蔡長發(fā)西南科技大學文獻閱讀

1、西南科技大學研究生文獻閱讀報告學院： 環(huán)境與資源學院 專業(yè)： 地 質(zhì) 工 程 姓名： 蔡 長 發(fā) 學號： 2009563 導師： 陳 廷 方（教授） 研究課題方向：地質(zhì)災害評價與防治、工程巖土體穩(wěn)定 性研究完成日期： 2011年1月8日 1 / 251 題目、摘要題目：道路工程地質(zhì)災害特征及其防治措施的研究摘要：本文介紹了道路工程地質(zhì)災害的類型及定義，對道路工程常見地質(zhì)災害（崩塌、滑坡、泥石流）的特征及其對道路的影響進行綜述，并提出相應的防治措施。道路工程建設形成大量的邊坡，邊坡的穩(wěn)定性對道路工程的選線、施工及運行有著較大的影響，本文針對邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀及巖土體穩(wěn)定性分析的方法進行了綜述。關

2、鍵詞：道路工程 地質(zhì)災害 穩(wěn)定性分析2 評語3 成績（百分制）： 指導老師： 年 月 日道路工程地質(zhì)災害特征及其防治措施的研究研究生文獻閱讀綜述報告蔡長發(fā) （西南科技大學環(huán)境與資源學院 四川綿陽 621010 ）摘要：本文介紹了道路工程地質(zhì)災害的類型及定義，對道路工程常見地質(zhì)災害（崩塌、滑坡、泥石流）的特征及其對道路的影響進行綜述，并提出相應的防治措施。道路工程建設形成大量的邊坡，邊坡的穩(wěn)定性對道路工程的選線、施工及運行有著較大的影響，本文針對邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀及巖土體穩(wěn)定性分析的方法進行了綜述。關鍵詞： 道路工程 地質(zhì)災害 穩(wěn)定性分析1 引言在各類工程建設中，道路是遇到地質(zhì)災害危害最嚴重的工

3、程建筑之一。一條道路的修建常常需要跨越不同的地貌單元，會遇到各種各樣復雜的工程地質(zhì)問題，如崩塌、滑坡、泥石流、巖溶、凍土、水毀、地裂縫、地面塌陷等特殊的地質(zhì)災害。隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，為滿足經(jīng)濟發(fā)展的要求，近20年來我國的道路建設的規(guī)模和等級不斷提高，截至2006年底，全國道路總里程達345.70萬公里，其中，高速道路4.53萬公里，道路密度為36.0公里/百平方公里，隨之而來的是在道路工程建設和使用過程中產(chǎn)生地質(zhì)災害的頻率和規(guī)模逐年增加，對地質(zhì)災害的預防及治理的費用占工程造價的比例也越來越高1。因此，在對道路工程地質(zhì)災害認識的基礎上進行積極的減災防災研究和深入分析其特征對道路的影響十分必要。

4、隨著道路工程的建設和科學技術(shù)的發(fā)展，人們對道路工程地質(zhì)災害認識和研究也逐漸深入，并形成了系統(tǒng)的道路災害理論體系。歐陽海霞2、楊俊明3等提出了道路災害的定義及類型，即道路災害是指由自然的、人為的、或人與自然綜合作用引起道路設施損壞(或使用功能降低)、造成人身傷亡、經(jīng)濟損失,影響通行的事件或過程。道路地質(zhì)災害指由地質(zhì)作用使地質(zhì)環(huán)境惡化,造成道路設施破壞人身傷亡、車輛破損,影響正常交通的事件或過程。具體又可按構(gòu)造物或性質(zhì)分為道路路基地質(zhì)災害、道路橋涵地質(zhì)災害、道路隧道地質(zhì)災害和道路地下水災害,其中最主要的災種為地震、滑坡、崩塌、泥石流、水毀、地裂縫、巖溶和特殊巖土等地質(zhì)災害3。2道路工程主要地質(zhì)災害

5、特征及其對道路的影響綜述2.1 地震災害的特征及其對道路的影響地震災害是一種突發(fā)性、破壞性巨大的一種自然地質(zhì)災害；是地球內(nèi)部應力突然釋放的一種表現(xiàn)形式，它是正在進行的地殼運動激發(fā)的表現(xiàn)，同臺風、暴雨、洪水、雷電一樣是一種自然現(xiàn)象，但它是自然災害之首惡。地震對道路工程的影響巨大，主要表現(xiàn)為直接破壞道路的路面、橋梁、隧道、路基等，即可分為路面地震災害、橋梁地震災害、隧道地震災害和路基地震帶。根據(jù)吉隨旺4、程強5、王明年6等對汶川地震對道路震害的研究分析，地震對道路的影響具體表現(xiàn)在一下方面：橋梁方面主要有橋梁倒塌(圖1)、墩柱壓潰（圖2）、落梁及梁體移位；路基路面方面主要有路基路面整體斷裂、錯動和滑

