岩土工程中边坡稳定性分析及监测方法研究

李军

摘    要：近年来，我国建筑业在不断的发展中，其中以岩土工程为重中之重。本文在岩土工程边坡稳定性方面进行了系统的分析。首先对岩土工程中边坡稳定性分析的概述开展分析，在此基础上，对瑞典圆弧法、极限平衡法和赤平投影分析法的应用进行了分析，同时还提出了边坡稳定监测系统、声发射监测系统和雷达监测装置等监测边坡的主要方法，以便为关注这一类话题的人们提供参考。

关键词：岩土工程;边坡稳定性;监测方法

1  引言

在岩土工程施工中，边坡稳定性施工可以提升工程的整体质量，满足岩土工程施工的需求。一般情况下，岩土工程施工中边坡的稳定性会受到地震波、施工条件等多因素的影响，若在施工中不能科学控制，就会增强工程施工的安全隐患，严重时甚至还会造成重大的生命及财产损失。在当前岩土工程施工中，通过强度折减法施工方案的运用，可以保證各项施工工序的稳步进行。在整个施工中，施工单位应该认识到岩土工程边坡施工会受到裂隙岩体的破坏，因此，在当前岩土工程施工中，为了提高建筑工程施工的整体质量，应该将边坡工程施工作为核心，通过边坡稳定性、加固性施工方案的完善，保证各项施工工序的稳步进行。对于岩土工程施工单位，在工程施工中，技术人员应该增强自身的专业性，通过对岩土内部结构的研究，对工程土体结构反复测量，以确保最终报告监测的准确性，提高岩土边坡施工的整体质量，满足岩土工程施工的核心需求。

2  边坡稳定性分析的概述

边坡稳定性分析对减少工程施工危害有着不可替代的作用，基本上所有的工程领域都离不开边坡的稳定性分析，比如水利、土木、矿山、交通等领域。由于强度折减法有其自身的优点，目前它已成为边坡分析的研究方法之一，但将强度折减法作为边坡破坏准则判据的分析过程中，尚未取得共识。裂隙岩体边坡的破坏一直是岩土工程和工程地质工作者关注的焦点和长期研究的问题。在露天开采和地下开采过程中，边坡的稳定性也受到工程界的密切关注。地震波对边坡的破坏和稳定也有一定的影响，一旦边坡遭到破坏，将造成交通灾害、堵江、水库故障、建筑物倒塌、工厂和矿物埋藏等灾难性事故，造成重大的生命财产损失。特别是近年来，随着中国基础设施的发展，边坡的稳定性和滑坡预测显得尤为重要，边坡加固及滑坡预测的保障建设对人民财产安全具有重要的意义。

3  边坡稳定性分析方法

3.1  瑞典圆弧法

瑞典圆弧滑动面分裂法假定滑动面上方的土壤被划分成n个垂直的土棒，并分析了作用在每个土层上的力和力矩平衡，忽略了土条间相互作用力的影响，得到了其土体稳定的安全系数。当坡度、滑坡面取决于土壤时，黏土为圆柱形或碗状，砂土则为近似平面。边坡稳定安全系数K为抗滑力矩与滑动力矩之比。这种方法是条分法中最简单的方法，并被广泛应用。

3.2  极限平衡法

极限平衡法的应用主要是在静态平衡原理基础上进行。在边坡稳定分析中，不仅要了解边坡的应力，并且还要明确其抗滑力。在此基础上，确定二者的关系，借助滑动体分块的力学平原理进行计算。在计算过程中，十分可能遇到非静态问题，这时就需要借助边坡的应力应变关系进行解决。虽然会在一定程度上对其分析和计算的严密性造成破坏，但是对边坡稳定性计算精度的影响并不大。

