地震边坡稳定性的工程地质解析

地震边坡稳定性的工程地质解析

董天强 ,陈欣 ,王毅立

陕西地矿九0八环境地质有限公司  陕西西安  710600

摘要：边坡稳定性是边坡研究的重点之一，因为了解条件的局限性和复杂性，使得工程地质对边坡稳定性具有重要意义。特别是在高海拔边坡工程中，地质条件相对复杂，因此有必要注重地质定性分析过程。本文根据边坡的抗震性能，对影响工程地质稳定性的因素进行了简要的讨论和描述，确定了边坡的动态断裂形式和失稳机理。

关键词：地震边坡稳定性；工程地质；影响因素

地震作为一种自然灾害，严重破坏了社会生产和经济发展。边坡抗震分析与研究是边坡抗震研究的关键内容，也是一项对边坡减灾具有重要现实意义的工程地质与稳定性研究。

1.边坡稳定性工程地质探究
1.1边坡变形破坏的基本类型
  边坡裂缝有多种类型，包括松弛、断裂、断裂、蠕变、变形等。松弛裂缝（边坡上的卸荷裂缝）边坡应力减弱后，边坡上的裂缝是由弹体的断层产生的，随着峡谷深度的进一步加深，卸荷裂缝发展到一定深度，也可以与边坡的大角度相结合；坍塌是一段陡峭的路段。边坡顶部的岩体被陡峭的裂缝切割。在重力作用下，岩石与基岩突然分离，倾覆率高，断裂变形快；蠕变变形是指岩石在应力作用下作用于边坡上的长期缓慢变形，其基础为动脉应力；滑坡是边坡土体沿某一滑动面以一定加速度发生的剪切现象。当边坡破坏最常见、危害最大或接近垂直的剪切裂缝时，向边坡深度方向的卸荷裂缝有时会形成多层，并在边坡上形成松弛卸荷裂缝带。

1.2影响边坡稳定性的因素
1.2.1地貌条件的影响

边坡地质背景主要由构造块体和区域断裂带组成，不仅影响地质的发育，而且控制着岩质边坡的强度和结构，特别是地质演化过程中新构造运动的活动性、地震活动性和频率。区域性断层一般表现在两个方面：降低地震烈度和保护地震振荡；不良地表一般以大断层为特征，对强震震源和岩体破坏有影响，对边坡的自承能力有重要影响。由于断层带的屏蔽力较强，地震对震源两侧边坡的影响相对较小，降低了失稳概率。然而，如果震源位于同一边坡上，特别是在断层带，则不稳定的可能性会增加。大型区域性断层通常控制在相对密集的带状滑坡区。此外，大断裂作为地震波的界面，也会让和震源处于同侧的边坡，受更复杂地震的影响，从而增加了边坡失稳的发生率。

1.2.2 地层岩性的影响

影响边坡稳定性的主要因素是地层和岩石的差异和影响、深部侵入岩的形成、硬沉积岩、片麻岩和石英岩。一般稳定性高；喷出边坡，如玄武岩、凝灰岩、安山岩、角砾岩（特别是柱状裂隙发育时，易形成垂直边坡并被侵蚀；含有粘土页岩、泥炭、泥灰、石膏等夹层的沉积岩边坡最容易因深部蠕变而发生滑坡或崩解；褐铁岩、页岩和页岩易风化，易形成多孔；黄土土具有垂直裂缝和大孔隙度，这是浸泡后易破碎

1.2.3结构和岩石结构的影响

构造影响褶皱构造背斜和向斜、构造裂缝、新构造运动和岩石成藏；屈服强度和岩石类型对边坡结构稳定性有很大影响。

1.2.4地震、工程荷载等因素的影响

一般来说，地震和工程荷载也会影响地震边坡的稳定性，而地震边坡的稳定性也会受到风化、暴雨、水流冲刷边坡、人工开挖、振动（地震）等原因的影响。

2.边坡地震稳定性评价方法
2.1拟静力法
拟静力法的应用在很大程度上是由于其易于应用，迄今为止一直受到工程技术人员的青睐。在准静态方法中，地震推力的影响本质上减少为水平和垂直方向上的恒定加速度，推力被视为水平和垂直方向上的准静态荷载系数。本质上，通过应用静态稳定性分析方法，该方法得到了扩展，但更加简化。在准静态法的应用中，工程师们最感兴趣的是地震振动系数的选择。Seed总结了三种常见的地震系数测定方法：

