浅谈滑坡稳定性分析方法

陈杰强

摘要：随着各种工程建设，生态环境遭到不同程度破坏，滑坡地质灾害发生的频率越来越高，造成人员伤亡及经济损失不容小觑。本文通过对滑坡地质灾害的致灾因素进行了分析，阐述了各种滑坡诱发因素对滑坡体稳定性的影响，概括了常用的几种滑坡体稳定性分析方法，为滑坡治理提供了理论依据。

关键词：滑坡；滑坡体；稳定性分析

随着社会经济的发展，各种大型工程的施工以及农村大量削坡建房等，各地滑坡地质灾害发生的频率越来越高，造成了大量的人员伤亡和经济损失，例如“12.20”深圳市光明新区红坳渣土受纳场重大滑坡事故，导致30多栋建筑物被掩埋，造成73人死亡，直接经济损失达8.81亿[1]。滑坡地质灾害的影响因素复杂，主要包括地质环境条件、岩土工程特性、地形地貌特征、人类活动以及天气气象等。

1.滑坡地質灾害成因分析

滑坡地质灾害是指受地质环境、自然外力、人类活动等因素影响，斜（边）坡上的岩土体沿着一定的软弱面（带）在重力作用下，整体或部分顺坡向下滑（移）动的坡面变形破坏现象或过程。通常情况下，滑坡地质灾害发生的原因复杂，导致其发生的主要几个因素如下：

1.1地质环境条件

地质环境条件主要包括地质构造、岩土特性、地形地貌等因素。（1）地质构造：滑坡体内部发育的各种层面、节理、裂隙等，尤其是倾角较陡的平行或垂直边坡的构造面、倾角较缓顺坡倾斜的构造面较为发育时，构成了坡体向下滑动的条件，地表水（如降雨）等渗入构造面及裂隙通道，容易引发滑坡地质灾害；（2）岩土特性：岩土体是构成滑坡的物质基础，对于结构松散、抗剪强度低、水理性能差、抗风化能力弱的岩土体易形成滑坡体，如松散覆盖层、粘土、泥岩、片岩、千枚岩等软硬强度相间的斜坡容易形成滑坡地质灾害；（3）地形地貌：一般来说高度大于3m、坡度大于45°的斜坡容易引发滑坡地质灾害，江、河、湖、海、沟的斜坡，前缘开阔的山坡以及工程建设开挖形成的人工边坡是容易引发滑坡的地貌。

1.2自然外力因素

自然外力会对滑坡体稳定性的影响主要表现为地震、气象水文、地表水力活动等方面。（1）地震活动：在地质条件不稳定的地区，受地壳活动、地层结构差异的影响，地震容易使斜坡上的岩土体突破受力极限产生松动，其内部稳定结构遭到破坏而打破平衡状态时，可能会形成滑坡地质灾害，比如一些地壳活动比较频繁或者岩溶发育的地区，当地壳运动引起地震或者溶洞塌陷产生剧烈震动时，可能会引发滑坡地质灾害，地震强度越大，发生滑坡的概率越高；（2）气象水文：一些降雨量较大或者融雪现象明显的地区，大量的地表水通过松散土层孔隙或岩石裂隙渗入岩体内部，将增加气容重，使表面覆盖土层重量增加，长期的雨水浸泡容易导致岩土体软化崩解，粘聚力降低，抗剪强度变弱，同时地表水的补给会使地下水水位不断抬升，地下水的上浮力亦随之增加，极大地影响了滑坡体的稳定性，从而引发山体滑坡；（3）地表水力活动：河流、湖泊、水库等地表水体长期对堤岸边坡进行冲刷，不断地改变边坡的原有形态结构，当边坡底部原有稳定结构打破受力平衡时，在重力作用下上部坡体会沿边坡软弱面或破裂面滑动并引发滑坡地质灾害。

1.3人类活动因素

人类活动特别是因工程建设而形成的人工边坡是滑坡地质灾害的重要诱发因素。近年来，随着国家经济建设的发展，各种基础设施建设工程对边坡的稳定性造成了重大影响，例如公路铁路修建、矿山露天开采过程中对山坡坡面的开挖、坡体上部的堆载与岩体爆破形成的震动等都会严重破坏边坡稳定性；水库蓄水、泄洪也会改变河道两侧边坡的受力结构，破坏边坡稳定性，诱发滑坡地质灾害。同时，人类活动对生态环境的破坏，比如大量砍伐树木、严重抽取地下水等会不同程度地引发水土流失，破坏地表岩土体原有的平衡状态，尤其是雨季较多的山区，特别容易诱发和加剧滑坡地质灾害。

2.滑坡体稳定性分析方法

对于滑坡体稳定性的分析方法主要有物理模型模拟分析、数值模拟分析、极限平衡法、概率分析法等，其中刚体极限平衡法是目前滑坡体稳定性分析中最常用的方法。滑坡体稳定性分析的主要方法描述如下表：

