水利樞紐工程邊坡穩定性分析與設計研究

摘要：科學、合理的設計邊坡是水利樞紐工程邊坡穩定性的目的，同時，為了邊坡不僅具備穩定性以及安全性，還能大幅度節約開挖的工程總量。本文主要以研究水利樞紐工程邊坡的穩定性，系統的闡述了工程邊坡的局部、整體穩定性和變形特點，且對于水利樞紐工程活動的天然邊坡穩定性影響給予一定的評價，展開一定程度的水利樞紐工程邊坡穩定性設計。

關鍵詞：工程;水利樞紐;設計研究;穩定性;分析;評價

隨著我國城市人口持續膨脹以及城市化進程明顯加快，城市用地越來越緊張，無疑使建筑邊坡漸漸成為不可避免的工程。本文主要分析邊坡存在的問題以及影響其穩定性的因素，并對水利樞紐工程邊坡的穩定性設計，展開深入的探討。

而評價邊坡穩定性的目的，主要是對有關于工程的天然邊坡的穩定性給予一定的定量和定性評價。同時，為邊坡變形破壞的防治措施以及合理地設計人工邊坡提供相關研究依據。評價水利樞紐工程邊坡的穩定性的方法有過程機制分析法、歷史成因分析法、理論計算方法、工程地質類比法、力學計算法等。評價水利樞紐工程地質的具體步驟是：有關全方面考慮制約工程邊坡穩定性的因素和邊界條件，進行定性和定量的評價，在這個基礎之上再進行定性、定量力學方面的計算，接著進行一定程度上的綜合評價。

一、水利樞紐工程邊坡以及影響因素分析

（一）影響水利樞紐工程邊坡穩定性的因素

影響工程邊坡穩定性的因素主要有三方面：①首要因素是邊坡中各種結構面，巖體不同的結構特征對邊坡應力場的影響一般表現為由于巖土體的不連續性以及不均一，導致各種結構面附近出現應力阻滯和集中的現象。其成為了邊坡破壞與變形的控制條件;②邊坡的坡度越陡，則極易失去穩定性，相反越緩，則穩定性越強;同時，凹形邊坡等高線的曲率半徑越小，則易于加強邊坡的穩定性;③邊坡也與靜水壓力、動水壓力、水的軟化作用等各種外力作用相互關聯。

（二）邊坡工程的具體分析

水利樞紐邊坡工程是一個極為復雜的工程。土層普遍是多層性，并不是單一的，而且每層之間存有軟弱層（例如淤泥層等）。其無疑決定了水利樞紐邊坡工程的分析不能片面的、單純的只依靠一種分析方法，同時，并不能單純的判斷哪一種方法劣，還是哪一種方法優，應該重視它們優缺點，并積極采用綜合的分析方法進行研究。而邊坡主要是人工或者自然而成的斜坡，在工程建設當中較為常見。隨著國內基礎設施建設的發展日益顯著，在交通水利、礦山、建筑等多個方面都影響著邊坡穩定性。一旦邊坡的穩定性受到影響，則極易使施工進度和工程質量受到損害，甚至危及人員生命財產安全。

二、系統分析水利樞紐工程邊坡的穩定性和設計研究

（一）系統地分析水利樞紐工程的邊坡穩定性

重點勘察水利樞紐工程的地質特征是分析邊坡穩定性的前提基礎，同時綜合考慮影響其穩定性因素、失穩機制以及變形破壞方式等多種內容，并系統的研究地質體變形的演化史和具體成因，還能有效解釋未來發展的趨勢和被評價其穩定性的狀態。這種方法普遍是分析水利樞紐工程邊坡發育歷史以及工程邊坡發育的地質環境當中的多種破壞跡象以及其規律等，追溯整個水利樞紐工程邊坡的演變過程，對其穩定性的具體情況、區域性特征和趨勢做出基本的預測和評價。同時，針對滑坡的出現，主要運用于評價天然的斜坡穩定性，來綜合判斷滑坡能否采取有效的方式進行轉化。