（1）使用经验数据；

（2） 固体反应分析；

（3）粘弹性响应分析方法的应用。Seed认为，持续使用这些经验指标可能使其成为设计目的的权威模型，因此指出，选择这些地震系数没有可靠的科学依据。准静态法简单实用。它在边坡抗震分析中得到了广泛的应用，积累了丰富的工程经验[1]。

2.2滑块分析法

地震引起的变形决定了坝体的稳定性。如果地震停止后土壤强度没有显著降低，则边坡不会造成进一步的严重位移。

2.3数值模拟法

边坡抗震性能评价指标如下：根据安全系数，结合极限平衡原理，在国内取得了有价值的研究成果；在永久移民方面，国内外科学家都采用了科学的方法，取得了显著的成果。永久位移是通过在有限元网格中积分永久变形来实现的，因此考虑到土体非弹性应力的非线性变形特性，永久位移可分为应变趋势法、刚度折减法和非线性方法。

2.4试验法

试验是真实边坡的简化缩影。只要满足相似性指标，就可以估计边坡的抗震性能。根据国内外大量的研究文献，可分为振动台试验和离心试验，大部分试验都与振动的简谐输入数据有关。许多问题，如实验中的相似系数，需要深入研究。

2.5概率分析方法

边坡抗震分析中存在许多不确定因素。只有合理考虑这些参数的随机性，才能确定地震结构的灾害程度。由于这一领域的研究工作开展较晚，其他研究方法没有充分利用，因此对相关研究进行了总结。虽然国内外学者在这一问题上的科学研究取得了相当大的成就，但总的来说，这一领域的研究才刚刚起步，还有许多问题需要深入研究。

3.防治边坡变形破坏的工程措施
3.1熟悉边坡变形破坏的防治原则
  首先，为了有效防止边坡破坏，必须遵循边坡原则。因此，制定切实可行的防治方案，控制边坡失稳，都需要工作人员认真研究分析。回避工程原则通常适用于大型、复杂、不稳定和难以解决的山坡。对于重大滑坡、正在苏醒或可能复活的滑坡和滑坡，应首先采取有效措施，消除或防止造成边坡变形破坏的主要因素，然后制定各种管理和支护措施，解决次要因素。至于因水库或其他工程因素（例如起重、爆破、地面作业等）的影响而可能导致稳定性恶化的边坡，应预先采取措施，及时治理，以防工程边坡的失稳。
3.2改善边坡岩土体的力学强度
  提高边坡的抗滑性能和降低滑动力来提高边坡岩体的力学强度，通常是用来降低边坡荷载来提高边坡的稳定性。削坡设计应尽量削减开，稳定土体高度，不降低土体抗滑强度。如果该方法并非始终是最经济有效的措施，则在施工前必须具有经济和技术上的可比性[2]。

3.3做好边坡人工加固

人工边坡加固措施包括修筑墙体、墙体等不稳定岩石；防滑桩作为防滑支撑的工作；钢筋混凝土锚杆或预应力锚杆或锚索用于加固有裂缝或结构表面薄弱的岩石边坡。该方法是在固定岩层中钻入一定深度的稳定基底，将锚杆插入孔内，并注入水泥浆将孔固定在锚杆上；通过渗碳或电化学强化提高岩土边坡的强度；爆破技术采用预爆破、减震爆破等控制，防止土体强度弱化。

3.4消除和减轻地表水和地下水的危害

边坡变形的发生和发展往往与水的影响密切相关，消除和减轻水对边坡的有害影响的目的是降低孔隙空间的水压和动水压力，防止土壤软化和溶解，消除或减少水的冲刷或影响。可采取以下措施：

（1） 水平钻孔干燥：该方法效果显著，施工简单，适应性强。从边坡到水平或倾斜的井或井组，利用重力抽取地下水。

（2） 垂直钻孔排水：通过垂直钻孔突破上层含水层和含水层，将地下水输送至防水层，以降低上层地下水位。

（3） 巷道排水是大坡度排水的一种有效方法，用于截排深层地下水。

结束语：

综上所述，地震是一种不可抗拒的自然灾害，对人民生命财产安全构成严重威胁。因此，在实际控制地震边坡的过程中，必须始终牢记控制地震边坡的基本原则，并采取相应的措施对地震边坡进行加固，以防止地震期间边坡失稳造成人员伤亡和物质损失。

参考文献：
[1] 祁生文, 伍法权, 刘春玲,等. 地震边坡稳定性的工程地质分析[J]. 岩石力学与工程学报, 2004, 23(16):2792-2792.

[2] 高锐. 地震边坡稳定性的工程地质分析[J]. 水利科技与经济, 2015, 21(8):2.