何国峰 王 禹 胡龙虎

(1．石家庄经济学院研究生学院，河北石家庄 050031; 2．中国石油天然气华东勘察设计研究院，山东青岛 266300)

1 概述

我国是一个地质灾害频发的国家，高边坡引起的滑坡、崩塌等一些灾害往往造成重大的经济损失和财产损失，因此对高边坡进行稳定性分析与评价有重要意义。

周德培等［1］根据岩质边坡的坡体结构建立模型进行稳定性分析，并将坡体结构与岩体结构进行对比，结合多种影响边坡稳定性的因素进行了评价。

郭明伟等［2］采用有限元的方法，基于安全系数对简单边坡体进行了应力分析。

贺建清等［3］基于最小二乘法对经典土压力理论用MATLAB编程的方式求解安全系数，有效的减少了计算过程。

徐鼎平等［4］以原位测试和室内试验成果为基础结合FLAC3D进行数值模拟，提出了基于数值模拟，有效整合数值分析、极限平衡分析和可靠度分析方法的边坡稳定性综合分析方法。

唐洪祥等［5］基于地震动力时程反应和随机地震反应，分析了正弦波作用下模型坝边坡的稳定性，并通过对地震动力作用下土石坝边坡稳定性的分析，对地震动力作用下影响坝体边坡最危险滑裂面位置及稳定性的动力影响因素进行了有益的探讨。

陈国庆等［6］基于动态和整体强度折减法，利用动态强度折减法搜索出渐进扩展的滑动面，并结合整体强度折减法，在边坡渐进失稳过程中计算动态安全系数，实现了对边坡失稳全过程的分析和调控。

刘华丽等［7］应用模糊数学综合评判法，建立震动作用下边坡稳定性模糊层次分析模型，运用重要性排序确定各个指标的权重，对震动作用下边坡的稳定性进行评价。

李云等［8］则将模糊集理论中模糊推理系统与CSMR岩质边坡稳定性综合评价方法相结合形成FCSMR评价方法。

对于节理岩体边坡，贺续文等［9］利用离散元软件PFC2D进行数值模拟，对完整岩石及节理的力学性能进行研究，并建立含密集节理的岩体边坡模型，讨论了节理连通率对边坡破坏形式的影响。

冯树荣等［10］研究了具有2组平行节理岩体边坡的极限平衡分析方法，并推导了相应的边坡稳定性分析计算公式，编制了基于潜在滑动面自动搜索的边坡稳定性研究程序，通过与文献中算例的对比研究，证明了所提出的节理岩体边坡稳定性分析方法的正确性，为具有2组平行节理岩体边坡的稳定性分析提供一条新的有效途径。这里对边坡破坏模式进行了分析，并用平面滑动计算坡面岩层的稳定性和用楔形体计算节理岩体的稳定性，来综合验证岩体的稳定性，并对其进行稳定性评价。

2 稳定性计算方法

2．1 平面滑动计算方法

平面滑动采用GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范，极限平衡法公式:

计算简图见图1。

图1 坡面计算简图

2．2 楔形体稳定分析法

对有可能发生规模较大的局部块体失稳的岩质高切坡，应采用赤平极射投影法楔形体稳定分析法进行局部块体稳定分析。楔形体稳定性按HOEK提出的计算公式计算(理正软件计算公式)。

3 工程概况

这里以某工程为例说明稳定性分析与评价方法，高边坡出露地层有侏罗系中统上沙溪庙组(J2s)的基岩及第四系残坡积层(Qel+dl)。根据地表及人工边坡出露的基岩的风化特征，按《岩土工程勘察规范》［12］中的岩石风化分带标准，可将区内风化岩体分为中等风化带、微风化。下面以其中一个典型的剖面为例进行分析计算。

