蔡長發(fā)-西南科技大學(xué)文獻(xiàn)閱讀道路工程地質(zhì)災(zāi)害特征及其防治措概要

西南科技大學(xué)研究生文獻(xiàn)閱讀報(bào)告專業(yè)：地質(zhì)工程 研究課題方向：地質(zhì)災(zāi)害評價(jià)與防治、工程巖土體穩(wěn)定1題目、摘要題目：道路工程地質(zhì)災(zāi)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(zāi)害的類型及定義，對道路工程常見地質(zhì)災(zāi)害(崩塌、滑坡、泥石流)的特征及其對道路的影響進(jìn)行綜述，并提出相應(yīng)的防治措施。道路工程建設(shè)形坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀及巖土體穩(wěn)定性分析的方法進(jìn)行了綜述。析2評語3成績(百分制)：年月日1道路工程地質(zhì)災(zāi)害特征及其防治措施的研究研究生文獻(xiàn)閱讀綜述報(bào)告蔡長發(fā)(西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院四川綿陽621010)摘要：本文介紹了道路工程地質(zhì)災(zāi)害的類型及定義，對道路工程常見地質(zhì)災(zāi)害(崩塌、滑坡、泥石流)的特征及其對道路的影響進(jìn)行綜述，并提出相應(yīng)的防治措施。道路工程建設(shè)形坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀及巖土體穩(wěn)定性分析的方法進(jìn)行了綜述。析在各類工程建設(shè)中，道路是遇到地質(zhì)災(zāi)害危害最嚴(yán)重的工程建筑之一。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(fù)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(zāi)害。隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，為滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，近20年來我國的道路建設(shè)的規(guī)模和等級不斷提高，截至2006年底，全國道路總里程達(dá)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(shè)和使用過程中產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的頻率和規(guī)模逐年增加，對地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防及治理的費(fèi)用占工程造價(jià)的比例也越來越高[1]。因此，在對道路工程地質(zhì)災(zāi)害認(rèn)識的基礎(chǔ)上進(jìn)行積極的減災(zāi)防災(zāi)研究和深入分析其特征對道路的影響十分必要。隨著道路工程的建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對道路工程地質(zhì)災(zāi)害認(rèn)識和研究也逐漸深入，并形成了系統(tǒng)的道路災(zāi)害理論體系。歐陽海霞[2]、楊俊明[3]等提出了道路災(zāi)害的定義及類型，即道路災(zāi)害是指由自然的、人為的、或人與自然綜合作用引起道路設(shè)施損壞(或使用功能降低)、造成人身傷亡、經(jīng)濟(jì)損失,影響通行的事件或過程。道路地質(zhì)災(zāi)害指由地質(zhì)作用使地質(zhì)環(huán)境惡化,造成道路設(shè)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(zāi)害、道路橋涵地質(zhì)災(zāi)害、道路隧道地質(zhì)災(zāi)害和道路地下水災(zāi)害,其中最主要的災(zāi)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(zāi)害[3]。路工程主要地質(zhì)災(zāi)害特征及其對道路的影響綜述22.1地震災(zāi)害的特征及其對道路的影響一種表現(xiàn)形式，它是正在進(jìn)行的地殼運(yùn)動激發(fā)的表現(xiàn)，同臺風(fēng)、暴雨、洪水、雷電一樣是一種自然現(xiàn)象，但它是自然災(zāi)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，：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(qiáng)風(fēng)化層、基巖覆蓋層或松散堆積體邊在地3工縫開裂錯臺、襯砌開裂后滲漏水；路面開裂、錯臺、積水嚴(yán)重；排水系統(tǒng)遭到堵塞和破拱隆起。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(jìn)行分類，如表1；根據(jù)滑坡體厚度、運(yùn)移形式、成因、穩(wěn)定程度、形成年代和規(guī)模等其它因素進(jìn)行分類，如表2所示?；碌幕顒訌?qiáng)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(guān)。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(gè)或幾個(gè)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(shí)間，規(guī)模較大的“整體”滑動一般為緩慢、長期或間歇的滑動?；聦Φ缆饭こ痰挠绊懼饕憩F(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(cái)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4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)生山體體滑坡對道路工程的影響非常嚴(yán)重。表1滑坡物質(zhì)和結(jié)構(gòu)因素分類表特征描特征描述由黃土構(gòu)成，大多發(fā)生在黃土體中，或沿下伏基巖面滑由基巖風(fēng)化殼、殘坡積土等構(gòu)成，通常為淺表層滑動。發(fā)生局部變形破壞。類滑坡堆積體滑坡崩塌堆積體滑坡崩滑堆積體滑坡黃土滑坡粘土滑坡殘坡積層滑坡人工填土滑坡近水平層狀滑坡順層滑坡切層滑坡逆層滑坡楔體滑坡堆積層變形體類型堆積層(土質(zhì))滑坡質(zhì)坡5表2滑坡其它因素分類表度滑坡體厚度在10m~25m之間10×104m3~100×104m3100×104m3~1000×104m31000×104m3~10000×104m32.3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(yuǎn)的倒石堆。崩塌的形成機(jī)理分類6及特征如表3。構(gòu)面多為垂直節(jié)理、陡傾坡內(nèi)~直立層面有傾向臨空面的結(jié)上部垂直節(jié)理，下部為近水平的結(jié)構(gòu)面多為風(fēng)化裂隙和重力拉張裂隙垂直裂隙發(fā)育，通常無傾向臨空面的面巖性傾坡內(nèi)的巖層多為軟硬相間硬巖層下伏軟弱巖層多見于軟硬相地形峽谷、直立岸坡、懸崖上部突出的受力狀態(tài)主要受傾覆力矩作用滑移面主要受剪切力下部軟巖受垂直擠壓剪切力類型傾倒式崩塌滑移式崩塌鼓脹式崩塌拉裂式崩塌錯斷式崩塌起始運(yùn)動傾倒滑移鼓脹伴有下沉、滑移、傾斜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，并往湛江的1473次旅客列車運(yùn)行至焦柳線廣西境內(nèi)古砦至寨隆間，因強(qiáng)降雨造成山體崩塌掩埋線路，列車機(jī)車及機(jī)后1－4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(xiǎn)峻的地區(qū)，因?yàn)楸┯瓯┭┗蚱渌匀粸?zāi)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(qiáng)等特點(diǎn)。