2.1物理模型试验

物理模型试验是探究滑坡地质灾害形成机理的重要手段之一，模拟滑坡体变形过程，通过模拟地质条件、地表水、地震等，对滑坡体的受力特征进行定性或定量分析，分析各种诱发因素对滑坡形成的力学机制，达到滑坡体变形并引发滑坡地质灾害的模拟演化。

国内外对滑坡物理模型试验的研究很多，遵从的一般是相似理论[2]。在相似理论模型下，模拟各种内外因素对滑坡体的影响，反映滑坡体内部结构、构造的空间关系，整体分析岩土体工程力学特征以及滑坡变形演化过程。截至目前，滑坡物理模型试验类型主要包括：渗水力模型、底面摩擦模验、框架式模型和土工离心模型等[3]。

2.2数值模拟分析

数值模拟分析是滑坡稳定性分析的重要手段之一，其主要的分析方法是离散元及有限元数值分析法，通过建立滑坡体二维、三维数值计算模型，计算滑坡体的稳定系数变化过程，并从应力、应变、位移等多方面分析滑坡体的形成机制[4]。例如，在滑坡体稳定性分析过程中，利用有限单元法可以将滑坡体分割成若干个有限单元的土柱进行分析，亦可以将滑坡体变形过程中的渗流效应以及滑动面上随时间变化的压力、剪应力塑性屈服演变统一纳入分析模型中。

当数值模拟分析模型建立后，可以通过简易的物理试验模型对数值模拟分析结果进行检验和校正，若模拟模型和试验模型取得比较一致的结果时，即可大致确定数值模拟分析的合理性。

2.3極限平衡法

极限平衡法是根据静力平衡原理分析边坡各种破坏模式下的受力状态，以边坡滑体的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。极限平衡法是比较传统的滑坡体稳定性分析方法，经过不断的发展完善，已逐渐成为工程实践中比较常见有效的方法之一[5-6]。利用极限平衡法计算滑坡体的稳定系数，主要是根据工程地质勘查成果，初步判断潜在滑动面的空间位置和可能滑动的形态，通过对安全系数与最小稳定系数进行对比，从而判断滑坡体的稳定性。实际分析过程中，由于该方法是根据静力平衡原理把坡体视为刚体，随着地形和滑动面形态的复杂变化，实际分析过程中局限程度较大。此外，极限平衡法存在带有一定假设性、不能正确反映岩土体内部结构关系、难以分析岩土体由变形至破坏的整个过程等缺点。

2.4概率分析法

由于现有的物理模型不能真实的考虑岩土体空间力学参数变化特征，且不能体现坡度对滑坡体稳定性计算结果的影响。因此近年来兴起了一种全新的滑坡体稳定性计算模型-概率分析法，其核心思想是将滑坡体稳定性变化因素定为随机变量，通过利用地形坡度分布特征修正滑坡体的抗剪参数，利用基于蒙特卡洛法的概率统计模型对滑坡体稳定性进行分析评价[5，7-8]。

3.结论与展望

本文阐述了地质环境条件、自然外力因素、人类活动对滑坡稳定性的影响，分析了当前常用的物理模型试验、数值模拟分析、极限平衡法、概率分析法等几种滑坡体稳定性分析方法，为滑体治理提供了理论依据。滑坡治理是一个系统性工程，滑坡体的稳定性分析关系到滑坡治理方案的合理性，需要结合先进的治理技术，运用合理的治理方式，保证滑坡治理的有效性。

参考文献：

[1]徐永强.深圳光明新区“12.20”淤泥渣土受纳场滑坡[J].中国地质灾害与防治学报， 2016， v.27；No.105（01）：14-14.

[2]袁宗盼，陈新民，袁媛，张鹏.地质力学模型相似材料配比的正交试验研究[J].防灾减灾工程学报， 2014，34（02）：197-202.

[3]马俊伟.渐进式滑坡多场信息演化特征与数据挖掘研究中国地质大学，2016.

[4]刘茂琪，刘萍，朱恒忠，王沉，王春华.基于数值分析的浅埋煤层采动滑坡稳定性研究[J].煤矿安全， 2021，52（02）：225-230.

[5]陈耿鸿.滑坡地质灾害风险评价及防治措施研究[J].西部资源，2021（01）：109-111.

[6]赵建国，师伟雄.多级滑面条件下堆积体滑坡稳定性分析[J].路基工程，2021（01）：210-216.

[7]杨仲康，魏进兵，高云建，赵思远，邓建辉.金沙江白格滑坡裂缝区失稳概率分析[J].工程科学与技术， 2020，52（06）：95-101.

[8]高焕翔，何宇康，张彪，李文彬，黄发明.基于无限边坡模型和概率理论的区域边坡可靠度计算研究[J].安全与环境工程， 2020，27（06）：58-67.