岩土工程中边坡稳定性分析及监测方法分析

王余庆 （合肥工大工程试验检测有限责任公司，安徽 合肥 230009）

0 前言

随着时代进步，社会经济水平提高，岩土工程也有了进一步发展。尤其近年来，为了满足社会发展需求，岩土工程数量不断增多，但同时工程的施工难度不断加大，而且还在一定程度上对岩石边坡造成破坏，影响边坡的稳定性，提高危险指数。为了解决这一问题，不仅要对其稳定性进行分析，而且还要有效监测。

1 岩土工程中边坡稳定性分析

1.1 岩土工程中边坡稳定性影响因素

1.1.1 外部因素

在岩土工程中，外部环境对边坡的稳定性产生了一定影响。其中，影响最大的是自然降水。不同地区具有不同的气候类型，因此其降水量也是存在一定差异的。不同的降水量对边坡的影响也不一样。

例如，当雨水渗透到土体中，会促使土体空隙压力逐渐呈上升趋势。在这种状况下，其自身应力是比较低的，很难确保边坡的稳定性，进而加大岩土工程施工难度。

同时，坡体植被对其稳定性也具有重要影响。另外，虽然风蚀作用对边坡的影响不大，但它会不断促使边坡土层结构面规模扩大，在这种情况下，对边坡也会造成一定程度上的破坏。

1.1.2 内在因素

边坡的形态与边坡的稳定性是息息相关的，边坡的坡度与其稳定性成正比。也就是说，边坡的坡度越陡，其稳定性越差。另外，影响岩土工程边坡稳定性的因素还包括水文地质条件，例如，径流、水的补给等。主要是当水文地质条件发生变化时，其地下水的富集度也会发生一定的改变[1]。因此，不仅会使结构面与软弱夹层的抗剪强度降低，也会提高边坡失稳的可能性。

1.2 边坡稳定性分析方法

本文主要以黄土边坡为例，对其稳定性进行分析和计算。

1.2.1 黄土边坡状况

黄土及黄土状土的分布面积大概在64×104km2左右，具有垂直节理、大空隙特点。并且有很大一部分都属于湿陷性黄土，已经达到了总面积的3/4。并且其边坡是比较陡的，受地下水因素影响比较大，边坡的稳定性较差，甚至已经遭到了严重的破坏。

1.2.2 瑞典圆弧法

瑞典圆弧法是分析边坡稳定性的主要方法之一。在实际应用中，首先根据岩土工程的实际情况，假定滑动面上方土壤划分成n个土棒，而且该土棒是垂直状态的。其次，在对土条间作用力忽略不计的基础上，对每个土层上的作用力进行探究，进而可以了解土体稳定的安全系数。最后对其安全系数进行计算，因此还要借助计算公式K=抗滑力矩/滑动力矩，进而可明确边坡的状况。相对而言，该方法是比较简单的，是比较常用的。因此在对黄土边坡分析中，也可以运用该方法对其边坡的稳定性开展分析和计算。同时也可以结合简化Bishop法进行计算，借助Flac3D对个别断面进行验证。例如，针对以下2组数据的边坡稳定性计算，第一组：断面其平台宽度为3-3-3-8-3-3，单级坡高为8-8-8-8-8-7.5,稳定系数Flac3为1.45、Bishop为1.43。第二组：断面平台宽度为3-3-3-8-6-3，单级坡高为8-8-8-8-8-5稳定系数Flac3为1.49、Bishop为1.53。通过对这一计算结果分析可知，其稳定系数是比较低的，因此可以推断黄土边坡的稳定性是很差的。

1.2.3 极限平衡法

极限平衡法的应用主要是在静态平衡原理基础上进行。在边坡稳定分析中，不仅要了解边坡的应力，并且还要明确其抗滑力。在此基础上，确定二者的关系，借助滑动体分块的力学平原理进行计算。在计算过程中，十分可能遇到非静态问题，这时就需要借助边坡的应力应变关系进行解决。虽然会在一定程度上对其分析和计算的严密性造成破坏，但是对边坡稳定性计算精度的影响并不大。