影響泥石流強(qiáng)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(zāi)程度的影響最為主要。發(fā)7生泥石流常常會沖毀公路鐵路等交通設(shè)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(biāo)水源類型地貌部位流域形態(tài)物質(zhì)組成式流體性質(zhì)發(fā)育階段暴發(fā)頻率(n)分類暴雨性泥石流潰決型泥石流冰雪融水型泥石流泉水型泥石流溝谷型泥石流泥石流水石流滑坡泥石流崩塌泥石流溝床侵蝕泥石流坡面侵蝕泥石流粘性泥石流稀性泥石流發(fā)育期泥石流旺盛期泥石流衰敗期泥石流停歇期泥石流極高頻泥石流特征由暴雨因素激發(fā)形成的泥石流由水庫、湖泊等潰決因素激發(fā)形成的泥石流由冰、雪消融水流激發(fā)形成的泥石流由泉水因素激發(fā)形成的泥石流峽谷地形，坡陡勢猛，破壞性大寬谷地形，溝長坡緩勢較弱，危害范圍大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)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)模小由砂、石組成，粒徑大，堆積物分選性強(qiáng)固體物質(zhì)主要由滑坡堆積物組成固體物質(zhì)主要由崩塌堆積物組成固體物質(zhì)主要由溝床堆積物侵蝕提供固體物質(zhì)主要由坡面或沖溝侵蝕提供溝坡極不穩(wěn)定，淤積速度穩(wěn)定，規(guī)模大溝坡趨于穩(wěn)定，以河床侵蝕為主，有淤有沖，由淤轉(zhuǎn)沖溝坡穩(wěn)定，植被恢復(fù)，沖刷為主，溝槽穩(wěn)定8n1次/年年≤n＜0.001次/年v>50×104m30×104m3≤v≤50×104m34m3≤v＜20×104m3v＜2×104m3高頻泥石流低頻泥石流泥石流老泥石流古泥石流大型泥石流堆積物體積(v)小型泥石流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、橋涵等設(shè)施，致使交通中斷，還可引起正在運(yùn)行的火車、汽車顛覆，造成重大的人身傷亡事故。有時(shí)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(jì)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(hù)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(jì)的巨大損失。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(gè)重要研究內(nèi)容，對其穩(wěn)定性的評價(jià)正確與否直接關(guān)系到邊坡工程的成敗及建設(shè)的資金投入和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。近百年來隨著力學(xué)、數(shù)學(xué)及計(jì)算機(jī)等學(xué)科在邊坡穩(wěn)定性研究方面的應(yīng)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(jì)算機(jī)軟件與數(shù)學(xué)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(diǎn)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(yīng)的分析方法是至關(guān)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(yīng)用的計(jì)算方法。其基本思路是：9假定土體為剛體；假定邊坡的巖土體破壞時(shí)由于邊坡內(nèi)產(chǎn)生了滑動面，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(shí)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(rèn)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(gè)整體，也可以由若干認(rèn)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(shí)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]、MorgensternandPrice法[13]、Spencer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(jìn)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(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。同時(shí)，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(jì)算出來的數(shù)值，并不能代表土坡在實(shí)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(diǎn)非常明顯，但這種方法發(fā)展較為成熟，所以，在實(shí)際工程應(yīng)用中較為廣泛，尤其是隨著與計(jì)算機(jī)領(lǐng)域相結(jié)合一些邊坡條分法計(jì)算程序的開發(fā)，使得該方法計(jì)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(chǔ)上國內(nèi)學(xué)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(chǔ)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(jìn)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(diǎn)位置的遞推公式，結(jié)合相應(yīng)的邊界條件，基于RapidSolver法進(jìn)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(jìn)了Morgenstern-Price法，根據(jù)微條上的力和力矩平衡，結(jié)合相應(yīng)的邊界條件，推導(dǎo)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(jìn)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(gè)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(guān)系等不做任何假定，因此能更真實(shí)地反映邊坡的實(shí)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(yīng)力-應(yīng)變即破壞機(jī)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(jià)中應(yīng)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(diǎn)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(yīng)力和應(yīng)變。