库岸边坡坍塌的预测和治理措施论文.doc

库岸边坡坍塌的预测和治理措施论文摘要：通过对汾河水库的实地调查，查清了该库目前存在的地质灾害，其中 不稳定斜坡6处，滑坡6处，文章以汾河水库为例探讨库岸边坡特征及进行 库岸边坡稳定性分析的方法，并对库岸边坡坍塌的预测和治理提出建议关键词：边坡特征；库辭边坡；稳定性分析汾河水库地处山西省中西部，太原市西北的吕梁山区腹地，属于太原市郊区 范围自从建库以来，水库周边地区不断地有地质灾害，而且库岸处于湿陷 性黄土区，库区塌岸问题普遍存在据调查，水库在蓄水初期、高水位情况 下、汛期洪水到来之时，塌岸现象反映得最为强烈库区塌岸不仅侵蚀了大 片耕地还影啊到库区附近居民住宅的安全对群众生命财产和正常的生产、生 活，同时也是水库泥沙淤积的重要来源之一一、地质灾害现状1. 1水库库岸坍塌地质灾害汾河水库地处娄烦县境内的黄土丘陵沟壑区，为第四纪沉积层，有很厚的黄 土覆盖层，库岸为地形变化复杂的黄土丘陵和土石山区由于黄土的垂直节 理发育和崩解性、湿陷性，并且在外在的因素影响下、在蓄水浸泡和水浪淘 蚀作用下，库区塌岸现象极其严重据实测，库区塌岸线总长70km,已坍塌 土方3529万m3,毁坏耕地约33518hm2,目前尚有47km的库区塌岸线仍然坍 塌严重[6],在库岸两侧形成较为严重的库岸坍塌。

汾河水库左岸新修的公路 路面出现许多裂缝，尤其是靠近库岸的公路更是严重1. 2影响水库库岸边坡坍塌的因素水库库岸大部分为第四纪黄土属于湿陷性黄土构成库岸的第四纪黄土，黄土 状亚砂土、亚黏土和黏土，垂直节理发育，在自然状态下极限稳定坡角在以 上，特别是黄土所具有的湿陷性，受库水的长期浸泡，很容易形成塌岸首 先是库岸土体的物理力学指标和水理性质发生了变化，自身结构遭到破坏， 引起土粒分散和位移随着孔隙水压力的增加，土体内摩角、凝聚力减少，抗剪强度骤然降低同 时，随着库水位骤涨陡落以及水位降低后补给河流的地下水出流，能洗掉土 体颗粒间易溶的胶结物，使土体黏结力降低，极细颗粒随地下水逸出这样 岸壁土体在动水压力作用下，基底失去平衡，在上部重力作用下，即造成陡 崖立岸的躺塌或朋塌暴雨径流侵蚀、风蚀冻融以及地震筹影响，加速了塌 岸的进程如此恶性循环是库岸坍塌持续发生、发展的根本原因所在1. 3水库库岸边坡坍塌的形成机理及稳定性分析调查采用毕肖普等将边坡稳定安全系数 住 定义为沿整个滑裂面的抗剪强度 if,与实际产生的剪力T之比，即在滑动土体n个土条中任取一条记为i, 作用于土条上的各种力见图3, 土条上作用的已知力有：土条自身重量Wi, 水平作用力(例如地震惯性力)Qi，作用于土条两侧的孔隙压力(水压力)Ui、 及Ui+1,以及作用于土条底部的孔隙压力Uc另外，当滑裂面形状确定以后, 土条的有关几何尺寸如底部坡角ai,底长Li以及滑裂面上的强度指标Ci, tg©i也都是定值。

从图2可知，共计有5n〜2个未知量，而我们所能得到的只有各土条水平方 向及垂直方向力的平衡以及力矩平衡共个方程因此，边坡的稳定分析问 题实际上是一个高次超静定问题，平衡方程不足，在数学上是不能求解的， 可是在工程上又必须解出来如果把土条取得极薄，土条底部Ti及Ni合力 作用点可近似认为作用于土条底部的中点，就为已知这样未知量又减少了 n个，与方程数相比，还有n-2个未知量无法求出，要使问题得解就必须建 立新的条件方程这有两个可能的途径：一种是引进土体本身的应力一应变 关系，但这会使问题变得非常复杂；另一种就是作出各种简化假定以减少未 知量或增加方程数，这样的假定大致有下列3种1) 假定叶1个Xi值最简单的就是毕肖普在他的简化方法中假定所有的Xi 均为零2) 假定Xi与Ei的交角或条间力合力的方向(这个方向通常均需要通过试算 加以确定)3) 假定条件力合力的作用点位置例如简布提出的普遍条分法作了这些假定之后，超静定问题就可以转化为静定问题，问题可以得解而 且，一般來说，这些方法都并不一定要求滑裂面是个圆柱面，但各类方法的 计算步骤大都仍然非常复杂,一般均需试算或迭代如果考虑土条间力的作 用，可以使稳定安全系数得到提高，但任何合理的假定其求出的条间力必须 满足下列两个条件：(1) 在土条分界血上不违反土体破坏准则。

