高边坡稳定性评价的定性分析与定量参数选取(假日专题)
高边坡的稳定性的合理评价是有效进行高边坡防治的基础。高边坡作为岩土工程的组成部分，其稳定性评价遵循定性分析与定量计算相结合的理念，采用以定性分析为基础，定量计算为手段的综合评价方法，两者相辅相承，相互相验证和补充，共同组成了高边坡防治所需的全过程技术要求。定性分析即为合理确定高边坡变形模型、作用因素、滑面位置和参数经验选定、计算方法，预测坡体变形类型、边界和范围等；定量计算即为依据定性分析确定的高边坡计算模型，结合土工试验、反算滑面参数、下滑力计算、防治工程结构设计等。自然边坡的地形地貌是在长期自然营力作用下，不同性质的岩土体适配自身力学性质的外在表现。如土质或类土质斜坡中，老黄土明显较新黄土具有更陡的地形地貌，崩坡积体明显较冲洪积体具有更大的休止角，砂岩的残坡积体明显较泥岩的残坡积体有较大的坡度等；岩质自然斜坡中地形地貌较陡的多为岩性较好、层面有利、结构面相对不发育的岩体。如石英岩明显较页岩有较好的陡度，岩性相对单一的岩浆岩明显较多层旋回、性质差异的沉积岩具有较好的稳定度等。因此，通过自然斜坡所在地质条件下的稳定度调查，结合拟开挖的高边坡的临空面形态，就可有效通过类比预测分析高边坡的稳定度，分析高边坡可能的变形范围、综合稳定坡率和需要补偿的工程规模。2、从自然斜坡和既有人工边坡的变形预测高边坡变形类型、范围、位置大自然是一个丰富的“试验室”，它里面具有大小不一、形态各异的斜坡变形模型。而这些模型明显要较我们人类建立的试验室土工模型要更真实、更全面，更具有参考类比价值。因此，从丰富的大自然和既有人工边坡在自然营力作用下的变形类比拟开挖高边坡的稳定，具有十分重要的参考价值。如技术人员头痛的顺层边坡变形范围，就可以参照区内类似“高仿真”的大型模式去类比确定。而这种方法确定的顺层边坡变形范围，明显较试验室的小型人工模型试验、在岩土体的性质、结构面分布、地下水形态等各方面具有无比的优势。也较人为确定相关参数的数值模拟也具有更真实的“试验资料”。这在笔者多年的顺层边坡防治工程中基本上均取得良好的效果。因此，通过对自然斜坡和既有人工边坡的变形类比，对预测高边坡的变形类型、滑面位置、边界范围等具有十分重要的意义。坡体结构指通过构成坡体的岩土位置、层面、结构面（包括断层、不整合面等）的产状性质等与临空面的之间的配套关系，分析坡体的变形类型、规模和位置等。依据坡体结构，坡体可分均质与类均质、水平状、顺层、逆层、二元、块状和破碎等结构，依据这些坡体结构反映的资料，结合拟开挖的临空面，就可有效分析高边坡的变形类型、规模和位置等。如均质和类均质往往产生圆弧状变形，水平具有下伏软弱层的坡体往往产生错落或平推式变形，顺层坡体往往产生顺层滑坡，逆层坡体往往产生切层滑面，二元结构边坡往往依附于土岩界面产生变形等。因此，依据坡体结构可有效分析拟开挖高边坡的变形类型、规模和位置等，利用赤平投影等可有效分析拟开挖高边坡的稳定性。高边坡的稳定性取决于自然因素和人为因素。这些因素中对高边坡影响较慢的有风化、卸荷等，影响较快的有降雨、灌溉、库水位变化、河流冲刷等，影响很快的有地震、爆破和开挖速度和规模。因此，通过这些影响自然和人为因素的强弱、快慢分析，就可能预判拟开挖高边坡的稳定性。对于定量计算方法，有很多的书籍介绍，在此不再赘述，而只对关键定量参数的选取进行说明。