2 岩土工程边坡监测方法

在科学技术不断发展的今天，边坡监测新技术也层出不穷，其监测方法也呈现了多样性特点。例如，声发射监测系统、边坡稳定监测系统都在边坡监测中发挥着至关重要的作用[2]。

2.1 边坡稳定监测系统

边坡稳定监测系统具有较强的监测功能，因此可以将其应用到岩土工程边坡监测中。现阶段，边坡稳定性监测系统的设计形式具有多种，每种形式都发挥着一定的监测作用。本文所论述了监测系统主要由自动全站仪、计算机控制机房、通讯及供电系统组成的，为了充分发挥该系统的作用。在边坡稳定性变形移动区外还需要设置相应的基准点，该基准点一般有2个。在实际应用中，需要根据岩土工程状况，对基准点的方向进行科学合理的设置，为了提高监测质量，需要最大限度使其覆盖整个边坡稳定性监测区域。与此同时，在这一过程中，还需要配上反射单棱镜，确保其是对准监测站的。在对边坡稳定性监测过程中，充分发挥了计算机的作用，也就是运用计算机相关程序对自动全站仪进行有效控制，在此基础上，及时采集所有基准点，通常情况下需要每隔10min的时间进行采集，获取相关仪器状态信息，并借助计算机存储相应的数据，例如基准点的斜距、水平角，在此基础上进行计算，以便快速推算出边坡各个变形移动点的三维坐标，进而可对边坡的稳定性进行更好的了解。

2.2 边坡雷达监测

在科技时代背景下，雷达技术得到进一步发展和完善，在边坡稳定性监测过程中，发挥着越来越重要的作用。之所以能够实现良好的监测效果，主要是因为它融合了SAR技术，大大提高的监测的精度，而且当前的边坡雷达系统是比较完善的，其距离分辨率已经达到了0.5m，作用距离在300m～2000m之间，形变测量精度为0.5mm。在进行测量时，可以通过相位变化信息反演形变信息，有利于实现边坡高精度测量。在实际应用中，需要借助边坡稳定雷达装置进行检测。在进行边坡监测过程中，首先发挥了边坡雷达监测系统的扫描功能，主要是扫描近毫米精度的不同边坡，为了确保扫描数据的准确性、真实性，一般是需要进行多次扫描的。其次，运用计算机等技术对扫描数据进行搜集与整合，在此基础上运用相关软件进行数据处理工作，进而对扫描数据进行对比，以便确定边坡位移的程度，为其稳定性分析提供可靠的参考依据。最后，将边坡位移变化量传输到相应的显示器上，为了使其呈现直观的画面，最好以图形的形式上传，有利于从根本上提高监测的有效性。

2.3 声发射监测系统

声发射监测系统也是岩土工程边坡稳定性监测的重要手段之一，该系统主要是由传感器与波导管连接的，之所以可以进行声发射监测，主要是因为在该波导管内部安装着一个功能齐全的压电能机[3]。并且它还具有实时提供信息、监测范围大等独特的优势。将其应用到边坡监测中，不仅能够对边坡稳定造成破坏的地层进行相应的监测，而且还能监测边坡面。如，在监测过程中，该系统会向四周介质传播开去，进而对破坏源点进行定位，对其破坏程度进行深入的了解。另外，岩体声发射现象与岩体受力有很大的关系，能够有效实现岩体的动态监测，因此在该系统下监测的结果是比较直观的，大大提升了监测的有效性。

3 结论

总而言之，边坡的稳定性对岩土工程施工具有重要的影响。因此需要采用极限平衡法、瑞典圆弧法等有效的分析方法对边坡稳定性进行深入分析，以便最大限度减少工程施工的危害，为其施工奠定良好基础。同时，为了从根本上提高施工效率与质量，减少不必要的问题出现，还需要运用声发射监测系统、边坡雷达监测装置、边坡稳定监测系统对其边坡进行监测，以便对其稳定程度进行更好的了解，为岩土施工提供重要依据，促使施工顺利开展。