水庫施工期間壩前滑坡穩(wěn)定性探索

曾凱

摘 要：為深入了解水庫建設(shè)施工期間壩前滑坡的狀況，文中以J庫區(qū)滑坡為研究實(shí)例，借助對GPS技術(shù)的合理運(yùn)用，有效地監(jiān)測了庫岸滑坡表面位移狀況與變形狀況，有效地監(jiān)測了水庫施工期間滑坡演變的整個(gè)過程。

關(guān)鍵詞：水庫施工期間；壩前滑坡；穩(wěn)定性；探索

伴隨水利工程項(xiàng)目的施工建設(shè)，國內(nèi)水庫建設(shè)數(shù)量明顯增加，而建設(shè)期間的庫岸滑坡也逐漸發(fā)展成危害程度最大且最為常見的地質(zhì)災(zāi)害。特別是壩前滑坡，因與主壩的距離不遠(yuǎn)，如果出現(xiàn)失穩(wěn)的情況，必然會帶來不可估量的后果。根據(jù)相關(guān)資料數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的主要原因就是降雨的滲入。近年來，水利工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，很多庫岸邊坡失穩(wěn)的情況也通常在雨季發(fā)生。由此可見，深入研究并分析水庫施工期間壩前滑坡穩(wěn)定性具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 水庫施工期間壩前滑坡工程項(xiàng)目地質(zhì)狀況研究

J水庫工程的庫區(qū)面積為920平方千米，屬于河谷型的數(shù)據(jù)，山勢十分挺拔且溝壑縱橫。其中，此工程中的滑坡平面平均寬度是400米，以長舌形表現(xiàn)出來，分布的高程在2095-2360米范圍內(nèi)，上部分主要是大塊石，而中部則是塊石與土體混雜，下部則以黃土類土壤為主。在滑體基座面表面覆蓋松散的基層，而厚度在30-73米之間，坡度的局部相對陡峭，處于30-40°之間，且地下水的含水層厚度是10-35米之間，實(shí)際埋深在1-15米之間[1]。

2 水庫施工期間壩前滑坡的監(jiān)測

在J水庫施工建設(shè)期間，水利樞紐企業(yè)對GPS進(jìn)行了合理運(yùn)用，長期監(jiān)測了此滑坡的位移狀況。根據(jù)滑坡工程項(xiàng)目的地質(zhì)條件，確定在滑坡體之上設(shè)置19個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。要想確保獲取數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性與及時(shí)性，選擇使用了型號為北極星9600的GPS實(shí)施長期性同樣實(shí)時(shí)性的監(jiān)測。

3 影響水庫施工期間滑坡失穩(wěn)的常見因素

根據(jù)對J水庫施工期間滑坡失穩(wěn)情況的研究可以發(fā)現(xiàn)，滑體中部是最主要的滑動區(qū)域，而在變形的過程中，首先是慢速變形，隨后是快速變形破壞，最后的表現(xiàn)就是變形失穩(wěn)。由此可見，水庫施工建設(shè)期間，壩前滑坡變形屬于蠕變破壞的過程，受到外界條件的影響，使得壩前滑坡失穩(wěn)程度不斷加劇。在J水庫工程項(xiàng)目中，滑體的中后部監(jiān)測點(diǎn)的位移是最大的，而后部監(jiān)測點(diǎn)的位置偏小，前緣監(jiān)測點(diǎn)的位移是最小的?？偨Y(jié)發(fā)現(xiàn)在J水庫施工期間，滑體變形與破壞的表現(xiàn)就是中后部位推前緣部分發(fā)生滑動。

3.1 圍堰建成之前的影響因素

在水庫圍堰建成之前，水庫的水位變化并不明顯，所以可以將庫水位變化影響庫岸邊坡穩(wěn)定性的程度忽略處理。另外，此庫區(qū)在7-9月份期間的降雨量相對較大，而且月降雨量都超過100毫米，壩前滑坡監(jiān)測點(diǎn)位移有所增加。在1-6月份期間，庫區(qū)的降雨量不大，而且月降雨量都不超過50毫米[2]。其中，壩前滑坡監(jiān)測點(diǎn)位移表現(xiàn)主要為慢速變形的狀態(tài)，每天水平位移的變化速率是0.11毫米。在這種情況下，施工圍堰在建成之前，滑體變形破壞的形式主要是蠕變破壞。

