巖土工程中邊坡穩(wěn)定性分析及監(jiān)測方法研究

李軍

摘? ? 要：近年來，我國建筑業(yè)在不斷的發(fā)展中，其中以巖土工程為重中之重。本文在巖土工程邊坡穩(wěn)定性方面進行了系統的分析。首先對巖土工程中邊坡穩(wěn)定性分析的概述開展分析，在此基礎上，對瑞典圓弧法、極限平衡法和赤平投影分析法的應用進行了分析，同時還提出了邊坡穩(wěn)定監(jiān)測系統、聲發(fā)射監(jiān)測系統和雷達監(jiān)測裝置等監(jiān)測邊坡的主要方法，以便為關注這一類話題的人們提供參考。

關鍵詞：巖土工程;邊坡穩(wěn)定性;監(jiān)測方法

1? 引言

在巖土工程施工中，邊坡穩(wěn)定性施工可以提升工程的整體質量，滿足巖土工程施工的需求。一般情況下，巖土工程施工中邊坡的穩(wěn)定性會受到地震波、施工條件等多因素的影響，若在施工中不能科學控制，就會增強工程施工的安全隱患，嚴重時甚至還會造成重大的生命及財產損失。在當前巖土工程施工中，通過強度折減法施工方案的運用，可以保證各項施工工序的穩(wěn)步進行。在整個施工中，施工單位應該認識到巖土工程邊坡施工會受到裂隙巖體的破壞，因此，在當前巖土工程施工中，為了提高建筑工程施工的整體質量，應該將邊坡工程施工作為核心，通過邊坡穩(wěn)定性、加固性施工方案的完善，保證各項施工工序的穩(wěn)步進行。對于巖土工程施工單位，在工程施工中，技術人員應該增強自身的專業(yè)性，通過對巖土內部結構的研究，對工程土體結構反復測量，以確保最終報告監(jiān)測的準確性，提高巖土邊坡施工的整體質量，滿足巖土工程施工的核心需求。

2? 邊坡穩(wěn)定性分析的概述

邊坡穩(wěn)定性分析對減少工程施工危害有著不可替代的作用，基本上所有的工程領域都離不開邊坡的穩(wěn)定性分析，比如水利、土木、礦山、交通等領域。由于強度折減法有其自身的優(yōu)點，目前它已成為邊坡分析的研究方法之一，但將強度折減法作為邊坡破壞準則判據的分析過程中，尚未取得共識。裂隙巖體邊坡的破壞一直是巖土工程和工程地質工作者關注的焦點和長期研究的問題。在露天開采和地下開采過程中，邊坡的穩(wěn)定性也受到工程界的密切關注。地震波對邊坡的破壞和穩(wěn)定也有一定的影響，一旦邊坡遭到破壞，將造成交通災害、堵江、水庫故障、建筑物倒塌、工廠和礦物埋藏等災難性事故，造成重大的生命財產損失。特別是近年來，隨著中國基礎設施的發(fā)展，邊坡的穩(wěn)定性和滑坡預測顯得尤為重要，邊坡加固及滑坡預測的保障建設對人民財產安全具有重要的意義。

3? 邊坡穩(wěn)定性分析方法

3.1? 瑞典圓弧法

瑞典圓弧滑動面分裂法假定滑動面上方的土壤被劃分成n個垂直的土棒，并分析了作用在每個土層上的力和力矩平衡，忽略了土條間相互作用力的影響，得到了其土體穩(wěn)定的安全系數。當坡度、滑坡面取決于土壤時，黏土為圓柱形或碗狀，砂土則為近似平面。邊坡穩(wěn)定安全系數K為抗滑力矩與滑動力矩之比。這種方法是條分法中最簡單的方法，并被廣泛應用。

3.2? 極限平衡法

極限平衡法的應用主要是在靜態(tài)平衡原理基礎上進行。在邊坡穩(wěn)定分析中，不僅要了解邊坡的應力，并且還要明確其抗滑力。在此基礎上，確定二者的關系，借助滑動體分塊的力學平原理進行計算。在計算過程中，十分可能遇到非靜態(tài)問題，這時就需要借助邊坡的應力應變關系進行解決。雖然會在一定程度上對其分析和計算的嚴密性造成破壞，但是對邊坡穩(wěn)定性計算精度的影響并不大。

