论文部分内容阅读
摘 要：目前，边坡失稳的防治仍然是一项很艰巨的任务，对边坡的稳定性分析及处治技术进行深入研究具有重要的意义。论文首先分析了影响边坡失稳的因素，介绍了边坡工程稳定性分析的一些常用方法，并提出了边坡工程的加固治理方法。
关键词：水库；边坡；稳定性；
中图分类号：TU457 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-10-00-02
我国是一个多地质灾害的国家，在众多的地质灾害中，边坡失稳灾害以其分布广危害大，而对国民经济和人民生命财产造成巨大的损失。河道上修建大坝后，由于水库水位的抬高引起库区边坡地下水位的上升与水库调度运用引起的水位骤降，都会在不同程度上降低边坡的稳定性，造成库区部分边坡发生滑坡与崩塌，从而大大增加入库泥沙数量，影响库区及库尾航道的畅通，甚至威胁着水库的安全和寿命。水库边坡施工过程中坝肩开挖边坡的失稳，可能危及施工人员的生命安全。正常运营后，失稳岩土体滑入水库中，会减小水库库容，甚至导致水库的废弃。库岸滑坡直接危及水工建筑的安全，高速滑坡造成巨大的涌浪可能引起溃坝。因此，研究边坡变形破坏的过程，分析其失稳的主要影响因素，对正确评价边坡的稳定性、采取相应有效的边坡加固治理措施具有重要的现实意义。
一、水库边坡稳定性的影响因素
边坡在形成的过程中，其内部原有的应力状态发生了变化，引起了应力集中和应力重分布等。为适应这种应力状态的变化，边坡出现了不同形式和不同规模的变形与破坏，这是推动边坡演变的内在原因；各种自然条件和人类的工程活动等也使边坡的内部结构出现了相应的变化，这些条件是推动边坡演变的外部因素。
（一）地质构造
地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。西北地区地质构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃，断层带岩石破碎，风化严重，又是地下水最丰富和活动的地区极易发生滑坡。岩层或结构的产状对边坡稳定也有很大影响，水平岩层的边坡稳定性较好，但存在陡倾的节理裂隙，则易形成崩塌和剥落。同向缓倾的岩质边坡（结构面倾向和边坡坡面倾向一致，倾角小于坡角）的稳定性比反向倾斜的差，这种情况最易产生顺层滑坡。结构面或岩层倾角愈陡，稳定性愈差
（二）汇水域及地表、地下水文
地表水和地下水是影响边坡稳定性的重要因素。不少滑坡的典型实例都与水的作用有关或者水是滑坡的触发因素，处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用，而不透水的边坡，将承受静水压力；充水的张开裂隙将承受裂隙水静水压力的作用；地下水的渗流，将对边坡岩土体产生动水压力。水对边坡岩体还产生软化或泥化作用，使岩土体的抗剪强度大为降低；地表水的冲刷，地下水的溶蚀和潜蚀也直接对边坡产生破坏作用。
（三）地层岩性
岩性对边坡的稳定及其边坡的坡高和坡角起重要的控制作用。坚硬完整的块状或厚层状岩石如花岗岩、石灰岩、砾岩等可以形成数百米的陡坡，如长江三峡峡谷。而在淤泥或淤泥质软土地段，由于淤泥的塑性流动，几乎难以开挖渠道，边坡随挖随塌，难以成形。黄土边坡在干旱时，可以直立陡峻，但一经水浸土的强度大减，变形急剧，滑动速度快，规模和动能巨大，破坏力强且有崩塌性。松散地层边坡的坡度较缓。
（四）气候因素
极端的气候条件和全球气候变化构成滑坡发生的主要触发和诱发条件，我国高海拔高寒的西北地区，主要受季风气候影响。
（五）地震作用
地震对边坡稳定性的影响表现为累积和触发（诱发）等两方面效应。
1、累积效应
边坡中由地震引起的附加力S的大小，通常以边坡变形体的重量W与地震振动系数k之积表示（S=kW）。在一般边坡稳定性计算中，将地震附加力考虑为水平指向坡外的力。但实际上应以垂直与水平地震力的合力的最不利方向为计算依据。总位移量的大小不仅与震动强度有关，也与经历的震动次数有关，频繁的小震对斜坡的累进性破坏起着十分重要的作用，其累积效果使影响范围内岩体结构松动，结构面强度降低。
2、触发（诱发）效应
触发效应可有多种表现形式。在强震区，地震触发的崩塌、滑坡往往与断裂活动相联系。高陡的陡倾层状边坡，震动可促进陡倾结构面（裂缝）的扩展，并引起陡立岩层的晃动。它不仅可引发裂缝中的空隙水压力（尤其是在暴雨期）激增而导致破坏，也可因晃动造成岩层根部岩体破碎而失稳。
