岩土工程稳定性问题的研究

·土木工程·

岩土工程稳定性问题的研究

谢剑勇

（广西壮族自治区地球物理勘察院，广西柳州545005）

摘 要：岩土是地基的主要持力层及受力层，容易受到外界因素的影响。岩土工程相比于其他类型的工程来说，具有难度系数较高、工程量较大、不稳定的特点。在岩土工程施工中，岩土工程的稳定性是衡量工程质量的重要指标，本文介绍了岩土工程中的常见问题，分析了岩土工程的稳定性问题，探讨了岩土工程稳定问题的防治措施。

关键词：岩土工程；稳定性；问题

岩土工程质量与地基息息相关，如果施工单位对地基的处理不当，将会引发一系列问题，严重威胁工程的稳定性，因此，只有综合分析、选择合理的参数，结合场地的工程地质条件及水文地质条件，才能提高岩土工程施工的安全系数，保证岩土工程的施工质量。岩土是地基的主要持力层及受力层，岩土工程问题可视为土体的能量平衡问题。当前，我国地基处理技术已相对成熟，但仍然存在一些问题，制约着岩土工程技术的发展。

1 岩土工程常见问题

1.1 岩土工程的基本范围

岩土工程的分类方法很多，从实践层面来看，主要包括以下3种：（1）以岩土为承载，在进行工程设计时，需要考虑岩土地基的承载能力以及变形程度，这是岩土工程建筑的核心问题。以岩土为地基，常见于建筑房屋、桥梁等工程中；（2）岩土作为地面或地下开挖类工程的荷载或自承体，这类工程在施工过程中会受到地下水的制约，容易发生形变，严重影响工程的稳定性；（3）岩土可作为建筑工程的施工材料，尤其适用于填方、修堤筑坝工程。在施工过程中，需要根据施工标准和国家规定选用岩土材料，并进行相应的质量控制，以提高工程施工的稳定性。

1.2 岩土工程实施方法

岩土工程的稳定问题可视为能量问题。岩土在岩土工程中的作用就是它与能量共同作用的结果：①当岩土作为地基时，主要考虑在外加能量下的稳定，如果外界作用力也即外界附加能量大于地基的承载范围，就会导致地基变形，反之，则相对稳定；②作为荷载或者自载体时，主要是能量不平衡下的变形问题；③作为施工材料，则需要考虑本身的能量问题。④岩土工程稳定性的根本即是能量问题，岩土加固和改良主要作用是补充岩土体的能量。

上面四项中，各项之间是相互有机联系的，具有一个共性——补充能量。所以，岩土工程的实施主要是解决能量的平衡问题，也就是稳定问题。外界能量称之为附加能量（附加荷载），如图1（a）所示。当附加能量逐渐增大，但是小于地基承载力时处于稳定状态，如图1（b）所示。如果附加应力增大到一定程度，就会出现剪切破坏，以致失稳，如图1（c）、（k）所示。若视建筑物为土体本身，如路堤稳定性问题，如图1（g）所示；为避免土体发生剪切破坏采用堆载反压，如图1（d）、（h）所示，若继续堆载，就会发生失稳，如图1（i）所示；如果在一边继续堆载，则就相当于边坡问题，如图1（e）所示。如果视建筑物或者边坡前半部分土体为一个挡土墙，则变成了挡土墙稳定性问题，如图1（m）所示；若视边坡前半部分土体为路堤，则又是路堤稳定性问题，如图1（i）所示。若边坡发生失稳，则就成了滑坡，如图1（f）所示。若路堤进行反压时所用的材料是废矿料或垃圾土，则又变成了尾矿库或垃圾填埋问题，如图1（j）所示。若边坡直立开挖，就成为深基坑问题，如图1（n）所示。

图1 岩土工程施工方法图

2 岩土工程的稳定问题

2.1 工程稳定性分析

岩土工程稳定性分析对工程建设的意义重大。分析影响岩土工程稳定性的因素能够为工程建设提供理论依据，也会大大提高房屋、道路等岩土工程的稳定性和质量。当前，岩土工程稳定性分析的现状不容乐观，这是由于岩土工程主要研究的内容为岩土体的承载和变形问题，其影响因素较多，相对复杂。岩土工程稳定性分析方法有多种，主要包括：有限单元法、极限分析法等，这些方法相对简单，可操作性较强。影响岩土工程稳定性的主要因素有：工程因素、地质因素、地下水等。

