堆积体稳定性空间效应的研究及实践

堆积体物质从破坏、运移、到相对静止，构成一次堆积过程，形成一定堆积空间，多期堆积构成递进堆积空间(Rapp，1962；Gardner，1979；Francou，1991)。堆积青少年期，一般为小规模堆积，与物源区破坏前兆相对应；堆积壮年期，为大规模堆积，对应物源区瞬态破坏；堆积晚年期，往往是坡面残体或碎屑流，对应物源区破坏残余阶段。堆积物经历重力加速到撞击夯实的动力过程，由于势能向动能转化程度不一和堆积应力波传递差异(程谦恭，1999)，导致堆积物遭受夯实程度不同，从而造就堆积体物理力学随机似定向规律。大型堆积体稳定性具有惯性聚集效应及剩余下滑力扩散效应等空间效应机制(陈红旗、黄润秋等，2005)。

1.惯性聚集效应

重力作用使堆积体始终试图沿几何最短、耗能最小的路径，向低势位运动。在堆积途中，堆积单元相互争夺融合。随着堆积体规模扩张和堆积结构提升，堆积体内部各部分在惯性机制下，形成一种相互依赖、聚集的现象。具体表现为：由于持续的堆积，坡表雨水渗流以及地质环境的脉冲扰动，导致堆积体自后缘到前缘的推挤过程和由表及里的固结压密变形。因此，现有堆积体状态仍然是一种过程稳定。在堆积过程中，表现为：堆积区占据性，堆积路径专用性和堆积过程的自组织性；在堆积结构中，表现为：基覆界面起伏，堆积体内自组织结构。堆积体惯性聚集机制的具体工程效应表现为：①受地势控制，陡的地方危险性大于缓的地方；②受堆积方向控制，堆积运移矢量的重力分量越重，越危险；③考虑堆积过程快速终止，有可能出现顺坡超稳(胡广韬，1988)。在瞬态稳定点，具有两种分叉路径(黄润秋，1997)，前行需要获取更多外力，而反向则属于更利于工程稳定，尽管对超稳性尚缺乏深入认识，但不会产生大的工程威胁。

2.剩余下滑力扩散效应(www.xing528.com)

扩散效应是指由于堆积规模扩张，局部堆积物在自身“剩余下滑力”的作用下，产生一种离心性分散现象，并且改变其组织形式，以应对整体发展所产生的扰动。整体发散取决于堆积体相对基岩的集合分离度，局部发散能力取决于堆积体内集合间分离度。在三维应力场中，表现为剩余下滑力控制下的局部应力集中。边坡稳定多与底界凹槽相对应。堆积体后缘至前缘压实作用递增，因此对堆积体前缘开挖应谨慎；但后缘块度分散，空隙率高，容易吸收水的渗入，往往在堆积体边坡顶部大量聚集地下水，诱发失稳。

在剩余下滑力控制下，堆积体的失稳模式可能有界面滑动模式和圆弧状滑动模式两种。整体呈界面滑动模式，表现形式是沿基-覆界面产生滑动；堆积体局部失稳主要为圆弧滑动，表现形式是沿内在剪应变增量梯度带、似层状结构或有机质层等产生滑动。由于堆积体变形失稳具有显著的空间分布特征，呈现平面分段和立体分层耦合的空间网络。空间效应对堆积体稳定性的控制作用具体表现为底部阻滑效应、中部收口效应和前缘支撑拱效应。底部阻滑效应表现在堆积体底界的凹槽和起伏形态，增加剪出面摩擦因数，起到明显抗滑作用；中部收口效应受堆积体纵向和横向联合控制；前缘支撑拱效应表现在若堆积体前缘存在突出的基岩体，则起到阻止堆积体下滑作用，通过被动力形式为堆积体增加了抗滑力，从而提高堆积体稳定性。