基于水-巖相互作用的泥巖庫岸時(shí)變穩(wěn)定性分析

周世良，劉小強(qiáng)，尚明芳，李 怡

（重慶交通大學(xué) 河海學(xué)院，重慶 400074）

1 引 言

富寧港位于云南省境內(nèi)，地處云貴高原向桂東溶原過渡的斜坡地帶。在廣西百色水利樞紐蓄水后，港區(qū)庫岸將受到高水位的長期浸泡和水位周期性漲落影響，庫岸巖體力學(xué)性能和邊坡穩(wěn)定性將具有明顯的時(shí)變特征。因此，開展水-巖相互作用下岸坡穩(wěn)定性研究成為庫區(qū)港口工程建設(shè)中亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

傳統(tǒng)的庫岸穩(wěn)定性分析較多地從水對岸坡的力學(xué)效應(yīng)進(jìn)行考慮[1－4]。但基于巖土體力學(xué)參數(shù)劣化的庫岸穩(wěn)定性研究相對較少。張明等[5]利用大型原位推剪試驗(yàn)對比分析了僅考慮水-巖力學(xué)作用下、水-巖力學(xué)作用及物理化學(xué)作用下堆積體的穩(wěn)定性變化特點(diǎn)，并指出實(shí)際工程中僅考慮水-巖力學(xué)作用得到的穩(wěn)定系數(shù)誤差較大。劉新榮、傅晏等[6－8]以室內(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)為基礎(chǔ)，分析了三峽庫區(qū)某砂巖邊坡在水-巖相互作用下的穩(wěn)定性。但文中未考慮含有節(jié)理裂隙的巖體強(qiáng)度與巖石試樣強(qiáng)度之間差別，其計(jì)算結(jié)果與實(shí)際工程存在一定偏差。工程中，庫岸在復(fù)雜的水文地質(zhì)條件下，其穩(wěn)定性不僅受控于水對岸坡的力學(xué)作用，同時(shí)受控于水對岸坡的物理化學(xué)作用。在水-巖相互作用下，客觀地分析巖體力學(xué)性質(zhì)的變化特點(diǎn)，預(yù)測庫岸可靠性的變化趨勢更具實(shí)際意義。另一方面，由于水文地質(zhì)條件的不確定性及時(shí)變特點(diǎn)，庫岸巖土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)及抗滑力（矩）、下滑力（矩）等作為一個(gè)隨機(jī)過程而存在，以時(shí)不變理論來分析評價(jià)時(shí)變系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全程度存在明顯不足。馮永、羅文強(qiáng)等[9－11]利用隨機(jī)方法建立了安全系數(shù)與可靠性相結(jié)合的滑坡穩(wěn)定性二元評價(jià)體系，此方法從靜態(tài)角度對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，未考慮邊坡系統(tǒng)中巖土力學(xué)性能參數(shù)的時(shí)變特點(diǎn)。陳昌富等[12]基于極限平衡法，通過算例對比分析了考慮力學(xué)強(qiáng)度參數(shù)時(shí)間和空間效應(yīng)的邊坡最危險(xiǎn)滑動面位置及最小安全系數(shù)的變化特點(diǎn)，但未對邊坡可靠性作進(jìn)一步研究。李典慶等[13]以香港地區(qū)近20年的16000個(gè)切坡的觀測資料為基礎(chǔ)，從降雨角度對邊坡進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用概率統(tǒng)計(jì)方法確定了隨時(shí)間的滑坡概率，并提出了邊坡的時(shí)變可靠性分析方法。但此方法沒有考慮邊坡穩(wěn)定控制因素的力學(xué)性質(zhì)隨時(shí)間變化特點(diǎn)。

當(dāng)前研究中，考慮庫岸在水位反復(fù)升降影響下的巖性劣化，對基于水-巖相互作用下的庫岸邊坡進(jìn)行可靠性研究相對較少。本文結(jié)合當(dāng)前該領(lǐng)域研究成果，依托富寧港一期工程，以室內(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)為基礎(chǔ)，綜合極限平衡法和可靠性理論，提出一種軟巖庫岸時(shí)變穩(wěn)定性分析及評價(jià)方法。