將荷載移植于離散結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)上，成為結(jié)點(diǎn)荷載。由虛位移原理和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，可建立結(jié)點(diǎn)平衡方程，進(jìn)而求解每個(gè)單元的應(yīng)力和應(yīng)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(diǎn)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(yīng)力、應(yīng)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(diǎn)，可近似地根據(jù)應(yīng)力、應(yīng)變規(guī)律去分析邊坡的變形破壞機(jī)制；其缺點(diǎn)是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Cundall[23-25]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(jì)算方法。離散單元法的一個(gè)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(shí)，又能計(jì)算巖塊內(nèi)部的變形與應(yīng)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(shí)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(yīng)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(discontinuousdeformationanalysis)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(jì)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(shí)間因素，既可以計(jì)算靜力問題，又可以計(jì)算動力問題。它還可以計(jì)算破壞前的小位移，也可以計(jì)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(shè)計(jì)計(jì)算。DDA法是兼具有限元與離散元法二者之部分優(yōu)點(diǎn)的一種數(shù)值方法，但是，巖體種類繁多，性質(zhì)極為復(fù)雜，計(jì)算時(shí)步的大小對結(jié)果影響很大，且需耗用大量的計(jì)算機(jī)內(nèi)存及計(jì)算時(shí)間，計(jì)算方法的優(yōu)化和改良還有待進(jìn)一步研究。邊界元方法[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(zhǔn)備工作少、降低了所求問題的維數(shù)、計(jì)算量和計(jì)算時(shí)間較少以及計(jì)算精度較高等優(yōu)點(diǎn)，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(shí)間相關(guān)問題較難適應(yīng).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(fastLagrangiananalysisofcontinue)是一種吸取其他數(shù)值方法的優(yōu)點(diǎn)并克服其缺點(diǎn)形成的一種新型的數(shù)值計(jì)算方法。該方法是包括室內(nèi)物理模型實(shí)驗(yàn)即在野外勘察、地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，建立滑動的地質(zhì)-物理模型進(jìn)行數(shù)值分析和彈塑性數(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(shí)，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(jì)算中得以體現(xiàn)，所以需要一種兼顧材料非線性和幾何學(xué)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(qiáng)度或增加巖土體的自重使邊坡巖土體達(dá)到臨界狀態(tài)，將最終的巖土體強(qiáng)度與初始強(qiáng)度的變化系數(shù)作為安全系數(shù)，此方法也稱為強(qiáng)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(qiáng)度折減法有這些優(yōu)點(diǎn)：(1)能夠?qū)哂袕?fù)雜地貌、地質(zhì)構(gòu)造的邊坡進(jìn)行計(jì)算。(2)考慮了巖土體的本構(gòu)關(guān)系及變形對應(yīng)力的影響。(3)能夠模擬邊坡的變形過程及其滑動面的影響。(4)求解安全系數(shù)時(shí)，不需要事先假定滑動面的形狀，也無需進(jìn)行條劃分。其不足之處在于：(1)求解時(shí)間受網(wǎng)格尺寸的影響很多大。(2)某些模式下求解時(shí)間很長。(3)前處理功能較弱。目前不少學(xué)者利用一些新的理論對邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析并取得了一定的成果，形成一套評價(jià)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(jià)體系對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行初步評價(jià)與邊坡的實(shí)際情況還是比較相符合的，在邊坡穩(wěn)定性預(yù)測方面有較廣泛的應(yīng)用。這些近些年常用評價(jià)方法主要有：層次分析法、可靠指標(biāo)法、灰色理論法、神經(jīng)網(wǎng)格法及遺傳進(jìn)化法等。下面對這些方法做簡要介紹。層次分析法(analyticalhierarchyprocess,AHP)[32]是20世紀(jì)70年代由美國運(yùn)籌學(xué)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(jià)系統(tǒng)的有關(guān)替代方案的各種要素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性和定量分析的決策。這種方法的特點(diǎn)是在對復(fù)雜的決策問題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，利用較少的定量信息把決策者的決策思維過程數(shù)學(xué)化，從而為多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無結(jié)構(gòu)特性的復(fù)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(并歸一化)—邊坡危險(xiǎn)度判別指標(biāo)—進(jìn)行危險(xiǎn)性評價(jià)?？