稳定性及其变化规律

9.1　稳定性及其变化规律

首先对于稳定性，危岩体在普通工程评估中，通常直接根据计算的稳定性来判定是否需要进行危岩体治理。在普通建设与地质灾害防治工程中，均提出了自己的稳定性状态标准（表9.1与表9.2），但对于一个文物本体，如何评价其稳定性却是一个难题。

近年来，我国在石窟危岩体稳定性勘察、设计的过程中，面临的一个现实问题就是安全系数的取值。文物治理面临如下难题：危岩体和文物安全密切相关，稳定性要求过低，对文物保护不利，风险性太高；文物区危岩体的治理直接在文物本体上施工，稳定性要求过高，工程治理措施规模对文物的影响又过大，严重影响文物本体的历史风貌，同样对文物保护不利。这样，陷入了左右为难的境地。

表9.1　地质灾害防治工程勘察规范危岩体稳定状态

表9.2　地质灾害防治工程勘察规范危岩体稳定性安全系数F_t

因此，文物危岩体稳定性的安全评估范围，应该从安全性低于极限值（1.0）的摇摇欲坠的松动块体，直至目前计算稳定但存在一定风险的岩体。根据文物评估的实际现状，制定如表9.3所示的评价标准。

表9.3　不可移动石质文物稳定性的安全系数

该规定将危岩体稳定性评价状态进行细化，分为6个状态：破损体、不稳定、欠稳定、基本稳定、有风险岩体和稳定。破损体主要指文物保护中经常遇到的完全脱离的文物本体，在轻微的地质应力作用下即可破坏的岩体，这类危岩体在边坡工程中一般不存在。不稳定岩体一般是指在力学计算上处于临界状态的危岩体。欠稳定岩体具有一定稳定性，从文物保护的角度看，还存在着明显的不足。这两类危岩体评价与一般的岩土工程危岩体评价类似。基本稳定危岩体在一般工程中可认为属于稳定岩体，但从文物保护看，这类岩体结构面切割比较清晰，危岩体的存在对文物完整性有一定影响。有风险岩体这里定义为从力学计算看具有一定稳定性的岩体，切割岩体的结构面不连续，但岩体处于相对关键的部位，如文物本体（造像自身、手、头等部位），或者岩体破坏将对其他部位的文物本体或者游人造成威胁。因此这类岩体存在继续破坏的风险，可能造成不可接受的损失风险。稳定岩体指的是计算结果稳定性高，结构面没有继续破坏的可能，或者即使有破坏风险也是完全可以承受的岩体。稳定岩体可不采取监测、设计和加固等工程措施。

另外需要考虑的是岩体对环境因素的敏感性问题。例如，一些危岩体天然状态下稳定性较高，但是在降雨入渗或者地震的作用下，稳定性降低非常明显。特别是石窟危岩体，结构面的粘聚力指标对稳定性影响非常明显。许多小型块体自重小，稍具粘聚力就有较高的安全系数，但如有降雨入渗、岩体风化发生，粘聚力降低将导致稳定性降低非常明显。大型危岩体则对摩擦角非常敏感。这种危岩体不能仅仅考虑计算工况下的稳定性，更应该关注不同工况下稳定性的变化幅度，即稳定性对环境变化的敏感性。

下面仅讨论裂隙充水情况下稳定性降低的情况。

将稳定性变化幅度定义为

我们分别比较天然状态和后缘控制裂隙1／3饱水两种计算工况的稳定性f_na与fdis，稳定性变化幅度为0.15%～13%。在此基础上对岩体稳定的环境敏感性进行划分，分为不敏感、较敏感、敏感、非常敏感4种类型（表9.4）。

表9.4　稳定性环境敏感类型划分

为了进行定量评价，按下式进行稳定性变化评估因子取值

式中：D_ef为稳定性衰减评估因子，f_d为稳定性降低幅度（%）。