6、移、路基路面整體坍滑、路基路面隆起錯位和擠壓（圖3、4）、路面脫空、路基路面被掩埋、路面出現(xiàn)縱、橫向裂縫；道路邊坡方面主要有巖石脫離原結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生崩塌和落石、土質(zhì)邊坡(松散層)為基巖全強風化層、基巖覆蓋層或松散堆積體邊在地震作用下產(chǎn)生崩滑和溜坍；擋墻、護面墻主要震害類型包括以下三類：砸壞、擋墻圖1國道G213線百花大橋倒塌完全破壞 圖2 國道G213百花大橋橋墩壓潰 圖3 省道S302線路基路面隆起 圖4省道S205線路基路面開裂、沉降滑移坍塌、開裂、滑移、外傾（圖5）；公路隧道出現(xiàn)了多種的震害，典型的震害有：洞口區(qū)域山體滑坡崩塌（圖6）、支擋結(jié)構(gòu)開裂；洞門開裂、結(jié)構(gòu)破損；襯砌開裂掉塊甚至坍塌、

7、施工縫開裂錯臺、襯砌開裂后滲漏水；路面開裂、錯臺、積水嚴重；排水系統(tǒng)遭到堵塞和破壞，路面及仰拱隆起。圖5國道G213都江堰映秀段擋墻剪切破壞 圖6桃關隧道洞門結(jié)構(gòu)破壞2.1滑坡的特征及其對道路的影響在自然地質(zhì)作用和人類活動等因素的影響下，邊坡上的巖體在重力的作用下沿著一定的軟弱面或軟弱帶整體或局部向下滑動的過程和現(xiàn)象及其形成的地形地貌形態(tài)，稱為滑坡7?；碌某梢蚩梢苑譃槿藶橐蛩?、自然因素和人為自然綜合因素，人為因素如森林植被破壞、不合理開墾、礦山采掘、切坡、滑坡體下部切腳、滑坡體中-上部人為加載、震動、廢水隨意排放、渠道滲漏、水庫蓄水等；自然因素有降雨、地震、洪水、崩塌加載等。按不同的因素滑坡

8、有不同的分類，如根據(jù)滑坡體的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)形式等主要因素進行分類，如表1；根據(jù)滑坡體厚度、運移形式、成因、穩(wěn)定程度、形成年代和規(guī)模等其它因素進行分類，如表2所示。滑坡的活動強度，主要與滑坡的規(guī)模、滑移速度、滑移距離及其蓄積的位能和產(chǎn)生的功能有關。滑坡的特征主要表現(xiàn)為：發(fā)生破壞的巖土體以水平位移為主，除滑動體邊緣存在為數(shù)較少的崩離碎塊和翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象外，滑體上各部分的相對位置在滑動前后變化不大；滑體始終沿著一個或幾個破壞面（帶）滑動，滑動面多是古地形面、巖層層面、不整合面、斷層面、貫通的節(jié)理裂隙面等；滑體滑動過程可以瞬間完成也能持續(xù)幾年或更長時間，規(guī)模較大的“整體”滑動一般為緩慢、長期或間歇的滑動。滑

9、坡對道路工程的影響主要表現(xiàn)為：規(guī)模小的滑坡可能造成路基上拱、下沉或平移，大型滑坡則掩埋摧毀路基或線路，以致破壞道路的橋梁、隧道等工程，經(jīng)常中斷行車，甚至造成生命財產(chǎn)的重大損失。如2010年5月23日，因連日降雨造成山體滑坡掩埋線路，滬昆鐵路K859次客車脫線，死亡人數(shù)19人， 71人受傷，受事故影響，滬昆線D96、1531、5204、5206、T276、2240、2188、K8708、K8716次9趟列車被迫停運。 2007年4月2日晚，重慶彭水縣境內(nèi)受暴雨侵蝕，彭（水）-石（柱）公路約5公里處發(fā)生山體滑坡，滾落的巨石恰好砸中一輛路過的客車，7人當場死亡，3人不同程度受傷。可見，山體滑坡對道路

10、工程的影響非常嚴重。 表1 滑坡物質(zhì)和結(jié)構(gòu)因素分類表類型亞類特征描述堆積層（土質(zhì)）滑坡滑坡堆積體滑坡由前期滑坡形成的塊碎石堆積體，沿下伏基巖或體內(nèi)滑動。崩塌堆積體滑坡由前期崩塌等形成的塊碎石堆積體，沿下伏基巖或體內(nèi)滑動。崩滑堆積體滑坡由前期崩滑等形成的塊碎石堆積體，沿下伏基巖或體內(nèi)滑動。黃土滑坡由黃土構(gòu)成，大多發(fā)生在黃土體中，或沿下伏基巖面滑動。粘土滑坡由具有特殊性質(zhì)的粘土構(gòu)成。如昔格達組、成都粘土等。殘坡積層滑坡由基巖風化殼、殘坡積土等構(gòu)成，通常為淺表層滑動。人工填土滑坡由人工開挖堆填棄渣構(gòu)成，次生滑坡。巖質(zhì)滑坡近水平層狀滑坡由基巖構(gòu)成，沿緩傾巖層或裂隙滑動，滑動面傾角10º。順層

