优势结构面理论在工程评价中的应用及类土质边坡稳定性思考-以花岗岩风化区类土质边坡为例.docx

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优势结构面理论在工程评价中的应用及类土质边坡稳定性思考-以花岗岩风化区类土质边坡为例

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摘要：优势结构面理论提出以来，人们在岩土体的稳定性方面取得了极大的成果，并逐渐形成为一种广为接受的决策理念，即指定量化指标对影响事物发展的诸多因子进行分级评价。类土质边坡的概念由杨明率先提出，虽然杨明本人及其他研究者在此基础上做了大量研究，但仍然没有很好解决类土质边坡破坏面的问题。笔者基于优势结构面理论，提出以破坏面（软弱层）与邻层间的差异（层性差异）为优势指标来寻找破坏面的思路，并对其可行性进行了初步思考。

关键词：优势结构面；优势指标；类土质边坡；层性差异

1优势结构面理论的形成与发展

优势结构面理论源于岩体结构控制论，该理论认为岩体是不完整的，被各种结构面切割，在其内部存在着诸多节理裂隙、断层面、劈理、软弱层等结构面，优势结构面理论是选定合适的优势指标对这些结构面进行评级，最终找出对岩体变形、破坏及稳定起控制作用的那些定义为优势结构面[1]。所谓优势结构面是指对区域稳定性和岩体稳定性起控制作用以及对气液介质具控制作用的结构面，它是在岩体结构控制理论的基础上深化发展形成的。优势结构面主要有基岩面、断裂面、风化面、软弱层及它们的组合面，优势结构面主要具有形成时间新、活动性强、破碎带软弱、富水等特点。优势结构面理论（原理及方法）是罗国煜于1979在研究岩质边坡稳定性的时候率先提出，并于1981年正式发表[2]。从那时起，人们对地质体中的优势结构面展开了大量的研究，取得许多理论成果，并解决了许多重大工程问题。

蒋建平等人[3]运用系统分析的方法和优势结构面理论，提出岩土优势结构面储运水效应的概念，分析了堤坝在内在因素（优势结构面或优势层的存在）和外在因素（水的存在）对其变形、渗流及破坏的影响。朱婷[4]、陈丽芹[5]等人则利用赤平投影图分析了岩质边坡的稳定性。李水清等[6]将无人机技术引入岩层结构面产状的测量，并由此划分优势结构面产状，提高了岩体稳定性分析的效率，但精确性有待商榷。魏龙生等人将经济学的功能系数法引入优势结构面理论，从价值评价的角度分析岩体优势结构面的指标权重[7]。

优势结构面理论最初来源于岩质边坡的研究，经过30多年的发展，已经成为比较成熟的理论为人们接受，广泛的应用于岩土边坡[8]、水库库岸[9]、地震破坏机制[10]、矿山[11]、工程选址[12]及区域稳定性等方面，如今已经成为一种决策理念，即指定量化指标对影响事物发展的诸多因子进行分级评价。

由上论述可知，优势结构面理论并非多么高深莫测，关键在于寻找不利因素中最不利的因素，即指标的选定与量化。优势结构面理论的应用现阶段多限于岩质边坡，主要因为岩质边坡中软弱层与邻层的层性差异大，易于确定，而对于土质边坡甚至下文所述的类土质边坡，该理论的应用较少涉及。

2类土质边坡（以花岗岩区为例）的研究

2.1类土质边坡的概念

类土质边坡的概念是杨明等人（2002）[12]在花岗岩残积土边坡中首先提出，定义为“由花岗岩熔岩等火山岩风化而成的，具有岩体结构特征的土体物质或碎岩体物质组成的边坡。包括残积土边坡、全风化和强风化软岩边坡等”。类土质边坡作为性质介于岩质边坡与土质边坡的过渡型边坡，经过不断的发展，已经不再局限于最初的花岗岩熔岩区，朱姣利在此基础上拓展了类土质边坡的概念，主要指由岩体风化而成的，保留或部分继承了原岩的结构面等岩体特征的土体物质或破碎岩体物质构成的边坡[13]。类土质边坡由于对原岩的结构有一定的继承性，使之在稳定性评价及边坡支护时不能等同于岩质边坡和土质边坡，长期以来，人们都忽视了类土质边坡具有岩和土的部分特点，加之类土质边坡在我国华南、华东南地区普遍存在，导致了许多地质灾害以及资源浪费[14]。所以类土质边坡这一新概念的提出，不仅在学术上开展了一个新的研究领域，在实际工程中对边坡稳定性问题也有了新认识。类土质边坡这一概念的提出虽然引起了国内学者的极大关注，但对其研究还不够深入，存有诸多问题，在国外还没有这方面的研究[15]。

2.2花岗岩区类土质边坡研究现状及存在问题

花岗岩区的类土质边坡包括残积土边坡、全风化边坡、半风化边坡等，根据已有的研究，可以发现花岗岩区残积土边坡具有以下特点：1、破坏形式主要为滑动破坏（42%），崩塌破坏（54%），冲刷及圆弧滑动（4%）（据张文华研究归纳[16]）。不同与岩质边坡以滑动破坏为主，也不同于土质边坡以圆弧滑动及崩塌破坏为主，充分说明了类土质边坡同时具有岩坡和土坡的特点；2、花岗岩残积土具有高承载力、低含水量、低渗透性的良好工程特性，但在开挖或雨水浸润（花岗岩残积土中的软弱带tanφ会降至0.2以下[17]）的情况下极易发生破坏。花岗岩残积土的良好