水電工程高陡邊坡全生命周期安全控制研究綜述

陳川 李寧靜

摘 要：社會經(jīng)濟的發(fā)展，促進了人們生活水平的提高，城市化的建設(shè)，使各個工程領(lǐng)域的安全問題成為了重要的話題。水電工程高陡邊坡普遍有著巨大的規(guī)模，因此對于安全問題的要求也明顯提高?？梢哉f，水電工程高陡邊坡的設(shè)計與施工的難度在國際中都屬于極為罕見的，并且在當前的時代背景下，已經(jīng)成為了水電建設(shè)工程的一項重要課題?；诖耍疚臄M對水電工程高陡邊坡全生命周期安全控制做初步研究，以期能夠為我國水電工程建設(shè)的進一步發(fā)展提供些許參考。

關(guān)鍵詞：水電工程；高陡邊坡；生命周期；安全控制

隨著全球經(jīng)濟一體化時代的到來，節(jié)能減排和節(jié)能降耗已經(jīng)成為促進國際低碳經(jīng)濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略措施。按照我國的能源結(jié)構(gòu)來看，加強力度重點改善西南水利能源的開發(fā)已經(jīng)成為改善我國整體能源結(jié)構(gòu)的重要工作內(nèi)容。在這樣的大環(huán)境要求下，諸多大型甚至特大型的水電工程都已經(jīng)全面開始提上建設(shè)日程，與此同時，一些關(guān)于水電工程高陡邊坡的生命周期安全控制等具有挑戰(zhàn)性的難題也應(yīng)運而生。安全問題是任何工程的前提，尤其是對于水電工程高陡邊坡的建設(shè)，因此做好安全控制也是確保我國水電工程建設(shè)和資源開發(fā)重要保障，深入開展對水電工程高陡邊坡全生命周期安全控制研究，具有重要的意義。

1 水電工程高陡邊坡概述

我國的水電工程高陡邊坡工程主要以我國西南地區(qū)為主，當?shù)氐囊恍┐笮退姽こ唐毡榉植加谏顪Y與河谷中，工程的建設(shè)需要建造大型壩基，因此就需要進行大規(guī)模的高陡邊坡開挖工程，蓄水發(fā)電和通航、大壩和高陡邊坡共同構(gòu)成了一個有機整體，并且其相互作用相互影響，表現(xiàn)為，高陡邊坡需要在高強度的巖體上進行開挖，這就涉及到大規(guī)模的巖體錨固和大范圍的滲流控制，這些工程都需要彼此相互作用，因此，一旦巖體的地質(zhì)出現(xiàn)問題，則會造成重大的安全隱患，由此可見，壩基的安全與穩(wěn)定性就是確保水電工程高陡邊坡安全的前提[1]。

2 水電工程高陡邊坡安全生命周期安全控制

從地質(zhì)學(xué)的角度看，巖體邊坡有著特定的生命周期，也就是所謂的地質(zhì)時期，這個時期是個較為漫長的過程。水電工程的高陡邊坡安全就是基于此進行作用改造而成，大型水電工程的高陡邊坡安全性能因此并不能僅取決于設(shè)計環(huán)節(jié)，更需要考慮施工的質(zhì)量和良好的運行控制。也就是說，衡量水電工程高陡邊坡的安全性能不應(yīng)當受某一階段或環(huán)節(jié)的束縛，而應(yīng)當需要進行全面的生命周期安全性能評估和安全控制[2]。因此，水電工程高陡邊坡全生命周期就是指以設(shè)計環(huán)節(jié)為開始，直到巖體開挖錨固到滲流的控制等工程作用的所有環(huán)節(jié)為過程，以投入使用為目標直至退役的整個生命周期安全控制的過程。

安全控制也是水電工程高陡邊坡運營過程中的重要工作，因為一旦高陡邊坡在全生命周期中出現(xiàn)性能、結(jié)構(gòu)老化的現(xiàn)象，則將導(dǎo)致邊坡的急劇變形，穩(wěn)定性受到嚴重影響進而出現(xiàn)嚴重的安全隱患。一直以來，關(guān)于水電工程高陡邊坡全生命周期安全控制的相關(guān)研究并不深刻，因此導(dǎo)致一些災(zāi)難性事故的發(fā)生，可見水電工程高陡邊坡的安全問題已經(jīng)不容忽視。

