【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 在認(rèn)識(shí)巖體變形破壞本質(zhì)和本構(gòu)關(guān)系描述方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。自70~80年代彈塑性、斷裂、流變問題提出以來，90年年代關(guān)于損傷分析、流變~損傷耦合分析、滲流~損傷耦合分析得到了巖石力學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)家的重視[26，27，28]，并開始應(yīng)用于諸如三峽船閘高邊坡等工程的分析?？傊?，人們對(duì)地質(zhì)體力學(xué)行為的描述與刻畫正越來越接近于客觀實(shí)際，盡管這方面還有很長(zhǎng)的路要走。（2）邊坡系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)分析。20世紀(jì)90年代，隨著非線性科學(xué)的興起，這一研究復(fù)雜系統(tǒng)的理論在許多領(lǐng)域迅速得到應(yīng)用，這也促使人們思考邊坡系統(tǒng)的非線性行為，并開始了這一新理論在工程地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。這一期間，許多作者在這一方面做了很好的開創(chuàng)性工作[11，12，29，30，31]，建立了諸多從描述邊坡變形、滑動(dòng)面發(fā)展直到突變失穩(wěn)的非線性模型。典型的成果包括巖石邊坡滑動(dòng)面累進(jìn)性破壞過程的自組織臨界過程描述，從而從理論上很好的刻畫了巖石邊坡滑動(dòng)面的形成和破壞機(jī)理，也依此建立了基于自組織臨界的滑動(dòng)面擴(kuò)展損傷判據(jù)和失穩(wěn)前兆識(shí)別判據(jù)。依據(jù)非線性科學(xué)的協(xié)同理論、突變理論，建立了邊坡失穩(wěn)預(yù)報(bào)的協(xié)同預(yù)測(cè)模型和針對(duì)不同類型邊坡的多種突變理論預(yù)報(bào)模型。但總的來看，雖然我們?cè)趹?yīng)用非線性科學(xué)理論理解邊坡的失穩(wěn)過程和建立預(yù)報(bào)判據(jù)方面取得了顯著的進(jìn)展，但由于客觀地質(zhì)體的復(fù)雜性和理論模型的局限性，非線性理論的應(yīng)用還是一個(gè)值得進(jìn)一步探索的領(lǐng)域。（3）巖石高邊坡的動(dòng)力響應(yīng)分析。高邊坡的動(dòng)力響應(yīng)是高地震烈度區(qū)一個(gè)必須引起重視的問題。關(guān)于這方面最早的研究見于文獻(xiàn)[32]，他們的后續(xù)成果建立了邊坡塊體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力微分方程，討論了動(dòng)力穩(wěn)定的評(píng)價(jià)原則[33，34]。文獻(xiàn)[35]通過動(dòng)力有限元發(fā)現(xiàn)巖石邊坡的地震動(dòng)力系數(shù)并不隨坡高增高而單調(diào)增大，當(dāng)坡高約100m時(shí)，坡頂動(dòng)力放大系數(shù)達(dá)到最大值；坡高超過100m動(dòng)力系數(shù)反而有所降低。1991年長(zhǎng)江科學(xué)院采用有限單元法研究了三峽船閘高邊坡的地震動(dòng)力穩(wěn)定性。但總的說來，20世紀(jì)國(guó)內(nèi)對(duì)邊坡，特別是復(fù)雜的巖石高邊坡動(dòng)力響應(yīng)問題的分析理論和方法上仍顯不足，是今后有待發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。（4）邊坡安全可靠度分析。從20世紀(jì)90年代開始，針對(duì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中諸多不確定性因素的問題，許多作者開展了邊坡安全可靠度分析的研究[36，37]，并取得了顯著的進(jìn)展，建立了特定條件下的影響因素的概率模型和邊坡可靠度分析模型。但由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，目前邊坡可靠度分析還僅局限于針對(duì)一些條件相對(duì)簡(jiǎn)單的邊坡的分析和應(yīng)用。