11、滑坡由基巖構(gòu)成，沿順坡巖層滑動。切層滑坡由基巖構(gòu)成，常沿傾向山外的軟弱面滑動。滑動面與巖層層面相切，且滑動面傾角大于巖層傾角。逆層滑坡由基巖構(gòu)成，沿傾向坡外的軟弱面滑動，巖層傾向山內(nèi)，滑動面與巖層層面相反。楔體滑坡在花崗巖、厚層灰?guī)r等整體結(jié)構(gòu)巖體中，沿多組弱面切割成的楔形體滑動。變形體危巖體由基巖構(gòu)成，受多組軟弱面控制，存在潛在崩滑面，已發(fā)生局部變形破壞。堆積層變形體由堆積體構(gòu)成，以蠕滑變形為主，滑動面不明顯。表 2 滑坡其它因素分類表因素名稱類別特征說明滑體厚度淺層滑坡滑坡體厚度在10m以內(nèi)中層滑坡滑坡體厚度在10m25m之間深層滑坡滑坡體厚度在25m50m之間超深層滑坡滑坡體厚度超過50m

12、運動形式推移式滑坡上部巖層滑動，擠壓下部產(chǎn)生變形，滑動速度較快，滑體表面波狀起伏，多見于有堆積物分布的斜坡地段。牽引式滑坡下部先滑，使上部失去支撐而變形滑動。一般速度較慢，多具上小下大的塔式外貌，橫向張性裂隙發(fā)育，表面多呈階梯狀或陡坎狀。發(fā)生原因工程滑坡由于施工或加載等人類工程活動引起滑坡。還可細分為：1.工程新滑坡：由于開挖坡體或建筑物加載所形成的滑坡；2.工程復活古滑坡：原已存在的滑坡，由于工程擾動引起復活的滑坡。自然滑坡由于自然地質(zhì)作用產(chǎn)生的滑坡。按其發(fā)生的相對時代可分為古滑坡、老滑坡、新滑坡?，F(xiàn)今穩(wěn)定程度活動滑坡發(fā)生后仍繼續(xù)活動的滑坡。后壁及兩側(cè)有新鮮擦痕，滑體內(nèi)有開裂、鼓起或前緣有擠

13、出等變形跡象。不活動滑坡發(fā)生后已停止發(fā)展，一般情況下不可能重新活動，坡體上植被較盛，常有老建筑。發(fā)生年代新滑坡現(xiàn)今正在發(fā)生滑動的滑坡老滑坡全新世以來發(fā)生滑動，現(xiàn)今整體穩(wěn)定的滑坡。古滑坡全新世以前發(fā)生滑動的滑坡，現(xiàn)今整體穩(wěn)定的滑坡?；w小型滑坡10×104m3體積中型滑坡10×104m3100×104m3大型滑坡100×104m31 000×104m3特大型滑坡1 000×104m310 000×104m3巨型滑坡10 000×104m32.3滑坡的特征及其對道路的影響崩塌是指較陡的斜坡上的巖土體在重力的作用下突然脫

14、離母體崩落、滾動堆積在坡腳的地質(zhì)現(xiàn)象。崩塌的特征速度快、 規(guī)模差異大、 崩塌下落后，崩塌體各部分相對位置完全打亂，大小混雜，形成較大石塊翻滾較遠的倒石堆。崩塌的形成機理分類及特征如表3。表3崩塌形成機理分類及特征類型巖性結(jié)構(gòu)面地形受力狀態(tài)起始運動形式傾倒式崩塌黃土、直立或陡傾坡內(nèi)的巖層多為垂直節(jié)理、陡傾坡內(nèi)直立層面峽谷、直立岸坡、懸崖主要受傾覆力矩作用傾倒滑移式崩塌多為軟硬相間的巖層有傾向臨空面的結(jié)構(gòu)面陡坡通常大于55°滑移面主要受剪切力滑移鼓脹式崩塌黃土、粘土、堅硬巖層下伏軟弱巖層上部垂直節(jié)理，下部為近水平的結(jié)構(gòu)面陡坡下部軟巖受垂直擠壓鼓脹伴有下沉、滑移、傾斜拉裂式崩塌多見于軟硬相