二、水库边坡工程稳定性分析方法
（一）边坡可靠性分析法
边坡工程是以岩土体为工程材料，以岩土体天然结构为工程结构，或以堆置物为工程材料，以人工控制结构为工程结构的特殊构筑物。这些构筑物都程度不同地存在组成和结构上的不均匀性，天然边坡尤为突出，因为构成边坡的地质体经受长期的多循环的地质作用，而且作用强度不一，且又错综复杂，致使它们的工程地质性质差异很大。现阶段边坡可靠度分析的常用方法有蒙特卡洛模拟法，可靠指标法，统计矩法以及随机有限元法。
（二）边坡极限平衡法
极限平衡法是边坡稳定分析计算的主要方法，也是工程实践中应用最多的一种方法。它是在已知滑动面上对边坡进行静力平衡计算，根据边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理（即静力平衡原理）分析边坡各种破坏模式下的受力状态，以及利用边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。 对于均匀土体可以通过经验或者优化的方法获得滑移面，因而十分适合土质边坡。
三、水库边坡的加固治理
（一）加固方法的比较
1、加固。
1）注漿加固。当边坡坡体较破碎、节理裂隙较大时，可采用压力注浆这一手段，对边坡坡体进行加固。灌浆液在压力的作用下，通过钻孔壁周围切割的节理裂隙向四周渗透，对破碎边坡岩土体起到胶结作用，形成整体；此外，砂浆柱对破碎边坡岩土体起到螺栓连接作用，达到提高坡体整体性及稳定性的目的。注浆加固可对边坡进行深层加固； 2）土钉加固。对于软质岩石边坡或土质边坡，可向坡体内打入足够数量的土钉，对边坡起到加固作用。土钉加固边坡的机理类似于群锚的作用。与锚杆相比，土钉加固具有“短”而“密”的特点，是一种浅层边坡加固技术。两者在设计计算理论上有所不同，但在施工工艺上是相似的；
3）锚杆加固。当边坡坡体破碎，或边坡地层软弱时，可打入一定数量的锚杆，对边坡进行加固。锚杆加固边坡的机理相当于螺栓的作用。锚杆加固为一种中浅层加固手段；
4）土工布加固。该方法属于内部加固结构的铺设型方法，这类构件具有不同的规格型号，随着填土一层一层地铺设，以适应不同的环境要求，在坡面往往将土工布弯回；
5）预应力锚索加固。当边坡较高、坡体可能的潜在破裂面位置较深时，预应力锚索是一种较好的深层加固手段。目前，在高边坡的加固工程中，正逐渐发展成为一种趋势，被越来越多的人接受。
2、支挡。支挡（挡墙、抗滑桩等）是边坡处治的基本措施。对于不稳定的边坡岩土体，使用支挡结构（挡墙、抗滑桩等）对其进行支挡，是一种较为可靠的处治手段。它的优点是可从根本上解决边坡的稳定性问题，达到根治的目的。
3、排水。
1）截水沟。为防止边坡以外的水流进入坡体，对坡面进行冲刷，影响边坡稳定性，通常在边坡外缘设置截水沟，以拦截坡外水流；
2）坡内排水沟。除在边坡外缘设置截水沟外，在边坡坡体内应设置必要的排水沟，使大气降雨能尽快排出坡体，避免对边坡稳定产生不利影响。
4、防护。
边坡防护包括植物防护和工程防护。
1）工程防护：
①喷射素混凝土防护。对于稳定性较好的岩质边坡，可在其表面喷射一层素混凝土，防止岩石继续风化、剥落，达到稳定边坡的目的。这是一种表层防护处治措施；
②砌体封闭防护。当边坡坡度较陡、坡面土体松散、自稳性差时，可采用圬工砌体封闭防护措施。砌体封闭防护包括浆砌片石、浆砌块石、浆砌条石、浆砌预制块、浆砌混凝土空心砖等。
2）植物防护。植物防护是在坡面上栽种树木、植被、草皮等植物，通过植物根系发育，起到固土，防止水土流失的一种防护措施。这种防护措施一般适用于边坡不高、坡角不大的稳定边坡。
四、结语
滑坡的防治，首先要根据边坡的水文工程地质特点，分析影响边坡变形破坏的因素，抓住重點，因地制宜，综合考虑，制定出切合实际的防治设计方案，同时严格掌握科学合理的施工方法，才能达到彻底根治病害边坡的目的，为工程的顺利进行和构造物的安全运行提供可靠的保障。目前，我国正大规模的开展基础设施的建设，这为边坡工程的研究创造了良好的条件，同时也需要加强对边坡工程稳定性分析评价方法方面的研究，以指导工程的设计与施工。
参考文献：
[1]宋军，张敬东.肯斯瓦特水库边坡稳定性综合分析[J].铁道建筑 ，2013，（8）：105-108
