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近一个世纪以来,人类文明取得了璀璨的发展,伴随着人类工程活动如火如荼地开展,自然界饱受摧残且以其加倍的方式报复着人类,这其中尤以滑坡所引发的灾难最为普遍、广泛,给人类生命财产和经济建设及社会稳定造成了严重危害,预防和治理滑坡就显得尤为重要。边坡稳定性评价是岩土工程领域的一个分支,虽然从研究起步到现在还不到一个世纪,但从诞生的那天起注定是一个与时俱进、具有重大意义的学科。彼得森所提出的瑞典圆弧法是第一个基于极限平衡理论的边坡稳定系数计算方法,为以后极限平衡条分法的发展奠定了坚实的基础,这包括后面的菲力纽斯、简布、毕肖普、摩根斯坦和普赖斯以及斯宾塞等人,由于极限平衡条分法在求解边坡稳定性问题时是一个超静定问题,上述方法均从自己的研究角度给予了不同的假设条件,故其不同之处仅在于相互之间对条间力以及条件力函数的不同假设。极限平衡条分法虽然有其一定的局限性,但由于它理论成熟且求解简单,仍是边坡稳定性评价中应用最广泛的方法。伴随着现代计算机技术的蓬勃发展,边坡稳定性评价也迎来了一个全新的时代,稳定性分析开始成为岩土工程界研究最热门的数值模拟技术之一,利用计算机技术可以快速、高效地求解一些以前需要大量迭代的甚至不可能的计算,并且对一些复杂工程的边界条件也能很好的添加譬如超孔隙水压力、应力集中和支护条件等。因此采用数值模拟技术研究边坡稳定性已成为边坡问题的前沿领域。岩土领域的问题不同于上部结构问题,有其自身的一系列特点,其中最主要的就是由于地层的不均匀性、各项异性以及弹塑性等特点而导致求解问题的不确定性,在边坡稳定性中就表现为岩土参数如内聚力、内摩擦角等的不确定性。因此基于概率分析的可靠度法被引入到边坡稳定性分析中来,由于其与边坡实际相吻合因此得到了较快发展。边坡稳定性问题是一个多学科交叉问题,往往伴随着其余学科与技术的发展而得到快速发展,除上述一些评价边坡稳定性的方法外,神经网络法、工程地质类比等方法也是较常用的。深圳地区是我国改革开放的前沿,经济建设异常活跃,地貌又以低山丘陵为主,因此极易形成人工边坡失稳引发地质灾害等一系列问题。
本文正是依托深圳海上运动基地暨航海运动学校E地块高边坡这样一个工程实例,以SLOPE数值模拟为主的概率分析来深入探讨边坡稳定性评价方法,为构建深圳地区边坡稳定性评价体系提供借鉴与参考价值,具有重要的现实意义。
监测资料分析往往是获取边坡当前状态的第一手资料,通过对地表位移、深部位移以及锚索应力分析,可以获得详实的变形位移信息以及应力变化情况。通过累计位移和位移—时间曲线图通常能直观地反映边坡当前稳定状态。结合最大累计位移和位移速率以及边坡锚索应力状态能够对边坡稳定状态有一个可靠的半定量评价。
稳定系数求解是边坡稳定性评价中重要的一环,基于传递系数法的稳定系数求解往往需要首先通过反演计算并结合其他手段来确定c、(ψ)。但传递系数法求得的稳定系数只是最底部条块的稳定系数,且c、(ψ)只是均值,故以此求得的稳定系数均值判断边坡稳定性具有一定的局限性。基于SLOPE的数值模拟不仅能够求得传统意义上的稳定系数,且通过基于M-P法的蒙特卡洛模拟能够求得边坡的失效概率,相比单纯的稳定系数更能形象、直观、可靠地表达边坡的稳定状态。
基于均匀设计的边坡稳定性敏感因素分析能够较好地求得同一层位的敏感性因素,同时对不同层位的敏感因素也进行了比较,这对整个边坡稳定性评价过程的开展具有积极的指导意义。通过上述逻辑性较强的综合分析,以航海运动学校E地块高边坡为例,建立在SLOPE分析之上的土质边坡稳定性评价得以形成,这对于深圳地区边坡稳定性评价具有一定的借鉴意义和参考价值。