2 工程概況

根據(jù)富寧港區(qū)巖土體工程地質(zhì)特征，通過現(xiàn)場勘測，港區(qū)地層為中生界三迭統(tǒng)和新生界第四系全新統(tǒng)，其中巖層主要為三疊系中統(tǒng)百蓬組第3段及第 4段地層。結(jié)合文獻(xiàn)[14]將港區(qū)巖體劃分為層狀結(jié)構(gòu)較硬巖夾軟質(zhì)巖巖組、層狀結(jié)構(gòu)軟質(zhì)巖巖組和碎裂結(jié)構(gòu)巖組等3個(gè)亞類。港區(qū)天然岸坡多為層狀結(jié)構(gòu)軟質(zhì)巖巖組和碎裂結(jié)構(gòu)巖組，無規(guī)模較大的構(gòu)造形跡，但發(fā)育較多結(jié)構(gòu)面。以庫區(qū)某一邊坡為例，該邊坡原始自然坡度約為45°，坡高約為30 m，其地質(zhì)剖面如圖1所示。斜坡主要地層為風(fēng)化泥巖，節(jié)理發(fā)育多達(dá)6組，密度為10～30條/m，部分組成“X”型共軛節(jié)理。評估區(qū)內(nèi)部分巖體呈碎屑狀或碎塊狀，巖體強(qiáng)度較低，遇水易軟化，多為軟質(zhì)巖體，屬碎裂結(jié)構(gòu)巖組。水庫蓄水后，該庫岸高低水位差達(dá)25 m，在庫水位周期性漲落影響下，易形成規(guī)模較大的庫岸巖體失穩(wěn)。

圖1 庫岸地質(zhì)坡面圖Fig.1 The geological profile of reservoir bank

3 庫岸時(shí)變穩(wěn)定性分析實(shí)現(xiàn)過程

通過室內(nèi)常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)，分析巖石試樣在干濕循環(huán)條件下抗剪強(qiáng)度參數(shù)的劣化特點(diǎn)，通過工程方法對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，經(jīng)回歸分析構(gòu)建巖體綜合抗剪強(qiáng)度參數(shù)概率分布的時(shí)變模型?？紤]庫岸的時(shí)變特點(diǎn)，其黏聚力和內(nèi)摩擦角應(yīng)以隨機(jī)過程進(jìn)行描述。實(shí)際工程中可以將巖體的抗剪強(qiáng)度參數(shù)看作在不同時(shí)刻服從不同概率分布的一種隨機(jī)變量，對于在某一時(shí)刻的分析則與一般的概率論和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法相同，即可得到簡單的可靠度指標(biāo)[15－16]。在時(shí)刻τ∈[0,T]（其中T表示主體工程的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期），庫岸安全系數(shù)Fs()τ為一隨機(jī)變量，依據(jù)可靠度理論，求得庫岸在時(shí)刻 τ∈[0,T]的可靠指標(biāo)β (τ)和可靠度Pr(τ)。工程中取巖土體各參數(shù)的均值計(jì)算得到中值安全系數(shù)Fso(τ)，并以Fso(τ)近似表示安全系數(shù)的數(shù)學(xué)期望 E[ Fs(τ) ][9－11]。在任意時(shí)刻t∈[0,T ]內(nèi)，以Fso(t)和Pr(t)為庫岸的二元評價(jià)指標(biāo)，將庫岸的Fso(t)和Pr(t)相乘，得到時(shí)變可靠安全系數(shù)[9－11]，記為Fsr(t)。最終以庫岸的Fsr(t)為標(biāo)準(zhǔn)，定量分析評價(jià)庫岸的時(shí)變穩(wěn)定性。

4 巖石試樣的力學(xué)試驗(yàn)

4.1 常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)

結(jié)合港區(qū)巖組分布特點(diǎn)，選取具有代表性的中風(fēng)化泥巖，主要礦物成分為長石、云母，巖層平均厚度為 7.42 m。依據(jù)文獻(xiàn)[17]，試樣按φ50 mm×100 mm標(biāo)準(zhǔn)制作。將試樣分7大組，分別模擬泥巖“飽水-風(fēng)干”0、1、2、3、4、10、15次后的力學(xué)特性，每大組再分3小組，每小組5件試樣。巖石飽水試驗(yàn)按照文獻(xiàn)[17]采用自由浸水法 ，即將試樣置于水槽并注水至試樣高度的 1/4，以后分 3次注水直至浸沒試樣，每次注水時(shí)間間隔2 h。待試樣在水中自由浸水48 h后取出，此時(shí)，可認(rèn)為試樣完全飽和。將飽和試樣置于烘箱內(nèi)，在105 ℃恒溫下烘干，取出試樣待冷卻至室溫后稱重，重復(fù)烘干試驗(yàn)步驟，直至試樣至恒重（兩次稱量之差不超過后一次稱量的0.1%）。

