浅谈公路边坡安全评价与安全预测
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【摘 要】边坡工程的安全不仅取决于合理的设计与施工，而且取决于贯穿在工程设计、施工和运行始终的原型试验与监测。根据监测资料，及时进行设计与施工的变更优化，确保边坡的长期稳定。
0.前言
针对边坡工程的监测，许多岩土工作者在这方面做了大量的工作，并普遍认识到，监测工作越来越成为边坡工程承前启后的关键环节。根据边坡监测的目的是分析监测资料所反映的边坡安全状态，根据监测资料，及时修改和调整边坡岩土体物理力学参数和岩土介质物理力学模型，使之更加符合岩土工程实际，从而有效克服岩土工程中物理力学参数取值意义不清、理论分析成果与工程实际不符的技术困难，并及时将监测分析结果反馈，以便及时进行设计与施工的变更优化，确保边坡的长期稳定。
边坡工程的安全不仅取决于合理的设计与施工，而且取决于贯穿在工程设计、施工和运行始终的原型试验与监测。边坡岩土体由于其岩土体材料及力学特性的不均匀性，在各种力的作用和自然因素的影响下，其工作性态和安全状况随时都在发生变化。如果出现异常而我们又不及时掌握这种变化的情况和性质，任其险情发展，后果不堪设想。但如果事先运用必要且有效的监测手段对边坡工程进行监测，及时发现问题，采取有效的措施，则可避免灾难的发生。
1.公路边坡安全评价
进行边坡工程的监测，主要目的是为了随时了解目标边坡的安全状况，这也是边坡监测工程的关键环节，有了监测结果，就有了边坡安全评价的基础。那么，如何应用监测结果对边坡的安全状态进行评价，却是一项较为系统而复杂的工作。
首先，应根据所监测边坡的具体情况建立不同监测项目（如坡面及深部位移变化、锚索应力变化等）的预警标准。有了预警标准，才能根据监测结果并结合所建立的预警标准对边坡安全现状进行评价。
值得重视的是，这种边坡预警标准并非是统一的，针对每个边坡个体，由于其内部岩土结构千差万别，各不相同，因而其边坡破坏的变形机制和规律也不同。下图所示的是最为常见的几中边坡破坏过程的“位移─时间”曲线，根据该曲线可知，如果对不同边坡使用同一预警标准，则会出现根据同一监测物理量（如位移）而得到不同判断结果的情况。如下表2为国内外一些著名边坡在最终失稳前的变形速率，很明显，不同边坡在其最终失稳破坏前变形速率存在很大差别，显然，要确定统一的滑坡变形速率是不太现实的。
因此，在建立边坡预警标准时，应根据目标边坡的具体岩土体结构特征建立。至少应对各种边坡进行详细的类型划分，并且应划分得足够细，同时，在类型划分时还应参照岩土体的具体强度参数及水文地质、可能破坏方式等情况进行综合考虑。只有这样，才有可能对每类边坡建立相对统一的预警标准。
对于一个具体边坡，包含多个监测项目（物理量），每个监测项目均会反映目标边坡安全状况的一个方面。因此，在进行边坡安全评价时，应首先针对每一监测物理量进行分别评价，然后再将各监测物理量综合，进行总体评价。在根据所建立的边坡预警标准进行安全评价的实际工作过程中，常常会遇到根据不同监测物理量得到不同判断结果的情况。对这种情况，目前主要下列两种处理方法：
其一是根据经验，赋于各监测物理量不同的权重，再依据模糊综合评判的方法综合计算而获得边坡相应的安全级别。
其二，是在建立目标边坡的预警标准时，就针对每一监测物理量分别建立其相应的预警标准。在边坡的实际监测过程中，当任一监测物理量达到某一危险级别时，即使其他监测物理量依然处于安全级，也应引起足够注意，对该达到危险级别的监测物理量进行仔细甄别，以判断该监测物理量的近期监测数据是否准确可靠，当确认该监测物理量准确无误时，则可根据该监测物理量判定边坡处于该物理量所预示的安全级别。
