黄土边坡研究现状综述
【摘要】本文对关于黄土边坡的研究进展进行了分析总结，提出了相关待解决问题并对未来的研究进行了展望。

【关键词】黄土边坡;研究;综述
一、黄土边坡的特点
黄土是第四纪的沉积物,垂直节理发育,具有较强的结构性; 胶结物质形成的加固粘聚力是其强度的主要组成部分。

受干旱影响, 黄土天然含水量普遍较低,强度较高,高陡的黄土边坡十分普遍。

由于黄土颗粒间的胶结物质耐水性差, 土体含水量增大就会弱化加固粘聚力的作用, 使黄土的强度降低,乃至出现许多工程破坏[1]。

二、黄土边坡稳定性影响因素
1、地质构造在黄土分布区, 由于新构造运动的间歇性、差异性上升,形成了特殊的黄土台塬及黄土梁, 强烈的河流下切及后期黄土的堆积,形成高陡的边坡外形, 为滑坡的产生提供了动力条件;各种构造结构面控制了滑坡滑动面的空间位置及滑坡的时空分布。

2、黄土岩性黄土岩性是影响坡体稳定性的主要内在因素。

黄土结构疏松,孔隙发育,多大孔隙;颗粒分选良好,以接触胶结型为主; 垂直节理发育,透水性强, 富含碳酸盐,遇水浸湿后强度显著降低。

3、地形地貌地形地貌是滑坡发育的因素之一。

沟谷的发育和切割程度直接影响滑坡的发生和发展,一般沟谷越发育,切割越严重,滑坡就越多。

黄土沟谷地形坡度陡峭,沟谷切割较深,沟谷的谷缘线以下地形坡度接近或大于黄土内摩擦角,斜坡稳定性差。

4、水的作用地表水入渗和地下水位上升,一是造成沟谷地表侵蚀严重,使边坡稳定性减弱;二使黄土含水量增大,胶结物质形成的加固粘聚力减弱,易产生滑坡;三是水的侵润使滑动面上岩土软化和水解,降低滑动面土的抗剪强度; 四是降水渗入坡体, 增加上覆土体重量,地表水沿黄土裂隙或节理下渗,往往在斜坡局部地区形成较高的水头,使土体内的静水压力和动力压力增高, 引起土体下滑力的增大。

5、地震作用地震是边坡失稳的重要诱发因素。

由于黄土岩性松软, 斜坡临空面大,受地震惯性力的作用, 土体结构遭到破坏,从而丧失抗剪强度而滑坡。

计算表明, 随地震烈度的增大, 滑裂面向土体深远方向发展,即滑坡范围随地震级数的升高而增大。

6、人为活动因素人类活动是触发滑坡的一个重要因素。

蓄水建筑物的大量渗漏,长期灌溉水下渗,引起地下水位大幅度上升,使塬边泉水流量增大, 泉眼增多, 斜坡土体强度降低,可能产生区域性滑坡或坍塌, 人们大肆毁林毁草, 修反坡梯田等,使地表水入渗量增高,亦加速坡体向失稳状态发展[2]。

三、黄土边坡稳定性分析方法
1、极限平衡法
极限平衡理论是将有滑动趋势范围内的边坡岩土体岩某一滑动面切成若干竖条或斜条通过块体的平衡条件建立整个边坡平衡方程, 以此为基础进行边坡分析。

其基本出发点是把岩块作为一个刚体, 检算几个可能破坏面上滑动块体的力的平衡, 求出此面在极限状态下的抗剪强度与实有剪应力之比, 称为安全系数k , 即, 当k> 1时,边坡稳定; k= 1时边坡处于极限状态; 当k< 1时, 边坡失稳。