三軸試驗(yàn)系統(tǒng)采用武漢巖土力學(xué)研究所研制的RMT-150C電液伺服試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)中每小組5件試樣預(yù)定圍壓分別設(shè)定為5、10、15、20、25 MPa。試驗(yàn)開始時(shí)對試樣加圍壓至預(yù)定值，在不同的預(yù)定圍壓下，通過壓縮儀對巖石試樣進(jìn)行等圍壓壓縮。壓縮方法采用位移控制，以0.005 mm/s的恒定速率對試樣進(jìn)行加載直至破壞，測得不同干濕循環(huán)次數(shù)下各試樣破壞時(shí)的軸向壓力，從而得到每小組試樣在不同圍壓下的大、小主應(yīng)力1σ及σ3。試驗(yàn)過程在計(jì)算機(jī)的控制下自動進(jìn)行，試驗(yàn)完成后能自動卸載并退回到初始狀態(tài)，根據(jù)需要提取對應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果。每一小組內(nèi)，綜合5組數(shù)據(jù)通過做摩爾圓包線計(jì)算出泥巖試樣的黏聚力cR和內(nèi)摩擦角φR。按照同樣方法對不同干濕循環(huán)次數(shù)下其他各小組巖石試樣進(jìn)行常規(guī)三軸壓縮得到相應(yīng)的黏聚力和內(nèi)摩擦角，從而計(jì)算泥巖在“飽和-風(fēng)干”一定次數(shù)后的黏聚力均值和內(nèi)摩擦角均值，同時(shí)計(jì)算黏聚力變異系數(shù)Var cR和內(nèi)摩擦角變異系數(shù) Va rφR。各工況下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 巖石試樣常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)Table1 The analysis data with conventional triaxial compression test of rock samples

4.2 巖石強(qiáng)度向巖體綜合強(qiáng)度的轉(zhuǎn)換

由于實(shí)際巖體中存在的節(jié)理裂隙等缺陷，通過室內(nèi)試驗(yàn)所獲得的強(qiáng)度參數(shù)并不能直接代替實(shí)際工程中巖體的綜合強(qiáng)度參數(shù)。在工程設(shè)計(jì)中，巖體的抗剪強(qiáng)度參數(shù)需依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析和經(jīng)驗(yàn)判斷來確定[18]。目前通常利用費(fèi)辛柯法、CSIR法、Georgi法、Hoek法、經(jīng)驗(yàn)折減法等對巖石強(qiáng)度進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而得到巖體的綜合強(qiáng)度[19]。

CSIR法及Georgi法在弱風(fēng)化的堅(jiān)硬巖體中比較適用[19]。Hoek法需要較多的地質(zhì)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)參數(shù)。經(jīng)驗(yàn)折減法則需以豐富的工程經(jīng)驗(yàn)和實(shí)地勘察資料為基礎(chǔ)。費(fèi)辛柯法考慮巖體結(jié)構(gòu)面間距和巖體破壞高度兩個(gè)因素，適用于較軟巖層，對巖石試樣黏聚力cR進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到巖體的黏聚力c，如下式所示[19－20]：

式中：cR為巖石試樣的黏聚力（MPa）；c為轉(zhuǎn)換后巖體的黏聚力（MPa）；a為取決于巖石強(qiáng)度和巖體結(jié)構(gòu)面分布的特征系數(shù)；L為破壞巖體被切割的原巖尺寸，取結(jié)構(gòu)面間距（m）；H為巖體破壞高度，取庫岸邊坡高度（m）。

巖體內(nèi)摩擦角φ可依據(jù)文獻(xiàn)[21]由巖石試樣內(nèi)摩擦角cR按巖體裂隙發(fā)育程度乘以相應(yīng)的折減系數(shù)來確定。對于裂隙發(fā)育的庫岸邊坡，折減系數(shù)可取 0.80～0.85。結(jié)合文獻(xiàn)[19－21]，計(jì)算中取a=10、L=0.03 m、H=30 m；巖石試樣內(nèi)摩擦角φR的折減系數(shù)取 0.8[21]。轉(zhuǎn)換后的巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)如表2所示。

表2 轉(zhuǎn)換后的巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)Table2 The converted shear strength parameters of rock mass