5 邊坡安全監(jiān)測(cè)國(guó)外最早的安全監(jiān)測(cè)工作始于20世紀(jì)20年代的壩工建設(shè)，我國(guó)的安全監(jiān)測(cè)工作始于50年代，但開始也主要研究大壩的安全。國(guó)外的巖土工程監(jiān)測(cè)開展較早，我國(guó)從80年代初開始引起和研制了部分儀器，在露天礦邊坡和水電開挖高邊坡開展了系統(tǒng)的安全監(jiān)測(cè)研究，在國(guó)家“”“”攻關(guān)計(jì)劃的支持下，監(jiān)測(cè)儀器、監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)、施工及監(jiān)測(cè)成果應(yīng)用等方面的技術(shù)不斷得到改進(jìn)，監(jiān)測(cè)技術(shù)在高邊坡安全研究中的應(yīng)用越來越引起重視，并取得了一些明顯的成效。90年代伴隨二灘、三峽、小浪底等大型水利水電工程的設(shè)計(jì)和施工，邊坡監(jiān)測(cè)技術(shù)水平無論從儀器質(zhì)量、監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)與施工、觀測(cè)與資料整理分析等多個(gè)方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，監(jiān)測(cè)技術(shù)已從研究階段轉(zhuǎn)入了生產(chǎn)實(shí)用階段。目前，監(jiān)測(cè)工作已成為了邊坡工程施工的重要環(huán)節(jié)，幾乎所有重要的邊坡工程都設(shè)計(jì)有監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)工作對(duì)正確評(píng)估邊坡的安全狀態(tài)、指導(dǎo)施工、反饋和修改設(shè)計(jì)、改進(jìn)邊坡設(shè)計(jì)方法等多方面具有非常重要的意義，監(jiān)測(cè)技術(shù)的引入使邊坡工程的設(shè)計(jì)和施工在安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)合理的協(xié)調(diào)統(tǒng)一中起到了不可或缺的橋梁作用[38，39，40，41]。邊坡監(jiān)測(cè)方法大體上可分為兩大類：外觀法和內(nèi)觀法，兩類監(jiān)測(cè)方法各有其適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。從方法選擇上的技術(shù)進(jìn)步表現(xiàn)在：①?gòu)囊郧暗膯渭円揽客庥^法搞邊坡監(jiān)測(cè)發(fā)展為內(nèi)、外觀結(jié)合與優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)；②為及時(shí)發(fā)現(xiàn)坡體的穩(wěn)定性異常跡象，在施工初期更多地采用了內(nèi)觀法；③坡體位移較大、穩(wěn)定性異常時(shí)，以外觀法作為了監(jiān)控與臨滑預(yù)報(bào)的主要手段。外觀法以坡體表面位移為觀測(cè)對(duì)象，其中精密大地測(cè)量技術(shù)最為成熟、精度最高，是目前廣泛使用的最有效的外觀方法。大地測(cè)量法的技術(shù)進(jìn)步表現(xiàn)在工作效率和觀測(cè)精度的提高：①儀器與測(cè)量技術(shù)方面從早期采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀和測(cè)距儀發(fā)展到使用電子經(jīng)緯儀、全站式速測(cè)儀，目前更進(jìn)一步采用了具有目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別功能 (Automatic Target Recognition)的測(cè)量機(jī)器人，使依靠人眼的光學(xué)測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)控制的自動(dòng)測(cè)量，不僅減小了工作強(qiáng)度，也大大地降低了觀測(cè)誤差；②儀器的進(jìn)步、計(jì)算技術(shù)的發(fā)展及平差理論的深入，不僅使坡體變形觀測(cè)的誤差滿足了工程需要（毫米級(jí)），同時(shí)數(shù)據(jù)處理時(shí)間大大縮短；③自動(dòng)化測(cè)量與快速數(shù)據(jù)處理的實(shí)現(xiàn)，使邊坡變形的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測(cè)成為可能，為滑坡險(xiǎn)情的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。