2.2 岩土工程的结构设计分析

岩土工程的结构设计是决定工程质量的前提，岩土工程的地基是进行施工前必须考察的工作项目，地基的稳定与否直接与工程质量息息相关。在对地基进行考察时，为了确保施工安全，要从地质条件、承载力以及均匀性等方面进行评价，特别要重视地基承载力的评价。地基承载力影响因素很多，主要包括岩土的成因与堆积年代、岩土的物理力学性质、地下水情况等。地基承载力一般分为极限承载力和容许承载力，在设计中必须保证基础底面的压力不超过规定的地基土承载力，以确保岩土不被破坏，同时还要考虑不均匀沉降的问题，确保建筑物不会因沉降差异而使主体承重结构发生开裂。因为地基一旦发生形变，不但会影响岩土工程的稳定性，也会对建筑物造成很大的安全隐患。因此，需要高度重视岩土工程的结构设计，提高工程质量。与此同时，在进行深基坑施工时，应该充分考虑边坡、支护等结构设计的稳定性，严格进行支护系统侧压力计算，以强化岩土工程的稳定性，尽可能降低发生形变的几率。

3 岩土工程稳定问题的防治措施

3.1 岩土工程稳定问题的影响因素

岩土工程的性质与能量变化直接相关。自然界的能量发生变化，其岩土的特性也随之发生改变。由各种原因导致的自然界能量发生变化，会直接影响工程的稳定性。在岩土工程中，影响因素主要包括以下几点：第一，自然环境因素（通常表现为地质灾害）。洪水、地震等自然灾害严重威胁着岩土工程的质量；第二，行为因素。岩土工程受到岩土材料的限制，填方、采矿等行为会很大程度地破坏地质条件，也会降低岩土工程的稳定性；第三，人为因素。岩土工程的实施主体是施工单位，施工时，需要施工人员进行现场核对。在最初对场地进行地质勘测时，可能会存在由于人为因素而引起的遗漏、情况不属实等问题，或出现施工设计不合理、施工程序过于复杂、质量控制不严格等问题，进而影响工程的整体质量。

3.2 岩土工程稳定问题的防治要点

在岩土工程中，很容易出现岩土形变问题，这主要受到自然界能量不平衡因素的影响。岩土工程稳定性不足可以通过改变岩土能量结构解决。在施工现场，根据施工的实际情况，科学规划施工结构和施工过程，以降低能量不足发生的几率。岩土工程问题防治需要根据不同的影响因素进行科学分析、合理规划，以促使岩土工程的能量平衡，提高岩土工程的稳定性和质量。对于由常规因素引起的岩土工程稳定性问题，要采取针对性的预防措施，防重于治，避免问题的出现，这是目前最常用、最高效的方式。

3.3 抗剪强度指标的选取与优化

在对岩土体进行测试过程中，不同条件测定的结果往往差异较大，其数据缺乏代表性的，很难在岩土工程中发挥较大的参考价值，因此，需要采取统一的标准。通常，岩土工程测试方法分为三种：室内实验、室外测试与检测。这三种测试方法得出的结果各有特点，为了保证岩土工程的土体测试质量，需要选定统一的标准。水与空气对岩土工程抗剪强度的影响较大，在进行指标选定时，应该充分考虑附加能量作用以及岩土与水的相互作用，以简化测定程序。

4 结语

岩土工程的基本问题主要包括岩土工程实施范围和实施方法，研究岩土工程的稳定问题需从工程稳定性结构设计着手。影响岩土工程稳定性的因素有：自然因素、人为因素以及工程本身的结构因素等，为了提高岩土工程的稳定性，需要根据不同的问题提出相应的防治措施，从而提高工程的整体质量。土体抗剪强度指标的选择需要考虑水和空气对土体的影响。

参考文献：

［1］ 杨 峰.岩土工程勘察中关于水文地质问题的相关研究［J］.城市地理，2014（16）：39－40.

［2］曹得占.岩土工程的地基稳定加固处理方案［J］.城市建设理论研究（电子版），2014（15）.

中图分类号：TU195

文献标识码：A

文章编号：2096－2339（2017）05－0102－02

作者简介：谢剑勇（1974－），男，广西灵山人，中级工程师，本科，主要从事岩土工程、水文地质工作。