3.3? 赤平投影分析法

采用地質羅盤測得邊坡傾向、傾角和巖層或裂隙的傾向（傾向為走向+180°所得），生成赤平投影圖分析結構面之間及結構面與坡面直接的組合關系，判斷邊坡的抗滑穩(wěn)定性。該方法主要用于巖質邊坡中局部塊體的穩(wěn)定性分析;當結構面、巖體完整性較好、巖石強度較高時，也可用于巖質邊坡整體穩(wěn)定性分析。當無外傾結構面時（或結構面組合交線），可判斷該邊坡穩(wěn)定;當有外傾結構面（或結構面組合交線）且傾角大于坡角時，可判斷該邊坡穩(wěn)定或基本穩(wěn)定;當有外傾結構面（或結構面組合交線）且傾角小于坡角時，如結構面傾角小于其內摩擦角可判定該邊坡基本穩(wěn)定或欠穩(wěn)定，如結構面傾角大于其內摩擦角可判斷該邊坡欠穩(wěn)定或不穩(wěn)定。分析時應注意結構面的貫通程度和結合程度、傾向切割情況。

4? 巖土工程邊坡監(jiān)測方法

4.1? 巖土工程邊坡雷達監(jiān)測

在網絡信息技術逐漸發(fā)展的背景下，將雷達技術運用在邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測中，可以提高數據監(jiān)測的整體質量，提升邊坡工程施工的穩(wěn)定性。通常狀況下，在巖土工程邊坡雷達監(jiān)測中應該做到：第一，巖土工程施工中，通過SAR技術的使用，可以增強監(jiān)測系統的執(zhí)行效果，保證檢測數據的精準度，而且在這種檢測方案運用中，邊坡雷達系統的分辨率達到了0.5m，可以將測量的距離控制在300～2000m，增強測量的精確度。第二，在邊坡監(jiān)測中，可以發(fā)揮雷達監(jiān)測的掃描功能，多次掃描之后可以對數據進行對比，從而更好的確定邊坡位移程度。第三，在邊坡位移變化分析中，通過多種數據檢測，可以實現各項數據檢測的直觀性，而且系統會以圖片的形式進行數據的上傳，使測量人員直觀的感受監(jiān)測畫面，保證檢測數據分析的有效性。

4.2? 邊坡穩(wěn)定監(jiān)測系統

邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測系統的設計形式很多，本文以滕振芳設計的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測系統為例。它由4部分組成，分別為數據自動檢測系統、數據采集系統、數據傳輸系統和監(jiān)測服務中心。數據自動檢測系統是指在各種動態(tài)信息采集設備在礦山現場的布置;數據采集系統指的是監(jiān)測儀器的控制、數據采集儀、數據存儲和數據與PC機通信、嵌入式計算機等;數據傳輸系統是指互聯網絡對數據信息的傳輸;監(jiān)測服務中心是數據處理系統、數據查詢和控制指令的終端設備，包括計算機信息和計算機軟件等。

4.3? 邊坡穩(wěn)定監(jiān)測系統

邊坡穩(wěn)定監(jiān)測系統具有較強的監(jiān)測功能，因此可以將其應用到巖土工程邊坡監(jiān)測中。現階段，邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測系統的設計形式具有多種，每種形式都發(fā)揮著一定的監(jiān)測作用。本文所論述了監(jiān)測系統主要由自動全站儀、計算機控制機房、通訊及供電系統組成的，為了充分發(fā)揮該系統的作用。在邊坡穩(wěn)定性變形移動區(qū)外還需要設置相應的基準點，該基準點一般有2個。在實際應用中，需要根據巖土工程狀況，對基準點的方向進行科學合理的設置，為了提高監(jiān)測質量，需要最大限度使其覆蓋整個邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測區(qū)域。與此同時，在這一過程中，還需要配上反射單棱鏡，確保其是對準監(jiān)測站的。在對邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測過程中，充分發(fā)揮了計算機的作用，也就是運用計算機相關程序對自動全站儀進行有效控制，在此基礎上，及時采集所有基準點，通常情況下需要每隔10min的時間進行采集，獲取相關儀器狀態(tài)信息，并借助計算機存儲相應的數據，例如基準點的斜距、水平角，在此基礎上進行計算，以便快速推算出邊坡各個變形移動點的三維坐標，進而可對邊坡的穩(wěn)定性進行更好的了解。

5? 結語

總而言之，邊坡的穩(wěn)定性對巖土工程施工具有重要的影響。因此需要采用極限平衡法、瑞典圓弧法等有效的分析方法對邊坡穩(wěn)定性進行深入分析，以便最大限度減少工程施工的危害，為其施工奠定良好基礎。同時，為了從根本上提高施工效率與質量，減少不必要的問題出現，還需要運用聲發(fā)射監(jiān)測系統、邊坡雷達監(jiān)測裝置、邊坡穩(wěn)定監(jiān)測系統對其邊坡進行監(jiān)測，以便對其穩(wěn)定程度進行更好的了解，為巖土施工提供重要依據，促使施工順利開展。

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