5 泥巖庫岸時(shí)變穩(wěn)定性分析

5.1 巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)的時(shí)變模型

廣西百色水利樞紐正常蓄水后，每年 1－5月水位從228 m降至203 m（吳淞高程），6月開始蓄水，7－9月保持在214 m，10月繼續(xù)蓄水，12月達(dá)到228 m。根據(jù)實(shí)際情況，可假設(shè)庫岸巖體承受每年一次“飽和-風(fēng)干”的交替作用。

文獻(xiàn)[6－7，12，15]針對巖石（體）力學(xué)參數(shù)，提出不同的回歸模型。本文結(jié)合現(xiàn)場勘測及實(shí)際工程特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖分布特征，擬采用以負(fù)指數(shù)形式回歸方程對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。通過回歸分析，得到基于水-巖相互作用下對應(yīng)參數(shù)均值的時(shí)變規(guī)律，如下式所示：

式（2）、（3）回歸相關(guān)系數(shù)分別為0.986和0.977，t為時(shí)間（a），133.766和26.240分別為巖體黏聚力和內(nèi)摩擦角均值的初始值，其他參數(shù)為回歸系數(shù)。從回歸方程可以看出，隨著時(shí)間的增長（t→∞），黏聚力將變?yōu)?0，而內(nèi)摩擦角則趨近于某一定值。這一變化特點(diǎn)說明天然巖體隨時(shí)間而風(fēng)化分解最終變成泥土或完全不具黏聚力的淤泥，而此時(shí)內(nèi)摩擦角即為風(fēng)化分解后泥土的休止角，這一過程符合地質(zhì)基本常識[6]。

對于巖體綜合抗剪強(qiáng)度參數(shù)的變異性，根據(jù)試樣試驗(yàn)結(jié)果，用巖石試樣抗剪強(qiáng)度參數(shù)的變異性近似代替，經(jīng)回歸分析得到如下模型。

式（4）、（5）回歸相關(guān)系數(shù)分別為0.901和0.904：t為時(shí)間（a），0.55和0.40分別為本實(shí)例中巖體黏聚力和內(nèi)摩擦角的最大變異系數(shù)[22]，其他參數(shù)通過回歸分析確定。

5.2 庫岸時(shí)變中值安全系數(shù)

對于裂隙發(fā)育的軟巖庫岸，其滑動面近似為一圓弧[23]。依據(jù)極限平衡理論，可通過簡化 Bishop法對庫岸進(jìn)行時(shí)變穩(wěn)定性分析。

簡化Bishop法考慮條間推力，忽略條間剪力，并假定各條塊底部滑動面上的抗滑安全系數(shù)均相同，即等于滑動面的平均安全系數(shù)。其受力如圖 2所示。在任意時(shí)刻t，不考慮地震影響時(shí)，簡化Bishop法的安全系數(shù)表達(dá)式為

式中：Fs(t)為滑動面的時(shí)變安全系數(shù)；為考慮時(shí)變性后第j條塊的有效黏聚力（kPa）；為考慮時(shí)變性后第 j條塊的有效內(nèi)摩擦角（°）；bj為第j條塊的底面寬度（m）；aj為第j條塊的底面傾角（°）；Wj為第 j條塊的重力（kN）；uj為第 j條塊的孔隙水壓力（kPa）。

式中：mj(t)同時(shí)含有安全系數(shù)Fs(t)，故需進(jìn)行迭代計(jì)算求得滿足精度要求的安全系數(shù)Fs(t)。

圖2 簡化Bishop法受力分析Fig.2 Force analysis of simplified Bishop method

選取庫岸低水位時(shí)期為計(jì)算工況，考慮地下水位及庫水位影響，未考慮降雨、地震以及其他人為因素，根據(jù)式（2）、（3），取不同年限內(nèi)泥巖庫岸黏聚力和內(nèi)摩擦角的均值代入式（6）、（7），計(jì)算得到時(shí)變中值安全系數(shù)Fso(t)，其變化規(guī)律如圖3所示。

圖3 不同年限內(nèi)庫岸中值安全系數(shù)Fig.3 The mean safety factor in different years

圖3中，巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)的時(shí)變性導(dǎo)致庫岸中值安全系數(shù)也具有時(shí)變特點(diǎn)，表征著庫岸穩(wěn)定性的逐年降低。水庫開始運(yùn)行后 1～10 a，F(xiàn)so(t)從1.898下降至1.186，下降幅度為37.51%。水庫運(yùn)行10～50 a，庫岸的Fso(t)從1.186下降至1.082，下降幅度為8.77%?？梢?，水庫開始蓄水后，庫岸Fso(t)顯著下降，隨著蓄水次數(shù)增加，F(xiàn)so(t)仍有所降低，但變化趨于穩(wěn)定。