3.3  赤平投影分析法

采用地质罗盘测得边坡倾向、倾角和岩层或裂隙的倾向（倾向为走向+180°所得），生成赤平投影图分析结构面之间及结构面与坡面直接的组合关系，判断边坡的抗滑稳定性。该方法主要用于岩质边坡中局部块体的稳定性分析;当结构面、岩体完整性较好、岩石强度较高时，也可用于岩质边坡整体稳定性分析。当无外倾结构面时（或结构面组合交线），可判断该边坡稳定;当有外倾结构面（或结构面组合交线）且倾角大于坡角时，可判断该边坡稳定或基本稳定;当有外倾结构面（或结构面组合交线）且倾角小于坡角时，如结构面倾角小于其内摩擦角可判定该边坡基本稳定或欠稳定，如结构面倾角大于其内摩擦角可判断该边坡欠稳定或不稳定。分析时应注意结构面的贯通程度和结合程度、倾向切割情况。

4  岩土工程边坡监测方法

4.1  岩土工程边坡雷达监测

在网络信息技术逐渐发展的背景下，将雷达技术运用在边坡稳定性监测中，可以提高数据监测的整体质量，提升边坡工程施工的稳定性。通常状况下，在岩土工程边坡雷达监测中应该做到：第一，岩土工程施工中，通过SAR技术的使用，可以增强监测系统的执行效果，保证检测数据的精准度，而且在这种检测方案运用中，边坡雷达系统的分辨率达到了0.5m，可以将测量的距离控制在300～2000m，增强测量的精确度。第二，在边坡监测中，可以发挥雷达监测的扫描功能，多次扫描之后可以对数据进行对比，从而更好的确定边坡位移程度。第三，在边坡位移变化分析中，通过多种数据检测，可以实现各项数据检测的直观性，而且系统会以图片的形式进行数据的上传，使测量人员直观的感受监测画面，保证检测数据分析的有效性。

4.2  边坡稳定监测系统

边坡稳定性监测系统的设计形式很多，本文以滕振芳设计的边坡稳定性监测系统为例。它由4部分组成，分别为数据自动检测系统、数据采集系统、数据传输系统和监测服务中心。数据自动检测系统是指在各种动态信息采集设备在矿山现场的布置;数据采集系统指的是监测仪器的控制、数据采集仪、数据存储和数据与PC机通信、嵌入式计算机等;数据传输系统是指互联网络对数据信息的传输;监测服务中心是数据处理系统、数据查询和控制指令的终端设备，包括计算机信息和计算机软件等。

4.3  边坡稳定监测系统

边坡稳定监测系统具有较强的监测功能，因此可以将其应用到岩土工程边坡监测中。现阶段，边坡稳定性监测系统的设计形式具有多种，每种形式都发挥着一定的监测作用。本文所论述了监测系统主要由自动全站仪、计算机控制机房、通讯及供电系统组成的，为了充分发挥该系统的作用。在边坡稳定性变形移动区外还需要设置相应的基准点，该基准点一般有2个。在实际应用中，需要根据岩土工程状况，对基准点的方向进行科学合理的设置，为了提高监测质量，需要最大限度使其覆盖整个边坡稳定性监测区域。与此同时，在这一过程中，还需要配上反射单棱镜，确保其是对准监测站的。在对边坡稳定性监测过程中，充分发挥了计算机的作用，也就是运用计算机相关程序对自动全站仪进行有效控制，在此基础上，及时采集所有基准点，通常情况下需要每隔10min的时间进行采集，获取相关仪器状态信息，并借助计算机存储相应的数据，例如基准点的斜距、水平角，在此基础上进行计算，以便快速推算出边坡各个变形移动点的三维坐标，进而可对边坡的稳定性进行更好的了解。

5  结语

总而言之，边坡的稳定性对岩土工程施工具有重要的影响。因此需要采用极限平衡法、瑞典圆弧法等有效的分析方法对边坡稳定性进行深入分析，以便最大限度减少工程施工的危害，为其施工奠定良好基础。同时，为了从根本上提高施工效率与质量，减少不必要的问题出现，还需要运用声发射监测系统、边坡雷达监测装置、边坡稳定监测系统对其边坡进行监测，以便对其稳定程度进行更好的了解，为岩土施工提供重要依据，促使施工顺利开展。

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