亦即由切向条间力得出的平均剪应力应小于分界而土体的平均抗剪强度，或每一土条分界面上的抗剪安全系数 F0必须大于1 (作为平衡设计,Fr应不小于Fs) o(2) —般地说，不允许土条之间出现拉力研究表明，为减少未知量所作的各种假定，在满足合理性要求的条件下，其 求出的安全系数差别都不大，能够满足工程要求但需指出，采用极限平衡 法来分析边坡稳定，由于没有考虑土体本身的应力一应变关系和实际工作状 态，所求出的土条之间的内力或土条底部的反力均不能代表边坡在实际工作 条件下真正的内力或反力，更不能求出变形我们只是利用这种通过人为假 定的虚拟状态来求出安全系数而已1・4分析结果根据平衡分析方法得出结果：所有库岸都会受到水库水位升降的影响：一是 在直陡段，岸坡高度7m〜26m,坡度大于70° ,如：西岸的峰火沟两侧、娄 烦镇以北和库区东岸的羊圈庄村一带，此段受水面沉降的影响和波浪的冲击 比较大，较容易产生滑坡和崩塌；二是缓坡+直陡段，岸边有一段缓坡，坡长 7m~15m,坡度在30左右，缓坡以上是直陡岸坡，高度5m~17m,坡度大于 70° ,如：西岸大坝至峰火沟一线此段库岸比较稳定易发生小的坍塌，也可 有产生滑坡的可能性；三是缓坡段,岸边均为缓坡，坡度在28°左右，如库 区东岸大坝至羊圈庄村、盐市崖至庙湾乡和西岸西街村两侧此段水面沉降的 影响最大，容易出现地面塌陷，是比较容易发生滑坡的地段；四是一般段， 岸坡高坡度在45。

左右，如：库区东岸的常家坡一带，此段比较稳 定，会产生一些面塌陷，受波浪影响水土流失比较严重二、汾河水库库岸边坡的防治建议通过对库岸的稳定性分析结果和水库库岸地质灾害现状，结合水库库区的地 质因素、水文因素、地形因素和其他因素，可以使我们对库岸的灾害进行准 确预测，这一工作也是多数大中型水库在开展的工作项目，目的是进行坝区 附近的地质处理，对于库区塌岸的防治和治理较少涉及采取水图保持综合防 治措施解决塌岸，不仅要通过预测分析确定塌点、塌宽及分布情况，更主要 的是通过预测分析来摸清库岸坍塌演变情况，掌握塌岸发育、发生、发展的 规律，为确定防治方案提供依据1)尽量排除滑坡区域内的地表水或防止滑坡区域外的地表水流入滑坡区主 要采取设置滑坡体外的截流沟，以阻止滑坡体外的水流入；开挖滑坡体表排 水沟以排除雨水或滑坡体内涌出的泉水，防止其渗入滑坡体内；做好滑坡区 的生态建设，如植被保护和绿化等2) 尽量引出滑坡体内的地下水对于滑坡体内的地下水可疏而不可堵，将英 排出至关重要主要采取建截水墙、钻水平孔洞、盲洞、渗管、渗井、垂直 钻孔等多种方式将滑坡体内的水排除3) 尽量防止河水、库水对滑坡体坡脚的冲刷。

主要在滑坡体上游严重冲刷的 地段修筑促使主流偏向对岸的“丁字坝S在滑坡前缘抛石或铺设石笼等公 务员Z家(4) 削坡减载对于有些岸坡“头重脚轻”而在前方乂没有可支撑岸坡的，可 使滑体外形得到改善，重心降低，从而提高滑体的稳定性三、结论水库库区岸坡坍塌是目前水库运行中面临的一个较为棘手的问题，本文通过 对娄烦县汾河水库地质灾害进行了实地调查，基本查清了该水库库岸边坡地 质灾害的现状特征，从各种因素考虑并通过各种方法对库岸边坡进行稳定性 分析得出了库岸边坡初步给出了各类灾害的分布规律和形成机制，得出以下 主要结论：汾河水库库岸大部分由湿陷性黄土覆盖，由于黄土的特性，所库 岸坍塌主要受库水位变化和波浪作用的影响库水位变化使土体产生渗透变 形，波浪对岸壁土体进行淘刷，即岸毫再造运动以及对塌落物质进行搬运加 速了塌岸的进程再就是降雨和冻融同时加速了库岸再造过程，这些都对库 岸边坡造成了很大的威胁，只有对水库进行工程治理和水土保持综合防治才 能从根本上减少库岸边坡对水库的威胁参考文献：[1]王志旺，杨建，张宝军等•水库库岸滑坡稳定性研究[J]•岩石力学，2004, 25(11)： 1837-1840[2]聂兴山，贾志军，许国平等•汾河水库库区塌岸防护探 讨[J] •山西水土保持科技，2003, (4)： 28-29 [3]柏永岩，崔春龙，于远忠， 浅谈水库边坡稳定性[J]・地址与资源，2005, 14(3)： 214-215[4]李永乐•三 门峡水库库岸坍塌成因分析与防治措施研究[J]•水土保持学报.2003, 17(6): 130-132[5]任世芳，赵淑贞•历史时期汾河水库上游耕地发展与土壤侵蚀之关 系[J]・水土保持研究.2006. 13(4)： 257-263 [6]聂瑞林，韩宗涣，郎旭东•浅 谈黄土区水库塌岸的防治问题[J]・中国水土保持・1995年12月：35-37[7]汤 明高，许强•山区型水库塌岸防护对策研究[J]・水电水利技术2009.2(40)： 78-81 [8]陈书红，武锡荣，程翔•塌岸预测分析与探讨[J]•中国水运 2009. 1 (1)： 200[9]胡再强，邵生俊，陈存礼•黄土库岸崩塌问题研究分析[J]・ 西部探矿工程.1996.第8增刊:77-81。