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摘要：本文主要分析了边坡稳定性的影响因素，并结合工程实例对复杂条件下岩石边坡的稳定性分析进行了探讨。
关键词：复杂条件；岩石边坡；稳定性分析
中图分类号：P2文献标识码： A
一、边坡的概述
对边坡变形破坏的研究由来已久，最早是从滑坡现象开始的，早期的工作是对一种地貌现象加以观察描述。是地貌学或普通地质学的研究对象之一。而边坡稳定性的研究最早可追溯到十八世纪，法军修筑土质要塞，便遇到土坡稳定问题。之后，十九世纪末运河的开凿、铁路的修建以及二十世纪初大量土坝的修筑，进一步促使人们了解边坡稳定问题。
不同的边坡工程常常赋存于不同的工程地质环境中，不同的边坡稳定性分析方法又各具特点，有一定的适用条件。因而，如何根据具体的边坡工程地质条件，合理有效地选用与之相适应的边坡稳定性分析方法，是值得深思的问题。从边坡工程研究发展历程可见，边坡稳定性研究发展的过程同时又是一个边坡稳定性分析方法不断发展的过程。新的边坡稳定性分析方法不断出现，古老的方法又不断得到改进，且逐步由定性向定量、半定量的方向发展。边坡稳定性评价方法大致可以分为两大类，即定性分析方法和定量分析方法。此外，近年来，人们在前面两种分析方法的基础上，又引进了一些新的学科、理论等，逐渐发展起来一些新的边坡稳定性分析方法，如可靠性分析法、模糊分级评价法、系统工程地质分析法、灰色系统理论分析法等，这里暂且称之为非确定性分析方法。
边坡工程是以岩土体为工程材料、以岩土体天然结构为工程结构，或以堆置物为工程材料、以人工控制结构为工程结构的特殊构筑物。构成边坡的地质体经受长期、多循环的地质作用，由于作用强度不一，且又错综复杂，致使它们的工程地质性质差异很大。就是在同一地区，同一岩土体内，也会造成地质特性的强烈空间变化性．这就决定了边坡工程必然具有不确定性。因为不能本质地描述岩体的工程地质特征，不能准确地构造工程力学模型，不能充分地预测作用的条件和效应等。边坡工程的不确定性因素不但多，而且还难以定量估计。通过适当的现场调查和试验，重要岩土工程技术性质的不确定性可以得到一定程度的降低，但绝不可能完全消除，只能通过大量的统计分析来减小量测的误差。
二、边坡稳定性的影响因素
（一）地质构造。地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。通常在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃的地区，往往岩体破碎、沟谷深切，较大规模的崩塌、滑坡极易发生。
（二）岩体结构。不同结构的岩体，物理力学性质差别很大，边坡变形破坏的性质也不同。
（三）风化作用。边坡岩体，长期暴露在地表，受到水文、气象变化的影响，逐渐产生物理和化学风化作用，出现各种不良现象。当边坡岩体遭受风化作用后，边坡的稳定性大大降低。
（四）地下水。处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用，使坡体的有效重力减轻；水流冲刷岩坡，可使坡脚出现临空面，上部岩体失去支撑，导致边坡失稳。
（五）边坡形态。边坡形态通常指边坡的高度、坡度、平面形状及周边的临空条件等。一般来说，坡高越大，坡度越陡，对稳定性越不利。
（六）其他作用。此外，人类的工程作用、气象条件、植被生长状况等因素也会影响边坡的稳定性。
三、工程地质概况
某边坡总高210m，总体上分为上、下2段，上段为垂直台阶式灰岩边坡，台阶高15m，平台宽5m；下段为倾斜台阶式叶岩边坡，台阶高10～15m，平台宽2～5m，并在灰叶岩交界处存在一厚2～3m的泥化夹层。灰岩段总体坡角73°，叶岩段总体坡角30°，边坡形状呈“上陡下缓”。边坡采用预裂爆破开挖，并进行锚喷支护。在灰岩段上部安设长40m，锚固力为200t的预应力锚索。
图1高边坡工程平面示意图
（一）边坡地层岩性及组合特征
与边坡工程有关的地层主要有寒武系下统石龙洞组()灰岩和石牌组()叶岩。从岩性组合看，边坡高程135～160m以上为坚硬的灰岩体，其弹性模量为1000～2000MPa，抗压强度为51～64MPa。而在边坡高程135～160m以下为软弱的叶岩体，其弹性模量为700MPa，抗压强度为10～20MPa。这就形成了“上硬下软”的不利岩性组合，特别是叶岩层压缩性大，加之在灰叶岩交界处存在一连续分布的201泥化夹层，使得更不利于边坡稳定。