15、間的巖層多為風化裂隙和重力拉張裂隙上部突出的懸崖拉張拉裂錯斷式崩塌堅硬巖層、黃土垂直裂隙發(fā)育，通常無傾向臨空面的結(jié)構(gòu)面大于45°的陡坡自重引起的剪切力錯落崩塌對道路工程的影響表現(xiàn)在：使公路和鐵路被掩埋，破壞路基，掩埋車輛等，往往與滑坡泥石流相伴而生，由崩塌帶來的損失，不單是構(gòu)筑物毀壞的直接損失，并且常因此而使交通中斷，給運輸帶來重大損失。例如，2009年7月29日，由襄樊開往湛江的1473次旅客列車運行至焦柳線廣西境內(nèi)古砦至寨隆間，因強降雨造成山體崩塌掩埋線路，列車機車及機后14位車輛脫軌，造成4名旅客死亡，50余名旅客受傷，焦柳線中斷行車；2007年11月20日，宜萬鐵路高陽寨隧道

16、巖崩滑坡中一載有31人的客車被埋。2.4泥石流特征及其對道路影響泥石流是指在山區(qū)或者其他溝谷深壑，地形險峻的地區(qū)，因為暴雨暴雪或其他自然災害引發(fā)的山體滑坡并攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物質(zhì)容量大和破壞力強等特點。影響泥石流強度的因素較多，如泥石流容量、流速、流量等，其中泥石流流量對泥石流成災程度的影響最為主要。發(fā)生泥石流常常會沖毀公路鐵路等交通設施甚至村鎮(zhèn)等，造成巨大損失。泥石流的分類及其特征如表4。表 4 泥石流分類及其特征分  類  指  標分     類特  

17、;          征水源類型暴雨性泥石流由暴雨因素激發(fā)形成的泥石流潰決型泥石流由水庫、湖泊等潰決因素激發(fā)形成的泥石流冰雪融水型泥石流由冰、雪消融水流激發(fā)形成的泥石流泉水型泥石流由泉水因素激發(fā)形成的泥石流地貌部位山區(qū)泥石流峽谷地形，坡陡勢猛，破壞性大山前區(qū)泥石流寬谷地形，溝長坡緩勢較弱，危害范圍大流域形態(tài)溝谷型泥石流流域呈扇形或狹長條形，溝谷地形，溝長坡緩，規(guī)模大，一般能劃分出泥石流的形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)山坡型泥石流流域呈斗狀，無明顯流通區(qū)，形成區(qū)與堆積區(qū)直接相連，溝短坡陡，規(guī)模小物質(zhì)組成泥流由細粒徑

18、土組成，偶夾砂礫，粘度大，顆粒均勻泥石流由土、砂、石混雜組成，顆粒差異較大水石流由砂、石組成，粒徑大，堆積物分選性強固體物質(zhì)提供方式滑坡泥石流固體物質(zhì)主要由滑坡堆積物組成崩塌泥石流固體物質(zhì)主要由崩塌堆積物組成溝床侵蝕泥石流固體物質(zhì)主要由溝床堆積物侵蝕提供坡面侵蝕泥石流固體物質(zhì)主要由坡面或沖溝侵蝕提供流體性質(zhì)粘性泥石流層流，有陣流，濃度大，破壞力強，堆積物分選性差稀性泥石流紊流，散流，濃度小，破壞力較弱，堆積物分選性強發(fā)育階段發(fā)育期泥石流山體破碎不穩(wěn)，日益發(fā)展，淤積速度遞增，規(guī)模小旺盛期泥石流溝坡極不穩(wěn)定，淤積速度穩(wěn)定，規(guī)模大衰敗期泥石流溝坡趨于穩(wěn)定，以河床侵蝕為主，有淤有沖，由淤轉(zhuǎn)沖停歇期泥石

19、流溝坡穩(wěn)定，植被恢復，沖刷為主，溝槽穩(wěn)定暴發(fā)頻率（n）極高頻泥石流n10次/年高頻泥石流1次/年n10次/年中頻泥石流0.1次/年n1次/年低頻泥石流0.01次/年n0.1次/年間歇性泥石流0.001次/年n0.01次/年老泥石流0.0001次/年n0.001次/年古泥石流n0.0001次/年堆積物體積（v）巨型泥石流v>50×104m3大型泥石流20×104m3 v50×104m3中型泥石流2×104m3 v20×104m3小型泥石流v2×104m3泥石流對道路的影響主要表現(xiàn)為：泥石流可直接埋沒車站，鐵路、公路，摧毀路基、橋涵

20、等設施，致使交通中斷，還可引起正在運行的火車、汽車顛覆，造成重大的人身傷亡事故。有時泥石流匯入河道，引起河道大幅度變遷，間接毀壞公路、鐵路及其它構(gòu)筑物，甚至迫使道路改線，造成巨大的經(jīng)濟損失。如甘川公路394公里處對岸的石門溝，1978年7月暴發(fā)泥石流，堵塞白龍江，公路因此被淹1公里，白龍江改道使長約兩公里的路基變成了主河道，公路、護岸及渡槽全部被毀。該段線路自1962年以來，由于受對岸泥石流的影響己3次被迫改線。建國以來，泥石流給我國鐵路和公路造成了無法估計的巨大損失。3道路工程邊坡巖土體穩(wěn)定性分析方法的綜述邊坡穩(wěn)定性問題一直是巖土工程的一個重要研究內(nèi)容，對其穩(wěn)定性的評價正確與否直接關系到邊坡

