水利水电工程边坡失稳因素及防治措施

[摘要] 本文分析了影响边坡稳定的内部因素及外部因素，总结了预防和治理滑坡的各种办法，并结合工程实例分析了造成该边坡失稳的主要原因，提出了边坡处治方案。

[关键词] 边坡, 变形破坏, 边破失稳

[abstract] this paper analyzes the stability of slope internal factors and external factors, summarizes the prevention and control of the landslide various methods, and combined with engineering example analyzed the slope instability caused by the main reasons and puts forward the treatment plan slope.

[key words] slope, deformation and failure, the side the instability

中图分类号： TV212 文献标识码：A文章编号：

1.前言

水利水电工程中常常会遇到大量的岩石边坡工程，这些边坡工程中一般都存在着岩体稳定性问题，有些问题已成为了工程建设进程与安全的主要制约因素。研究影响边坡失稳的原因，对不稳定边坡采取相应的治理措施是水利水电工程边坡研究中的一个突出问题。

2影响边坡稳定性的因素

边坡在形成过程中，其内部原有的应力状态发生变化，引起应力重分布和应力集中等效应。为适应这种应力状态的变化，边坡将发生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。各种自然营力和人类工程活动也可造成边坡外形、内部结构及应力状态的变化，这些营力则是推动边坡演变的外部因素。内因包括边坡形态、地层岩性、组成斜坡土体的力学性质、地质构造与岩体结构、以及地应力等；外因则包括地表水和地下水的作用、地震作用、风化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷载等。[1]

内在因素常常起着主要的控制作用，而外在因素是边坡变形的诱导或触发条件。[2]查明和掌握这些影响因素对了解边坡失稳的发生发展规律，以及制定防治措施是非常必要的。

3 不稳定边坡的防治措施

目前国内外常用的方法有：防止地表水向岩体中渗透：排除不稳定岩体中的地下水；削缓斜坡、上部减重；修建支挡建筑；锚固等。还可以将常常用的几种防治方法结合使用。进行这些处理之前，应首先查明不稳定边坡破坏的性质、类型和规模，以及引起变形、滑动活崩塌的因素、采取针对性的措施，才能取得经济而有效的结果。

4 工程实例

本文中研究的边坡为某水电站进水口边坡。该高陡边坡强卸荷带、弱卸荷带、强风化带、弱风化带、以及基岩的厚度按相似关系反映在模型上。见图1。

另外，存在岩体中结构面组合形成的不稳定块体。构成边坡滑动面边界的结构面组为：

第一组：①顺层弱面、滑动面：优势方位232∠82；

第二组：②中倾弱面，滑动面（倾坡外）341∠53；

第四组：④缓倾弱面，滑动面（倾坡外）329∠28；

第五组：⑤中缓倾弱面，滑动面（倾下游）20∠38；

可构成后部拉裂面分离面的结构面组为：

第三组：③陡倾弱面：114∠68°。

4.1边坡稳定分析

采用基于极限平衡理论的Slide软件进行计算。计算时选取典型剖面如图1所示。

图1 边坡计算模型图

在地质剖面图的基础上，将左岸的五组优势结构面投影到该剖面并确定该剖面最危险的情况下优势结构面的位置和组合方式，然后根据极限平衡计算软件对该剖面在各工况下的稳定性进行计算，得到安全系数。在连续降雨或暴雨条件下的边坡稳定性系数最小，仅为0.733，滑坡处于不稳定状态。

根据地质资料，可能会导致该边坡失稳的因素有以下几点：

1 内在因素：该边坡岩体整体松弛，岩体完整性差，多为碎裂～块裂结构。在开挖面附近发育着两组软弱结构面1和2，二者相互组合，边坡开挖面可作为临空面，为该部分岩体滑出提供条件。

2 外在因素：暴雨时，大量雨水浸入边坡的岩体内。增加了岩体的重度和起软化作用，降低边坡岩体的抗剪强度，产生静水压力，增加渗流力作用，使边坡的侧压力加大。另外，由于降雨(尤其是暴雨)渗入坡体，而在开挖面附近存在着软弱结构面，这样会在在排水条件差的裂缝中产生较强的静水压力和浮托力，促使坡体滑动。

4.2边坡治理措施

4.2.1边坡排水系统

边坡排水系统由坡面排水孔、马道及排水沟组成。坡面排水孔形成排水孔网，每15.0m高度设置一条宽2.0m的马道，马道与水平面形成5°倾向坡外，坡面排水顺马道排至上坝路边排水沟排至下游河道。

4.2.2 边坡加固措施

图2边坡加固示意图

选取滑坡体中部通过Slide软件反算，需要在滑坡体中部施加12356.4kN的水平加固力才能使该剖面在最危险工况(暴雨)下的稳定安全系数达到规范要求。所以设计加固方式为：高程2348m、2333m、2318m和2303m的马道下方布置4排预应力锚索(100t级)，间距4m，长度40m，倾角27°；高程2273m的马道下方布置2排锚筋桩，3Φ28钢筋，长度为9m，间距4m，倾角27°。加固该边坡在各个工况下的安全稳定系数均达到了1.15，满足稳定性要求。如图2所示。

5 结语

在对边坡进行治理的同时，我们还应注意以下两点：

（1）边坡开挖前，应清除边坡开口线以上自然坡体的危岩。开挖暴露未支护坡高时不能超过一级马道，开挖后应及时进行支护。

（2）应加强边坡施工期的监测工作，重点是边坡整体稳定性变形监测，包括地表变形监测和岩体深部的变形监测。还应提供锚索监测、暴雨瞬间地下水(含裂隙水)水位及暂态饱和区的监测、地震反应及爆破振动监测等资料，以便进行监测资料的反馈分析。结合实际情况的变化，修改和调整边坡设计参数，指导后续施工。

参考文献

[1] 崔冠英.水利工程地质[M].3. 北京:中国水利水电出版社,1999:183~184

[2] 苏健.边坡失稳因素及防治办法[J].山西建筑,2007,33(13):90

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。