煽恐笜?biāo)法是20世紀(jì)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(jī)模型，采用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識，如可靠指標(biāo)和破壞概率來評價(jià)邊坡的安全度[21,33]。祝玉學(xué)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(shí)，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(bǔ)充。因隨機(jī)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(yīng)用階段，還需要進(jìn)一步研究?；疑到y(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(shè)計(jì)值，再與實(shí)測值進(jìn)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(jìn)行預(yù)測、決策及控制。其方法邊坡灰色預(yù)報(bào)建立步驟：數(shù)據(jù)生成—GM(1,1)模型建立—模型檢驗(yàn)—?dú)埐頖M(1,1)模型—邊坡破壞評價(jià)及時(shí)間預(yù)報(bào)，其中上述計(jì)算過程可用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行計(jì)算。該方法所得的結(jié)果與邊坡實(shí)際狀態(tài)相一致，并且，該方法直觀、簡單、可操作性強(qiáng)[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(qiáng)泛化性等特點(diǎn)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(jì)算體系[37]。它僅是對神經(jīng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)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(lǐng)域內(nèi)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有獨(dú)特的優(yōu)勢[38,39]。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(yù)測和評價(jià)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(luò)主要是BP網(wǎng)絡(luò)，但其存在易陷入局部最小、收斂速度慢等缺點(diǎn)。為克服這些缺點(diǎn)，自適應(yīng)網(wǎng)、復(fù)合網(wǎng)絡(luò)等也逐漸被應(yīng)用到邊坡工程中來[40]。遺傳算法(GenetiAlgorithm，簡稱GA)[18]是模擬自然界生物進(jìn)化過程提出的一種自適應(yīng)隨機(jī)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(diǎn)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的缺點(diǎn)，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(jì)算步驟：定義目標(biāo)函數(shù)—初始解種群確定—最危險(xiǎn)圓弧半徑確定—競爭、選擇和復(fù)制的操作—雜交和變異的操作—最危險(xiǎn)滑動面的確定。此方法不受搜索空間的限制性假設(shè)的約束(如連續(xù)性、導(dǎo)數(shù)存在等)，從一群點(diǎn)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(jì)算[41,42]。質(zhì)災(zāi)害的防治措施的綜述4.1滑坡的防治措施滑坡的防治應(yīng)當(dāng)貫徹“早期發(fā)現(xiàn)，以防為主，防治結(jié)合”的原則。預(yù)防措施通常從以下幾個(gè)方面著手：1在斜坡地帶進(jìn)行道路建設(shè)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在斜坡地帶進(jìn)行挖方或填方時(shí)，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(shè)計(jì)，避免造成工程滑坡。3施工前做好施工組織設(shè)計(jì)，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(xiǎn)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(jìn)行道路建設(shè)時(shí)宜加以避讓。當(dāng)必須建設(shè)時(shí)，應(yīng)制定詳細(xì)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(jìn)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(jìn)入滑坡體范圍；針對出露泉水和濕地等，做排水溝或滲溝，若滑動帶的水是由上向下承壓補(bǔ)給時(shí)，多采用盲溝或集水井進(jìn)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(jìn)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(yīng)以根治為原則，不能清楚或根治時(shí)，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。3支撐加固：對小型崩塌，在危巖的下部修筑支柱、擋墻；亦可將崩塌體用錨索、錨桿4鑲補(bǔ)勾縫：對小型崩塌，對巖體中的空洞、裂縫用片石填補(bǔ)，混凝土灌注。5護(hù)面：對易風(fēng)化的軟如巖層，可用瀝青、砂漿或漿砌片石護(hù)面。6排水：設(shè)置排水工程以攔截疏導(dǎo)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(fēng)化破碎不穩(wěn)定的山坡地段，可刷緩山坡。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。成3坡道整治：包括固床工程，如攔砂壩、護(hù)坡腳、護(hù)底鋪砌等；1在泥石流溝中修筑各種形式的攔渣壩，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(dāng)泥石流漫過攔渣壩頂時(shí)，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(dǎo)措施：在下游堆積區(qū)修筑排洪道、急流槽、導(dǎo)流堤等設(shè)施，以固定溝槽、約束水[2]歐陽海霞,朱鈺.公路災(zāi)害的定義及分類探討[J].道路交通科技2008,(01):96~98[3]楊俊明等.中國公路災(zāi)害類型的分析與研究[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)2005,11(3):17~20[4]吉隨旺,唐永建等.四川省汶川地震災(zāi)區(qū)干線公路典型震害特征分析[J].巖石力學(xué)