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基于多因素耦合的边坡整治方案综合评判体系构建与应用研究

一、引言

1.1研究背景与意义

在各类工程建设中，边坡作为常见的工程结构，广泛存在于公路、铁路、水利水电、矿山开采以及建筑施工等领域。然而，边坡失稳是一种极具危害性的地质灾害，一旦发生，会带来诸多严重后果。

从人员安全角度来看，边坡失稳可能导致滑坡、崩塌等地质灾害，直接威胁到附近居民和工程施工人员的生命安全。例如，2018年10月11日，西藏自治区江达县波罗乡境内发生山体滑坡，堵塞金沙江干流河道形成堰塞湖，造成了重大人员伤亡和财产损失。滑坡引发的泥石流等次生灾害，还可能掩埋道路、桥梁等交通设施，阻断救援通道，使得受灾群众难以得到及时的救援和帮助。

在经济方面，边坡失稳会对各类基础设施造成严重破坏。对于公路和铁路，边坡坍塌可能导致道路中断，不仅修复成本高昂，还会使交通运输陷入瘫痪，增加物流成本，影响地区之间的物资流通和经济往来。水利水电工程中的边坡失稳，可能损坏大坝、渠道等重要设施，影响水利发电和农田灌溉，给电力供应和农业生产带来巨大损失。在矿山开采中，边坡失稳可能引发矿难，破坏采矿设备，导致矿产资源无法正常开采，造成直接的经济损失。

生态环境也会因边坡失稳受到严重影响。边坡失稳引发的滑坡和泥石流会破坏地表植被，造成水土流失，土壤肥力下降，影响土地的可持续利用。大量的土石冲入河流、湖泊等水体，会改变水体的物理和化学性质，影响水生生物的生存环境，破坏生态平衡。

面对边坡失稳带来的严重危害，边坡整治成为保障工程安全、维护生态环境和促进经济可持续发展的关键措施。而边坡整治方案的选择和实施，直接关系到整治效果和成本效益。不同的边坡整治方案在技术可行性、经济合理性、施工安全性以及对环境的影响等方面存在差异，如何从众多方案中选择出最优方案，成为边坡整治工程中的关键问题。

综合评判方法能够对边坡整治方案的多个方面进行全面、系统的评价，为方案的选择提供科学依据。通过综合评判，可以充分考虑影响边坡整治的各种因素，如边坡的地质条件、地形地貌、水文地质、工程要求以及周边环境等，对不同方案的优缺点进行量化分析，从而选出最适合具体工程的整治方案。这不仅能够提高边坡整治工程的安全性和可靠性，确保工程的长期稳定运行，还能有效降低工程成本，避免不必要的资源浪费。同时，综合评判还有助于在整治过程中采取合理的环境保护措施，减少对周边生态环境的破坏，实现工程建设与生态环境保护的协调发展。因此，开展边坡整治方案的综合评判研究具有重要的现实意义。

1.2国内外研究现状

1.2.1边坡稳定性研究现状

边坡稳定性分析理论经历了从定性到定量，再到定性与定量相结合的发展过程。早期的研究主要侧重于定性分析，通过对边坡的地质条件、地形地貌、岩土性质等进行观察和分析，来判断边坡的稳定性。随着科学技术的不断进步，定量分析方法逐渐成为边坡稳定性研究的主流。

在定量分析方法中，极限平衡法是应用最为广泛的一种方法。该方法以摩尔-库仑强度准则为理论依据，通过假定潜在滑动面，将边坡体划分为多个条块，然后根据力和力矩平衡原理，求解边坡的稳定安全系数。常用的极限平衡法有瑞典条分法、毕肖普法、简布法、萨尔玛法等。瑞典条分法是最早应用的极限平衡法，它假定滑动面为圆弧面，不考虑条块间的相互作用力，计算结果相对保守。毕肖普法在瑞典条分法的基础上，考虑了条块间的水平作用力，计算精度有所提高。简布法进一步考虑了条块间的竖向作用力，对任意形状滑裂面的边坡稳定计算更加接近实际，但计算过程较为繁琐。萨尔玛法适用于非圆弧滑动面的边坡稳定性分析，在我国露天矿边坡稳定性计算中应用较为广泛。

数值分析法也是边坡稳定性研究的重要方法之一。该方法能够考虑岩土体的非线性、非均质特性以及复杂的边界条件，通过计算机模拟，得到边坡的应力、应变分布情况，从而评估边坡的稳定性。常见的数值分析法包括有限元法、边界元法、快速拉格朗日法、离散元法等。有限元法是目前应用最成熟的数值分析方法之一，它将边坡体离散为有限个单元，通过求解单元的平衡方程，得到整个边坡体的力学响应。边界元法只需对边坡的边界进行离散，在处理无限域或半无限域问题时具有优势。快速拉格朗日法采用显式差分法求解，能够快速模拟边坡的大变形和塑性破坏过程。离散元法适用于分析节理岩体等非连续介质的边坡稳定性，能够考虑岩体的节理、裂隙等结构面的影响。

随着人工智能技术的发展，神经网络、支持向量机、遗传算法等智能算法也逐渐应用于边坡稳定性分析。神经网络具有强大的非线性映射能力和自学习能力，能够通过对大量样本数据的学习，建立边坡稳定性与影响因素之间的关系模型。支持向量机基于结构风险最小化原则，在小样本、非线性问题的处理上具有优势。遗传算法是一种基于自然选择和遗传机制的优化算法，能够在复杂的有哪些信誉好的足球投注网站空间中寻