从某工程遭遇的尴尬看当前的边坡抗滑支护设计方法提要：某边坡工程，加固设计方和加固方案评估方采用相同的参数，执行相同的规范，却得出
工程安全和不安全两个相反的结论。之所以出现这种局面，就是因为规范内部在边坡与滑坡抗
滑支护（加固）设计方法存在矛盾和问题。当前，在我国工程界，边坡抗滑支护结构岩土荷载
取土压力理论中的主动土压力，有时也取它与传递系数法中剩余下滑力的较大值；滑坡抗滑支
护结构岩土荷载计算取剩余下滑力，有时也取它与主动土压力的较大值。本文对这种岩土荷载
取值方法存在的问题进行了分析，提出了按抗滑稳定性计算公式反算的方法，该方法能弥补现
行岩土荷载取值方法的不足。
关键词：边坡滑坡抗滑支护结构岩土荷载剩余下滑力主动土压力抗滑稳定性计算反算
0 引言
不久前某边坡工程遭遇了尴尬。该边坡是房屋建设场地环境岩质边坡，受外倾裂隙控制。设计
采用锚杆挡墙支护。因施工单位未按设计要求施工，经鉴定，需要对边坡工程进行加固。加固
设计单位采用的加固方案是增加锚索锚杆，加固施工图已通过审查。此后，某单位受业主委托
对该加固方案进行安全性评估，评估结果是多个加固地段不满足要求，加固方案不能保证边坡
安全，需要重做加固设计。加固设计方不同意加固方案评估方的结论，认为加固设计完全按相
关标准进行，加固方案不存在安全问题，不应调整。加固方案评估方也不同意加固设计方的答
复意见，认为加固方案评估完全按相关规范进行，加固方案确实存在安全问题。因双方各执己
见，边坡工程加固一时处于停滞状态。加固设计方和加固方案评估方采用相同的数据，执行相
同的标准，却得出相反的结论。
之所以出现这种局面，就是因为标准内部在边坡与滑坡抗滑支护（加固）设计方法上存在问
题。
在我国工程界，边坡抗滑支护结构岩土荷载取土压力理论中主动土压力，有时也取它与传递系
数法中剩余下滑力（实际计算或者计算软件中往往取其水平分力）的较大值；滑坡抗滑支护结
构岩土荷载计算取剩余下滑力（实际计算或者计算软件中往往取其水平分力），有时也取它
（实际计算或者计算软件中往往取其水平分力）与主动土压力的较大值。对分项系数设计法
（如抗滑桩），当以主动土压力为抗滑支护结构岩土荷载时，主动土压力视为荷载标准值，荷
载分项系数取1.35左右；当以剩余下滑力或其水平分力为抗滑支护结构岩土荷载时，剩余下滑力
或其水平分力视为荷载设计值。对单一安全系数设计法（如重力式挡墙），当以主动土压力为
抗滑支护结构岩土荷载时，取较高的安全系数；当以剩余下滑力或其水平分力为抗滑支护结构
岩土荷载时，取较低的安全系数。
本文分析上述抗滑支护结构岩土荷载取值方法存在的问题，提出按抗滑稳定性计算公式反算
法。
因传递系数法之滑动力调整法的抗滑稳定系数定义不具有普适性，在涉及传递系数法时，本文
只采用传递系数法之抗滑力调整法，但本文指出的以剩余下滑力为岩土荷载存在的问题在采用
传递系数法之滑动力调整法计算剩余下滑力时也存在。
1 以主动土（岩）压力或剩余下滑力为岩土荷载存在的问题
1.1 以主动土（岩）压力或剩余下滑力为岩土荷载与边坡和滑坡抗滑稳定性计算结果不匹配
当不考虑非结构类措施时，是否需要对某一边坡或滑坡进行抗滑支护取决于这一边坡的抗滑稳
定性，当其抗滑稳定性满足要求时，不需要对边坡进行抗滑支护；当其抗滑稳定性不满足要求
时，需要对边坡进行抗滑支护。当用抗滑稳定系数表示抗滑稳定性时，这个要求是一个大于1的
抗滑稳定系数规定值（工程界称之为抗滑稳定安全系数）。
