基于現(xiàn)場實測的庫岸邊坡變形和穩(wěn)定性分析

麥合木提江·米吉提

（新疆塔里木河流域干流管理局，新疆 庫爾勒 841000）

0 引言

隨著水利水電的開發(fā)，大量的水電站相繼投入使用，但蓄水會導致邊坡變形，從而引發(fā)邊坡失穩(wěn)的工程問題。目前，邊坡變形問題引起廣泛關注。因此，針對水電站邊坡進行監(jiān)測及穩(wěn)定性分析，這對水電站的建設具有重要意義。目前有大量學者對水電站邊坡進行研究，楊天俊等通過清坡、削坡、防護網、錨桿、鋼筋籠擋墻等方法對水電站邊坡進行治理，并進行穩(wěn)定性監(jiān)測。徐向華使用數(shù)值模擬軟件得到邊坡的變形規(guī)律以及應力分布情況，并得到邊坡安全狀態(tài)下的穩(wěn)定系數(shù)。葉雨柯等采用二維等效連續(xù)介質有限元模型，研究了水電站邊坡在降雨條件下的水壓力分布變化以及飽和區(qū)擴散范圍。

綜上可知，對水電站邊坡變形的數(shù)值模擬計算有了大量的研究，但缺乏對水電站邊坡的長期監(jiān)測及邊坡變形規(guī)律研究。使用監(jiān)測設備對水電站邊坡蓄前期、初蓄期及運營期進行監(jiān)測，為水電站邊坡穩(wěn)定性等問題提供理論依據(jù)和參考價值。

1 工程概況

1.1 水電站概況

某水電站是某河流干流梯級電站，壩高的設計值為300 m，正常蓄水位為1 880 m。水電站為年調節(jié)水庫，調節(jié)庫容為49.10億/m3，總庫容為77.60億/m3。

1.2 滑坡概況

滑坡前緣高程為1 650 m，后緣高程為2 100 m。滑坡面積大約為0.29 km2，縱長大約為881 m，寬度大約為265～305 m。滑體主要由礫巖、泥巖和粉砂質板巖塊碎石土組成，平均厚度大約為65 m，體積大約為1 310萬m3。通過計算得到滑體天然狀態(tài)下和圍堰擋水后的穩(wěn)定系數(shù)分別為1.20和1.14，均處于穩(wěn)定狀態(tài)，但當水位達到正常蓄水位時，坡體穩(wěn)定系數(shù)下降到0.73，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

1.3 蓄水過程

水電站的水位變化如圖1 所示。呷爬滑坡監(jiān)測分為兩個階段，第一階段為蓄前期和初蓄期，第二階段為運行期，其中蓄前期為首次監(jiān)測至2012 年11 月29 日，蓄前期為2012 年11 月29 日至首次到達正常蓄水位時（2014 年8 月24 日），運行期為首次到達正常蓄水位時至今。初蓄期分為4個階段，其中第一階段水位從1 650 m升至1 700 m，第二階段水位從1 700 m升至1 800 m，第三階段水位從1 800 m 升至1 840 m，第四階段水位從1 840 m升至1 880 m。

2 蓄前期及初蓄期結果分析

2.1 監(jiān)測內容及測點布置

監(jiān)測內容主要包括：外觀監(jiān)測、變形監(jiān)測控制網、地下水位監(jiān)測以及深部監(jiān)測。外觀監(jiān)測有4 個測點，編號為LN1～LN4；變形監(jiān)測控制網有4 個測點，編號為TN1～TN4；地下水位監(jiān)測使用滲壓計，編號為P1；深部監(jiān)測為1 個斜側孔，編號為VE1。監(jiān)測測點某剖面圖如圖2所示。由于安全問題，在2014年6月暫停監(jiān)測。

2.2 表面變形分析

圖3 為表面測點沿河床方向變形和水位變化曲線。從圖中可以看出，在蓄前期時，4個測點的變形值變化趨勢相近，均為隨著時間逐漸增大，測點LN2 的變形值最小，LN4 的變形值最大。進入初蓄期后，由于水位的抬升，4 個測點的變形值均有較大的增加，其中前部測點LN1變形值增加幅度最大，中后部測點LN2～LN4 的變形值逐漸變大且變化趨勢相近，屬于牽引式滑坡。當水位在1 700 m 和1 840 m 時，存在短暫的平臺期，所以邊坡變形有一定的減緩。

從圖2剖面圖可以看出，邊坡變形傾角約為32h 42h之間，與對應測點的坡角和垂直部位的滑床坡角相近，可以判斷出，邊坡變形為沿著滑床的蠕滑變形。

2.3 深部變形分析

測斜孔（VE1）觀測深度為97 m，布置于滑坡體中部，測點LN2 附近。測斜孔位移與孔深關系，隨著時間的增加，斜側孔的位移逐漸增大。在2011年5月4日后，當孔深為0 ～33 m時，斜側孔位移變化幅度不大，當孔深超過33 m時，斜側孔位移出現(xiàn)波動，當孔深為76 m 時，斜側孔位移發(fā)生突變，突變位置為滑帶位置。

2.4 對比分析

為了探究邊坡變形特征，故選取測點LN2位移與斜側孔東西向位移以及斜側孔76 m 處東西向位移對比分析，從剛開始監(jiān)測到未蓄水前斜側孔的位移和表觀位移變化幅度較小，且三者變化趨勢基本相同，這說明滑坡是整體性蠕變。在第一階段蓄水期，斜側孔位移變化較小，但在第二階段蓄水期，水位由1 700 m增至1 800 m期間，斜側孔位移變化幅度較大，這說明庫水首先會滲透滑坡表面，經過一定的時間后會完全滲透邊坡，邊坡變形增大。

結合蓄水前期和初蓄期測點和測孔的變形特點可知，邊坡在前期由于自重而產生整體蠕滑變形，當水庫蓄水后，由于庫水的滲透作用，邊坡變形增大。

3 結論

①在蓄前期時，4 個測點的變形值變化趨勢相近，均為隨著時間逐漸增大。進入初蓄期后，由于水位的抬升，4 個測點的變形值均有較大的增加，其中前部測點LN1變形值增加幅度最大，中后部測點LN2～LN4的變形值變化趨勢相近，滑坡類型屬于牽引式滑坡。②對滑坡中部斜側孔進行監(jiān)測可知，隨著時間的推移，斜側孔的位移逐漸增大。當孔深為0～33 m時，斜側孔位移變化幅度不大，當孔深超過33 m時，斜側孔位移出現(xiàn)波動，當孔深為76 m 時，斜側孔位移發(fā)生突變，突變位置為滑帶位置。③結合蓄水前期和初蓄期測點和測孔的變形特點可知，邊坡在前期由于自重而產生整體蠕滑變形，當水庫蓄水后，由于庫水的滲透作用邊坡變形逐漸增大。