岩土是对组成地壳的任何一种岩石和土的统称，是一种最复杂的材料，无论何种力学模型都难以全面而准确地描述它的性状。而由岩土组成的边坡的稳定性评价和边坡治理技术是目前岩土工程界尚需解决的一个难题，尤其是高边坡的设计无论从理论还是实践目前都还处于探索阶段。结合多年的理论以及大量的工程设计实践，分析和阐述了关于边坡工程尤其是高边坡设计中的考虑因素及重点理由。
　　【关键词】 高边坡；岩土工程；设计初探
　　前言：
　　边坡分为土质边坡、岩质边坡和岩土混合边坡。全部由土体组成的边坡称为土质边坡；全部由岩体组成的边坡称为岩质边坡；而上部由土和岩石全风化层组成，下部由岩石组成的边坡称为岩土混合边坡，通常岩土混合边坡中土体厚度超过3m。一般认为边坡高度大于20m的土质边坡，或高度大于30m的岩质边坡为高边坡。
　　一、边坡稳定性的影响因素
　　1、结构面的不连续性
　　某些边坡在陡倾角和几百米高的条件下是稳定的，而有些平缓边坡高仅几十米就破坏了，造成这种差异的根本理由在于岩石高边坡的稳定性受控于岩体中的不连续面（如断层、节理、层面等）的产状、规模及其工程地质性质。
　　边坡结构面周边应力集中的形式主要取决于结构面的产状于主压应力的关系。
　　1）结构面与主压应力平行时，将在结构面端点部位或应力阻滞部位出现拉应力和剪应力集中，从而形成向结构面两侧发展的张裂隙；
　　2）结构面与主压应力垂直时，将发生平行结构面方向拉应力，或在端点部位出现垂直于结构面的压应力，这有利于结构面的压密和坡体稳定；
　　3）结构面于主压应力斜交时，结构面周边主要为剪应力集中，并与端点附近和应力阻滞部位出现拉应力。而当顺坡结构面与主压应力呈30°～40°交角时，将出现最大剪应力与拉应力值，这对边坡稳定及其不利，坡体易于沿结构面发生剪切滑移，同时可能出现折线形蠕滑。在结构面相互交汇和转折处，形成很高的压应力及拉应力集中区，其变形与破坏常较剧烈。
　　2、边坡的卸荷效应
　　1）卸荷带的形成机理
　　当对边坡进行人工削坡时，有可能由于切露了制约边坡稳定的主要软弱结构面，从而形成或扩大了临空面，则会使坡体失去支撑。同时由于应力释放，边坡岩体向临空面方向发生卸荷回弹变形，边坡应力场发生调整，在边坡一定深度范围内形成二次应力场分布区。伴随这一过程在边坡浅部一定深度范围内将会出现一些变形甚至形成裂隙的现象。主要表现为原有结构面的进一步错动，或新的表生破裂体系的形成，形成类似于地下洞室围岩“松动圈”的卸荷带。
　　2）卸荷带对边坡稳定性的影响
　　边坡卸荷带的形成，对边坡工程性状具有很大的影响。卸荷带的形成不仅破坏了边坡岩体结构的完整性，而且形成的陡倾卸荷裂隙还可能构成边坡失稳的边界条件，从而增大了边坡潜在破坏的可能性。
　　与地下用室围岩二次应力场的分布类似，边坡二次应力场也包括了应力降低区、应力增高区、原岩应力区。边坡应力随深度的这种分布形式称之为“驼峰应力分布”（图1）
　　图1 边坡应力场分布及卸荷裂隙机理模型示意图
　　在近坡面一定距离的拉—压应力组合区内，可能出现以下三种形式的破坏：
　　①当最小主应力σ3超过岩体的抗拉强度时，所发生的平行坡面的单向拉裂破坏，在这种情况下，平行坡面的最大主应力，几乎不起作用。如果坡体中有平行坡面的陡倾裂隙发育时，由于结构面的不抗拉特性，坡体最易于沿这组裂隙拉裂，形成卸荷裂隙。
　　②在单向拉伸情况下，受平行坡面最大主应力制约的压裂一拉裂破坏，即应力条件满足格林菲期准则（σ1+3σ3≥0）时，将可能产生受压应力制约的张裂破坏。这种张性破裂面基本上也是平行坡面（沿最大主应力方向）发展的。
　　③在单向拉伸情况下受平行坡面最大主应力制约的剪切破坏（Morh-Columb）型破坏）。这种有单向拉伸参与的剪切破坏，与双向受压情形下的剪切破坏不同的是：剪切破坏面上作用有法向的拉应力，其破裂机理是剪切的，但是，其破坏面的实际表现是张性的，即其破坏面为张剪性面；这类张剪性面的倾角一般较前两者缓（仍为陡裂型）。
　　二、岩石高边坡的常规设计
　　1、设计原则
　　岩石高边坡工程的设计是一个复杂的系统工程，在设计中必须遵循一定的原则。
　　1）顺应性与协调性原则
　　顺应性原则也是人类改造自然的第一条基本准则。即充分利用自然界造就出来的稳定状态条件，改造那些处于非稳态自然条件使之处于新的稳态。对于岩石高边坡工程由于开挖导致其稳态的变化，要处理好现在的稳定条件的保持与改造二者之间的相互关系，以求得自然界作用与人类活动相互谐调，是改造后的条件与环境仍然处于稳定的条件与协调的环境。
　　2）安全性原则
　　对于岩石高边坡工程设计而言，安全性是首先必须要保证的。包括边坡岩体的稳定及变形理由，要求在建设期及运转期有足够的稳定及不产生可能影响边坡运转功能的过大变形。
　　3）经济性原则
　　在满足使用性能的前提下，要考虑到经济性，即以最优的方案达到最好的效果。在设计中要运用优化设计的理论与思想，以追求系统的全局最优，同时在全局最优的前提下进行局部的优化。
　　4）动态优化、反馈设计的原则
　　在设计中应贯彻动态设计、反馈设计的思想。动态设计、反馈设计一方面可以确保工程的安全性，另一方面也是优化设计的一个重要部分。也就是在施工中，随着对地质条件的不断揭露，及时反馈信息，调整方案，完善设计，以达到动态优化目标。这种修正和调整也是人们认识边坡工程的必定，亦是动态优化的需要。
　　2、设计思路
　　1）地质体改造原理
　　地质工程是指以地质体为工程结构，以地质体为建筑材料、以地质体为滑稽的工程。地质工程破坏的理由在于地质体本身，防治其失稳的基本措施是改造地质体，提高其自稳能力。

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