[2]舒安平，匡尚富，徐永年等.库区土质边坡稳定性分析[J].水利学报，2000，（5）：17-21
关键词：水库；边坡；稳定性；
中图分类号：TU457 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-10-00-02
我国是一个多地质灾害的国家，在众多的地质灾害中，边坡失稳灾害以其分布广危害大，而对国民经济和人民生命财产造成巨大的损失。河道上修建大坝后，由于水库水位的抬高引起库区边坡地下水位的上升与水库调度运用引起的水位骤降，都会在不同程度上降低边坡的稳定性，造成库区部分边坡发生滑坡与崩塌，从而大大增加入库泥沙数量，影响库区及库尾航道的畅通，甚至威胁着水库的安全和寿命。水库边坡施工过程中坝肩开挖边坡的失稳，可能危及施工人员的生命安全。正常运营后，失稳岩土体滑入水库中，会减小水库库容，甚至导致水库的废弃。库岸滑坡直接危及水工建筑的安全，高速滑坡造成巨大的涌浪可能引起溃坝。因此，研究边坡变形破坏的过程，分析其失稳的主要影响因素，对正确评价边坡的稳定性、采取相应有效的边坡加固治理措施具有重要的现实意义。
一、水库边坡稳定性的影响因素
边坡在形成的过程中，其内部原有的应力状态发生了变化，引起了应力集中和应力重分布等。为适应这种应力状态的变化，边坡出现了不同形式和不同规模的变形与破坏，这是推动边坡演变的内在原因；各种自然条件和人类的工程活动等也使边坡的内部结构出现了相应的变化，这些条件是推动边坡演变的外部因素。
（一）地质构造
地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。西北地区地质构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃，断层带岩石破碎，风化严重，又是地下水最丰富和活动的地区极易发生滑坡。岩层或结构的产状对边坡稳定也有很大影响，水平岩层的边坡稳定性较好，但存在陡倾的节理裂隙，则易形成崩塌和剥落。同向缓倾的岩质边坡（结构面倾向和边坡坡面倾向一致，倾角小于坡角）的稳定性比反向倾斜的差，这种情况最易产生顺层滑坡。结构面或岩层倾角愈陡，稳定性愈差
（二）汇水域及地表、地下水文
地表水和地下水是影响边坡稳定性的重要因素。不少滑坡的典型实例都与水的作用有关或者水是滑坡的触发因素，处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用，而不透水的边坡，将承受静水压力；充水的张开裂隙将承受裂隙水静水压力的作用；地下水的渗流，将对边坡岩土体产生动水压力。水对边坡岩体还产生软化或泥化作用，使岩土体的抗剪强度大为降低；地表水的冲刷，地下水的溶蚀和潜蚀也直接对边坡产生破坏作用。
（三）地层岩性
岩性对边坡的稳定及其边坡的坡高和坡角起重要的控制作用。坚硬完整的块状或厚层状岩石如花岗岩、石灰岩、砾岩等可以形成数百米的陡坡，如长江三峡峡谷。而在淤泥或淤泥质软土地段，由于淤泥的塑性流动，几乎难以开挖渠道，边坡随挖随塌，难以成形。黄土边坡在干旱时，可以直立陡峻，但一经水浸土的强度大减，变形急剧，滑动速度快，规模和动能巨大，破坏力强且有崩塌性。松散地层边坡的坡度较缓。
（四）气候因素
极端的气候条件和全球气候变化构成滑坡发生的主要触发和诱发条件，我国高海拔高寒的西北地区，主要受季风气候影响。
（五）地震作用
地震对边坡稳定性的影响表现为累积和触发（诱发）等两方面效应。
1、累积效应
边坡中由地震引起的附加力S的大小，通常以边坡变形体的重量W与地震振动系数k之积表示（S=kW）。在一般边坡稳定性计算中，将地震附加力考虑为水平指向坡外的力。但实际上应以垂直与水平地震力的合力的最不利方向为计算依据。总位移量的大小不仅与震动强度有关，也与经历的震动次数有关，频繁的小震对斜坡的累进性破坏起着十分重要的作用，其累积效果使影响范围内岩体结构松动，结构面强度降低。
2、触发（诱发）效应
触发效应可有多种表现形式。在强震区，地震触发的崩塌、滑坡往往与断裂活动相联系。高陡的陡倾层状边坡，震动可促进陡倾结构面（裂缝）的扩展，并引起陡立岩层的晃动。它不仅可引发裂缝中的空隙水压力（尤其是在暴雨期）激增而导致破坏，也可因晃动造成岩层根部岩体破碎而失稳。
二、水库边坡工程稳定性分析方法
