水庫施工期間壩前滑坡穩定性探索

曾凱

摘 要：為深入了解水庫建設施工期間壩前滑坡的狀況，文中以J庫區滑坡為研究實例，借助對GPS技術的合理運用，有效地監測了庫岸滑坡表面位移狀況與變形狀況，有效地監測了水庫施工期間滑坡演變的整個過程。

關鍵詞：水庫施工期間；壩前滑坡；穩定性；探索

伴隨水利工程項目的施工建設，國內水庫建設數量明顯增加，而建設期間的庫岸滑坡也逐漸發展成危害程度最大且最為常見的地質災害。特別是壩前滑坡，因與主壩的距離不遠，如果出現失穩的情況，必然會帶來不可估量的后果。根據相關資料數據統計可以發現，導致邊坡失穩的主要原因就是降雨的滲入。近年來，水利工程項目建設過程中，很多庫岸邊坡失穩的情況也通常在雨季發生。由此可見，深入研究并分析水庫施工期間壩前滑坡穩定性具有一定的現實意義。

1 水庫施工期間壩前滑坡工程項目地質狀況研究

J水庫工程的庫區面積為920平方千米，屬于河谷型的數據，山勢十分挺拔且溝壑縱橫。其中，此工程中的滑坡平面平均寬度是400米，以長舌形表現出來，分布的高程在2095-2360米范圍內，上部分主要是大塊石，而中部則是塊石與土體混雜，下部則以黃土類土壤為主。在滑體基座面表面覆蓋松散的基層，而厚度在30-73米之間，坡度的局部相對陡峭，處于30-40°之間，且地下水的含水層厚度是10-35米之間，實際埋深在1-15米之間[1]。

2 水庫施工期間壩前滑坡的監測

在J水庫施工建設期間，水利樞紐企業對GPS進行了合理運用，長期監測了此滑坡的位移狀況。根據滑坡工程項目的地質條件，確定在滑坡體之上設置19個監測點。要想確保獲取數據信息的準確性與及時性，選擇使用了型號為北極星9600的GPS實施長期性同樣實時性的監測。

3 影響水庫施工期間滑坡失穩的常見因素

根據對J水庫施工期間滑坡失穩情況的研究可以發現，滑體中部是最主要的滑動區域，而在變形的過程中，首先是慢速變形，隨后是快速變形破壞，最后的表現就是變形失穩。由此可見，水庫施工建設期間，壩前滑坡變形屬于蠕變破壞的過程，受到外界條件的影響，使得壩前滑坡失穩程度不斷加劇。在J水庫工程項目中，滑體的中后部監測點的位移是最大的，而后部監測點的位置偏小，前緣監測點的位移是最小的。總結發現在J水庫施工期間，滑體變形與破壞的表現就是中后部位推前緣部分發生滑動。

3.1 圍堰建成之前的影響因素

在水庫圍堰建成之前，水庫的水位變化并不明顯，所以可以將庫水位變化影響庫岸邊坡穩定性的程度忽略處理。另外，此庫區在7-9月份期間的降雨量相對較大，而且月降雨量都超過100毫米，壩前滑坡監測點位移有所增加。在1-6月份期間，庫區的降雨量不大，而且月降雨量都不超過50毫米[2]。其中，壩前滑坡監測點位移表現主要為慢速變形的狀態，每天水平位移的變化速率是0.11毫米。在這種情況下，施工圍堰在建成之前，滑體變形破壞的形式主要是蠕變破壞。

3.2 圍堰建成之后的影響因素

在J水庫圍堰建成以后，水庫的水位明顯提高，且回水的高度是2118米，而滑坡段的水位提高了23米。與此同時，滑體的位移也隨之增加，受水庫水的影響，滑坡則處于極限穩定的狀態。但是，滑體的變形幅度顯著增加，特別是滑體的中部出現了明顯的變形情況。由此可見，在圍堰施工建設完成以后，水庫水位的上升會使得壩前的滑坡出現嚴重變形失穩問題。

4 水庫施工期間壩前滑坡失穩主要機理研究

4.1 降雨因素

由降雨因素所引發的滑坡問題，集中表現為降雨導致巖土體靜水壓力、浮托力和動水壓力作用改變。在這種情況，可以積極構建降水所引發的滑力學模型。

一方面，在坡體表層巖體重力作用之下，會導致后緣形成拉應力。在滿足亦或是超過巖體抗拉強度的情況下，后緣就會形成拉裂縫，并在降水深入的基礎上，在坡體內部形成靜水壓力。而受到后緣坡體拉應力與后緣裂縫靜水壓力的作用與影響，使得裂縫的深度與剪切面一致，在靜水壓力處于最大狀態下，就會使得滑動的剪切面形成[3]。

另一方面，降水會沿著拉裂縫向坡體內部滲入，并達到剪切面貫通的目標。在這種情況下，滑體力學機制就會隨之改變，可以通過表1表現出來：

在此基礎上，綜合考慮J水庫勘察資料信息了解到，拉張裂縫一般在高程超過2270米的滑坡位置分布，通常分布于滑坡的主平臺與上部滑坡壁的周邊。其中，長度控制在20-35米之間，寬度在0.2-0.4米之間，深度在0.2-0.4米之間。而剪切裂縫的高程范圍在2240-2310米之間，長度在20-60米之間，而且后緣離縫并沒有達到剪切面。

根據以上研究可以發現，因降雨所誘發的滑坡力學機制就是水庫7-9月份的降雨量過大，且降雨很容易在短時間內導致滑體內部地下水位發生顯著改變。但受降水所引發的浮托影響，增加了揚壓力，而有效應力下降，使得巖土體的抗剪強度減少，最終致使穩定性的系數下降，致使滑坡穩定性喪失。

4.2 水庫水位上升因素

因J水庫滑坡滑動面是圓弧形，借助靜力平衡計算的方法，對水庫水位孔隙水壓力影響邊坡穩定性的力學程度進行分析。在圍堰施工建設完成以后，水庫水位明顯提高，而滑體浸水的部分一般分布于抗滑段之上。由于抗滑段抗滑力降低而影響邊坡抗滑力程度超過下滑力降低而影響邊坡下滑力程度，所以下滑力超過抗滑力。

結束語

綜上所述，為確保水庫施工期間壩前滑坡問題得到有效地治理，就必須要明確降雨與滑體變形的滯后期與具體時間，在堅實施工圍堰過程中，要合理采取必要的治理措施，只有這樣，才能夠實現水庫工程項目的順利建設。

參考文獻

[1] 宋丹青，梁收運，王志強.水庫施工期間壩前滑坡穩定性研究[J].水利水電技術，2016（10）：109-114.

[2] 原先凡，胡帥，楊威，等.基于時空演化規律的某水庫邊坡穩定性及其變形特征分析[J].重慶交通大學學報（自然科學版），2017（3）：71-78.