边坡或滑坡抗滑加固亦是如此。当不考虑非结构类措施时，是否需要对某一经抗滑支护的边坡
或滑坡进行抗滑加固取决于这一边坡或滑坡的抗滑稳定性，当其抗滑稳定性满足要求时，不需
要对边坡或滑坡进行抗滑加固；当其抗滑稳定性不满足要求时，需要对边坡或滑坡进行抗滑加
固。当用抗滑稳定系数表示抗滑稳定性时，这个要求是一个大于1的抗滑稳定系数规定值（工程
界称之为抗滑稳定安全系数）。
然而，以主动土（岩）压力或剩余下滑力为岩土荷载与支护前后边坡或滑坡抗滑稳定性计算结
果是不匹配的。
1.以主动土压力为岩土荷载与边坡抗滑稳定性计算结果不匹配的情况
主动土压力建立在土体极限平衡基础上，相当于以1为抗滑稳定安全系数（因此主动土压力公式
不含边坡抗滑稳定安全系数符号
）。当抗滑稳定系数未达到要求但不小于1时，对应于同一个滑面的主动土（岩）压力小于或等
于0。具体地说，抗滑稳定系数等于1时，对应于同一个滑面的主动土（岩）压力等于0；抗滑稳定系数大于1时，对应于同一个滑面的主动土（岩）压力小于0。当抗滑稳定系数小于1时，对应于同一个滑面的主动土（岩）压力虽大于0，但小于抗滑稳定性满足要求所需的支护力值。
例如：当直线形滑面内摩擦角等于倾角、粘聚力为0时，抗滑稳定系数等于1，主动土（岩）压力等于0；当直线形滑面内摩擦角大于倾角而粘聚力为0或内摩擦角等于倾角而粘聚力大于0时，抗滑稳定系
数大于1，主动土（岩）压力小于0。这一点从下列沿缓倾的外倾软弱结构面滑动的边坡主动岩石压力公式可以看得很清楚：
在主动土（岩）压力为0或为负值的情况下，将主动土（岩）压力乘以多大的增大系数也改变不了主动土（岩）压力为0或为负值这个状况。根据主动土（岩）压力计算结果，这些需要进行抗滑支护的边坡变成了不需要进行抗滑支护的边坡。
主动土（岩）压力为0或为负值时，岩土荷载与边坡抗滑稳定性计算结果不匹配给边坡工程带来安全隐患；主动土（岩）压力大于0时，虽然岩土荷载小于抗滑稳定性满足要求所需的支护力值，但岩土荷载与边坡抗滑稳定性计算结果的这种不匹配，是否给边坡工程带来安全隐患不易做出评判，原因在于：若支护结构本身相对于所需承担的岩土荷载而言有较高安全度，其提供的支护力极限值不仅明显大于主动土（岩）压力，并可能达到或超过抗滑稳定性满足要求所需的支护力值。但根据相关规范的规定，在计入支护力的边坡抗滑稳定性计算中，支护力值取岩土荷载标准值，这样，计算结果总是显示抗滑稳定性不满足要求。当然，如果支护力极限值仍小于抗滑稳定性满足要求所需的支护力值，边坡工程将有安全隐患。实际岩质边坡工程中，设计人不仅计算沿外倾结构面滑动的主动岩石压力，还计算以岩体等效内摩擦角为岩体强度参数的主动岩石压力，而后者总是大于0。如此设计时，即使沿外倾结构面滑动的主动岩石压力为0或为负值，边坡主动岩石压力为0或为负值的情况也不存在。若以岩体等效内摩擦角为岩体强度参数的主动岩石压力过小造成相应支护力极限值小于抗滑稳定性满足要求所
需的支护力值，那么边坡工程将有安全隐患；若与岩体等效内摩擦角为岩体强度参数的主动岩石压力对应的支护力极限值大于抗滑稳定性满足要求所需的支护力值，那么边坡工程是否有安全隐患不易做出评判。
根据相关规范的规定，不计支护结构前方滑体抗力时，对滑坡用传递系数法计算剩余下滑力并将此与主动土压力作比较取大值做抗滑支护结构岩土荷载的做法。当主动土压力为大值时，主动土压力为岩土荷载与滑坡抗滑稳定性计算结果不匹配的情况与主动土压力为岩土荷载与边坡抗滑稳定性计算结果不匹配的情况相同。
