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1、1滑坡稳定性分析研究摘 要：我国的滑坡灾害频繁，随着我国现代化建设的发展，工程活动对原地形地貌进行着巨大的改造，势必诱发大量新滑坡的产生。给人民生命财产安全造成极大危害。滑坡是一个复杂的动态系统，且大型滑坡规模大、破坏性强。每年滑坡灾害导致的人员伤亡在数十人至数百人之间, 导致的经济损失更是达到数亿元。本文通过对滑坡的分析, 阐述了滑坡的灾害风险，影响因素，稳定性分析和评价，最终提出有效的防治措施建议。关 键 词：滑坡；稳定性；动态系统Stability analysis and study of landslideAbstract：Our countrylandslide is very d
2、isasters,as Chinas modernization drive, the engineering activities have a huge transformation to original topography , and bound to induce the production of a large number of new landslides. To peoples lives and property caused great harm. Landslide is a complex dynamic system, and big landslides ha
3、ve large-scale and destructive strength. Dozens to hundreds of people in between casualties which is due to landslides annually, resulting in economic loss is to reach several million dollars. This article through analysis the landslide, described the landslide disaster risks, factors, stability ana
4、lysis and evaluation, and ultimately come up with effective control measures.Key words：landslide ；stability； dynamic system1 概 述滑坡稳定性分析是滑坡隐患治理过程中的基础工作，是后续工作的前提。滑坡是仅次于地震和洪水的一种严重的地质灾害,我国因山区面积广大, 故滑坡发生密度大, 频率高。随着经济的迅速发展, 人类必然会更大范围地开发利用土地, 由于一些不合理的开发利用方式, 而造成危及人类安全的斜坡稳定性问题。通过开展滑坡灾害的风险分析, 对局部场地或区域进行滑坡灾害的
5、风险评价, 从而对各类斜坡进行有效的风险管理, 以减少滑坡灾害造成的生命及财产损失。这是一项极具现实意义的重要研究课题。对滑坡进行稳定性研究的意义尤为重要,它不仅可为工程施工提供科学的理论依据,而且对滑坡发展趋势的预警预报也具有重要的指导作用。伴随计算机技术、人工智能的发展，以及一些新学科、新理论等的引进,滑坡稳定性分析方法得到一定发展，如可靠性分析法、模糊分级评判法、系统工程地质分析法、灰色系统理论分析法、神经网络法等。这些新方法是对滑坡传统稳定性分析两分法（定性分析与定量分析）的继承、丰富与发展，同时也形成了人工智能方法分支。滑坡灾害风险评价及风险管理是减轻灾害损失的非工程性重要措施, 其