（一）边坡可靠性分析法
边坡工程是以岩土体为工程材料，以岩土体天然结构为工程结构，或以堆置物为工程材料，以人工控制结构为工程结构的特殊构筑物。这些构筑物都程度不同地存在组成和结构上的不均匀性，天然边坡尤为突出，因为构成边坡的地质体经受长期的多循环的地质作用，而且作用强度不一，且又错综复杂，致使它们的工程地质性质差异很大。现阶段边坡可靠度分析的常用方法有蒙特卡洛模拟法，可靠指标法，统计矩法以及随机有限元法。
（二）边坡极限平衡法
极限平衡法是边坡稳定分析计算的主要方法，也是工程实践中应用最多的一种方法。它是在已知滑动面上对边坡进行静力平衡计算，根据边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理（即静力平衡原理）分析边坡各种破坏模式下的受力状态，以及利用边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。 对于均匀土体可以通过经验或者优化的方法获得滑移面，因而十分适合土质边坡。
三、水库边坡的加固治理
（一）加固方法的比较
1、加固。
1）注漿加固。当边坡坡体较破碎、节理裂隙较大时，可采用压力注浆这一手段，对边坡坡体进行加固。灌浆液在压力的作用下，通过钻孔壁周围切割的节理裂隙向四周渗透，对破碎边坡岩土体起到胶结作用，形成整体；此外，砂浆柱对破碎边坡岩土体起到螺栓连接作用，达到提高坡体整体性及稳定性的目的。注浆加固可对边坡进行深层加固； 2）土钉加固。对于软质岩石边坡或土质边坡，可向坡体内打入足够数量的土钉，对边坡起到加固作用。土钉加固边坡的机理类似于群锚的作用。与锚杆相比，土钉加固具有“短”而“密”的特点，是一种浅层边坡加固技术。两者在设计计算理论上有所不同，但在施工工艺上是相似的；
3）锚杆加固。当边坡坡体破碎，或边坡地层软弱时，可打入一定数量的锚杆，对边坡进行加固。锚杆加固边坡的机理相当于螺栓的作用。锚杆加固为一种中浅层加固手段；
4）土工布加固。该方法属于内部加固结构的铺设型方法，这类构件具有不同的规格型号，随着填土一层一层地铺设，以适应不同的环境要求，在坡面往往将土工布弯回；
5）预应力锚索加固。当边坡较高、坡体可能的潜在破裂面位置较深时，预应力锚索是一种较好的深层加固手段。目前，在高边坡的加固工程中，正逐渐发展成为一种趋势，被越来越多的人接受。
2、支挡。支挡（挡墙、抗滑桩等）是边坡处治的基本措施。对于不稳定的边坡岩土体，使用支挡结构（挡墙、抗滑桩等）对其进行支挡，是一种较为可靠的处治手段。它的优点是可从根本上解决边坡的稳定性问题，达到根治的目的。
3、排水。
1）截水沟。为防止边坡以外的水流进入坡体，对坡面进行冲刷，影响边坡稳定性，通常在边坡外缘设置截水沟，以拦截坡外水流；
2）坡内排水沟。除在边坡外缘设置截水沟外，在边坡坡体内应设置必要的排水沟，使大气降雨能尽快排出坡体，避免对边坡稳定产生不利影响。
4、防护。
边坡防护包括植物防护和工程防护。
1）工程防护：
①喷射素混凝土防护。对于稳定性较好的岩质边坡，可在其表面喷射一层素混凝土，防止岩石继续风化、剥落，达到稳定边坡的目的。这是一种表层防护处治措施；
②砌体封闭防护。当边坡坡度较陡、坡面土体松散、自稳性差时，可采用圬工砌体封闭防护措施。砌体封闭防护包括浆砌片石、浆砌块石、浆砌条石、浆砌预制块、浆砌混凝土空心砖等。
2）植物防护。植物防护是在坡面上栽种树木、植被、草皮等植物，通过植物根系发育，起到固土，防止水土流失的一种防护措施。这种防护措施一般适用于边坡不高、坡角不大的稳定边坡。
四、结语
滑坡的防治，首先要根据边坡的水文工程地质特点，分析影响边坡变形破坏的因素，抓住重點，因地制宜，综合考虑，制定出切合实际的防治设计方案，同时严格掌握科学合理的施工方法，才能达到彻底根治病害边坡的目的，为工程的顺利进行和构造物的安全运行提供可靠的保障。目前，我国正大规模的开展基础设施的建设，这为边坡工程的研究创造了良好的条件，同时也需要加强对边坡工程稳定性分析评价方法方面的研究，以指导工程的设计与施工。
参考文献：
[1]宋军，张敬东.肯斯瓦特水库边坡稳定性综合分析[J].铁道建筑 ，2013，（8）：105-108
[2]舒安平，匡尚富，徐永年等.库区土质边坡稳定性分析[J].水利学报，2000，（5）：17-21