2.以剩余下滑力为岩土荷载与滑坡抗滑稳定性计算结果不匹配的情况
虽然剩余下滑力计算是在抗滑稳定系数等于抗滑稳定安全系数的条件下得到的，但以剩余下滑力为岩土荷载仍与滑坡抗滑稳定性计算结果不匹配，具体情况有两种：
（1）支护结构提供的抗力（支护力）方向不与剩余下滑力方向平行造成不匹配
剩余下滑力方向倾角是滑面倾角，剩余下滑力与滑面倾斜线平行。当支护结构提供的抗力（支护力）与剩余下滑力方向平行且支护结构前方无滑体抗力时，剩余下滑力就是用传递系数法衡量滑坡抗滑稳定性时维持滑坡稳定所需提供的支护力，也就是说，支护结构前方无滑体抗力时，在与剩余下滑力大小相等、方向相反的支护力作用下，滑坡抗滑稳定系数刚好等于抗滑稳定安全系数。
但是，支护力方向一般是不与剩余下滑力平行的，如：竖直抗滑桩的支护力方向为水平向，重力式挡墙和锚杆挡墙的支护力方向在不计墙背摩擦力时为墙背法向，喷锚的支护力方向是锚杆轴向。只有在支护结构为斜撑体且斜撑体轴向与剩余下滑力方向平行时，支护力方向才与剩余下滑力方向平行。当支护结构前方无滑体抗力但支护力方向不与剩余下滑力平行时，剩余下滑力值就不是用传递系数法衡量滑坡抗滑稳定性时维持滑坡稳定所需提供的支护力值。
因此，当支护结构前方无滑体抗力但支护力方向不与剩余下滑力平行时，用剩余下滑力做抗滑支护结构岩土荷载是与滑坡抗滑稳定性计算结果不匹配的。
设计抗滑桩时，很多设计人员用剩余下滑力的水平分力做抗滑支护结构岩土荷载，显然，这更与滑坡抗滑稳定性计算结果不匹配。
岩土荷载与滑坡抗滑稳定性计算结果的这种不匹配，既有可能给滑坡治理工程带来安全隐患，也有可能给滑坡治理工程造成浪费，原因在于：若支护结构本身相对于所需承担的岩土荷载而言有较高安全度，其提供的支护力极限值将明显大于剩余下滑力。但根据现行规范的相关规定，在计入支护力的滑坡抗滑稳定性计算中，支护力值取岩土荷载标准值，这样计算结果总是显示抗滑稳定性不满足要求。
（2）抗滑稳定性计算采用传递系数法以外的方法造成不匹配
工程界在计算治理前后滑坡稳定性时系根据不同滑面形态选择不同的条分法，而在计算滑坡支护结构岩土荷载时则只采用一种条分法（即传递系数法）。因不同方法计算精度不同，当计算治理前后滑坡稳定性时不采用传递系数法时，计算滑坡支护结构岩土荷载只采用传递系数法就会造成剩余下滑力与抗滑稳定性计算结果不匹配，甚至造成如下结果：抗滑稳定系数小于抗滑稳定安全系数时剩余下滑力为负值（这意味着抗滑稳定性未达到要求的滑坡不需要治理）；抗滑稳定系数大于或等于抗滑稳定安全系数时剩余下滑力为正值（这意味着抗滑稳定性达到要求的滑坡需要治理）。
例如：因传递系数法假定条间力与上一条块底面平行，计算结果受相邻条块滑面倾角差影响很大，故对同一个圆弧形滑面，传递系数法抗滑稳定系数随分条数量的增加而减小直至逼近瑞典法的抗滑稳定系数，剩余下滑力随分条数量的减少而减小。因而，对圆弧形滑面，当分条数量较少时，可能会出现用简化毕肖普法算得的抗滑稳定系数小于抗滑稳定安全系数时用传递系数法算得的剩余下滑力为负值的现象；当分条数量很多时，可能会出现用简化毕肖普法算得的抗滑稳定系数大于或等于抗滑稳定安全系数时用传递系数法算得的剩余下滑力为正值的现象。
重庆某均质土质斜坡用简化毕肖普法算得圆弧形滑面抗滑稳定系数为1.10，小于设定的稳定安全系数1.15，拟采取支护措施，但用传递系数法算得抗滑稳定系数大于1.15，剩余下滑力为负值。
