土质边坡稳定性及影响因素

具有倾斜坡面的土体形成土质边坡。山坡、江河湖海的岸坡等由地质作用形成的土坡称为天然土坡;开挖基坑、路堑和渠道形成的土坡成为挖方土坡，填筑堤、坝形成的土坡成为填方土坡，挖方和填方土坡统称人工土坡。处于土坡上部的土体都有向下运动的趋势，当土体间形成相对运动，原有平衡方式改变时，土坡发生失稳。通常采用边坡稳定安全系数来评价边坡稳定性，安全系数定义为抗滑力与下滑力之比，两力都是沿着破坏面作用的。当重力产生的滑动力等于由抗剪强度产生的抗滑力时，安全系数等于1。

土质边坡稳定性受土体强度与边坡坡率控制，当边坡坡率较陡、土体强度较差时容易发生失稳。在进行土坡稳定性评价时，影响边坡稳定的因素主要有土体的力学参数、边坡几何形态、大气降水及地下水、附加荷载、工程作用等。

1)土体的力学参数

对土坡稳定影响较大的力学参数有黏聚力c，内摩擦角φ，土的天然重度γ和饱和重度γsat等。土体力学参数的选取应以现场试验和地质勘察为依据，当这些数据缺乏时，才以相关规范为依据进行稳定分析计算。但目前试验中测得的力学参数尤其是c、φ值常常会存在由于实验仪器和观测者造成的误差，特别是对原状土的扰动使得结果有很大误差。就c和φ的取值对边坡安全系数的影响程度进行敏感分析，对工程中确定上述两项指标所须达到的精度具有重要的指导意义。

2)边坡几何形态

边坡几何形态对边坡的稳定性有直接影响。边坡几何形态指边坡高度、坡比、长度、剖面形态、平面形态以及临空条件等。对均质土坡而言，坡度越陡，坡高越大，对其稳定越不利。由于土体抗剪强度比岩体抗剪强度弱很多，同样坡高坡比情况下土坡比岩坡稳定性差，土坡通常难以形成高陡的自稳边坡，人工边坡开挖过程若发现覆盖层特别厚时需引起高度重视。此外，边坡的临空条件也影响边坡的稳定，平面上呈凹形的边坡较凸形边坡稳定，同是凹形边坡，边坡等高线曲率半径越小，越有利于边坡的稳定。

3)大气降水及地下水

“无水不滑、十滑九水”形象地反映了边坡失稳往往与水的作用密切相关。雨水对边坡的危害主要表现在两个方面:①形成地表径流，对坡面造成冲刷。②渗透到坡体内部，导致边坡土体的含水量增大、抗剪强度降低并同时产生一定的渗流力。不同成分的土体力学参数随着含水量的变化而变化，在大量降雨的情况下土体的含水量急剧升高，土的黏聚力c和内摩擦角φ会急剧变小，从而使得土坡的稳定安全系数迅速降低而引起土坡的失稳。由于土体的力学性质受水的影响很大，地下水富集程度的提高一方面增大坡体下滑力，另一方面降低土体抗剪强度，引起孔隙水压力上升，降低滑面上的有效正应力，导致抗滑力减小。因此，地下水富集程度改变也会引起边坡稳定性改变。

4)地震荷载

地震荷载对于土体稳定性的影响相当巨大，地震产生的振动会使砂土发生液化，使土坡失稳而发生破坏，使得黏性土的力学参数指标发生变化，使得土体的强度降低而造成边坡的滑动。

5)工程作用

(1)人工开挖。人工开挖一方面会改变边坡几何形态，另一方面显著减小了土坡前缘抗滑力，基坑开挖、沟渠和道路边坡的坡脚开挖均可能引起土坡变形破坏。

(2)人工堆载。坡顶荷载一方面增加了坡体下滑力，另一方面加大了坡顶张应力和坡脚剪应力集中程度，使边坡岩土体破坏，强度降低。坡顶荷载的类型如静载、活载，荷载的大小和作用次数等均影响边坡稳定性。

(3)人工防护及排水。工程边坡支挡结构物、锚固结构物、排水结构物的设置均能增强边坡稳定性。