该方法模型简单、计算公式简捷、可以解决各种复杂剖面形状、能考虑各种加载形式。

传极限平衡法经过70多年的发展,发展了多种方法如瑞典圆弧法、简化Bishop法、Janbu法及Morgenstern - Pric法、Spencer法等。

2、裂隙圆弧法
裂隙圆弧法是西安公路科学研究所的赵学勐等人于八十年代初针对黄土边坡的特点提出的。

该方法认为,黄土中由于垂直节理的存在, 以及高陡边坡坡脚受到很大的自重应力, 发生不均匀变形等现象, 都会导致坡顶出现成组的拉力裂隙。

裂隙的平面分布呈与边坡坡肩线平行的圆弧状。

该方法提出后, 受到工程界的关注并被应用。

后经长安大学折学森教授改进后该法得到较为广泛的应用。

3、稳定图表法
稳定图表法是根据边坡的坡高与坡比有一定的函数关系而提出的, 根据这种函数关系将其制成图片, 这样使得边坡设计计算变得简单、方便,只需查相应的图表即可。

该法步骤简单、直接,工程界常常使用,但它是在简化基础上进行归并而得, 使用时要注意其适用条件和适用范围。

3、塑性极限分析法
塑性极限分析法是把物体本构关系简化为理想刚塑性的应力-应变关系,用塑性力学上限、下限定理分析边坡稳定问题, 就是从下限和上限两个方向逼近真实解。

塑性极限分析的基本要点是: 当滑动体滑动时, 自重和外力所作的功率等于内力(滑面上的阻力)所消耗的功率。

于是可由滑体处于极限状态时两功率相等
的条件求出极限荷载、临界坡高或安全系数。

这一求解方法最大好处是回避了在工程中最不易弄清的本构关系表达式,因而具有物理概念清晰、应用简单且在很多情况下可给出问题的严密解等优点。

该方法考虑了速度模式(破坏模式)和能量消耗,应力分布并不要求满足平衡条件。

4、有限元法
有限元分析法是七十年代以来伴随着计算机的发展而逐渐成熟的分析法。

该方法既可将边坡稳定问题视为平面应变问题进行分析计算,也可按空间问题分析,并可较合理地反映边坡的边界条件, 以及坡体土应力- 应变的非线性关系, 因此, 被视为较有发展前途的分析方法。

该方法的基本原理为,将边坡土体离散为很多小单元体,根据单元体的应力-应变关系及平衡条件建立变形谐调方程,然后根据各单元体间的变形谐调关系及边坡边界条件建立边坡整体稳定的应力和位移方程, 最后通过计算机求解方程, 得出边坡体中的应力、应变及位移[3]。

四、防治黄土边坡失稳的措施
根据黄土边坡失稳的原因及机理,从以下几方面采取防治措施:
1、排水措施:因黄土具有特殊的多孔骨架结构,对水的侵蚀特敏感,并且随含水量增大,抗剪强度剧烈降低,为减少地表水渗入边坡坡体内,应在边坡潜在滑塌区后缘设置截水沟,边坡表面设地表排水系统.
2、采用锚杆挡墙支护、或土层锚杆支护来提高边坡的抗剪能力,这是一种对控制黄土边坡失稳非常有效的积极措施.
3、采用坡面防护,防治边坡冲刷引起的失稳,如;植物防护,砌石护坡等.
4、避免在边坡顶部的潜在滑塌区范围内堆载,进行建筑工程和线路工程建设.
5、对高边坡应设计成多级台阶边坡,增设卸荷平台;避免边坡坡脚部位的不合理开挖.此外对黄土边坡设计选用合理的坡率,并在边坡工程施工中,采用信息化逆作施工法.
五、有待进一步研究的问题
在现有的规范和手册中，对高边坡没有提出具体的评价和设计方法，在这方面的工程经验还不成熟，研究工作有待深入。

在设计计算中，必须正确解决黄土边坡工程在其坡比，坡高，坡型，坡工之间的整体合理分配问题。

参考文献
[1] 刘祖典.黄土力学与工程[M] .西安:陕西科学技术出版社,1997
[2] 张天宝.土坡稳定分析圆弧法的数值研究[J] .成都工学院学报,1978
[3] 周育峰.边坡稳定性的可靠度分析[J] .公路,2003。