土壩滑坡產生的原因及措施分析

畢忠選

(黑龍江省紅衛農場水務局，黑龍江建三江156322)

1 土石壩滑坡特點

1.1 產生滑坡垮壩失事按庫容大小分析

土石壩垮壩的絕大多數是小型水庫。此外又據25個省、市的241座大型水庫發生的1 000次未引起垮壩的各類工程事故中，土石壩滑坡53起，占整個工程事故的5.3%。因此，提高我國土石壩工程(特別是中小型水庫土石壩)的設計、施工、科研和運行管理水平，防止土石壩滑坡事故，是當前水利工作者的重要任務之一。

1.2 滑坡與壩型的關系

滑坡垮壩的土石壩以均質壩最多，共計124座總數的86.7%，其次是心墻壩13座，占9%;情況不明的6座占4.3%。這是因為我國土石壩中，以均質土石壩所占的比重最大，均質壩蓄水后，壩體內浸潤線較高，庫水位驟降和雨水入侵，而壩體排除滲水能力較差，土體內孔隙水壓力增大等因素有關。

1.3 滑坡垮壩與壩高關系

壩高＞15 m的滑坡垮壩共68座，占滑坡垮壩總數的48.2%;壩高＜15 m的滑坡垮壩共73座，占51.8%，另有2座壩高不明。這與整個垮壩失事的壩高比例基本一致。整個2 000余座水庫潰壩失事中，壩高＜15 m的壩1000余座，約占57%，高于15 m的壩占43%。滑坡潰壩最高的土壩也只有31 m。而美國土壩滑坡卻與我國有明顯的差別，他們土壩滑坡隨壩高分布較均勻，且最大壩高也大，達75 m。這可能反應我國對高壩建設較重視有關。

1.4 滑坡垮壩與土石壩滑坡位置的關系

就滑坡位置而言，除未注明滑坡位置的37座以外，下游滑坡潰壩的有83座，占90%，上游滑坡潰壩的只有10座，約占10%。這主要是下游壩坡受到滲流出通和雨水入滲影響，而引起上游滑坡的主要原因庫水位驟降并不經常發生。要說明一點的是上面現象指已運用的土壩統計的。

1.5 滑坡土壩與土石壩運用時間的關系

從我省調查的14座水庫土石壩出現滑坡，多發生在投入運行后的最初幾年。投入運行前6 a內，土石壩發生滑坡的有12座，其中3 a內發生滑坡的有6座:運行10 a左右發生滑坡的只有2座。從全國的一些資料來看，滑坡事故也都發生在運用初期。據國外的統計資料，運行期發生滑坡中70%是發生在前10 a，其各年分布情況見表1。

表1 運行期滑坡發生年限分布表

從表1看出，土石壩滑坡主要在前5 a，隨著年限的延長，滑坡事故也逐漸減少。這說明，隨著時間的推移，土石壩固結度在增加，抗剪強度也因之加大，因而壩坡的穩定性也在逐漸提高。為此，要特別重視土石壩運用初期影響壩坡穩定的有關規定，并加強檢查觀測和養護修理工作。

2 土石壩滑坡原因分析

土石壩滑坡的原因是多方面的，往往是多種因素的組合。一般來講，占主導地位的是壩體內部原因，再加上外部的自然因素或運用管理不當的人為因素的外在原因，因而促成滑坡。從滑坡的機理看，當作用在滑坡上的滑動力的作用超過阻滑力的作用時，滑坡即可發生。所以分析滑坡原因，應從以下因素進行。

2.1 土石壩斷面和結構的選定

合理的壩體斷面和結構是保證土石壩穩定的基本條件。根據統一分析和典型實例，土石壩斷面設計主要存在的問題如下:

1)較普遍存在的是未能設置質量可靠的防摻和排水設施。從而導致壩體浸潤線過高和壩坡大面積滲漏，以致滲透壓力過大，增加了滑動力，致使壩體滑坡，屬于這種情況的47座，占已查明滑坡原因107座的水庫土石壩總滑坡數的43%。

2)由于壩坡過陡而滑坡的。在已查明滑坡原因的107座的水庫土石壩中，由于壩披過陡而滑坡的15座，約占14%。

3)土石壩防滲體頂高程低于正常蓄水位，當庫水位超過防滲體頂部時，大量庫水溶入壩體，使壩體土料飽和，加大了滑動力，減少了抗滑力，導致土石壩下游坡滑坡。

2.2 在施工方面

主要體現在施工質量，它是直接影響壩體土料物理力學性質，從而影響土石壩安全的重要因素。在已查明滑坡原因的107座土石壩中，因施工質量而滑坡垮壩的就有73座占總垮壩數的68%，比重是很大的。在施工質量方面主要問題如下:

