地震边坡稳定性的工程地质分析 姜彦

地震边坡稳定性的工程地质分析姜彦

发表时间：2019-05-05T16:10:25.857Z 来源：《防护工程》2019年第1期作者：姜彦[导读] 同时也是岩土工程与地震工程研究的关键内容之一，其对于缓解地震对边坡造成的危害有着重大的实际意义

内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司煤矿建设管理分公司内蒙古自治区通辽市 029200 摘要：地震是一种十分常见的自然灾害，在发生地震的过程中会对边坡的稳定性产生直接的影响。我国是一个疆域广袤的国家，地质条件环境复杂。同时，近几年来由于经济快速发展，对自然生态环境破坏较为严重，地震灾害频发，使得地震所形成的破坏愈加严重。现文章主要针对地震边坡稳定性的工程地质进行分析，并且阐述了地震边坡稳定性的评价方式，以期能够在一定程度上缓解地震对边坡造成

的损害。

关键词：地震边坡；稳定性；工程地质；评价方法

引言：地震作为一种自然灾害对于社会生产、经济发展都有着十分严重的破坏力。地震边坡稳定性的分析研究是边坡稳定性研究的关键内容，同时也是岩土工程与地震工程研究的关键内容之一，其对于缓解地震对边坡造成的危害有着重大的实际意义

一、地震作用下边坡稳定性影响因素

1.1地质背景

边坡地质背景主要是边坡构造单元和区域性断裂的区域，它所处的构造单元不仅会影响地质发育，还会控制岩体边坡强度和结构，尤其是地质演化过程中新构造的活跃程度、遇震强度和频度。区域性断裂一般表现为两个方面，有利方面是降低地震强度，对地震波动具有屏蔽作用；不利面是大断裂一般为强震源所在地，又要影响岩体破碎，从而对边坡自稳能力造成了很大的影响。由于断裂带具有强烈的屏蔽作用，所以在震源两侧的边坡受到的地震作用相对较小，也就降低了失稳可能性。而和震源处于同一侧的边坡，尤其是位于断裂带的边坡，就会增加失稳可能性。区域性大断裂一般控制在滑坡相对密集的区域，并且以带状呈现。另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，受到更加复杂的地震作用，进而提高边坡失稳频率。

1.2岩体结构

由于岩体边坡不是一个整体，而是两种结构单元或者不同类型的结构面构成。常见的类型有：块状、镶嵌、碎裂、层状、层状碎裂、散体结构。块状结构整体强度大相对较高，在动力作用中，变形特征和弹性体比较接近，地震期间通常不会发生破坏；而镶嵌结构，地震期间就会发生局部落石或者崩塌现象，但是也不会出现大范围失稳；碎裂结构反应相对较强，当地震作用较大时，就会出现岩体松动的现象，进而引起大范围落石、崩塌与滑动现象；层状结构受层面控制，也会沿着层面出现滑动。

1.3岩性组合

岩性对滑坡的影响表现为不同岩性，滑坡程度不同。由泥岩、粘土组成的岩体，板岩、片岩、千枚岩构成的岩体、硬岩、软岩组成的岩体，或者容易风化、岩性不强的岩浆岩都具有以下特点：风化具有较多的泥质、粘性颗粒、抗风化能力不高、拥有很高的崩解性、膨胀性、亲水性等特征。由于风化产物和软岩抗剪性能力不高，一旦湿润就会出现表层泥化或者软化现象，进而出现很薄的粘粒层。由于颗粒、岩性、矿物成分存在很大差异，所以地质水文也就会出现很大的差异，让其在裂隙中逐渐扩大，进而出现滑坡现象。

1.4地貌地形

边坡的地貌地形对稳定性的影响主要表现在两个方面：边坡坡度、高度影响与坡形影响。目前，已经有观测结果表明，频谱和动幅值会随着高度变化而变化。在卡格尔山脚与山上强余震速度观测结果来看，山顶地震延续时间很长，拥有很大的方法效应，并且速度、位移、加速度的放大效应各不相同。高野秀夫的地震效应也表明：斜坡的地震强度相比谷底会增加2度左右，对于角度大于15度的圆锥山体上部和下部点位移幅度，局部谱段会增加7倍左右；对于黄土，阶地幅值会比底部高4倍以上，进而比离开破阶是水平面还会高出2倍。对于坡脚影响力度，通过绘制坡脚和滑坡的关系图可以看出绝大多数都发生在30度到50度之间，崩塌一般发生在30度以上的斜坡上，尤其以50到70度之间的斜坡居多，在80到90度之间的斜坡相对较少。