綜合評價水利樞紐工程邊坡穩定性的方法中判斷類比方法的具體本質是通過已熟知并了解的邊坡影響的主要因素和穩定情況，結合曾經應用過的計算和理論等多個方面的經驗，并將多個經驗用于工程邊坡穩定性的設計研究和分析當中。這種方法需對已存有的工程邊坡和當前所需研究的對象進行統一的對比分析和調查，全面系統的研究邊坡工程水文和地質因素，找出其不同以及共同之處，系統分析影響邊坡變形破壞的各個主因以及不同發展階段的差異性和相似性。與此同時，還需兼顧水利工程的各種類別和等級等要求，全面分析水利樞紐工程邊坡可能破壞的機制和變形，所以能對比分析邊坡的穩定性，且給予評價結論。但是仍然需重視類比方法是對邊坡各個方面進行對比和總結。但是由于水利工程環境的地質條件、工程等級和規模等多種條件的約束，所以不可能出現兩個相同的地質條件，因此，在系統分析對比和歸納當中，需要重點抓住其主因，必須滿足以上要求，以免出現會不良后果。

（二）系統研究水利樞紐工程的邊坡穩定性設計

判斷水利樞紐邊坡穩定性主要的定量分析方法是力學計算。其具有很大的可靠性，主要取決于邊界條件的確定以及計算參數的選取。分析法需以正確地質分析為基礎。使用力學進行計算的方法有很多種，需要依據不同破壞的類型以及邊界條件，及時應用合適的方法。在系統分析巖坡穩定性的時候，應該重點查明巖坡工程滑動的類型，然后針對不同類型相應的采用方法。總體來說，巖坡滑動主要屬于空間滑動的類型，但是對只有一個平面或者多個平面組成而這些平面的走向普遍平行且沿著走向的長度>坡高時，其實驗結果是安全的。因此，有效防止滑坡的手段是解決做好巖坡的排水工作。

結構面當中如果含有一些泥質充填物或者粘土，就很容易形成軟弱結構面。在地殼表層中，借助于地質構造作用下而成的節理以及斷裂最多，并含有一些泥質充填物或者粘土，一旦遇水通過長時間的浸泡之后，就容易軟化結構面中的軟弱充填物，大幅度降低強度，以致巖坡發生滑動現象。所以，在分析巖坡當中，對于結構面的性質、組合形式、分布特征、類型和被各種軟弱面切割后的塊體等進行分析是很有必要的。同時，巖坡滑動主要分為三階段。分別是蠕動變形階段（坡頂和坡面出現拉張裂縫且逐步加寬和加長，滑坡前緣有擠出現象，地下水位出現變化，還有響聲）、以及滑動破壞階段（后緣的滑坡明顯快速下陷，同時，巖體快速向下滑動，造成巨大的危害）、穩定階段（原本疏松的滑體漸漸壓密，草木也漸漸生長，滲出的地下水漸漸由渾濁變為清澈）。

結束語

現階段，國內社會經濟已經呈現逐年上升的趨勢，在水利樞紐工程活動當中涉及水利邊坡工程的問題越來越多。相關研究人員通過長時間的水利樞紐工程實踐，工程地質工作人員已經漸漸完善了水利邊坡工程的理論體系，且利用相關理論對人類工程活動，進行合理的指導。評價水利樞紐邊坡穩定性的工程，常用圖解法、力學計算法、工程地質類比法、模擬實驗、圖表法等多種方法。由于每個部分的邊坡地質條件的差異性，其穩定狀態也存有差異，在實際的施工工程當中，需要依據邊坡開挖揭露的監測結果以及實際地質條件，及時采取相應的措施展開設計，以緩解邊坡的不穩定性。

參考文獻：

[1]史殿順.實例工程探討壩址右岸變形體邊坡穩定性[J].大科技，2014，02（2）：121-122.

[2]萬力，虞磊，楊長烜等.夾巖水利樞紐工程庫區邊坡穩定性評價與治理[C].//2014年中國水利學會勘測專業委員會年會暨技術交流會論文集.2014：381-385.

[3]劉慶軍，周延國，王勇鑫.河口村水庫樞紐工程隧洞進口邊坡穩定性評價[J].資源環境與工程，2012，05（4）：428-431.

[4]萬力，虞磊，楊長烜等.夾巖水利樞紐工程庫區邊坡穩定性評價與治理[J].資源環境與工程，2014，28（4）：381-385.

[5]張順.土質邊坡穩定性分析及加固技術研究[D].山東科技大學，2012.

[6]魯世民，譚晶晶.峽江水利樞紐工程廠房邊坡預應力錨索快速施工[J].科技創新與應用，2013，21（4）：166-167.