠性分析方法。以这一理念为基础，确定极限状态方程式，并根据我国工程统计标准来确定失效概率，借此提高对边坡稳定的准确分析。

（三）指标计算方法

在对边坡稳定性的各指标进行计算时，首先应确定边坡的最危险滑动面，一般采用瑞典圆弧法对滑动面进行计算，假设边坡当中的土质均一，可以获得其稳定系数为 ，公式当中的 代表第i条滑动土带的质量； 则代表第i条底部滑动面的长度； 代表第i条滑动带滑动时的倾斜角度。在计算的过程中要注意，由于该公式下的滑动面的值具有随机性，因此整个公式所代表的是虚拟状态下的工作状态，其需要应对与各种可能性进行计算，并从其中找到安全系数值最小的滑动带，而这条滑动带也就是该边坡环境最危险滑动面。虽然这一计算所需要的数据量十分庞大，并且过程复杂，但是所获得的数据是最接近实际情况的。

三、边坡环境的综合支护体系

边坡环境因其特殊性很容造成滑坡、坍塌、剥落等危险情况，并且由于人为施工因素还可能引发沉陷、崩落等情况，随时可能会对施工人员造成巨大伤害。因此根据边坡的主要特点进行综合支护处理，根据加固方式的不同主要可以分为三种方式，其中最常见的是直接加固方法，包括抗滑桩、挡土墙、抗滑栓、锚杆等；其次是间接加固方法，这种方法主要是在边坡的排水、防水等设施的基础上进行防滑加固；特殊加固法主要以麻面爆破为主，增加边坡的摩擦力，减小滑坡的可能性。

参考文献：

[1]夏元友，李梅.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，2012，21（07）：1087-1091.

[2]孙慕群，符向前.土坡稳定可靠度分析中若干规律的探讨[J].岩土工程技术，2010（02）：109-113.

[3]翟才旺.水利水电岩质边坡的加固技术综述[J].广西水利水电，2012（03）：1-4.

[4]冯光乐，凌天清，等.公路边坡支护方案优化设计[J].交通运输工程学报，2012，02（01）：43-47.

[5]张远明，李梦华.边坡加固处治新技术的研究与应用[J].四川地质学报，2010，20（04）：281-286.

作者简介：

芦霁；性别：男；年龄：30；出生年月：1985.09.16；籍贯：辽宁凤城；民族：汉族；学历：本科学历；现职称：助理工程师；主要研究方向＼从事工作：岩土工程勘察、地基处理、边坡处理等。