另外，在外觀法中新技術(shù)的發(fā)展如GPS測(cè)量技術(shù)、近景攝影測(cè)量和INSAR干涉雷達(dá)測(cè)量等，在近年也取得了明顯的進(jìn)步，其中GPS測(cè)量技術(shù)由于觀測(cè)精度的不斷提高，目前逐步進(jìn)入實(shí)用階段，有較樂觀的發(fā)展前景。內(nèi)觀法是將儀器埋入坡體內(nèi)部，監(jiān)測(cè)坡體在工程實(shí)施過程中的各種物理量的變化的方法。內(nèi)觀法仍以最直觀的物理量―坡體變形作為主要的觀測(cè)對(duì)象，但內(nèi)觀法可探測(cè)坡體內(nèi)部的變形分布，觀測(cè)精度較高（~），資料規(guī)律性較好，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，故內(nèi)觀法發(fā)展較快，目前成為邊坡監(jiān)測(cè)中的主要手段。內(nèi)觀法在我國(guó)從80年代開始，其主要的技術(shù)成就表現(xiàn)在：①儀器從引進(jìn)、解剖、消化、試制到完善，已發(fā)展為系列產(chǎn)品，填補(bǔ)了技術(shù)空白；②儀器觀測(cè)精度不斷提高，從80年代的科研試用已轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)實(shí)用；③監(jiān)測(cè)方法與手段的多樣性，便于監(jiān)測(cè)成果的相互印證與綜合分析，如變形觀測(cè)常用的儀器有：多點(diǎn)位移計(jì)、傾斜儀、測(cè)縫計(jì)、沉降儀、收斂計(jì)等，另可對(duì)影響坡體變形的相關(guān)因子和環(huán)境因素進(jìn)行觀測(cè)，如水位、滲壓、應(yīng)力變化、降雨、地溫、地聲、振動(dòng)等，便于分析坡體變形的原因；④研制了監(jiān)控支護(hù)結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)的儀器，如錨索應(yīng)力計(jì)、錨桿測(cè)力計(jì)、土壓力盒等，可與設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比分析；⑤自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制與應(yīng)用。另外，在監(jiān)測(cè)成果的整編方面，從手工計(jì)算發(fā)展到了監(jiān)測(cè)信息處理系統(tǒng)，目前監(jiān)測(cè)信息都可全部由計(jì)算機(jī)管理，監(jiān)測(cè)圖表可由計(jì)算機(jī)生成。在監(jiān)測(cè)成果分析方面，在常規(guī)比較法、圖表法、回歸法、特征值法和影響因素法的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)了與地質(zhì)的緊密結(jié)合，并充分利用其它技術(shù)手段如數(shù)學(xué)物理模型、GMD模型、反分析方法等，對(duì)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行綜合分析。在信息反饋方面，由于在資料整編上的進(jìn)步和分析方法上的突破，監(jiān)測(cè)信息反饋目前能基本做到及時(shí)、準(zhǔn)確，可利用在修改設(shè)計(jì)、調(diào)整施工、降低工程造價(jià)，及避免工程失事或減小工程損失等多方面。從80年代開始，邊坡監(jiān)測(cè)工作在水電工程和大型露天礦中得到了逐步的重視，90年代初進(jìn)入工程實(shí)用。在水利水電系統(tǒng)的很多工程都非常重視邊坡監(jiān)測(cè)，如隔河巖、小浪底、五強(qiáng)溪、二灘、三峽、東風(fēng)、李家峽、天生橋等，都根據(jù)工程情況對(duì)開挖邊坡和滑坡開展了安全監(jiān)測(cè)。