对各类边坡建立相应的预警标准的方法，首先应是在总结归纳前人经验的基础上进行，但仅仅根据经验是不够的，还应针对每类边坡建立相应的分析模型，通过理论计算和数值模拟的方法来进行综合确定。
预警标准的建立是评价分析边坡安全性的前提和依据。该预警标准是否合理、准确，将直接关系边坡安全的评价效果。因此，边坡安全预警标准的建立就成为一项系统、复杂而精确的庞大工程，这就对预警标准的建立提出了较高的要求，首先，相关人员必须具备丰富的地质知识，同时还应具备扎实的力学知识等理论功底。对此，一些部门或学者正在进行这方面的研究工作，相信这将对我国工程界产生较大的影响。
决定边坡安全评价的另一个重要因素即是具体的现场监测工作，主要包括：
1.1监测范围及监测项目的确定
首先根据目标边坡的具体情况，依据地质条件分析、理论模拟分析及专家经验判断等方法来综合确定合理的监测范围，并且应对所确定的监测范围进行二次细化，确定出变形敏感区、应力集中区及可能破坏区等，在此基础上确定相应的监测项目（如坡面位移、坡体深部位移、锚索预应力变化等等），设计监测系统。另外，为了进行对比分析，某些地质条件或工程上十分典型的有代表性的地段虽然不属于变形敏感区、应力集中区和可能破坏区，但也应埋设必要的测点。在现场监测中应合理确定监测范围及监测点的布置，埋设必要的量测仪器，获得数据以了解地层和地下结构中的应力场、位移场的实际变化规律，作为采取工程措施的依据。
1.2监测资料的可靠性
对此，通常应从以下几个方面进行评价：① 仪器设备工作正常，精度符合要求；② 仪器设备安装埋设方法及位置合理；③ 监测记录符合要求，计（换）算准确。
1.3监测工作按规范、规定要求执行
如，仪器设施安装埋设情况，监测方法及要求和监测频率等。
2.边坡安全预测
在边坡工程监测的过程中，除应对目标边坡的安全状况进行实时评价之外，还应对目标边坡在未来一定时期的安全趋势进行预测预报。由于边坡失稳破坏的成因机理、形成条件、诱发因素等复杂性、多样性以及变化的随机性、非线性，从而导致边坡失稳破坏灾害所表现的动态信息极难捕捉，因而完全从定量的角度或完全从定性的角度准确地预测预报边坡失稳破坏发生的时间都是非常困难的。边坡安全状况预测预报必须是建立在深入研究边坡类型、边坡特征、变形特点和形成机制的基础上，以监测资料为依据，遵循科学性、综合性、易操作的原则，运用综合信息预报方法对边坡失稳破坏进行预测预报。
边坡安全趋势的预测预报，是建立在对各监测物理量监测数据预测的基础之上的，即是通过一定的预测方法，对各物理量现场监测数据进行预测，再结合所建立的边坡预警标准，来对目标边坡的安全状况进行预测和预报。
对监测结果进行预测的最早方法是统计回归分析法，但统计回归分析方法与边坡的变形、应力变化等现象产生和发展的机理相脱离，因而，并不能依此来对边坡的监测结果进行预测。后来，随着科学技术的发展与进步，多种方法被综合应用。如将理论计算与实际监测数据结合分析、不同内容的反演分析和反馈分析、将不同监测项目的监测结果综合考虑等，并将监测结果加以成因解释。
3.结束语
通过对边坡的现场监测信息和宏观信息等各单项信息的研究，建立边坡的长期、中短期、临滑和宏观预报模型及相应的预报判据，将理论预报与现象预报、定量预报与定性预报、单项预报与综合预报结果有机结合起来，形成边坡的综合信息预报。运用综合信息预报方法不仅可以正确判定边坡所处的危险状态或变形阶段，避免只用数学模型或只用预报判据预报可能出现的失误，还可直接用于临滑预报。
【参考文献】
[1]南京水利科学研究院土工研究所.土工试验技术手册.北京：人民交通出版社，2003.
[2]张志英，何昆.边坡监测方法研究.土工基础，2006，20（3）.