1)碾壓質量差，甚至根本未壓實。由于這一原因而垮壩的共有18座，占滑坡垮坡總數的17%。

2)施工接縫多，又末進行專門處理。107座滑坡垮壩的土石壩中，由于這一原因的共計13座，約占滑坡垮壩總數的12%。

3)雨季、冬季施工，沒有采取防雨、防凍和排水措施。雨季施工時，由于未采用防雨和排水措施，以致表層填土浸水軟化，又未加以處理，形成含水量較大的軟弱夾層。雨季施工時，沒有采取適當的保溫措施，未及時清理冰雪，以致填土中產生凍土層，或者大量涼塊土上壩，解凍或蓄水后，庫水入滲，將形成軟弱夾層，這些層面很容易引起滑坡。如黑龍江青年水庫土石壩就是凍土填筑的，造成大面積滑坡。

4)壩下埋設輸水管。由于管壁混凝土質量或周圍填土夯壓不實，未建截水環，會有可能造成管壁或管壁與土體接觸面滲水，土體遭受沖刷，或混凝土建筑物及大壩兩岸山體與土壩接觸部位填土質量差或未做截水墻，以致被滲水沖刷，造成滑坡。

2.3 運行管理方面

2.3.1 庫水位驟降引起滑坡

在放水時，庫水位降落速度較快，或因放水閘門開關失靈，或開關閘門過程中停電，無法控制，造成上游壩體中的孔隙水壓力加大，產生反向滲透壓力，引起滑坡。

2.3.2 對壩體的孔隙壓力控制措施不力

壩體內存在孔隙壓力或滲透壓力，減小了壩體內的有效應力，從而減少了壩體抗滑力，降低壩坡穩定安全系數，甚至產生滑坡。

3 防止土石壩滑坡的主要措施

由于影響土石壩滑坡的因素是多方面的，因此防止的措施亦應從多方面進行分析。

3.1 規劃設計方面

分析表明，經過很好設計的大中型工程(當然這類工程施工質量一般也是比較好的)，產生滑坡潰壩的就比較少。

1)正確選好壩型。從防止滑坡的觀點看，在滿足其他的技術經濟要求的前提下，以選用心墻壩或斜墻壩為宜。因為這兩種壩型的孔隙壓力一般較均質壩小，且透水料壩強度也高。如果由于某些原因需要選用均質壩，尤其是濕填壩，為保證壩體穩定，必須采取必要的工程措施。

2)合理確定土石壩斷面和結構。為防止土石壩滑坡，要設計好土石壩斷面和結構，因地制宜地合理確定出適應各種工作條件下的穩定壩坡，不能過陡。其次，要設計可靠的防滲設施和排水體系，使所建的土石壩在各種運用條件下壩體孔隙水壓力低。用于心墻壩的壩殼和斜墻壩的上游保護層的土料要求滲透系數大，滿足低孔隙壓力要求。如采用均質壩，尤其是不透水基礎的均質壩，在高水位運行時，一般浸潤線高，滲透壓力大;在庫水位驟降時，上游壩體孔隙壓力也較高。此時，設置可靠高效排水設施，對降低孔隙壓力是十分必要的。此外，壩基采用截水槽防滲的合理位置，對壩體孔隙壓力也有一定的影響。

宜方向。

3.2 施工方面

為防止滑坡，首先要采用按設計要求的土料上壩，要嚴格控制土料的含水量和干容重，防止出現干容重和抗剪強度低的軟弱夾層，認真處理擴建加固的新老土體的接縫、土體與剛性建筑物的連接以及與壩基、岸披的交接等，應視壩基處理質量的要求。在雨季施工，壩面要采用防雨防凍措施。水平倒土壩和水墜壩應注意控制施工進度，加強壩體變形和孔隙壓力觀測，據此控制施工進度，改進施工措施，防止施工中滑坡。

3.3 運行管理方面

在一般情況下，土石壩滑坡是一個從量變到質變的發展過程，一旦壩坡發現有明顯滑動征兆，如滑坡速度在加快.就可能發生滑坡。因此，在有滑坡跡象時，即行加強檢查觀測，以便及早發現滑坡的征兆，采用有效的防治措施，盡可能地做到化險為夷，力求防患于末然，以減免損失。為及早發現滑坡的征兆，對已投入運行中的土石壩，在關鍵時期的特征加強檢查檢測，這些關鍵期包括高水位時期，水位驟降期。持續降雨尤其是特大暴雨和大風浪期，發生強地震期和回春解凍期。

［1］ 孫紅月.含碎石黏性土滑坡的成因機理與防治對策［D］.杭州:浙江大學，2005.

［2］ 許建聰.碎石土滑坡變形解體破壞機理及穩定性研究［D］.杭州:浙江大學，2005.