一般對(duì)工程邊坡主要采用內(nèi)觀法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，布置多點(diǎn)位移計(jì)、傾斜儀等；對(duì)滑坡則采用內(nèi)外觀結(jié)合的方式布置監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)工程的實(shí)踐不僅積累了完整的觀測(cè)資料，也確實(shí)起到了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，如二灘水電站2號(hào)尾水渠邊坡，坡高150m，總體坡度達(dá)63度，邊坡在下挖過程中變形明顯（監(jiān)測(cè)位移超過100mm，后緣裂縫寬250mm），根據(jù)監(jiān)測(cè)資料的分析研究，基本上掌握了邊坡變形的機(jī)理、變形范圍與深度及發(fā)展變化趨勢(shì)，及時(shí)并有效地采取了加固處理措施（100根3000kN錨索），避免了工程事故的發(fā)生；在這個(gè)過程中監(jiān)測(cè)確實(shí)起到了動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性、指導(dǎo)施工、修改設(shè)計(jì)的作用。二灘庫區(qū)金龍山滑坡的監(jiān)測(cè)，全過程監(jiān)控了坡體在蓄水過程中的穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)，為蓄水過程及水庫調(diào)度提供了決策依據(jù)?？傊O(jiān)測(cè)工程實(shí)踐不僅使監(jiān)測(cè)技術(shù)本身在理論、方法等方面不斷提高和完善，也使業(yè)主和施工單位切實(shí)感受了信息化設(shè)計(jì)和施工的強(qiáng)大生命力，共同促進(jìn)了監(jiān)測(cè)技術(shù)在邊坡工程中的應(yīng)用與發(fā)展。6 巖石高邊坡錨固技術(shù)預(yù)應(yīng)力錨固是應(yīng)用于巖土體中的預(yù)應(yīng)力水泥灌漿腱體，用來阻止或控制諸如墻、斜坡巖土體等結(jié)構(gòu)單元的位移。1934年，阿爾及利亞Cheurfas大壩所采用的垂直錨標(biāo)志著現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力地錨時(shí)代的到來。此后，這一技術(shù)在德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、美國(guó)及日本等國(guó)家得到廣泛應(yīng)用；1989年，澳大利亞施工了長(zhǎng)120 m、工作荷載12000 kN的超高荷載大壩錨（long ultra high capacity dam anchors）。1964年，我國(guó)在安徽梅山水庫建設(shè)中首次使用預(yù)應(yīng)力錨索加固壩肩滑動(dòng)巖體并取得成功[14,42]。上世紀(jì)80年代以后，隨著我國(guó)大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)高潮的到來，預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)在高邊坡加固中得到了廣泛應(yīng)用，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工藝、后期監(jiān)測(cè)及加固機(jī)理研究等方面取得了若干重要成果。目前，預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)邊坡，尤其是巖石高邊坡，加固的首選方案。水電工程方面，天生橋一級(jí)水電站廠房邊坡加固采用了121根1000 kN的預(yù)應(yīng)力錨索（1992）；天生橋二級(jí)水電站房西坡加固也采用了392根錨索，其中1200 kN的就有240根（1992）；漫灣水電站左岸邊坡加固處理共采用錨索2227根，其中1000 kN的1310根、1600 kN級(jí)20根、3000 kN級(jí)的876根、6000 kN級(jí)的21根[43]（1995）。黃河小浪底水電站高邊坡加固工程中累計(jì)施工預(yù)應(yīng)力錨索近1500根，僅172 m高的進(jìn)水口高邊坡加固就采用了長(zhǎng)18~40 m、預(yù)應(yīng)力為400 kN、600 kN、800 Kn、1200 kN和1500 kN的5種錨索747根，加固工程于1996年完工[44,45]。