婁濤　萬青峰

【摘 要】邊坡工程的安全不僅取決于合理的設(shè)計與施工，而且取決于貫穿在工程設(shè)計、施工和運行始終的原型試驗與監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測資料，及時進行設(shè)計與施工的變更優(yōu)化，確保邊坡的長期穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】公路邊坡；安全評價；安全預測

0.前言

針對邊坡工程的監(jiān)測，許多巖土工作者在這方面做了大量的工作，并普遍認識到，監(jiān)測工作越來越成為邊坡工程承前啟后的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)邊坡監(jiān)測的目的是分析監(jiān)測資料所反映的邊坡安全狀態(tài)，根據(jù)監(jiān)測資料，及時修改和調(diào)整邊坡巖土體物理力學參數(shù)和巖土介質(zhì)物理力學模型，使之更加符合巖土工程實際，從而有效克服巖土工程中物理力學參數(shù)取值意義不清、理論分析成果與工程實際不符的技術(shù)困難，并及時將監(jiān)測分析結(jié)果反饋，以便及時進行設(shè)計與施工的變更優(yōu)化，確保邊坡的長期穩(wěn)定。

邊坡工程的安全不僅取決于合理的設(shè)計與施工，而且取決于貫穿在工程設(shè)計、施工和運行始終的原型試驗與監(jiān)測。邊坡巖土體由于其巖土體材料及力學特性的不均勻性，在各種力的作用和自然因素的影響下，其工作性態(tài)和安全狀況隨時都在發(fā)生變化。如果出現(xiàn)異常而我們又不及時掌握這種變化的情況和性質(zhì)，任其險情發(fā)展，后果不堪設(shè)想。但如果事先運用必要且有效的監(jiān)測手段對邊坡工程進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)問題，采取有效的措施，則可避免災難的發(fā)生。

1.公路邊坡安全評價

進行邊坡工程的監(jiān)測，主要目的是為了隨時了解目標邊坡的安全狀況，這也是邊坡監(jiān)測工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有了監(jiān)測結(jié)果，就有了邊坡安全評價的基礎(chǔ)。那么，如何應用監(jiān)測結(jié)果對邊坡的安全狀態(tài)進行評價，卻是一項較為系統(tǒng)而復雜的工作。

首先，應根據(jù)所監(jiān)測邊坡的具體情況建立不同監(jiān)測項目（如坡面及深部位移變化、錨索應力變化等）的預警標準。有了預警標準，才能根據(jù)監(jiān)測結(jié)果并結(jié)合所建立的預警標準對邊坡安全現(xiàn)狀進行評價。

值得重視的是，這種邊坡預警標準并非是統(tǒng)一的，針對每個邊坡個體，由于其內(nèi)部巖土結(jié)構(gòu)千差萬別，各不相同，因而其邊坡破壞的變形機制和規(guī)律也不同。下圖所示的是最為常見的幾中邊坡破壞過程的“位移─時間”曲線，根據(jù)該曲線可知，如果對不同邊坡使用同一預警標準，則會出現(xiàn)根據(jù)同一監(jiān)測物理量（如位移）而得到不同判斷結(jié)果的情況。如下表2為國內(nèi)外一些著名邊坡在最終失穩(wěn)前的變形速率，很明顯，不同邊坡在其最終失穩(wěn)破壞前變形速率存在很大差別，顯然，要確定統(tǒng)一的滑坡變形速率是不太現(xiàn)實的。

因此，在建立邊坡預警標準時，應根據(jù)目標邊坡的具體巖土體結(jié)構(gòu)特征建立。至少應對各種邊坡進行詳細的類型劃分，并且應劃分得足夠細，同時，在類型劃分時還應參照巖土體的具體強度參數(shù)及水文地質(zhì)、可能破壞方式等情況進行綜合考慮。只有這樣，才有可能對每類邊坡建立相對統(tǒng)一的預警標準。

對于一個具體邊坡，包含多個監(jiān)測項目（物理量），每個監(jiān)測項目均會反映目標邊坡安全狀況的一個方面。因此，在進行邊坡安全評價時，應首先針對每一監(jiān)測物理量進行分別評價，然后再將各監(jiān)測物理量綜合，進行總體評價。在根據(jù)所建立的邊坡預警標準進行安全評價的實際工作過程中，常常會遇到根據(jù)不同監(jiān)測物理量得到不同判斷結(jié)果的情況。對這種情況，目前主要下列兩種處理方法：

其一是根據(jù)經(jīng)驗，賦于各監(jiān)測物理量不同的權(quán)重，再依據(jù)模糊綜合評判的方法綜合計算而獲得邊坡相應的安全級別。

其二，是在建立目標邊坡的預警標準時，就針對每一監(jiān)測物理量分別建立其相應的預警標準。在邊坡的實際監(jiān)測過程中，當任一監(jiān)測物理量達到某一危險級別時，即使其他監(jiān)測物理量依然處于安全級，也應引起足夠注意，對該達到危險級別的監(jiān)測物理量進行仔細甄別，以判斷該監(jiān)測物理量的近期監(jiān)測數(shù)據(jù)是否準確可靠，當確認該監(jiān)測物理量準確無誤時，則可根據(jù)該監(jiān)測物理量判定邊坡處于該物理量所預示的安全級別。