21、工程的成敗及建設的資金投入和人民的生命財產(chǎn)安全。近百年來隨著力學、數(shù)學及計算機等學科在邊坡穩(wěn)定性研究方面的應用和發(fā)展的不斷深入，人們在邊坡穩(wěn)定性分析方面尤其是在利用計算機軟件與數(shù)學理論相結(jié)合的數(shù)值分析方面已經(jīng)取得了一定的成就。邊坡穩(wěn)定性分析的具體方法很多，不同的分析方法有不同特點及適用條件，在邊坡穩(wěn)定性分析中根據(jù)不同的工程地質(zhì)條件選取相應的分析方法是至關重要的。目前來看，邊坡穩(wěn)定性分析方法可以分為三大類，即剛體極限平衡法、數(shù)值分析法及其他新方法。1、剛體極限平衡法 剛體極限平衡法8是目前在巖土工程中廣為應用的計算方法。其基本思路是：假定土體為剛體；假定邊坡的巖土體破壞時由于邊坡內(nèi)產(chǎn)生了滑動面，

22、部分巖土體沿滑動面而滑動造成的?；瑒用嫔系钠麦w服從破壞條件；假定滑動面已知，通過考慮滑動面形成的隔離體的靜力平衡，確定滑動面破壞時的荷載，或者說判斷滑動面上滑體的穩(wěn)定狀態(tài)或穩(wěn)定程度?；瑒用媸钦J為確定的，可以是平面、圓弧面、對數(shù)螺旋面或其他不規(guī)則曲面。隔離體的靜力平衡可以是滑面上的力的平衡或力矩的平衡。隔離體可以是一個整體，也可以由若干認為分隔的豎向土條組成。通過系統(tǒng)地求出一系列滑動面發(fā)生滑動時的破壞荷載，建立靜力平衡方程，通過求解靜力平衡方程求出安全系數(shù)。傳統(tǒng)的極限平衡方法主要有瑞典圓弧條分法9、Janbu法10、11、Bishop法12、Morgenstern and Price法13、Sp

23、encer法14、Fellenius法15以及Sarma 16法等。傳統(tǒng)的極限平衡分析方法都假定土體是理想的塑性材料，而土條則被視為剛體，按照極限平衡的原則進行力的分析，但是，無論是土條間的內(nèi)力還是土條底部的反力，都完全沒有考慮土體本身的應力-應變關系。同時，還假定所有土條的最小穩(wěn)定系數(shù)均相同。因此，上述方法計算出來的數(shù)值，并不能代表土坡在實際工作條件下的真正內(nèi)力和反力17。所求出的安全系數(shù)只是所假定的滑裂面上的平均安全系數(shù)，無法分析坡體變形破壞的發(fā)生發(fā)展過程，不能考慮局部變形的影響。雖然傳統(tǒng)的方法缺點非常明顯，但這種方法發(fā)展較為成熟，所以，在實際工程應用中較為廣泛，尤其是隨著與計算機領域相結(jié)

24、合一些邊坡條分法計算程序的開發(fā)，使得該方法計算更為便利。近二十多年來，基于傳統(tǒng)的極限平衡法的基礎上國內(nèi)學者也取得了一定的成就，人們開始研究各種極限平衡方法的數(shù)值算法，并在此基礎上研究邊坡穩(wěn)定分析的通用極限平衡法，試圖將所有的條分法納入到統(tǒng)一體系中。代表性的成果有普遍極限平衡法(GLE)18 、陳祖煌的通用條分法19、張雄提出的改進條分法20等。GLE法根據(jù)靜力平衡和力矩平衡分別建立了條間力的遞推公式和條間力作用點位置的遞推公式，結(jié)合相應的邊界條件，基于Rapid Solver法進行求解。該法仍需人工分條，求解速度與精度較低。陳祖煌的通用條分法改進了Morgenstern-Price法，根據(jù)微條

25、上的力和力矩平衡，結(jié)合相應的邊界條件，推導出靜力微分方程的閉合解，是目前較為完備的通用條分法。張雄提出的改進方法是利用優(yōu)化技術(shù)直接調(diào)整條塊間及滑面上的內(nèi)力，使得對給定的滑動面安全系數(shù)取最大值，而對各個不同的滑裂面尋求安全系數(shù)為最小滑裂面。對滑裂面的形狀、條塊間的內(nèi)力之間的關系等不做任何假定，因此能更真實地反映邊坡的實際穩(wěn)定狀態(tài)。2、數(shù)值模擬分析法數(shù)值模擬分析方法則是與極限平行分析方法并行的一種分析方法，側(cè)重于巖土應力-應變即破壞機理的分析。常見的數(shù)值模擬分析方法有有限元分析法、離散單元法、DDA方法、邊界元方法及拉格朗日有限差分法（FLAC）等21。 有限單元法是數(shù)值模擬方法在邊坡穩(wěn)定評價中應