3 水電工程高陡邊坡全生命周期安全控制的重點

3.1 高地應(yīng)力區(qū)河谷邊和邊坡巖體工程作用系統(tǒng)研究

高地應(yīng)力區(qū)河谷邊和邊坡巖體的演變是經(jīng)過漫長的地質(zhì)變化演變而來的，因此其相關(guān)的結(jié)構(gòu)具有一定的特色性質(zhì)，高地應(yīng)力區(qū)河谷邊和邊坡巖體工程在施工過程中，應(yīng)該充分的考慮巖土應(yīng)力的分布情況，針對不同的巖體進行不同的施工設(shè)計，尤其要注意開挖方式與程序等對EDZ的孕育演化所起的控制作用，在對巖土爆破時還要注重聯(lián)合爆炸荷載與開挖卸荷。

3.2 周圍環(huán)境對高陡邊坡變形與穩(wěn)定性機制演變情況的影響

想要研究周圍環(huán)境對高陡邊坡變形與穩(wěn)定性機制演變情況的影響必須運用物理學(xué)的相關(guān)知識進行研究，將動力學(xué)機制充分的運用到錨固體系以及滲流控制系統(tǒng)的性能演化中，還要考慮庫水周期性漲落形成的循環(huán)所具備的相關(guān)條件，還要有效的規(guī)避地震等自然災(zāi)害破壞性的影響，根據(jù)邊坡巖體物理力學(xué)性能演化的相關(guān)特征，在觀察尺度上，對巖石受力情況所導(dǎo)致的錯位和演變過度到裂隙尺度中，通過新生裂隙與原生理相互貫通后，將巖石的發(fā)展狀況結(jié)合到巖石的結(jié)構(gòu)尺度中[3]。由于高陡邊坡錨固體系與滲流控制系統(tǒng)的不斷變化的特性，因此會導(dǎo)致出現(xiàn)巖體和錨索鋼絞線在受力時出現(xiàn)一定的侵蝕作用，嚴重的將導(dǎo)致部分地區(qū)的巖土開裂，項目工程有可能導(dǎo)致坍塌，在對水電工程高陡邊坡全生命周期安全控制時還要注重設(shè)計一些排水裝置，其原因在于巖土在長期的演變過程中會出現(xiàn)滲水等狀況，在巖體出現(xiàn)滲水時還會伴發(fā)淤泥堵塞的情況。

3.3 水電工程高陡邊坡全生命周期安全控制相關(guān)性能的評估

水電工程高陡邊坡全生命周期安全控制相關(guān)性能的評估并不存在精準的評估方案，其原因就在于巖土?xí)S著地質(zhì)的不斷變化而變化，但是對于高陡邊坡全生命周期安全控制進行評估對于整個施工活動來說是至關(guān)重要的，評估的主要內(nèi)部包括對高邊坡監(jiān)測的結(jié)果進行反饋，保證邊坡演化階段與一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4 水電工程高陡邊坡全生命周期安全控制研究展望

水電工程高陡邊坡全生命周期的性能演化和安全控制已經(jīng)隨著時代的發(fā)展愈發(fā)被重視，諸多的新理論與新方法已經(jīng)開始更新，技術(shù)問題也體現(xiàn)出了一定的發(fā)展趨勢，國家出臺的“973”計劃項目政策的實施，將為水電工程高陡邊坡的安全控制創(chuàng)造前所未有的優(yōu)勢條件。相關(guān)文獻表明，未來關(guān)于水電工程高陡邊坡全生命周期安全控制的研究主要將圍繞高應(yīng)力區(qū)河谷邊坡開挖擾動區(qū)的形成和演化機制和強卸荷、高滲壓等邊坡巖體時效應(yīng)力學(xué)和分析穩(wěn)定性等方法，建立相關(guān)的模型，以新的控制方法和理論，來取得重要的進展和全新的突破。

5 結(jié)論

綜上所述，水電工程高陡邊坡全生命周期安全控制已經(jīng)成為當前不容回避的重要課題，加大相關(guān)的研究力度，乃是勢在必行之舉。

參考文獻

[1] 伍法權(quán)，劉彤，湯獻良，等.壩基巖體開發(fā)挖卸荷與分帶研究——以小灣水電站壩基巖體開挖為例[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2012，28（06）：1091-1098.

[2] 李寧，張平，段慶偉，等.裂隙巖體的細觀動力損傷模型[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2011，21（11）：1579-1584.

[3] 黃潤秋.中國西南巖石高邊坡的主要特征及其演化[J].地球科學(xué)進展，2012，20（3）：292-297.