對各類邊坡建立相應的預警標準的方法，首先應是在總結(jié)歸納前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上進行，但僅僅根據(jù)經(jīng)驗是不夠的，還應針對每類邊坡建立相應的分析模型，通過理論計算和數(shù)值模擬的方法來進行綜合確定。

預警標準的建立是評價分析邊坡安全性的前提和依據(jù)。該預警標準是否合理、準確，將直接關(guān)系邊坡安全的評價效果。因此，邊坡安全預警標準的建立就成為一項系統(tǒng)、復雜而精確的龐大工程，這就對預警標準的建立提出了較高的要求，首先，相關(guān)人員必須具備豐富的地質(zhì)知識，同時還應具備扎實的力學知識等理論功底。對此，一些部門或?qū)W者正在進行這方面的研究工作，相信這將對我國工程界產(chǎn)生較大的影響。

決定邊坡安全評價的另一個重要因素即是具體的現(xiàn)場監(jiān)測工作，主要包括：

1.1監(jiān)測范圍及監(jiān)測項目的確定

首先根據(jù)目標邊坡的具體情況，依據(jù)地質(zhì)條件分析、理論模擬分析及專家經(jīng)驗判斷等方法來綜合確定合理的監(jiān)測范圍，并且應對所確定的監(jiān)測范圍進行二次細化，確定出變形敏感區(qū)、應力集中區(qū)及可能破壞區(qū)等，在此基礎(chǔ)上確定相應的監(jiān)測項目（如坡面位移、坡體深部位移、錨索預應力變化等等），設(shè)計監(jiān)測系統(tǒng)。另外，為了進行對比分析，某些地質(zhì)條件或工程上十分典型的有代表性的地段雖然不屬于變形敏感區(qū)、應力集中區(qū)和可能破壞區(qū)，但也應埋設(shè)必要的測點。在現(xiàn)場監(jiān)測中應合理確定監(jiān)測范圍及監(jiān)測點的布置，埋設(shè)必要的量測儀器，獲得數(shù)據(jù)以了解地層和地下結(jié)構(gòu)中的應力場、位移場的實際變化規(guī)律，作為采取工程措施的依據(jù)。

1.2監(jiān)測資料的可靠性

對此，通常應從以下幾個方面進行評價：① 儀器設(shè)備工作正常，精度符合要求；② 儀器設(shè)備安裝埋設(shè)方法及位置合理；③ 監(jiān)測記錄符合要求，計（換）算準確。

1.3監(jiān)測工作按規(guī)范、規(guī)定要求執(zhí)行

如，儀器設(shè)施安裝埋設(shè)情況，監(jiān)測方法及要求和監(jiān)測頻率等。

2.邊坡安全預測

在邊坡工程監(jiān)測的過程中，除應對目標邊坡的安全狀況進行實時評價之外，還應對目標邊坡在未來一定時期的安全趨勢進行預測預報。由于邊坡失穩(wěn)破壞的成因機理、形成條件、誘發(fā)因素等復雜性、多樣性以及變化的隨機性、非線性，從而導致邊坡失穩(wěn)破壞災害所表現(xiàn)的動態(tài)信息極難捕捉，因而完全從定量的角度或完全從定性的角度準確地預測預報邊坡失穩(wěn)破壞發(fā)生的時間都是非常困難的。邊坡安全狀況預測預報必須是建立在深入研究邊坡類型、邊坡特征、變形特點和形成機制的基礎(chǔ)上，以監(jiān)測資料為依據(jù)，遵循科學性、綜合性、易操作的原則，運用綜合信息預報方法對邊坡失穩(wěn)破壞進行預測預報。

邊坡安全趨勢的預測預報，是建立在對各監(jiān)測物理量監(jiān)測數(shù)據(jù)預測的基礎(chǔ)之上的，即是通過一定的預測方法，對各物理量現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預測，再結(jié)合所建立的邊坡預警標準，來對目標邊坡的安全狀況進行預測和預報。

對監(jiān)測結(jié)果進行預測的最早方法是統(tǒng)計回歸分析法，但統(tǒng)計回歸分析方法與邊坡的變形、應力變化等現(xiàn)象產(chǎn)生和發(fā)展的機理相脫離，因而，并不能依此來對邊坡的監(jiān)測結(jié)果進行預測。后來，隨著科學技術(shù)的發(fā)展與進步，多種方法被綜合應用。如將理論計算與實際監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)合分析、不同內(nèi)容的反演分析和反饋分析、將不同監(jiān)測項目的監(jiān)測結(jié)果綜合考慮等，并將監(jiān)測結(jié)果加以成因解釋。

3.結(jié)束語

通過對邊坡的現(xiàn)場監(jiān)測信息和宏觀信息等各單項信息的研究，建立邊坡的長期、中短期、臨滑和宏觀預報模型及相應的預報判據(jù)，將理論預報與現(xiàn)象預報、定量預報與定性預報、單項預報與綜合預報結(jié)果有機結(jié)合起來，形成邊坡的綜合信息預報。運用綜合信息預報方法不僅可以正確判定邊坡所處的危險狀態(tài)或變形階段，避免只用數(shù)學模型或只用預報判據(jù)預報可能出現(xiàn)的失誤，還可直接用于臨滑預報。

【參考文獻】

[1]南京水利科學研究院土工研究所.土工試驗技術(shù)手冊.北京：人民交通出版社，2003.

[2]張志英，何昆.邊坡監(jiān)測方法研究.土工基礎(chǔ)，2006，20（3）.