二、边坡地震稳定性评价方法

2.1拟静力法

拟静力法因应用简便而得到大量应用，至今仍备受工程技术人员的青睐。拟静力法实质上是将地震震动的作用简化为水平、竖直方向的恒定加速度作用，将所产生的地震震动作用作为水平和竖直方向的拟静荷载因子。这种方法实质上所采用的方法是由静力稳定分析方法拓展而来的，只是更加简便。工程师在使用拟静力法时，最关心的莫过于地震震动系数选取。Seed总结了常用的三种确定地震震动系数的方法：①经验值的使用；②刚体反应分析法；③采用粘弹性反应分析法。Seed认为不断地采用这些经验数值就会造成它是权威设计标准的假象，意在指出这些地震震动系数的选取缺乏可靠的科学基础。拟静力法简单实用，在边坡地震稳定性分析中应用得最为广泛，积累了大量的工程经验。

2.2滑块分析法

地震时引起的变形决定了堤坝是否稳定，地震运动停止后，如果土的强度没有显著降低，土坡将不会产生进一步的严重位移。

2.3数值模拟法

下面以边坡地震稳定性评价指标来分别论述：就安全系数而言，结合极限平衡原理，国内取得了一些有价值的研究成果；对于永久位移，无论是国外学者还是国内学者在利用科学方法的情况下都获得了很多有价值的研究成果。永久位移是通过对有限元网格中的永久应变进行积分获得的，因此永久位移可以分为：应变趋势法、刚度折减法和考虑岩土体非线性非弹性应力一应变特性的非线性方法。

2.4试验法

试验是真实边坡的简化缩影，在满足相似率的条件下，便于直接判断边坡的地震稳定性。可以分为振动台试验和离心机试验两大类。就所查阅的国内外大量文献看，绝大部分试验的地震动输入为简谐波。由于这方面的研究开展得少，因此试验中的相似率等很多问题需要深入研究。

2.5概率分析方法

在边坡地震稳定性分析中存在很多不确定性因素，只有合理地考虑这些参数的随机性，才能明确地描述抗震设计中的灾害水平。由于这方面的研究工作开展得较晚，尚不足以用其他方法展开论述，因此将有关的研究放在一起综述。虽然国内外学者在这个问题的研究上取得了不少成果，但总体而言，这方面的研究刚刚起步，有大量的问题需要深入研究。三、边坡动力失稳的探讨和结论

地震对边坡稳定性的影响主要表现在两个方面：累积效应和触发效应。累积效应主要表现在地震作用造成的边坡岩体结构逐渐松动以及弱面错位、破裂面、孔隙水压力因累积而上升等；触发效应主要表现在地震作用造成临界状态的边坡瞬间失稳以及边坡中软层触变液化等。

在地震作用下，边坡会产生地震惯性力作用和地震超静力空隙水压逐渐累积的作用，这两种作用会使得边坡沿某滑面的下滑力逐渐增大，而抗滑力却逐渐减小。再者，一些土质边坡会由于孔隙水压的作用导致出现液化流滑，产生永久位移，造成边坡的失稳。所以，导致边坡动力失稳的只要原因是地震的惯性力作用以及地震的超静孔隙水压作用。不同的边坡破坏类型，边坡动力失稳的主要影响因素也不相同。一般的，地震惯性力作用会产生层体弯折型或是崩塌型破坏类型；孔隙水压累积作用会产生塑性流动的失稳破坏；地震累积造成的边坡岩体力学参数变小是引发后发型边坡失稳的主要原因，这些原因都会导致边坡失稳问题的产生。结语：

随着国家经济的不断发展和人们生活水平的不断提高，人民对于自身生命财产安全的重视程度也在不断地提高。地震作为不可抗拒的自然灾害，对人们的生命财产安全造成了极大的威胁。因此，在实际的地震边坡防治过程中，应不断了解地震边坡防治的基本原则，并采取相应的措施进行地震边坡的加固，防止地震发生时由于边坡不稳定性造成的人员伤亡和财产损失。参考文献：

[1]杨松林.地震边坡稳定性的工程地质分析.中华民居（下旬刊），2013，03：243-244.

[2]郝建斌.地震作用下边坡稳定性研究进展.世界地震工程，2014，01：145-153.

[3]赵晓明，才永军.地震边坡稳定性的工程地质解析.知识经济，2014，10：98