（二）岩体结构特征
边坡工程中灰岩体内岩体结构发育，主要有泥化夹层、断层、节理裂隙。其中201夹层，厚度大，强度低，具明显流变特性，并且又处于灰叶岩交接处，故其对边坡稳定起关键性控制作用。区内主要发育有11条断层，断层规模從数十米到数百米不等，为Ⅳ-Ⅲ级结构面，走向与边坡走向正交或大角度斜交，陡倾(倾角60°～75°)，倾向SW，SE，与边坡岩层倾向相反。
（三）块体系统分布规律及稳定性预测
在坚硬或半坚硬岩层中，岩体被结构面切割成各种类型的块体。在自然状态下，这些空间块体处于静力平衡状态。当进行边坡开挖，或对岩体施加新的荷载后，使暴露在临空面上的某些块体失去原始静力平衡状态，因而，造成某些块体首先沿结构面滑移、失稳，进而产生连锁反应，造成整个岩体工程的破坏。而一般称这种首先失稳的块体为“关键块体”。“关键块体”失稳与否的判据标准是在工程作用力及自重作用下，滑动面上的抗剪强度是否足以抵抗滑动力。而“可移块体”一般指在“关键块体”不失稳条件下才能保持稳定的块体。若“关键块体”失稳，这种“可移块体”也可能失稳，甚至变为“关键块体”。因此，由岩体结构面组合而形成的块体是边坡工程稳定性的薄弱部位之一。
块体理论的基本方法就是：首先，通过几何分析，找出岩体工程中由岩体结构面及临空面所形成的块体，排除其中的无限块体及不可动块体，再通过运动学分析，找出在工程作用力及自重作用下的可动块体；然后，根据滑面的物理力学性质，确定工程开挖面上的所有“关键块体”，并计算出其稳定性及使其稳定所需的锚固力，从而用于指导工程加固。上述方法与步骤均有现成的计算程序或解析方法，其关键是正确确定岩体工程有关结构面的分布参数及相关力学参数。
由地质数据，经分析处理后可得灰岩体中各结构面及力学参数的统计参数，见表1。表中c为粘聚力，j为内摩擦角，其中重度均取27kN/m3。
表1结构面参数及抗剪强度取值统计
由表1参数，根据块体理论，可以确定出边坡中的“关键块体”及“可移块体”，具体方法可参见文。其代表性块体特征、规模、稳定性系数见表2。由表2，可知，边块开挖后，“关键块体”主要存在于边坡中部及引水洞上方。其中边坡下游“关键块体”较少，且规模不大，而在上、下游交界的边坡中部有体积较大的“可移块体”，其移动与否受制于“关键块体”C，D。从块体规模看，多为由小断层或大型节理切割而成的四面体或五面体，其体积在几百立方米到几千立方米，并以缓倾和陡倾结构面组合交线滑移为主。
表2边坡中的块体特征
（四）边坡块体系统的监测与控制
由以上分析可知，该边坡工程系统中存在的由岩体结构控制的薄弱部位(“关键块体”)主要存在于边坡中部及引水洞上方，且在正面坡与侧面坡交界处存在体积较大的潜在“关键块体”。故边坡开挖过程中应进行优先监测与控制，否则有可能在施工过程中失稳(甚至产生连锁反应)。
对块体监测主要进行了位移和应力监测，并且根据监测的结果，及时的对块体进行针对性锚固。下图当中即为块体C的锚杆受力变化曲线。其中，观测锚杆采用直径是16mm的全长注浆锚固式，而锚固锚杆则采用了直径为32mm全长注浆锚固式。从图可以看出，块体锚固前发生了明显移动迹象，同时拉应力以每月5MPa的速率增加。而对块体实施长10m，直径32mm的锚杆加固之后，拉应力明显降低(0.5～1.0MPa/月)，其降低幅度为60%～80%，后来逐步稳定下来，说明块体加固的效果是良好的。此外，对靠近2#，3#引水洞出口处的块体B，主要采取了引水洞出洞时打超前管缝长锚杆，从而避免该块体的可能移动。
四、结语
根据块体理论确定边坡工程的各个关键块体的规模、位置和稳定状态，从而制定合理的边坡检测和加固方案，进而提高工作的效率，确保工程的顺利进行。
参考文献：
[1]隋智力,乔兰,李远,杨志军,孙歆硕.复杂岩质边坡的岩体力学参数变化规律研究[J].黄金,2010,(12).
[2]陈兴,史连臣.层状岩质边坡稳定性分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(33).
