水库水位骤降时坝坡稳定性分析研究

【摘要】水库在目前的社会发展中越来越发挥出其重要作用，是现代化社会发展中备受人们关注的基础设施。在水库工作和建设中，由于水库水位骤降造成的水利工程坝体失稳现象时有发生，不但造成了严重的社会经济发展影响，同时也给现有人民带来了严重的生命财产威胁。本文就水位骤降是影响到坝坡稳定性的各种因素进行了总结和分析，针对其中各种质量隐患和影响方式全面总结和完善，从而使得整个工程都能够形成高速、系统、全面的发展要求，以供同行工作参考与借鉴。

【关键词】水库坝坡；稳定性；非稳定渗流

近些年来，随着人们物质生活水平的不断提高，水库在当前社会生产中已成为最不可缺少和忽视的环节，其在社会发展中不仅为人类生活提供了充足的水资源，更是为工农业生产提供了可靠的基础兴能源。水库作为水利工程中的重要组成部分，其一旦出现水位骤然下降现象，极容易造成整个水利工程边坡失稳等隐患，给水库的坝体整体性和质量带来影响。目前水库工程施工中大多数工程都是采用，土石坝结构体系为主的，其在施工的过程中有着施工效率高、施工质量好的优势的，同时由于其存在着一定的几何形状和相应的土质材料，因此其在应用的过程中也容易给坝体稳定性带来一定的影响。因此，在目前的水库工作中从水位骤降的时候形成的稳定性渗流现象进行控制和分析，从而保证整个工程的顺利持续进行。

一、基本理论分析

近几年来的水发展中，伴随着国民经济和各种先进科学技术的不断涌现，各种新技术、新概念逐步应用在建筑工程项目中，成为整个工程领域中最受人们关注和重视的环节，也是现代化社会发展的核心工作模式。然而，截至目前的水库工程项目管理工作中，由于受到周围自然因素、社会因素等多个环节的影响，使得在水库水位发生一定变化的时候给工程的整体性和施工要求带来了一定的影响，进而给整个水库工作带来了较为严重的影响，这也就造成了水库工程的内部压力因素。在施工的过程中当水库水位先将过快，且没有足够时间来缓冲坝体坡度的时候，其对于渗透系数的影响和控制较大，这也就给坝体的缓冲压力值带来了一定的限制，形成了渗透系数较大的现象，其空隙间缝也就变得较为明显。因此，在坝体工程的研究中，对于渗透系数较小的土体部位应当严加控制，确保在工程施工的过程中能够对于水库工程中各种水位骤降造成的影响形成合理可靠的管理和完善控制标准。

坝体稳定是当前土石坝工程设计和施工的重点内容，库水水位的骤然变更对土石坝上游及其岸坡造成的稳定性影响是不容忽视的。在实际工程中，降雨的渗入和水库水位变化都和施工有着紧密关系，在控制之中对土坝渗流的要求逐步明显，考虑到周围的自然环境以及收缩膜四周的耦合和摩擦问题。只有在设计中针对土石坝工程中的各个环节进行综合的管理控制，确保水库因漏水和稳定性能不足造成的水位骤降失稳现象的发生。当水位骤降的时候，坝体表面黏的水压荷载已经卸掉，但是由于土壤成分的影响因素，使得坝体内的浸润线高于外坡的水位线，这就造成了孔隙水压形成向库外渗透力作用，加速了坝坡的滑动。因此在水库工程中水位应当如何保持降落速度是保证坝体稳定安全工作的前提。

当库水位下降速度为1.5m/d时，由于浸润线停滞较为严重，而且现象较为明显，库水位在下降中引起了逆流现象，使得坝体容易形成一种逆推力。这就使得靠近上游坝面的坝体大多还是饱和的，坝体工程在施工控制的浸润线中需要严格控制，避免受到停滞水位下降速度的影响而形成坝体隐患。

可以看出，目前的水利工程中，随着水库的逐步下降，坝体内部的浸润线逐步下降，水库中浸润线下降太过明显而出现滞后现象，部分水是通过孔隙压力坝体内浸润线下降有明显的滞后现象。部分水流在水库中是通过孔隙水压力来不及消散而停留在预制空岛内，造成了浸润线的上凸缺陷的出现，使得坝体内部自由下落，对高于上游水库位置中存在的逆流现象严肃处理。不同区域的影响之下水流下降要求也不断的增加，使得浸润线的基本趋于稳定性。

二.上游坝坡稳定性分析

库水位骤降情况下，坝体内部容易出现孔隙水压力滞后的要求，同时在应用的时候上游坝坡容易出现逆流方式，并且在应用的时候容易形成边坡不稳定现象。为不同工况下上游坝坡安全系数随水位下降时间变化情况。上游坝坡的安全系数随库水位变化，原因如下：第一，坝前水体对坝体的静水压力有利于上游坝坡稳定，上游水位下降自然导致上游坝坡稳定安全系数降低；第二，库水位下降过快，坝体内孔隙水压力来不及消散而形成向上游坝坡的反向渗流所致。渗透力在库水位下降过程中是变化的，渗透力达到最大值的时候坝坡安全系数将达到最小值。可看出，为水位下降速度最快的工况，其上游坝坡安全系数谷值最小且达到谷值所需时间最短，水位下降速度越慢，上游坝坡安全系数所达到的低谷值越小，达到低谷值的时问也越长。水位下降速度越快渗透力越容易达到最大值，随着水位骤降速度的减慢，坝坡稳定系数的最小值逐渐变大，发生的时间也越晚。因此，水位骤降速度是影响上游坝坡稳定性的重要因素，水位骤降速度越大对上游坝坡稳定性不利。

三、渗流缺陷的后果

土坝是水库枢纽工程的主要建筑物之一，起着拦蓄防洪的作用，在施工中对地质要求高，造价低廉等特点受到广泛的应用。在土坝工程的研究中个，渗流问题一直以来都是土坝工程的难点，还是威胁土坝安全的主要因素。一般人们认为库水位骤降的时候对土坝安全的影响较大，而不太注意水库变幅的影响，渗透力对土坝安全有着重要的影响。为确切了解块石护坡下土体的滑坡情况，曾对滑坡的上口进行了开挖检查。检查发现，凡护坡表面有裂缝者，对应土体就有下滑错动，且滑裂面很明显。

四、滑坡原因分析

渗流力对安全系数的降低影响极大。目前库水位下降的情况下，上游坝坡的稳定，实际上处于临界状态而且偏于不安全。所以，在库水位大幅度下降时，很容易发生滑坡。同时计算结果也表明，安全系数最小滑弧位置，也即最危险的滑弧位置。

同时，从以上的分析也再次表明，均质土坝不宜过高。否则，水库在运行期间将可能出现的较大幅度水位变化，很容易引起坝坡失稳。而相对而言，分区土坝由于坝壳材料的透水性好，水位变幅对滑坡稳定的影响就小得多。

五、结论

本文通过对水库水位骤降是产生的坝坡稳定性分析，在非饱和条件下将渗流场模拟措施分析，得出在水库水位骤降的条件下，坝体内的浸润线随之下降，有着明显的滞后现象。部分水位孔隙水压力来不及消散而留在把体内对上游坝坡造成极大的不利影响。同时从以上的分析表明，均质土坝不能够过高，否则水库在运行期间容易出现较大幅度的水位骤降，很容易引起坝坡失稳。