高边坡的变形有坡面的落石掉块、风化剥落等变形，有某一级边坡的滑塌、溜坍、塌坍等变形，有几级边坡整体变形和滑坡等形式的坡体变形。这些不同的变形类型就需针对性的选用合理的计算模型。对于均质或类均质土而言，一般可采用圆弧搜索法。但在坡体中存在不同期、不同成因的堆积等时圆弧搜索应受控于这些“结构面”，切不可“一搜到底”。岩质边坡的变形往往受控于岩体中的各种结构面，故应采用结构面配套的方法选用计算模型，甚至会出现多组结构面控制的潜面滑面，造成高边坡存在整体与局部稳定性多方面需要考虑的因素。此外，岩体结构面配套应合理依据结构性质进行配套分析，切忌“一刀切”式的所谓配套。如某高边坡玄武岩流面与线路夹角为53°，贯通度长为15m,坡体发育的顺倾线路的一组结构面长为1~2m。故高边坡的破坏模型应是结构面与临空面配套后发生长度为1~2m的危岩落石，而不会出现玄武岩流面与结构面配套后，形成与线路夹角约为26°，长127m的贯通性滑面。该岩体结构面的配套失误，直接造成了改移线路的重大变形，这是令人遗憾的。因此，高边坡计算模型的选用要依据坡体地质条件合理选用，它是高边坡计算的基础，是防治设计的前提。滑面或潜在滑面参数的合理选用是高边坡稳定性计算中非常关键的一步，它是通过剪切试验+参数反算+工程经验综合选取的结果。其中又以参数反算最为重要。当然， 土工试验和工程经验也是参数进行微调必不可少的一环。2.1、剪切试验依据岩土体性质、滑面（带）结构、滑坡状态选择。1）正在滑动的滑坡，滑带为粘土或残积土时，宜采用多次剪。采用几次剪切试验值，视滑坡的变形特征而定，当然最保守的是残余抗剪强度。3）滑带为为角砾土或与基岩接触时，采用野外大剪试验。4）潜在滑坡或还没有复活的老滑坡，潜在滑带为不透水饱和度较大的粘土时，采用快剪。潜在滑带为不透水饱和度较低的粘土时，宜采用固结快剪。2.2、参数反算必须建立在其它部位滑面参数已知的基础上进行，切忌没有区别不同部位滑面的不同性质而取全滑面的平均值进行滑面的参数反算。1）牵引段为滑体主动受力段：质滑坡可依据α=450+φ/2得到牵引段滑面综合内摩擦角值，并取粘结力为零；岩质滑坡可依据具体结构面拉剪作用下的特征确定内摩擦角值。2）抗滑段为滑坡被动受力段：土质滑坡抗滑段内摩擦角可依据被动破裂面α=450-φ/2-β得到，也可依据的剪切试验、工程经验确定；岩质滑坡的抗滑段滑面所依附的结构参，可依据现场大剪试验、工程经验确定。3）主滑段位于滑坡中部，为滑面参数反算的核心。根据已知的牵引段和抗滑段滑面抗剪参数，利用传递系数法公式，从而求出相应稳定系数下的主滑段滑面抗剪参数。2.3、工程经验是依据技术人员的工程经验，规范建议值、地区经验、专家讨论等综合选用参数的方法。因此，滑面或潜在滑面参数的选用是一个复杂的综合考量结果，由于对高边坡的计算结论具有相当大的影响，故应慎重选用。总之，高边坡的稳定性的合理评价和参数的合理选用同中医治病有一定的相似性，一定是建立在丰富理论、经验基础上的参数反算，切忌“先画靶，再射箭”，即为了得到一个所谓预想的结论而人为的调整滑面参数，这是不负责任的，不科学的。正如有的人没有理解中医的精髓，而认为中医随意性较大，故不断攻击中医为“伪科学”是不科学的。这些都是片面理解中医学——岩土学的错误思路，应杜绝之。