在实际工程中，对边坡也常常有用传递系数法计算剩余下滑力并将此与主动土压力作比较取大值做抗
滑支护结构岩土荷载的做法（虽然相关规范无此规定）。当剩余下滑力为大值时，剩余下滑力为岩土荷载与边坡抗滑稳定性计算结果不匹配的情况与剩余下滑力为岩土荷载与滑坡抗滑稳定性计算结果不匹配的情况相同。
1.2 以主动土（岩）压力和剩余下滑力为岩土荷载与非结构类边坡处理措施的设计原则不匹配
当对抗滑稳定性不满足要求的边坡或滑坡采取放坡和灌浆等非结构类措施时，设计原则是使边坡或滑坡抗滑稳定系数达到抗滑稳定安全系数。如放坡或灌浆后的边坡或滑坡抗滑稳定系数仍未达到抗滑稳定安全系数，则应降低坡率或增大灌浆量直至边坡或滑坡抗滑稳定系数达到抗滑稳定安全系数。然而，当用抗滑支护结构对边坡或滑坡进行处理时，因抗滑支护结构岩土荷载系取动土（岩）压力或剩余下滑力，使抗滑稳定系数达到抗滑稳定安全系数这一设计原则不再得到遵守。由此可见，以主动土（岩）压力和剩余下滑力为岩土荷载与非结构类边坡处理措施的设计原则是不匹配的。
1.3 主动土压力与剩余下滑力二者比较取大值没有力学意义
根据相关标准的规定，在以主动土压力或剩余下滑力为抗滑支护结构岩土荷载的方法中，当前方临空时，滑坡抗滑支护结构岩土荷载取剩余下滑力与主动土压力二者中的较大值；采用抗滑桩时，受外倾结构面控制的边坡抗滑支护结构岩土荷载也取剩余下滑力与主动土压力二者中的较大值。
在实际工程中，对不受外倾结构面控制的边坡也常常有用传递系数法计算圆弧形滑面的剩余下滑力并将此与主动土压力作比较取大值做抗滑支护结构岩土荷载的做法（虽然相关规范无此规定）。
这种做法没有力学意义。
首先，剩余下滑力与主动土压力两者性质不同：剩余下滑力与稳定安全系数有关，是一个被放大的力，根据相关标准的规定，它是荷载设计值；主动土压力与稳定安全系数无关，根据相关标准的规定，它是荷载标准值。
其次，剩余下滑力与主动土压力二者方向不同：剩余下滑力方向平行滑面；主动土压力方向不平行滑面，它与墙背法向夹角为墙背摩擦角。
第三，对不受外倾结构面控制的边坡而言，剩余下滑力与主动土压力二者作用点不同，后者按随深度直线增长的分布规律确定作用点位置，前者不按此规律确定作用点位置（大多取在滑体高度二分之一处。
一个简单的例子是：当主动土压力与剩余下滑力相等时，因上述两方面的不同，按主动土压力和按剩余下滑力进行抗滑桩设计的结果一般是不同的。
1.4 边坡抗滑支护结构岩土荷载与滑坡抗滑支护结构岩土荷载不匹配
在对边坡和滑坡采取处理措施前，总是要对边坡和滑坡进行抗滑稳定性计算。就滑面而言，边坡和滑坡的区别在于：边坡的滑面是未曾沿之滑动也未曾有过明显的剪切变形的面，滑坡的滑面是曾沿之滑动或曾有过明显的剪切变形的面，简单地说，边坡的滑面是潜在的滑面，滑坡的滑面是既成的滑面。在滑面几何特征和强度参数以及其它因素相同的情况下，采用相同的抗滑稳定性计算方法时，边坡和滑坡的抗滑稳定性计算结果并无区别，然而，当因直立切坡而使边坡和滑坡的抗滑稳定性不满足要求从而拟在切坡处设置锚杆挡墙或重力式挡墙时，那么，在边坡与滑坡稳定安全系数区相同值的条件下，按相关规范的规定，边坡锚杆挡墙或重力式挡墙岩土荷载取主动土压力，滑坡锚杆挡墙或重力式挡墙岩土荷载在剩余下滑力大于主动土压力时取剩余下滑力，也就是说，边坡与滑坡抗滑支护结构岩土荷载有不同值。这显然是不正常的。由
此可见，边坡抗滑支护结构岩土荷载与滑坡抗滑支护结构岩土荷载取值是不匹配的。
