岩质边坡工程岩体质量分级方法

李新凯

【摘 要】 简要阐述了传统边坡岩体质量评价的方法，评价其优缺点及其适用范围；并对当前新出现的边坡岩体质量分级方法进行了概括；总结了传统方法和新方法共有的不足之处。

【关键词】 岩质边坡 岩体质量评价 岩体质量分级

1 岩体质量分级的现状

工程岩体分类既是岩体质量评价的基础，又是岩体工程地质条件量化的一个重要途径。目前，国内外关于岩体质量综合评价方法繁多，各类岩体质量评价分级方法的参评因素、评价标准等都不相同，对同一个评价对象，不同的评价方法可能会有不同的评价结果。

2 边坡岩体质量传统分类方法

2.1SMR分级法。SMR分级法是在岩块强度、RQD、不连续面间距、不连续面状态、地下水等前提因素下，加入了对边坡稳定性有直接影响的一些条件：F1结构面倾向与边坡倾向的条件，F2平面滑动中结构面倾角的条件，F3边坡倾角与结构面倾角的条件，F4开挖方式对边坡稳定的条件。其表达式为：SMR=RMR-F1F2F3+F4。

SMR分级结合了结构面产状，临空面的组合关系分析对边坡的稳定性，而且考虑了边坡开挖方法，合理的考虑了多种地质条件的全面效果。但是SMR没有考虑边坡高度条件、控制结构面连续、夹泥等对稳定性的影响，权值较边坡真实的状态要低[1]。

2.2CSMR分级法。CSMR边坡岩体分级方法是在SMR分类的前提下，加入坡高修正系数和結构面状况修正系数，形成的高边坡岩体质量分级方式。但是实际使用中存在以下问题：1、F1所占的权重过大，即当边坡角比结构面倾角大于10°时，无论岩体和结构面的强度多高，岩体均要降低三个级别，都是不稳定的，这与边坡的实际情况不吻合；2、当结构面的起伏粗糙，结合紧密，性状较好时，其综合摩擦角增大，抗剪强度增加。而在前述分析中，结构面条件系数入的取值只考虑了结构面的规模大小，而未考虑结构面性状特征对边坡稳定的影响，显然是不完善的。

2.3规范岩质边坡岩体分级法。岩质边坡岩体分级法《建筑边坡工程技术规范》2002年提出，由岩体完整程度，结构面的结合程度，结构面产状，边坡自稳状况4个因素构成，将岩体划为四个等级。岩体的完整性考虑了结构面的组数，平均间距，结构类型，完整性系数以及岩体体积结构面数。该分级方式在边坡岩体分级的过程中，非常容易实施，但分析评价岩体的结构面张开状况，边坡自稳能力等时，非常容易受人的主观判断带来的对边坡稳定分析，人不同在判断评判时导致结果也存在差异。坡度和坡高对边坡稳定性的影响是巨大的，而该评价方法则忽略了边坡高度的尺寸效应[2]这一因素。

3 边坡岩体质量现代分类方法

3.1边坡稳定性模糊综合评判分析法。边坡稳定性模糊综合评判分析法[3]是把边坡特性及稳定性的范围定为模糊不确定的，再此基础上建立边坡稳定多级评价模糊模型[4]，采用模糊变换规则和最大隶属度条件，并将问题归结为隶属函数和密度函数的求解，以此评价边坡级别。

模糊理论在边坡工程中的应用仍然存在许多问题，主要体现在边坡模糊评价标准的建立、随机过程隶属函数的确定。对边坡的模糊分析，只能定性判断边坡稳定性的类型，不能定量得到确切的值，这对工程建设的意义不是很大；参与分析的因素太多，而这些因素对边坡稳定性的影响是不相同的，这会使呈现出的成果与现实边坡有着很大的差异，所以应用不是很普及。

3.2边坡岩体AHP-Fuzzy综合评价方法。AHP-Fuzzy综合评价方法[5]将AHP层次分析原理[6]和Fuzzy模糊评价原理[7]有机结合起来，应用于边坡岩体质量评价中，将各种定量、定性的评估因素统一处理，为进行边坡岩体质量评价提供有益的参考。

边坡岩体质量的AHP-Fuzzy综合评估因素分为3类，即潜在因素、诱发因素和工程因素[8]。潜在因素多为岩质边坡的固有属性，如岩石变形强度特性、结构面空间分布、结构面强度特性、地质构造等；诱发因素通常为引起岩质边坡发生滑坡破坏的因素，如地震、降雨等；工程因素也会对岩质边坡的稳定性造成一定的影响，如坡角、坡高、结构面产状与边坡面的空间关系等。

边坡岩体质量分级本应是先期的一种简捷的评估方法，但是AHP-Fuzzy法在确定影响因素隶属矩阵时过于繁琐，从而导致实际操作性不强；离散型影响因素隶属矩阵仍采用打分取值，带有一定主观性；未考虑坡长和坡高的关系，从而忽略了坡体两侧土体对边坡的支撑效应；使用条件有局限性，如当边坡体中含软弱夹层或边坡体为软硬岩互层时，该方法的评估结果误差较大。

3.3Fisher分析判别模型法。Fisher判别分析法[9]是根据观测到样本若干数量的特征对新获得的样本进行归类、识别，判断其所属类型的一种多元统计分析方法。由于该判别法对原始数据分布并无特殊要求，因此非常适合未知样本分布的情况，并全面考虑影响预测的各种因素，尽可能真实准确地识别目标所属类别。

结 语

对于传统的分级方法，基本上都存在以下3个不足：（1）评价指标选择不够全面，未能全面反映岩体其发育特征和赋存条件；（2）影响岩体质量的因素常具有多层次性、模糊性和不确定性等复杂特点，岩体质量评价过程中人为因素影响大，评分结果常具有很大的随意性；（3）大多数方法都采用分值区间来判断岩体质量级别，对于分值位于区间端点附近的岩体，其岩体质量存在不确定性。

另外现在的边坡岩体质量分类法主要应用于未出现滑动的岩质工程边坡上，而对于出现破坏的边坡，岩体受到扰动，结构面强度有所变化，对水的渗透敏感，是否适应于出现破坏边坡岩体质量分级有待进一步研究。

【参考文献】

[1] 卢书强. 澜沧江糯扎渡水电站开挖边坡稳定性工程地质系统研究[D]. 成都理工大学，2007.

[2] 方俊. 基于尺寸效应的边坡岩体力学参数确定方法研究[D]. 重庆交通大学，2013

[3] 徐辉. 基于模糊集理论的边坡稳定模糊随机可靠度分析[D]. 浙江大学，2006.

[4] 楼芬. 露天矿边坡安全的模糊随机可靠度分析[D]. 中南大学，2008.

[5] 王宇，贾志刚，李晓，汪灿，余宏明. 边坡模糊随机可靠性分析的模糊点估计法[J]. 2012，33（6）：1795～1800.