工程区高切坡剖面图见图2。

图2 工程区高切坡剖面图

高边坡由泥岩组成岩质边坡，边坡坡面走向170°，坡向西，坡角约65°，勘察范围内边坡起点72．30 m ～128．23 m，坡长55．93 m，坡顶高程为211．50 m，坡底高程为183．38 m，坡高约 28．12 m，边坡面积1 128．54 m2。总体形态特征为西低北东高。工程区为背斜北西翼，岩层产状:倾向350°，倾角41°，区内未发现断层，泥岩中发育一组裂隙:裂隙走向280°，倾向190°，倾角25°，长度为1 m～4 m，张开度1 mm～4 mm，无充填，结合差。高边坡岩体物理力学参数表如表1所示，由于高切坡地下水埋深大，考虑暴雨对边坡岩体的影响，参数选用低值参数，不考虑地下水的作用。岩土体物理力学参数详见表1，表2。

表1 岩体物理力学参数值表

表2 裂隙面抗剪强度指标值

4 稳定性分析与评价

平面滑动计算结果如下:

经过计算，剖面在饱和层面条件下的稳定安全系数为2．768，同时高边坡地层产状稳定，为顺向坡，边坡基本稳定，局部有顺层滑移的可能性。计算简图如图3所示。如果是逆向坡，地层产状稳定，边坡一般总体稳定，无顺层滑移的可能。

图3 坡面计算图

若稳定安全系数低于工程最低要求，将进行加锚杆或者抗滑桩等加固设计进行复算，直至稳定安全系数达到要求。坡面计算图见图3。

楔形体稳定性计算结果如下:

根据赤平投影分析，选取典型剖面分别判断裂隙是否形成楔形体，并计算楔形体的稳定性。结果如表3所示。

根据赤平投影分析，选取典型剖面分别判断可知，裂隙岩体总体稳定。

表3 楔形体滑动稳定安全系数表(饱和条件)

若楔形体计算结果不满足工程最低要求，将进行加锚或抗滑桩等加固设计进行复算，直至稳定安全系数达到工程要求。

根据上述计算结果，结合地质条件，可以得出以下稳定评价:高切坡整体基本稳定，局部有发生顺层滑移的可能性，裂隙对边坡的整体稳定性无大的影响，预测可能破坏的模式为剥落、掉块及崩塌。

5 结语

通过引用上述工程实例，分析计算了具有节理的岩质高边坡的稳定性分析与评价方法，对岩质边坡的结构面和节理进行稳定性分析和计算，从预测可能的破坏模式，可以为工程设计治理方案提供依据。

［1］周德培，钟 卫，杨 涛，等．基于坡体结构的岩质边坡稳定性分析［J］．岩石力学与工程学报，2008，27(4):687-695．

［2］郭明伟，李春光，王水林，等．基于有限元应力的三维边坡稳定性分析［J］．岩石力学与工程学报，2012，31(12):2494-2500．

［3］贺建清，刘秀军．基于最小二乘法的边坡稳定性分析［J］．岩土力学，2012，33(6):1724-1729．

［4］徐鼎平，朱大鹏．太和铁矿西端帮冰碛土边坡稳定性分析方法研究［J］．岩石力学与工程学报，2008，27(z2):3335-3340．

［5］唐洪祥，邵龙潭．地震动力作用下有限元土石坝边坡稳定性分析［J］．岩石力学与工程学报，2004，23(8):1318-1324．

［6］陈国庆，黄润秋，石豫川，等．基于动态和整体强度折减法的边坡稳定性分析［J］．岩石力学与工程学报，2014(2):243-256．

［7］刘华丽，卢厚清，李宏伟，等．模糊综合评判法在边坡稳定性分析中的应用［J］．解放军理工大学学报(自然科学版)，2013，14(1):84-88．

［8］李 云，刘 霁．基于模糊集理论与CSMR的岩质边坡稳定性分析［J］．中南大学学报(自然科学版)，2012，43(5):1940-1946．

［9］贺续文，刘 忠，廖 彪，等．基于离散元法的节理岩体边坡稳定性分析［J］．岩土力学，2011，32(7):2199-2204．

［10］冯树荣，赵海斌，蒋中明，等．节理岩体边坡稳定性分析新方法［J］．岩土力学，2009，30(6):1639-1642．

［11］GB 50330-2002，建筑边坡工程技术规范［S］．