1.5 以主动土压力或剩余下滑力为抗滑支护结构岩土荷载使多种条分法不能用于计算抗滑支护结构岩土荷载
剩余下滑力是传递系数法的条间力，因其与条块底面平行而可称为剩余下滑力。其它条分法的条间力不是剩余下滑力，不能提供剩余下滑力公式；一些条分法不仅不能提供剩余下滑力公式，甚至不能提供条间力公式。因此，以剩余下滑力为抗滑支护结构岩土荷载使其它条分法不能用于计算抗滑支护结构岩土荷载。
条分法有多种，每一种条分法既能用于支护前边坡或滑坡抗滑稳定性计算也能用于支护后边坡或滑坡抗滑稳定性计算，但是，当边坡抗滑支护结构岩土荷载取主动土压力时，意味着每一种条分法都不能用于边坡抗滑支护结构岩土荷载计算；当滑坡抗滑支护结构岩土荷载取剩余下滑力时，意味着除传递系数法外的每一种条分法都不能用于滑坡抗滑支护结构岩土计算。这是很奇怪的。
1.6 边坡抗滑支护结构岩土荷载计算中一律将不受结构面控制的滑面视为直线偏离实际较多
对于不受结构面控制的土（岩）体，滑面呈直线的条件是，土（岩）体的破坏如同土（岩）体中一点的破坏，也就是说，变形过程中土（岩）体内各点同一类型的主应力方向都相同（即各点大主应力方向相同，小主应力方向也相同）。
当挡墙背面非竖直或土（岩）体表面非水平或地表荷载非均布连续时，变形过程中土（岩）体内各点应力分布复杂，同一类型的主应力方向不可能都相同，因此滑面不可能呈直线。同等情况下，墙背越缓，滑面形态离直线形越远。库伦在墙背倾斜情况下通过把滑面看成通过墙踵的平面来计算无粘聚力土体对挡墙所产生的荷载的做法过于简化，后人在墙背倾斜情况下通过把滑面看成通过墙踵的平面来计算有粘聚力且有附加荷载土体对挡墙所产生的荷载的做法更是如此。
最有可能满足这一条件的情形是挡墙背面竖直、光滑（指墙背摩擦角为0）、土（岩）体均质、无地下水、表面水平、无附加荷载。因墙背摩擦角不可能为0，这种情况实际上是不存在的，即使在这种情况
下，滑面也不可能呈直线，原因在于：在墙后土（岩）体从静止状态向主动状态变化的过程中，因土（岩）体中各个水平面（包括墙底所在水平面这个底部边界面）并非光滑面（即摩擦角不为0），土（岩）体在不同深度的水平变形必然有差异，水平变形的差异必然导致墙背不再直立，墙背不直立必然导致滑面不呈直线。这说明，根据朗金条件并不能得到朗金公式。
总之，对于不受结构面控制的土（岩）体，土（岩）体不可能发生象土（岩）体中一点破坏那样的破坏，其滑面是不可能呈直线的。当然，在其它条件相同时，相对于墙背倾斜、岩土体顶面倾斜的情形，墙背直立、岩土体顶面水平时滑面最接近于直线。
把非直线形滑面改为直线形滑面必然带来计算误差，使挡墙按主动土压力提供反力后本应为1的抗滑稳定系数小于1。
现举一个例子。坡面直立、坡顶坡底水平、坡体无附加荷载、无水压力、重度=20kN/m3的边坡，对应2组粘聚力、内摩擦角和坡高（见表1），按朗金公式算得的主动土压力为0，按简化毕肖普条分法算得圆弧形滑面的抗滑稳定系数小于1（见表1）。
表1 主动土压力和抗滑稳定系数计算
显然，坡角越小，把非直线形滑面改为直线形滑面带来的计算误差越大。
把非直线形滑面改为直线形滑面也是造成以主动土压力为岩土荷载与边坡抗滑稳定性计算结果不匹配的一个因素。
1.7 朗金理论和库伦理论的主动土压力作用点偏离实际较多
根据朗金理论，在朗金条件下，当土体有粘聚力时，主动土压力强度从墙顶下某一位置开始随深度直线增长，呈三角形分布，作用点位于这个三角形高度的下三分点处；当土体无粘聚力时，主动土压力作用点位于挡墙高度的下三分点处。
