文章來源于公眾號：悠游2019，作者：成永剛，原文鏈接：論公路邊坡的安全系數(shù)
 

一、公路邊坡安全系數(shù)的應(yīng)用對象

巖土工程的單一安全系數(shù)法與基于可靠度的工程結(jié)構(gòu)分項系數(shù)法是不同的設(shè)計思路。

公路邊坡的安全系數(shù)實質(zhì)上是基于工程經(jīng)驗的單一安全系數(shù)法，通過抗滑力與下滑力之間的比值大小來形象的說明邊坡的穩(wěn)定度與可靠度，單一安全系數(shù)法適用于包含一些不可預(yù)估不利因素的設(shè)計對象。它在巖土工程設(shè)計中可將巖土工程中一切的不確定因素都包羅于安全系數(shù)之中。而這些不確定因素包括地質(zhì)條件認知和參數(shù)選用偏差性、荷載（地震、水庫水位變化、爆破、暴雨等）作用的不確定性、工程施工時的可靠性、后期邊坡養(yǎng)護與環(huán)境邊坡引起的工程時效性、工程后果的嚴重性等多種因素。

工程結(jié)構(gòu)分項系數(shù)是基于可靠度理論的，是基于概率理論為基礎(chǔ)進行的分析與設(shè)計。它要求荷載與抗力這兩個隨機變量與相應(yīng)的分布形態(tài)是明了的。因此，它有效應(yīng)用于材料性質(zhì)均勻或可控的鋼材、混凝土等形成的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計。而巖土材料由于存在多相性、離散性和變異性，導(dǎo)致其性質(zhì)極其復(fù)雜和影響因素眾多，故一般采用基于可靠度的分項系數(shù)設(shè)計存在很大的局限性。

綜上，在邊坡等巖土工程計算中，宜盡量采用單一安全系數(shù)法，不宜選用分項系數(shù)法，這也是多年前曾經(jīng)的分項系數(shù)法在很多巖土體的不同行業(yè)、不同標準規(guī)范中應(yīng)用了一段時間后逐漸消失的原因。也就是說，不同的設(shè)計對象性質(zhì)決定了所要采用的不同設(shè)計理論與方法，決定了所要采用的設(shè)計值與荷載組合。

二、公路邊坡安全系數(shù)的應(yīng)用方法

在邊坡工程中，安全系數(shù)的定義分為兩種形式，即下滑力的放大系數(shù)法和抗滑強度的折減法。

下滑力放大系數(shù)法，就是將坡體的“真實”下滑力T乘以安全系數(shù)K，人為加大坡體的下滑力至設(shè)計下滑力T'，繼而采用工程措施對其進行平衡，確保邊坡達到一定的安全度儲備。即T'=K×T，即為顯式解。

抗滑強度的折減法，就是將構(gòu)成坡體巖土體的強度參數(shù)，c、tanφ除以一定的安全系數(shù)K形成折減強度c'、tanφ'，從而人為的減小坡體的抗滑力和增加坡體的下滑力，繼而采用工程措施對其進行平衡，確保邊坡達到一定的安全度儲備。即c'=c/K，tanφ'=tanφ/K，即為陷式解。

安全系數(shù)的下滑力的放大系數(shù)法和抗滑強度的折減法進行邊坡穩(wěn)定性分析時，如果計算公式采用一個公式進行計算，兩者之間的結(jié)論是沒有區(qū)別的。但如果算公式采用多個公式進行迭代計算時，兩者之間的結(jié)論是存在差別的，且放大系數(shù)法顯式解是相對保守的。尤其是圓弧形滑面的圓心角越大、滑面傾角變化越大，兩者之間的差別越大。

但總的來說，從計算的可靠性與合理性來說，折減法的隱式解是優(yōu)于放大系數(shù)的顯式解的，這也是目前邊坡工程中傳統(tǒng)的傳遞系數(shù)法逐漸被強度折減法替代的原因。但有些規(guī)范禁止顯式解的傳遞系數(shù)應(yīng)是欠合理的，畢竟其在一定使用范圍內(nèi)也是可行的。

三、公路邊坡安全系數(shù)與工程的關(guān)系

由結(jié)構(gòu)面控制的邊坡，其滑面是通過地質(zhì)配套進行勾繪的，故安全系數(shù)的變化不會影響滑面的形態(tài)，可以直接依據(jù)滑面進行工程設(shè)置。但對均質(zhì)或類均質(zhì)坡體在采用圓弧搜索法進行滑面確定時，是以最小安全系數(shù)控制的滑面作為處治滑面的。即進行圓弧搜索法滑面確定時，坡體中不滿足工程安全要求的潛在滑面是多個的，但工程設(shè)置應(yīng)以安全系數(shù)最小的滑面進行。只要基于最小安全系數(shù)的潛在滑面得以有效處治，就可確保其它潛在滑面的有效處治。這也就是說，坡體的工程處治，不應(yīng)以下滑力最大的潛在滑面進行工程處治，而應(yīng)以最小安全系數(shù)確定的滑面進行工程處治。

四、公路邊坡的整體與局部安全系數(shù)

無論是均質(zhì)或類均質(zhì)的邊坡，還是結(jié)構(gòu)面控制的邊坡，抑或是具備以上兩種地質(zhì)條件的坡體結(jié)構(gòu)，坡體的穩(wěn)定性均存在局部安全系數(shù)最小的邊坡局部穩(wěn)定性和整體安全系數(shù)最小的邊坡整體穩(wěn)定性兩方面問題，這是邊坡設(shè)計處治中所必須考慮的。依附于邊坡的潛在滑面或滑面的工程處治一定要兼顧這兩個方面的問題，防止坡體出現(xiàn)“越頂”、“坐船”等情況的出現(xiàn)。

總的來說，邊坡的安全系數(shù)及其衍生是一件“道可道，非常道。名可名，非常名。無名，萬物之始；有名，萬物之母。故常無欲，以觀其妙；常有欲，以觀其徼。此兩者同出而異名，同謂之玄。玄之又玄，眾妙之門”的事，對其的研究與應(yīng)用是一件其樂無窮的事。

作者：成永剛，博士，教高，注冊巖土工程師，中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會滑坡與工程邊坡分會理事，中國土木工程學(xué)會非飽和土與特殊土專業(yè)委員會常務(wù)委員和交通巖土工程專業(yè)委員會委員，國際工程地質(zhì)協(xié)會會員，中國國家公路建設(shè)項目評標專家，四川省交通運輸專業(yè)人才教育專家。