5.3 庫岸時(shí)變可靠性

考慮參數(shù)的時(shí)變性，在已有安全系數(shù)的基礎(chǔ)上，定義庫岸的功能函數(shù)，可表示為

在某一時(shí)刻τ ∈[0,T]，c(τ)和φ (τ)具有一定的概率分布，大多服從正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布[18]。本文結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，假設(shè)c(τ)和φ (τ)服從正態(tài)分布，通過蒙特卡洛隨機(jī)抽樣進(jìn)行可靠性分析。

蒙特卡洛隨機(jī)抽樣是利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生N個(gè)符合要求的隨機(jī)強(qiáng)度參數(shù)c(τ)和φ (τ)并代入式（6）、（7）中，得出隨機(jī)的安全系數(shù)Fs(τ)。經(jīng)過N次抽樣后，其均值和方差分別為 μFs(τ)和。此時(shí)庫岸的可靠指標(biāo)為

可靠度為

基于蒙特卡洛隨機(jī)抽樣基本思想，結(jié)合式（2）～（5）對不同時(shí)刻的庫岸黏聚力和內(nèi)摩擦角進(jìn)行隨機(jī)模擬 1000次，得到庫岸在不同時(shí)刻的β(t)和Pr(t)，其變化規(guī)律如圖4所示。

圖4 庫岸時(shí)變可靠性曲線Fig.4 The time-varying reliability curves of reservoir bank

庫岸抗剪強(qiáng)度參數(shù)概率分布的時(shí)變性導(dǎo)致安全系數(shù)的概率分布也具有時(shí)變特點(diǎn)。水庫運(yùn)行 1～10 a，庫岸的β(t)從7.563降至1.897，下降幅度為74.92%。Pr(t)從99.99%下降至97.11%，下降幅度為2.88%。水庫運(yùn)行10～50 a，庫岸的β(t)由1.897下降至0.381，Pr(t)由97.11%下降至64.83%，下降幅度分別為 79.92%和 33.24%。經(jīng)分析，隨著庫水位的周期性漲落，庫岸的可靠指標(biāo)和可靠度表現(xiàn)出顯著的非線性時(shí)變特點(diǎn)?？煽啃缘拇蠓陆狄脖砻鲙彀栋踩潭鹊娘@著降低。

5.4 庫岸時(shí)變穩(wěn)定性分析

單一的安全系數(shù)并不能完全表征邊坡的安全性。在工程實(shí)踐中，個(gè)別邊坡工程安全系數(shù)大于設(shè)計(jì)規(guī)范值，認(rèn)為是安全的情況下，工程失穩(wěn)破壞仍有所聞[24－25]。主要原因在于常規(guī)意義的安全系數(shù)不能有效地考慮到邊坡穩(wěn)定控制因素的變異性，也無法評估邊坡的可靠性和安全程度。綜合考慮庫岸抗剪強(qiáng)度參數(shù)的時(shí)變特點(diǎn)和變異性，以時(shí)變中值安全系數(shù)和時(shí)變可靠度一并作為評價(jià)指標(biāo)，采用時(shí)變可靠安全系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)能更合理地分析庫岸的時(shí)變穩(wěn)定性。

對于本文算例，其時(shí)變中值安全系數(shù)Fso(t)，時(shí)變安全系數(shù)均值μFs(t)（時(shí)變安全系數(shù)的數(shù)學(xué)期望E[ Fs(t)]）以及時(shí)變可靠安全系數(shù)Fsr(t)的變化過程如圖5、6所示，庫岸最危險(xiǎn)滑動面變化過程如圖7所示。

圖5 庫岸安全系數(shù)變化圖Fig.5 The change chart of reservoir bank safety factors

圖6 庫岸安全系數(shù)對比圖Fig.6 The comparison chart of reservoir bank safety factors

圖7 不同年限內(nèi)最危險(xiǎn)滑動面變化圖Fig.7 The trend chart of the most dangerous slip surfaces in different years