库伦在土体无粘聚力、滑面是通过墙踵的平面的假定下建立三角形土楔作为一个刚体在滑面和墙背均达到极限平衡时关于力的平衡条件，由此求出土压力合力。在这个理论中，既没有建立三角形土楔关于力矩的平衡条件，也没有涉及土压力分布问题。因此，库伦理论本身并没有给出土压力作用点位置。不少土力学教科书把库伦土压力公式中挡墙高度h这一已知量改写为从墙顶起算的墙背计算点深度这一变量即把与挡墙高度h有关的土压力
（式中
为土的重度，K为主动或被动土压力系数）改写为以墙背计算点深度为自变量的土压力函数
并对墙背计算点深度z求导，由此得出在库伦条件下土压力沿墙高呈三角形分布、作用点位于挡墙高度
的下三分点处的结论。由于上述改写使库伦理论中的滑面由通过墙踵的唯一滑面变成不通过墙踵的无数滑面（如图1所示），上述关于库伦条件下土压力分布和作用点的认识是对库伦理论的误解。在库伦条件下土压力沿墙高呈三角形分布、作用点位于挡墙高度的下三分点处不能视为库伦理论中的结论而只能视为应用库伦理论时对土压力分布和作用点问题的补充假定。
图1 库伦的滑面假定及其误解
作者所了解的各种试验和工程实测资料（如黄求顺等人收集的资料[1]和王元站等人收集到的前苏联资料[2]）都不支持上述土压力作用点的结论和假定，当土体无粘聚力时，主动土压力作用点均高于挡墙高度的下三分点。主动土压力作用点位置偏低使重力式挡土墙设计不得不把抗倾覆稳定安全系数提高到显著大于抗滑移稳定安全系数的水平：抗滑移稳定安全系数为1.3，抗倾覆稳定安全系数原为1.5，后又提高到1.6。
在实际工程中，锚杆支护结构设计大多是按土（岩）压力接近于均布进行荷载算的。土（岩）压力大小和方向按朗金理论和库伦理论确定而作用点不按其确定的做法显得有点牵强。
1.8 坡面（或坡顶或地层界面）倾斜的多层岩土体和结构面不呈直线的岩土体产生的主动岩土压力无法计算
边坡工程中，坡面倾斜或坡顶倾斜或地层界面倾斜的多层土（岩）体是常见的，如由填土、原状土、强风化层或破碎岩层组成的边坡。
朗金型理论要求墙背直立、土（岩）体顶面水平、有多层土时是水平分层，库伦型理论要求岩土体均质，两者都不能计算这类边坡产生的主动土压力。
边坡工程中，总体外倾的土岩界面常常构成滑面，但它往往不是直线形，尤其是总体倾角不大的土岩界面。总体外倾的层面也常常构成滑面，但它有时也不是直线形。
朗金型理论和库伦型理论建立在滑面为直线的基础上，当结构面不呈直线时，相应主动岩土压力无法用朗金型理论和库伦型理论进行计算。
1.9 对应等效的抗滑稳定系数定义有不同的滑坡支护结构岩土荷载计算结果
对平面滑动，有三种等效的抗滑稳定系数定义。
第一种定义是抗滑力与滑动力之比，定义式为：
第二种定义是强度参数调整系数，它是这样的系数：滑面粘聚力和内摩擦系数这两个抗剪强度参数按除以该系数的方式调整后滑面刚好处于极限平衡状态。滑面极限平衡方程为：
第三种定义是滑动力调整系数，它是这样的系数：滑动力按乘以该系数的方式调整后滑面刚好处于极限平衡状态。滑面极限平衡方程为：
由（3）式和（4）式也能得到（2）式。因此，对平面滑动，三种抗滑稳定系数定义是等效的。当把剩余下滑力用做抗滑支护结构岩土荷载时，对应于强度参数调整系数的抗滑支护结构岩土荷载为：
对应于滑动力调整系数的抗滑支护结构岩土荷载为：
由（5）式和（6）式可知，对应于强度参数调整系数的抗滑支护结构岩土荷载与对应于滑动力调整系数的抗滑支护结构岩土荷载是不同的，后者是前者的