26、用得最早的方法15，也是目前最廣泛使用的一種數(shù)值方法.所謂有限元法22，就是把連續(xù)體(如土壩)用網(wǎng)格劃分兒有限數(shù)目的單元體，這些單元體之間結(jié)點處相互鉸接，形成離散結(jié)構(gòu)，用這些離散結(jié)構(gòu)來代替原來的連續(xù)體結(jié)構(gòu)，以分析其應力和應變。將荷載移植于離散結(jié)構(gòu)的結(jié)點上，成為結(jié)點荷載。由虛位移原理和應力應變關系，可建立結(jié)點平衡方程，進而求解每個單元的應力和應變嗎，也可以用來求解彈性、彈塑性、粘彈塑性、粘塑性等問題。其優(yōu)點是部分地考慮了邊坡巖體的非均質(zhì)和不連續(xù)性，可以給出巖體的應力、應變大小和分布，避免了極限平衡分析法中將滑體視為剛體而過于簡化的缺點，可近似地根據(jù)應力、應變規(guī)律去分析邊坡的變形破壞機制；其缺點是

27、還不能很好地解決大變形和位移不連續(xù)等問題。 離散單元法是有Cundall23-25等人首先提出的，是針對節(jié)理巖土體提出的一種適合于模擬巖土體大位移的數(shù)值計算方法。離散單元法的一個突出功能是它在反映巖塊之間接觸面的滑移，分離與傾翻等大位移的同時，又能計算巖塊內(nèi)部的變形與應力分布。因此，任何一種巖體材料都可引入到模型中，故該法對塊狀結(jié)構(gòu)、層狀破裂或一般破裂結(jié)構(gòu)巖體邊坡比較合適。并且，它利用顯式時間差分法(動態(tài)松弛法)求解動力平衡方程，求解非線性大位移與動力穩(wěn)定問題較為容易。此法在巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定分析中有較廣泛的應用26。不連續(xù)變形分析(DDA)方法由石根華與Goodman提出的塊體系統(tǒng)不連續(xù)變形分析

28、(discontinuous deformation analysis)是基于巖體介質(zhì)、非連續(xù)性發(fā)展起來的一種嶄新的數(shù)值分析方法21,27。此法的計算網(wǎng)格與巖體物理網(wǎng)格一致，可以反映巖體連續(xù)和不連續(xù)的具體部位。它考慮了變形的不連續(xù)性和時間因素，既可以計算靜力問題，又可以計算動力問題。它還可以計算破壞前的小位移，也可以計算破壞后的大位移，如滑動、崩塌、爆破及貫入等，特別適合于邊坡極限狀態(tài)的設計計算。DDA法是兼具有限元與離散元法二者之部分優(yōu)點的一種數(shù)值方法，但是，巖體種類繁多，性質(zhì)極為復雜，計算時步的大小對結(jié)果影響很大，且需耗用大量的計算機內(nèi)存及計算時間，計算方法的優(yōu)化和改良還有待進一步研究。邊

29、界元方法21的思路是把所要求解的微分方程轉(zhuǎn)化為邊界積分方程，然后采用邊界積分方程的數(shù)值解法求得原問題的數(shù)值解。它與有限元相比，具有信息準備工作少、降低了所求問題的維數(shù)、計算量和計算時間較少以及計算精度較高等優(yōu)點，特別適用于處理線彈性問題。但是，它對變系數(shù)、非線性以及時間相關問題較難適應.因此，它比較適合分析邊坡穩(wěn)定性和地下滲流等方面。拉格朗日有限差分法FLAC(fast Lagrangian analysis of continue)是一種吸取其他數(shù)值方法的優(yōu)點并克服其缺點形成的一種新型的數(shù)值計算方法。該方法是包括室內(nèi)物理模型實驗即在野外勘察、地質(zhì)調(diào)查的基礎上，建立滑動的地質(zhì)-物理模型進行數(shù)值

30、分析和彈塑性數(shù)值變形分析即通過有限元、邊界元、半解析元分析及有限元與邊界元結(jié)合分析的辦法。在處理有限變形問題時，對材料的非線性給予考慮，使由變形造成的對內(nèi)外力平衡的影響在計算中得以體現(xiàn)，所以需要一種兼顧材料非線性和幾何學上的非線性的一般非線性解析方法。通過不斷降低邊坡巖土體強度或增加巖土體的自重使邊坡巖土體達到臨界狀態(tài)，將最終的巖土體強度與初始強度的變化系數(shù)作為安全系數(shù)，此方法也稱為強度折減法29-31。與傳統(tǒng)的安全系數(shù)求取方法相比基于FLAC強度折減法有這些優(yōu)點：（1）能夠?qū)哂袕碗s地貌、地質(zhì)構(gòu)造的邊坡進行計算。（2）考慮了巖土體的本構(gòu)關系及變形對應力的影響。（3）能夠模擬邊坡的變形過程及其