6、研究成果具有广泛的应用价值, 主要体现在以下几个方面:1)为发生次生灾害的可能性及损失提供参考依据。通过风险评价,了解滑坡灾害的危险程度及危害性。2)为科学而经济地组织实施防灾减灾工程服务。滑坡灾害评价分析可充分论证防灾减灾工程的合理性和有效性。3)为受滑坡灾害威胁的地区制定应急措施以及为保障生命及财产安全提供工作基础。24)为区域发展及中长远规划提供基础背景资料。2 滑坡灾害风险滑坡灾害风险就是斜坡破坏产生不良后果的可能性,即滑坡灾害风险包括斜坡发生破坏的可能性及其所产生的后果两方面。其风险可表示为：R=F（P.C） 式中 R-滑坡灾害风险;P-斜坡产生破坏的概率;C-滑坡灾害产生的损失。滑
7、坡的产生是由不确定性因素决定的, 滑坡灾害风险是伴随着人类的工程活动而存在的, 滑坡的发生直接危及生命和财产安全, 这就构成滑坡灾害风险。滑坡灾害风险分析就是对滑坡灾害进行风险识别、风险估计、风险评价,并在此基础上优化组合各种风险管理技术, 作出风险决策。由于风险具有动态性, 对风险的认识水平和风险管理技术处在不断完善的过程中。因此，滑坡灾害风险分析是一个动态过程。滑坡灾害风险分析是一项综合性的研究工作,它通过多专业的研究配合，才能形成一个完整的体系。3 滑坡变形机制及影响因素分析3.1 变形机制滑坡体物质主要以第四系松散堆积层为主, 地形较陡, 呈阶梯状, 有利于地表水的入渗, 在长时间或强
8、降雨条件下, 水体直接渗入松散堆积体中, 导致土体软化, 抗剪强度迅速降低;加之前缘形成的临空面, 不利于坡体自身稳定性, 前缘松散土体在地下水及地表水的作用下首先滑移而使得阻滑力降低, 致使变形范围逐渐向后缘扩展。滑坡的变形方式主要为牵引式。3.2 影响因素根据调查和收集资料分析, 滑坡变形与其所处的地质环境密切相关:( 1)地形地貌: 滑坡区地形一般切割较强, 相对高差达500m左右, 岩层倾向与坡向基本一致,而且大多数坡面的阶状地形有利于地表汇水的下渗, 增加坡体自身重量, 影响滑坡的稳定性。( 2)地层岩性及构造: 在滑坡区范围, 岩层倾向与坡向一般基本一致, 块石成分以泥质粉砂岩及砾
9、岩为主, 其风化程度高, 遇水易泥化, 在水的作用下, 其力学强度指标大幅度降低。( 3)降雨影响:降雨是导致滑坡活动的主要激发因素。在长时间或强降雨条件下, 不仅使表层土体饱水软化, 而且入渗后沿土体与基岩接触面构成的滑动面迳流排泄, 降低了滑体与滑床间的摩阻力, 土体自重增加, 抗剪强度降低, 容易引起滑移变形破坏。( 4)人类工程活动的影响: 人工灌溉渠的修建提供了斜坡物质势能转化的有利条件; 如果加之坡体上部的简易人工堰塘未做防渗处理, 导致地表水下渗, 而且入渗后沿土体与基岩接触面构成的滑动面迳流排泄, 破坏性质类同降雨影响, 同样易引起滑移变形破坏。34 影响斜坡稳定性的不确定性因
10、素在滑坡灾害评价及边坡工程设计时, 由于斜坡岩土体物理力学参数的空间变异性和时间动态变化特点, 以及斜坡所处自然环境条件和可能促使斜坡破坏的触发因素、发生时间及其动态过程的随机性,致使其评价结果不可避免地具有不确定性。在斜坡稳定性分析中涉及到大量的不确定性问题, 而且常规定值法分析的结果会存在一定的风险,在斜坡稳定性分析中主要存在以下不确定性因素:1) 岩土层面及边界条件的不确定性。在斜坡稳定性分析中, 由于岩土层出露条件及钻孔资料的有限性, 要精确地描述是非常困难的, 必然存在一些人为判断的因素。岩土层位及边界条件的不确定性必然导致破坏模式和计算模型的不确定性。2) 岩土性质的变异性。岩土体
11、是非均质的各向异性体, 其性质在空间上有较大差异。即使是同一组试样在相同试验条件下测定其强度, 结果也表现出一定的离散性,内摩擦角的离散值可能达到 25%, 粘聚力C的离散值更可达到50%。3) 荷载及分布的不确定性。作用在斜坡上的力大都具有不确定性, 例如地震力、降雨等, 这些作用很难用确定性指标描述, 都是随机变量。并且荷载的不确定性往往又会导致岩土性质的不确定性, 如水理性质、动力性质等。4) 计算模型的不确定性。由于岩土体的复杂性, 当作斜坡稳定性分析时, 需对斜坡的破坏机理、模型及其环境条件作出某些简化和假设。实际上这种简化和假设已经是引进了不确定性因素, 因此, 采用不同的模型会得