黃河上游李家峽水電站邊坡加固中采用了以預(yù)應(yīng)力錨索為主的綜合整治措施，施加的預(yù)應(yīng)力量級(jí)為600 kN、1000 kN和3000 kN，采用的錨索總量達(dá)1872105 kNm[46]（1997）。最大高度170 m的三峽船閘高邊坡及隔離墩加固共施工預(yù)應(yīng)力錨索4376根，其中對(duì)穿錨索1986根；錨索長(zhǎng)度30~57 m， m；施加的張拉應(yīng)力為1000 kN和3000 kN[14,47~50]（2002）。此外，清江隔河及二灘等大型水利水電工程的高邊坡加固也都廣泛采用了預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)[53~55]。水運(yùn)工程方面利用預(yù)應(yīng)力錨索加固高邊坡的典型實(shí)例當(dāng)屬長(zhǎng)江鏈子崖危巖體整治工程[13,56,57]。長(zhǎng)江鏈子崖危巖體位于湖北姊歸新灘鎮(zhèn)的長(zhǎng)江南岸，是三峽庫區(qū)穩(wěn)定性最差的大型崩塌滑坡體，對(duì)長(zhǎng)江航運(yùn)和三峽大壩施工構(gòu)成了嚴(yán)重威脅；經(jīng)多方案對(duì)比，整治工程采用了預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)。加固過程中，共施工錨索173根，其中1000 kN的73根、2000 kN的50根、3000 kN的50根，錨索平均長(zhǎng)度35 m、最長(zhǎng)的62 m；加固工程于1995年開始，1997年結(jié)束，經(jīng)多年的變形觀測(cè)，表明處置效果良好[56]。目前，在我國(guó)的高速公路及國(guó)道主干線改造工程中，預(yù)應(yīng)力錨索已成為路基高邊坡加固的最常用手段[59]。大保高速公路某路基邊坡開挖高度達(dá)到200 m，加固過程中施工了近200根長(zhǎng)25~30 m的預(yù)應(yīng)力錨索，施加的預(yù)應(yīng)力量級(jí)為1000 kN，錨固段長(zhǎng)度大于10 m[60]。云南元磨高速公路元江段某168 m的路基高邊坡加固采用了289根4束預(yù)應(yīng)力錨索，平均長(zhǎng)度27 m，錨固段長(zhǎng)度10 m，施加的預(yù)應(yīng)力為600 kN[61]。銅川~黃陵高速公路某滑坡高50 m，方量近50 104 m3，加固過程中，采用了228根9束預(yù)應(yīng)力錨索，施加預(yù)應(yīng)力1000 kN。京珠高速公路某路基邊坡的加固采用了20~58 m長(zhǎng)的預(yù)應(yīng)力錨索，錨固段長(zhǎng)度10 m，施加預(yù)應(yīng)力600kN和900 kN[62]。預(yù)應(yīng)力錨固在我國(guó)鐵路路基邊坡加固中也得到了廣泛應(yīng)用[63~66]，其中比較典型的實(shí)例是南昆鐵路八渡滑坡整治工程。該滑坡位于貴州省冊(cè)亭縣乃言鄉(xiāng)，滑坡主滑體長(zhǎng)約310~340 m，寬400~540 m，厚20~40 m，體積約290萬m3；次級(jí)滑坡長(zhǎng)約200 m，寬約380 m，厚10~20 m，體積約130萬m3?；录庸踢^程中施工了132根、總長(zhǎng)6400 m的6束預(yù)應(yīng)力錨索，錨索平均長(zhǎng)度50 m、最長(zhǎng)的75 m、錨固段長(zhǎng)度10 m，施加的預(yù)應(yīng)力為800 kN[67]。露天開采礦坑邊坡加固方面也已開始采用預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)。文獻(xiàn)［68］在四川某露采邊坡加固中施工了長(zhǎng)35~38 m的預(yù)應(yīng)力錨索297根，施加的預(yù)應(yīng)力為1000 kN。文獻(xiàn)［31］為進(jìn)一步驗(yàn)證錨索在露采邊坡加固中的可行性，以某露天礦邊坡變形體為依托，進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力錨固效果的試驗(yàn)研究；試驗(yàn)采用的是6束、900 kN的錨索（每束150 kN），錨索平均長(zhǎng)度27 m、錨固段長(zhǎng)8 m；理論計(jì)算表明，錨索加固對(duì)可顯著提高邊坡穩(wěn)定性。7 典型巖石高邊坡工程(1) 長(zhǎng)江三峽工程永久船閘高邊坡三峽永久船閘位于