31、滑動面的影響。（4）求解安全系數(shù)時，不需要事先假定滑動面的形狀，也無需進行條劃分。其不足之處在于：（1）求解時間受網(wǎng)格尺寸的影響很多大。（2）某些模式下求解時間很長。（3）前處理功能較弱。3、 其他方法 目前不少學者利用一些新的理論對邊坡進行穩(wěn)定性分析并取得了一定的成果，形成一套評價體系。雖然沒有傳統(tǒng)的極限剛體平衡法方法和數(shù)值模擬分析法成熟，但這些方法充分考慮到邊坡不確定性因素的影響，所以，對邊坡穩(wěn)定性的不定性分析有一定的道理，利用這些評價體系對邊坡的穩(wěn)定性進行初步評價與邊坡的實際情況還是比較相符合的，在邊坡穩(wěn)定性預測方面有較廣泛的應用。這些近些年常用評價方法主要有：層次分析法、可靠指標法、灰

32、色理論法、神經(jīng)網(wǎng)格法及遺傳進化法等。下面對這些方法做簡要介紹。層次分析法(analytical hierarchy process, AHP)32是20世紀70年代由美國運籌學家Saaty提出的，經(jīng)過多年的發(fā)展現(xiàn)已成為一種較為成熟的方法。其基本原理是：將要評價系統(tǒng)的有關替代方案的各種要素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎上進行定性和定量分析的決策。這種方法的特點是在對復雜的決策問題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關系等進行深入分析的基礎上，利用較少的定量信息把決策者的決策思維過程數(shù)學化，從而為多目標、多準則或無結(jié)構(gòu)特性的復雜決策問題提供簡便的決策手段。其基本步驟是：建立層次結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建成對比較矩陣

33、（并歸一化）邊坡危險度判別指標進行危險性評價。可靠指標法是20世紀70年代后期，邊坡工程界開始接受不確定性的概念，構(gòu)造隨機模型，采用概率論和數(shù)理統(tǒng)計知識，如可靠指標和破壞概率來評價邊坡的安全度21,33。祝玉學等在邊坡可靠性分析中作了大量的、卓有成效的工作34；但同時，他指出，可靠性分析方法只是所有安全度問題的一種方法，是確定性方法的發(fā)展與補充。因隨機因素太多，難以確定各因素的概率，此方法剛走向?qū)嶋H工程應用階段，還需要進一步研究。灰色系統(tǒng)指部分信息已知，部分信息未知的系統(tǒng)35?；疑到y(tǒng)理路是將看似離散的數(shù)據(jù)系列經(jīng)變換后形成有規(guī)律的生成數(shù)列，對于生成數(shù)列建立微分方程GM，得到模型設計值，再與實測

34、值進行比較，獲得殘差，用殘差再對模型GM作修正，然后便可用建立的GM對系統(tǒng)行為進行預測、決策及控制。其方法邊坡灰色預報建立步驟：數(shù)據(jù)生成GM（1,1）模型建立模型檢驗殘差GM（1,1）模型邊坡破壞評價及時間預報，其中上述計算過程可用計算機程序進行計算。該方法所得的結(jié)果與邊坡實際狀態(tài)相一致，并且，該方法直觀、簡單、可操作性強36。神經(jīng)網(wǎng)格法是從模擬人腦的形象思維入手，具有非線性、并行性和強泛化性等特點。人工神經(jīng)網(wǎng)絡是依據(jù)人腦結(jié)構(gòu)的基本特征發(fā)展起來的一種信息處理體系或計算體系37。它僅是對神經(jīng)系統(tǒng)的數(shù)學抽象和粗略的逼近和模仿。它由輸入層、隱含層、輸出層組成。在巖土邊坡工程系統(tǒng)分析領域內(nèi)采用神經(jīng)網(wǎng)絡

35、具有獨特的優(yōu)勢38,39。利用神經(jīng)網(wǎng)絡理論，可以盡可能多地將各種影響因素作為輸入變量，建立這些定性或定量影響因素同邊坡安全系數(shù)與變形量之間的高度非線性映射模型，然后用模型來預測和評價邊坡的安全性。神經(jīng)元是其基本處目前用于巖土體的神經(jīng)網(wǎng)絡主要是BP網(wǎng)絡，但其存在易陷入局部最小、收斂速度慢等缺點。為克服這些缺點，自適應網(wǎng)、復合網(wǎng)絡等也逐漸被應用到邊坡工程中來40。遺傳算法(Geneti Algorithm，簡稱GA)18是模擬自然界生物進化過程提出的一種自適應隨機性優(yōu)化搜索算法，是一種新發(fā)展起來的全局搜索的算法。其特點是檢索了少部分搜索空間后便能迅速地收斂于最優(yōu)解，克服了傳統(tǒng)方法容易陷人局部極小值

