有关软弱结构面的岩质边坡稳定性分析
[摘 要]岩质边坡稳定性分析是工程界的重点问题。软弱结构面岩体的复杂构造，使得难以保证岩质边坡稳定性分析的准确性。为此，本文针对软弱结构面的岩质边坡稳定性问题展开了研究，并选择有限元强度折减法作为计算方法，探讨了软弱夹层对边坡稳定性影响和发展规律，旨在提高软弱结构面的岩质边坡稳定性分析的准确性。
[关键词]软弱结构面;岩质边坡;稳定性分析
极限平衡法等计算方法是边坡稳定分析的传统方法，这种分析方法所得结果偏差和误差较大，实际应用价值较低，因而这些方法逐渐被新的方法所代替。岩土工程的多年发展中，创造了有限元强度折减法，其可提升岩质边坡稳定性的评估准确性，而较为准确的结果将为工程设计、施工及后续管理提供有效的数据支持，对于整个工程项目具有重要意义。
1 边坡稳定性计算方法
由于极限平衡法难以准确评估边坡体内应力，同时也不能分析出应变效果，因而本文选择有限元强度折减法作为计算方法，以保证内应力和应变效果。
有限元强度折减法是基于弹塑性有限元计算的一种方法，以C、φ作为岩土体强度指标，F为折减系数，C、φ除以值相应的F，得到一组C’、φ’，作为新材料参数;C’、φ’会重新代入到有限元计算程序中，如此循环，直到临界破坏状态判定条件(给定)与当边坡岩土体相符时，停止运算，此时对应的F值就是最小安全系数，将最小安全系数代入图1中(1)式，得到参数C;将最小安全系数代入图1中(2)式，得到参数φ。此外，参数
E和v分别是弹性模量和泊松比，两者数值为定值，C、φ值变化对其无影响。作者简介：施戈亮，女，(1983. 11-)专业技术初级职称。湖北武汉。研究方向：岩质边坡稳定性分析;玻璃幕墙建筑防火性能分析。
2 工程实例
2.1 工程概况
本文选择我国东南沿海地区某工程作为研究案例。该工程为建筑工程，工程实地存在软弱岩脉风化成的软弱夹层。工程边坡属于残丘坡地，自然坡度约为35，呈现中间高两侧低的地貌，现场开挖成阶梯状斜坡，高25 m，宽150 m。为保证建筑物安全性，要进行稳定性分析，并据此作加固处理。揭露场地地层后发现，具体分为四个岩层分别为杂填土层、残积粉质黏性土层、风化夹层、全风化花岗岩，厚度分别为1. 1～1.6 m，1.5～6.7 m，1.1-2.3 m，3.4-6.7 m。
2.2 边坡稳定性计算
采用软土蠕变单元模型进行数值模拟，并运用有限元强度折减法进行计算。边坡岩土体的抗剪强度是边坡失稳主要影响因素，若边坡岩土体破坏极限小于最大剪应力，边坡就会发生失稳，进而被破坏，本案例研究结果显示：沿软弱阶层处岩土体已经发生了滑动，滑动相对位移较大，需要进一步探明边坡的稳定性(变形)受弱夹层岩土体力学参数的影响，从而确定软弱夹层与边坡整体稳定性间的关系。
本案例的不同抗剪强度指标下软弱夹层边坡稳定系数如图2所示，根据此稳定性参数数值，C和φ(黏聚力和内摩擦角)随着软弱夹层数值逐渐增加，而相应的边坡稳定系数也呈现上升趋势;当C>21 kPa，且内摩擦角>25。时，边坡稳定系数逼近1. 30，此时边坡稳定性较好，属于相对稳定状态。
通过以上分析可知，边坡的稳定性主要受软弱夹层处岩土体力学参数的影响，其力学参数对边坡稳定性具有决定性作用。事实上，软弱结构面本身的特殊结构，使其呈现出不同的物理力学特性，但是软弱基层会受到环境条件的影响。若空气较为干燥，且边坡密封较好，那么深入内部的雨(水)量就会相应较少，同时若地下水位浮动不大，对岩土体影响不大，那么其软化作用也较小，该条件下软弱夹层的C和φ等抗剪强度指标上升，会处于较好的水平，边坡稳定性相对较高，边坡变形概率较小。反之，若上述条件都处于不利状态，如密封不好、空气潮湿、地下水位突然上升等，任意一种因素都会影响到软弱夹层，进而促使抗剪强度指标从较优秀水平开始下降，这样无法有效保证边坡的稳定性，甚至会发生边坡破坏的问题。
3 结论
通过对上述案例分析，结合工程实践经验，本文总结了以下结论：
(一)若边坡岩土体存在一些软弱夹层，且伴有原生及次生裂隙，那么结构面本身的稳定性会较低，若充填物结构疏松，挖凿边坡时极容易发生崩塌，导致边坡破坏。
(二)软弱夹层的剪应力是从上部土层开始向向下土层逐渐传递至深部，当软弱夹层处有突变达到最大值，那么软弱夹层处会减弱变形传递效应，此时位移呈现逐渐减小趋势。
(三)雨水和地下水都会影响软弱夹层处抗剪强度指标，一旦软弱夹层处渗入一定量的水，就会使其填充物发生泥化和膨胀作用，进而降低结构面强度，从而导致边坡沿软弱夹层稳定性下降，出现变形和滑动。
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