12、出不同的计算结果。由于滑坡灾害发生的不确定性, 故采用风险分析方法更能体现诸多不确定性影响。滑坡灾害风险分析是近几年来滑坡研究中的一个新方向。5 滑坡稳定性分析目前，滑坡稳定性分析和工程治理主要是依据工程地质类比、自然历史分析、工程地质力学分析、极限平衡力学计算、弹塑性有限元计算等进行的，且在一定的程度上都有一定的实效性和可靠性。滑坡是一个复杂的、非线性的动态系统，且大型滑坡规模大、机制复杂、破坏性强，不仅失稳影响范围广，而且防治难度高、治理措施复杂。采用工程地质类比、历史反演和地质力学分析，需弄清地层结构、地质构造、地壳演化历史等问题。通过对滑坡形成的地质环境条件、影响因素、变形破坏及形成机
13、制等特征的综合性分析,滑坡堆积体在天然状态下处于稳定状态, 在连续降雨、暴雨影响下处于基本稳定状态。在连续降雨、暴雨及地震等影响下处于欠稳定状态。5.1 定性分析方法定性分析方法主要是工程地质学家通过工程地质勘察,对影响边坡稳定性的主要因素、可能的变形破坏方式及失稳的力学机制等分析;对已变形地质体的成因及演化史进行分析，结合以往工程经验，从而给出被评价边坡一个稳定性状况及其可能发展趋势的定性的说明。常用的方法有自然历史分析法、工程地质类比法、数据库和专家系统、图解法、SMR法等。这里就列举最传统的方法分类和两种具体的常用方法。5.2 定量分析方法（1）传统的稳定系数法。4稳定系数预测法是最早的
14、滑坡空间预测方法，它是基于极限平衡法理论提出来的，是将有滑动趋势范围内的边坡土体沿某一滑动面切成若干竖条或斜条,在分析条块受力的基础上建立整个滑动土体的力或力矩平衡方程,并以此为基础确定边坡的稳定安全系数。这些方法均假设土体沿着一个潜在的滑动面发生刚性滑动或转动。简化的极限平衡法有瑞典法，Bishop法、Spencer法,Janbu法, Sarma法等。通过计算滑坡体的安全系数Fs，来预测边坡的稳定性。Fs=F抗滑力 /F下滑力当Fs1.0,稳定状态。极限平衡法的不足之处在于:没考虑土的应力-应变关系,并认为沿滑动面上各点的强度发挥程度及抗剪强度相同；安全系数的表述与滑坡体所在区域的变形特点和
15、滑坡体外区域的地质情况、受力条件等完全不发生关系；在最危险滑裂面的搜索以及最小安全系数的确定上均存在许多的困难。（2）数值分析方法。 有限单元法有限元法是目前使用最广泛的一种数值分析方法。优点是部分地考虑了边坡岩体的非均质和不连续性,可以给出岩体的应力、应变大小与分布；避免了极限平衡分析法中将滑体视为刚体而过于简化的缺点；能近似地从应力应变去分析边坡的变形破坏机制，分析最先、最容易发生屈服破坏的部位和需要首先进行加固的部位等。但是对于大的变形和位移不连续问题的求解还不理想。 离散单元法离散单元法是处理结构控制型岩体工程问题较成熟方法。该程序不但允许有限位移和离散体的转动及脱离,而且在计算过程中
16、可以自动判别块体之间可能出现新的接触关系,因此它可以方便地实现对复杂结构体变形破坏的模拟，可以将所研究的区域划分为一个个多边块体单元，单元之间通过接触关系,建立位移和力的相互作用规律,通过迭代使得每一个块体都达到平衡状态。在稳定分析中,它的功能在于反映岩块之间接触的滑移、分离和倾翻等大位移的同时,又能计算岩块内部的变形与应力,该法的另一个优点是利用显式时间差分解求解动力平衡方程,可方便地求解非线性大位移和动力稳定。统计分析方法。这是目前国内外研究人员研究滑坡稳定性使用较多的一类方法。统计分析方法建立在对滑坡影响因子和滑坡分布关系的分析之上,因此,它能最大程度反映滑坡分布与致灾因子之间的关系,使地质灾害危险性评价更加趋近于客观现实。包括信息量法、多元统计方法、聚类分析方法等。（1）信息量法它实际上是通过已变形或破坏的地质体的现实情况和提供的现实信息,把反映各种评价滑坡体稳定性因素的实测值转化为反映滑坡体稳定性的信息量值,即用评价滑坡体稳定性的5各因素的信息量来表征其对滑坡体变形破坏的“贡献”的大小,进而