36、的缺點，是一種全局優(yōu)化算法。其方法主要用于非均質(zhì)土坡，其計算步驟：定義目標函數(shù)初始解種群確定最危險圓弧半徑確定競爭、選擇和復制的操作雜交和變異的操作最危險滑動面的確定。此方法不受搜索空間的限制性假設的約束(如連續(xù)性、導數(shù)存在等)，從一群點開始搜索，能從離散的、多極值的、含有噪音的高維問題中以很大的概率找到全局最優(yōu)解，且適用于大規(guī)模并行計算41,42。4道路工程主要地質(zhì)災害的防治措施的綜述4.1 滑坡的防治措施 滑坡的防治應當貫徹“早期發(fā)現(xiàn)，以防為主，防治結(jié)合”的原則。預防措施通常從以下幾個方面著手：1 在斜坡地帶進行道路建設前，必須首選做好工程勘察工作，查明有無滑坡存在，或滑坡的發(fā)育階段。2

37、在斜坡地帶進行挖方或填方時，必須事先查明坡體巖土條件，地面水排泄和地下水情況，做好邊坡和排水工程設計，避免造成工程滑坡。3 施工前做好施工組織設計，制定挖方施工順序，合理安排棄土堆放場地，做好施工用水的排泄管理等。4 做好使用期間的管理和有危險的邊坡監(jiān)測。5 對于已查明的大型滑坡，或滑坡群，或近期正在滑動的滑坡，進行道路建設時宜加以避讓。當必須建設時，應制定詳細的防治對策。治理措施：1 清除坡體：對于無向上及兩側(cè)發(fā)展的小型滑坡，可考慮削坡進行處理。2 治水（攔截、疏干、排除）：在坡體周圍及坡體上修筑截水溝，整平地表，填塞裂縫，筑隔滲層等措施使地表水不能進入滑坡體范圍；針對出露泉水和濕地等，做排

38、水溝或滲溝，若滑動帶的水是由上向下承壓補給時，多采用盲溝或集水井進行排出地下水。3 減荷反壓：卸除坡頂或坡肩的土體或巖體在坡體前緣進行堆載，這樣既減輕了斜坡的下滑力又增加了下坡的抗滑力，該措施常常與截排水等其他措施配合使用，對滑坡的初步治理起到一定的作用。4 抗滑工程：常采用的抗滑措施有擋土墻、抗滑樁、錨桿擋墻等。4.2 崩塌的防治措施崩塌的治理應以根治為原則，不能清楚或根治時，對于中小型崩塌可采以下措施：1 遮擋：對小型崩塌可修筑明洞、棚洞等遮擋建筑物使線路通過。2 對中、小型崩塌，當?shù)缆饭こ膛c坡腳有足夠距離時，可在坡腳或半坡設置落石平臺或擋石墻、擋石網(wǎng)。3支撐加固：對小型崩塌，在危巖的下部

39、修筑支柱、擋墻；亦可將崩塌體用錨索、錨桿與斜坡穩(wěn)定部分聯(lián)固。 4 鑲補勾縫：對小型崩塌，對巖體中的空洞、裂縫用片石填補，混凝土灌注。5 護面：對易風化的軟如巖層，可用瀝青、砂漿或漿砌片石護面。6 排水：設置排水工程以攔截疏導斜坡地下水和地表水。7刷坡：在危石突出的山嘴及巖層表面風化破碎不穩(wěn)定的山坡地段，可刷緩山坡。4.3 泥石流的防治措施預防措施：1 水土保持，植樹造林，種植草皮，退耕還林，以穩(wěn)固土壤不受沖刷，不使水土流失；2 坡面治理：包括削坡、擋土、排水等，以防止或減少坡面巖土體和水滲與泥石流的形成。3 坡道整治：包括固床工程，如攔砂壩、護坡腳、護底鋪砌等；治理措施：1 在泥石流溝中修筑各

40、種形式的攔渣壩，如攔砂壩、石籠壩、格柵壩及停於場等，用以攔截或停積泥石流中的泥砂、石塊等固體物質(zhì)，減輕泥石流的動力作用。2 滯留措施：在泥石流中修筑各種形位于攔渣壩下游的低矮攔擋壩（谷坊），當泥石流漫過攔渣壩頂時，攔蓄泥砂、石塊等固體物質(zhì)，減少泥石流的規(guī)模；固定泥石流溝床，防止溝床下切和攔渣壩坍塌、破壞；減緩縱坡坡度，減少泥石流流速。3 排導措施：在下游堆積區(qū)修筑排洪道、急流槽、導流堤等設施，以固定溝槽、約束水流、改善溝床平面等。參考文獻1 杜建坡,王飛.公路建設中常見地質(zhì)災害及防治對策J.交通建設，2007，（11）：16172 歐陽海霞,朱鈺.公路災害的定義及分類探討J.道路交通科技200

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