安全系数的含义及其在边坡设计中的应用

    

    公路边坡稳定性分析常用极限平衡法，上述关于确定边坡稳定性的所有公式都是针对极限平衡条件，即下滑力刚好与抗滑力平衡的条件建立的。为了与非极限平衡条件下的边坡稳定性进行比较，需要某种形式的指标，最通用的指标即安全系数。按照典型边坡的极限平衡分析(图4－42)，安全系数可定义为抗滑力(矩)与致滑力(矩)之比，考虑到水压力和加固力，安全系数由下式给定:

    

    

图4－42典型边坡极限平衡分析示意图

    边坡处于破坏点时出现极限平衡条件，此时抗滑力(矩)和致滑力(矩)相等，安全系数Fs=1。若边坡是稳定的，此时抗滑力(矩)大于致滑力(矩)，则安全系数值就大于1。

    安全系数是一个指标，当在对比的基础上来使用它时，它是一个很有价值的设计工具。假设通过观测到的变形特征说明边坡刚要破坏，可以确认边坡存在着失稳的条件且安全系数为1;如果采取加固措施，那么，针对边坡破坏的条件通过计算安全系数的增大，就能评价这些措施的效果。对于设计工程师最为有用的资料，是那些能够反映边坡稳定状态的资料。因此，对于加固措施的决策，例如采用排水或锚索加固，可以以安全系数的变化率为基础，即使计算出的安全系数的绝对值不是非常可靠，也可以保证边坡工程的安全。

    在边坡开挖前进行边坡设计时，由于地质条件和岩土参数的不确定性，工程师面临的是一个全新的边坡设计任务，在这种情况下，没有能真实反映边坡稳定状态的资料进行比较，设计人员可以通过地质条件的确定和岩土参数的选择计算出边坡的安全系数，但由于地质条件与参数与真实情况可能有偏差，所得到的安全系数也可能不能准确的反映边坡实际的稳定状态。所以，边坡开挖前进行边坡设计需选取较为保守的岩土参数，边坡开挖过程中依据现场实际反馈的信息对边坡设计方案进行动态调整。

    综上所述，计算得到的边坡安全系数是反映边坡稳定状态的指标。当边坡某个状态的真实安全系数通过观测得到的变形资料判断得到时，以此作为对比采用安全系数进行设计十分可靠;而在公路边坡开挖前进行设计时(无观测资料)需依靠经验判断边坡稳定性与防护排水的力度，并结合开挖反馈信息进行动态设计。因此，在进行边坡设计时需把握住这样一句话“设计工程师的职责不是去进行精确的计算，而是进行正确的判断”。