3.2 圍堰建成之后的影響因素

在J水庫圍堰建成以后，水庫的水位明顯提高，且回水的高度是2118米，而滑坡段的水位提高了23米。與此同時(shí)，滑體的位移也隨之增加，受水庫水的影響，滑坡則處于極限穩(wěn)定的狀態(tài)。但是，滑體的變形幅度顯著增加，特別是滑體的中部出現(xiàn)了明顯的變形情況。由此可見，在圍堰施工建設(shè)完成以后，水庫水位的上升會使得壩前的滑坡出現(xiàn)嚴(yán)重變形失穩(wěn)問題。

4 水庫施工期間壩前滑坡失穩(wěn)主要機(jī)理研究

4.1 降雨因素

由降雨因素所引發(fā)的滑坡問題，集中表現(xiàn)為降雨導(dǎo)致巖土體靜水壓力、浮托力和動水壓力作用改變。在這種情況，可以積極構(gòu)建降水所引發(fā)的滑力學(xué)模型。

一方面，在坡體表層巖體重力作用之下，會導(dǎo)致后緣形成拉應(yīng)力。在滿足亦或是超過巖體抗拉強(qiáng)度的情況下，后緣就會形成拉裂縫，并在降水深入的基礎(chǔ)上，在坡體內(nèi)部形成靜水壓力。而受到后緣坡體拉應(yīng)力與后緣裂縫靜水壓力的作用與影響，使得裂縫的深度與剪切面一致，在靜水壓力處于最大狀態(tài)下，就會使得滑動的剪切面形成[3]。

另一方面，降水會沿著拉裂縫向坡體內(nèi)部滲入，并達(dá)到剪切面貫通的目標(biāo)。在這種情況下，滑體力學(xué)機(jī)制就會隨之改變，可以通過表1表現(xiàn)出來：

在此基礎(chǔ)上，綜合考慮J水庫勘察資料信息了解到，拉張裂縫一般在高程超過2270米的滑坡位置分布，通常分布于滑坡的主平臺與上部滑坡壁的周邊。其中，長度控制在20-35米之間，寬度在0.2-0.4米之間，深度在0.2-0.4米之間。而剪切裂縫的高程范圍在2240-2310米之間，長度在20-60米之間，而且后緣離縫并沒有達(dá)到剪切面。

根據(jù)以上研究可以發(fā)現(xiàn)，因降雨所誘發(fā)的滑坡力學(xué)機(jī)制就是水庫7-9月份的降雨量過大，且降雨很容易在短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致滑體內(nèi)部地下水位發(fā)生顯著改變。但受降水所引發(fā)的浮托影響，增加了揚(yáng)壓力，而有效應(yīng)力下降，使得巖土體的抗剪強(qiáng)度減少，最終致使穩(wěn)定性的系數(shù)下降，致使滑坡穩(wěn)定性喪失。

4.2 水庫水位上升因素

因J水庫滑坡滑動面是圓弧形，借助靜力平衡計(jì)算的方法，對水庫水位孔隙水壓力影響邊坡穩(wěn)定性的力學(xué)程度進(jìn)行分析。在圍堰施工建設(shè)完成以后，水庫水位明顯提高，而滑體浸水的部分一般分布于抗滑段之上。由于抗滑段抗滑力降低而影響邊坡抗滑力程度超過下滑力降低而影響邊坡下滑力程度，所以下滑力超過抗滑力。

結(jié)束語

綜上所述，為確保水庫施工期間壩前滑坡問題得到有效地治理，就必須要明確降雨與滑體變形的滯后期與具體時(shí)間，在堅(jiān)實(shí)施工圍堰過程中，要合理采取必要的治理措施，只有這樣，才能夠?qū)崿F(xiàn)水庫工程項(xiàng)目的順利建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋丹青，梁收運(yùn)，王志強(qiáng).水庫施工期間壩前滑坡穩(wěn)定性研究[J].水利水電技術(shù)，2016（10）：109-114.

[2] 原先凡，胡帥，楊威，等.基于時(shí)空演化規(guī)律的某水庫邊坡穩(wěn)定性及其變形特征分析[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017（3）：71-78.