[3]王星.岩体边坡稳定性分析综述[J].科技信息,2012,(34).
关键词：复杂条件；岩石边坡；稳定性分析
中图分类号：P2文献标识码： A
一、边坡的概述
对边坡变形破坏的研究由来已久，最早是从滑坡现象开始的，早期的工作是对一种地貌现象加以观察描述。是地貌学或普通地质学的研究对象之一。而边坡稳定性的研究最早可追溯到十八世纪，法军修筑土质要塞，便遇到土坡稳定问题。之后，十九世纪末运河的开凿、铁路的修建以及二十世纪初大量土坝的修筑，进一步促使人们了解边坡稳定问题。
不同的边坡工程常常赋存于不同的工程地质环境中，不同的边坡稳定性分析方法又各具特点，有一定的适用条件。因而，如何根据具体的边坡工程地质条件，合理有效地选用与之相适应的边坡稳定性分析方法，是值得深思的问题。从边坡工程研究发展历程可见，边坡稳定性研究发展的过程同时又是一个边坡稳定性分析方法不断发展的过程。新的边坡稳定性分析方法不断出现，古老的方法又不断得到改进，且逐步由定性向定量、半定量的方向发展。边坡稳定性评价方法大致可以分为两大类，即定性分析方法和定量分析方法。此外，近年来，人们在前面两种分析方法的基础上，又引进了一些新的学科、理论等，逐渐发展起来一些新的边坡稳定性分析方法，如可靠性分析法、模糊分级评价法、系统工程地质分析法、灰色系统理论分析法等，这里暂且称之为非确定性分析方法。
边坡工程是以岩土体为工程材料、以岩土体天然结构为工程结构，或以堆置物为工程材料、以人工控制结构为工程结构的特殊构筑物。构成边坡的地质体经受长期、多循环的地质作用，由于作用强度不一，且又错综复杂，致使它们的工程地质性质差异很大。就是在同一地区，同一岩土体内，也会造成地质特性的强烈空间变化性．这就决定了边坡工程必然具有不确定性。因为不能本质地描述岩体的工程地质特征，不能准确地构造工程力学模型，不能充分地预测作用的条件和效应等。边坡工程的不确定性因素不但多，而且还难以定量估计。通过适当的现场调查和试验，重要岩土工程技术性质的不确定性可以得到一定程度的降低，但绝不可能完全消除，只能通过大量的统计分析来减小量测的误差。
二、边坡稳定性的影响因素
（一）地质构造。地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。通常在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃的地区，往往岩体破碎、沟谷深切，较大规模的崩塌、滑坡极易发生。
（二）岩体结构。不同结构的岩体，物理力学性质差别很大，边坡变形破坏的性质也不同。
（三）风化作用。边坡岩体，长期暴露在地表，受到水文、气象变化的影响，逐渐产生物理和化学风化作用，出现各种不良现象。当边坡岩体遭受风化作用后，边坡的稳定性大大降低。
（四）地下水。处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用，使坡体的有效重力减轻；水流冲刷岩坡，可使坡脚出现临空面，上部岩体失去支撑，导致边坡失稳。
（五）边坡形态。边坡形态通常指边坡的高度、坡度、平面形状及周边的临空条件等。一般来说，坡高越大，坡度越陡，对稳定性越不利。
（六）其他作用。此外，人类的工程作用、气象条件、植被生长状况等因素也会影响边坡的稳定性。
三、工程地质概况
某边坡总高210m，总体上分为上、下2段，上段为垂直台阶式灰岩边坡，台阶高15m，平台宽5m；下段为倾斜台阶式叶岩边坡，台阶高10～15m，平台宽2～5m，并在灰叶岩交界处存在一厚2～3m的泥化夹层。灰岩段总体坡角73°，叶岩段总体坡角30°，边坡形状呈“上陡下缓”。边坡采用预裂爆破开挖，并进行锚喷支护。在灰岩段上部安设长40m，锚固力为200t的预应力锚索。
图1高边坡工程平面示意图
（一）边坡地层岩性及组合特征
与边坡工程有关的地层主要有寒武系下统石龙洞组()灰岩和石牌组()叶岩。从岩性组合看，边坡高程135～160m以上为坚硬的灰岩体，其弹性模量为1000～2000MPa，抗压强度为51～64MPa。而在边坡高程135～160m以下为软弱的叶岩体，其弹性模量为700MPa，抗压强度为10～20MPa。这就形成了“上硬下软”的不利岩性组合，特别是叶岩层压缩性大，加之在灰叶岩交界处存在一连续分布的201泥化夹层，使得更不利于边坡稳定。