由圖5～7可知：

（1）通過蒙特卡洛隨機(jī)抽樣求得的安全系數(shù)均值僅考慮隨機(jī)安全系數(shù)的平均水平，沒能考慮離散程度，所得結(jié)果能較好地與中值安全系數(shù)重合（最大差值為0.029，t=50 a）。在庫岸時(shí)變穩(wěn)定性分析中，時(shí)變中值安全系數(shù)及時(shí)變安全系數(shù)均值表征庫岸的穩(wěn)定性有所降低，但不能真實(shí)地反映庫岸穩(wěn)定性的變化情況。二者只能作為參考指標(biāo)而不能作為最終的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）由于巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)前期變異性較小，庫岸時(shí)變中值安全系數(shù)、時(shí)變安全系數(shù)均值與時(shí)變可靠安全系數(shù)在水庫運(yùn)行后1～10 a內(nèi)吻合較好。隨著抗剪強(qiáng)度參數(shù)變異性的增大，庫岸可靠度隨時(shí)間顯著降低，由此導(dǎo)致時(shí)變中值安全系數(shù)與時(shí)變可靠安全系數(shù)呈現(xiàn)出不同的衰變規(guī)律。

（3）不考慮庫岸的時(shí)變性，中值安全系數(shù)（t=0 a，F(xiàn)so=1.898）和可靠度（t=0a，Pr=99.99%)為一定值。實(shí)際上，庫岸的穩(wěn)定性和安全程度會逐年降低，表現(xiàn)為一種劣化模式，其最危險(xiǎn)滑動面變化趨勢也由內(nèi)側(cè)向外側(cè)擴(kuò)展，表現(xiàn)為一種漸進(jìn)性破壞。

（4）考慮時(shí)間因素的單一指標(biāo)（時(shí)變中值安全系數(shù)或時(shí)變安全系數(shù)均值）或不考慮時(shí)間因素的二元指標(biāo)（結(jié)合安全系數(shù)和可靠度的可靠安全系數(shù)）僅適宜對庫岸進(jìn)行短期的穩(wěn)定性分析，并不能作為庫岸時(shí)變穩(wěn)定性的評價(jià)指標(biāo)。以可靠安全系數(shù)Fsr＞1為標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)庫岸的穩(wěn)定性，則t=15 a時(shí)，可靠安全系數(shù) Fsr=1.061，庫岸將處于臨界狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程情況及時(shí)進(jìn)行加固治理。

6 結(jié) 論

（1）針對庫岸邊坡存在的時(shí)變性，構(gòu)建出泥巖抗剪強(qiáng)度參數(shù)概率分布的時(shí)變模型，得到泥巖在水位周期性漲落下，抗剪強(qiáng)度參數(shù)存在的非線性時(shí)變特點(diǎn)：水庫運(yùn)行1～10 a內(nèi)，均值衰變明顯，第10年后衰變趨于穩(wěn)定；變異性呈現(xiàn)出非線性的增大趨勢，最終趨近于某一確定值。

（2）采用提出的泥巖庫岸時(shí)變穩(wěn)定性分析方法，得到庫岸時(shí)變中值安全系數(shù)Fso(t)、時(shí)變可靠度Pr(t)以及時(shí)變可靠安全系數(shù)Fsr(t)的變化特征，同時(shí)獲知該庫岸最危險(xiǎn)滑動面位置的變化特點(diǎn)。分析表明：泥巖抗剪強(qiáng)度參數(shù)概率分布的時(shí)變性對庫岸長期穩(wěn)定和安全程度有顯著影響，忽略時(shí)變效應(yīng)和變異特性所得結(jié)論具有一定的局限性。

（3）在實(shí)際工程中，采用本文提出的庫岸時(shí)變穩(wěn)定性分析方法能為庫岸的風(fēng)險(xiǎn)分析，加固時(shí)間等提供理論依據(jù)和參考價(jià)值。

（4）本文從試驗(yàn)數(shù)據(jù)出發(fā)，得到基于水-巖相互作用下泥巖力學(xué)參數(shù)的變化特性，將隨機(jī)過程離散成某一時(shí)刻的隨機(jī)變量，從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度建立抗剪強(qiáng)度參數(shù)概率分布的時(shí)變模型，避免了利用隨機(jī)過程作為時(shí)間序列而建立純理論模型的數(shù)學(xué)困難。在實(shí)際工程中，可結(jié)合本文的基本思想和應(yīng)用方法進(jìn)行綜合考慮，從而構(gòu)建更為復(fù)雜的庫岸時(shí)變穩(wěn)定性分析模型。

（5）本文結(jié)果根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)的7組試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)相關(guān)計(jì)算得到，實(shí)際工程中巖體力學(xué)性能劣化受多方面因素影響，對于不同的地質(zhì)水文條件下巖體力學(xué)參數(shù)的劣化規(guī)律有待進(jìn)一步深入研究。

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