（二）岩体结构特征
边坡工程中灰岩体内岩体结构发育，主要有泥化夹层、断层、节理裂隙。其中201夹层，厚度大，强度低，具明显流变特性，并且又处于灰叶岩交接处，故其对边坡稳定起关键性控制作用。区内主要发育有11条断层，断层规模從数十米到数百米不等，为Ⅳ-Ⅲ级结构面，走向与边坡走向正交或大角度斜交，陡倾(倾角60°～75°)，倾向SW，SE，与边坡岩层倾向相反。
（三）块体系统分布规律及稳定性预测
在坚硬或半坚硬岩层中，岩体被结构面切割成各种类型的块体。在自然状态下，这些空间块体处于静力平衡状态。当进行边坡开挖，或对岩体施加新的荷载后，使暴露在临空面上的某些块体失去原始静力平衡状态，因而，造成某些块体首先沿结构面滑移、失稳，进而产生连锁反应，造成整个岩体工程的破坏。而一般称这种首先失稳的块体为“关键块体”。“关键块体”失稳与否的判据标准是在工程作用力及自重作用下，滑动面上的抗剪强度是否足以抵抗滑动力。而“可移块体”一般指在“关键块体”不失稳条件下才能保持稳定的块体。若“关键块体”失稳，这种“可移块体”也可能失稳，甚至变为“关键块体”。因此，由岩体结构面组合而形成的块体是边坡工程稳定性的薄弱部位之一。
块体理论的基本方法就是：首先，通过几何分析，找出岩体工程中由岩体结构面及临空面所形成的块体，排除其中的无限块体及不可动块体，再通过运动学分析，找出在工程作用力及自重作用下的可动块体；然后，根据滑面的物理力学性质，确定工程开挖面上的所有“关键块体”，并计算出其稳定性及使其稳定所需的锚固力，从而用于指导工程加固。上述方法与步骤均有现成的计算程序或解析方法，其关键是正确确定岩体工程有关结构面的分布参数及相关力学参数。
由地质数据，经分析处理后可得灰岩体中各结构面及力学参数的统计参数，见表1。表中c为粘聚力，j为内摩擦角，其中重度均取27kN/m3。
表1结构面参数及抗剪强度取值统计
由表1参数，根据块体理论，可以确定出边坡中的“关键块体”及“可移块体”，具体方法可参见文。其代表性块体特征、规模、稳定性系数见表2。由表2，可知，边块开挖后，“关键块体”主要存在于边坡中部及引水洞上方。其中边坡下游“关键块体”较少，且规模不大，而在上、下游交界的边坡中部有体积较大的“可移块体”，其移动与否受制于“关键块体”C，D。从块体规模看，多为由小断层或大型节理切割而成的四面体或五面体，其体积在几百立方米到几千立方米，并以缓倾和陡倾结构面组合交线滑移为主。
表2边坡中的块体特征
（四）边坡块体系统的监测与控制
由以上分析可知，该边坡工程系统中存在的由岩体结构控制的薄弱部位(“关键块体”)主要存在于边坡中部及引水洞上方，且在正面坡与侧面坡交界处存在体积较大的潜在“关键块体”。故边坡开挖过程中应进行优先监测与控制，否则有可能在施工过程中失稳(甚至产生连锁反应)。
对块体监测主要进行了位移和应力监测，并且根据监测的结果，及时的对块体进行针对性锚固。下图当中即为块体C的锚杆受力变化曲线。其中，观测锚杆采用直径是16mm的全长注浆锚固式，而锚固锚杆则采用了直径为32mm全长注浆锚固式。从图可以看出，块体锚固前发生了明显移动迹象，同时拉应力以每月5MPa的速率增加。而对块体实施长10m，直径32mm的锚杆加固之后，拉应力明显降低(0.5～1.0MPa/月)，其降低幅度为60%～80%，后来逐步稳定下来，说明块体加固的效果是良好的。此外，对靠近2#，3#引水洞出口处的块体B，主要采取了引水洞出洞时打超前管缝长锚杆，从而避免该块体的可能移动。
四、结语
根据块体理论确定边坡工程的各个关键块体的规模、位置和稳定状态，从而制定合理的边坡检测和加固方案，进而提高工作的效率，确保工程的顺利进行。
参考文献：
[1]隋智力,乔兰,李远,杨志军,孙歆硕.复杂岩质边坡的岩体力学参数变化规律研究[J].黄金,2010,(12).
[2]陈兴,史连臣.层状岩质边坡稳定性分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(33).
[3]王星.岩体边坡稳定性分析综述[J].科技信息,2012,(34).