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某小水庫壩體滑坡穩(wěn)定性分析及應急處理措施

文檔作者：胡勇王子健梅斌文檔來源：浙江省水利水電勘測設計院		點擊數：	更新時間： 2022年08月25日
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第14 卷 01 期
2016 年2 月
南水北調與水利科技
South2t o2North Wat er T ransf ers and Wat er Science &amp;amp; Technology
Vol.14 No. 01
Feb. 2016
水文地質與工程地質
收稿日期: 20152082 17
作者簡介: 胡 勇( 19832) , 男, 湖北鄂州人, 工程師, 主要從事混凝土結構溫度裂縫控制及水工結構工程設計等工作。E2mail: h yuan2008@
163. com
某小水庫壩體滑坡穩(wěn)定性分析及應急處理措施
胡 勇, 王子健, 梅 斌
( 浙江省水利水電勘測設計院, 杭州310002)
摘要: 基于剛體極限平衡畢肖普條分法, 對浙江某一病險水庫大壩滑坡現象進行了分析。分析表明: 庫區(qū)連續(xù)強降雨
降低了大壩上游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數, 是引起上游壩坡局部塌滑的主要成因; 施工不按設計圖紙進行, 使得壩頂承
受額外施工荷載是造成大壩滑坡的次要原因。針對滑坡原因, 提出了相應的應急處理措施, 具體為: 確保水庫行洪和
放水設施暢通, 結合工程永久加固設計修復上游壩坡, 保護下游邊坡, 加強水庫巡視檢查和壩體裸露面的保護。
關鍵詞: 小型水庫; 壩體滑坡; 穩(wěn)定性分析; 應急處理措施
中圖分類號: TU32 文獻標識碼: A 文章編號: 167221683( 2016) 00120127203
Stabili ty analysis and emergency processing measure for one dangerous reservoir
HU Yong, WANG Zi2jian, MEI Bin
( Zhej iang Design I nsti tu te of Wat er Conserv ancy and H yd ro2E l ect ri c P ow er , H ang z hou 310002, China)
Abstract: T he cause of dam landslide in on e dangerous reservoir is an alyz ed b as ed on Bishopcs s lice method. Result s show th at : cont inu ou s heavy
rainf all is the main cause of the dam lan dslide, leading t o a signif ican t decreasement of th e ant i2 slide saf et y coeff icient ; an ex tra const ruct ion load
on the t op of the dam i s the secondary cau se of the dam landslide. At last , four measur es are proposed: keep the drain age w orks un block ed; repair
th e upst ream dam slope; p rot ect th e down st ream dam sl ope and st rengthen the regular pat rol.
Key words: small res ervoir; dam l and slide; st abil ity anal ysis; emergency process ing m easure
1 引言
小水庫是防洪工程實現洪水期安全運行的薄弱環(huán)節(jié), 由
于種種原因, 小水庫滑坡事故時常發(fā)生, 嚴重時會引起潰壩,
對水庫周邊人民的生命財產安全帶來了嚴重的危害。如何進
行邊坡防治、邊坡穩(wěn)定性如何分析、當邊坡失穩(wěn)破壞后如何進
行應急處理等問題成為了影響小水庫安全運行的重要內容。
本文以浙江省內一病險小水庫為工程背景。該水庫位
于浙江省中部偏東, 水庫壩址以上集水面積41 05 km2 , 水庫
總庫容為98 萬m3 , 灌溉面積2331 3 hm2 , 養(yǎng)殖水面41 93
hm2 , 是一座以灌溉為主, 結合防洪、供水、發(fā)電、養(yǎng)殖的小( 2)
型水庫。該水庫于1957 年動工, 1959 年基本完工, 設計壩高
151 5 m, 壩頂高程為891 5 m, 設計上游壩坡為1B31 5, 下游壩
坡為1B21 5。通過對后期圖紙查看發(fā)現上下游壩坡均未達到
設計要求, 上下游壩坡均分為兩級, 上游約為1B11 5、1B31 7,
下游壩坡約為1B11 73、1B21 8; 且通過當時檢查發(fā)現, 土壩土
料質量很差, 土內塊石太多, 雜草很多。2011 年經技術認定,
將該水庫大壩定性為/ 三類壩0 , 2013 年4 月開始壩體的除險
加固工程, 5 月底水庫大壩上游壩面局部發(fā)生滑坡, 滑坡現場
照片及示意圖見圖1。
圖1 壩體滑坡圖
# 127 #
水文地質與工程地質
大壩滑坡是一個十分復雜的問題, 不確定影響因素很多,
因此, 有必要對該工程大壩滑坡進行穩(wěn)定性分析。目前對邊
坡穩(wěn)定性的研究方法很多, 最早的、同時也是最經典的計算方
法為極限平衡條分法[ 123] , 包括瑞典法、畢肖普法、楊布法等;
隨著塑性力學的發(fā)展, 塑性極限分析法也得到了應用, 相對于
極限平衡條分法而言, 塑性極限分析法理論基礎嚴密, 然而該
方法只能得出非常理想條件下的解析解, 而且計算得到的安
全系數只有一個范圍, 對邊坡是否穩(wěn)定較難明確的評價[ 4] ; 隨
著計算機技術的發(fā)展, 數值計算方法也得到了應用[ 528] , 包括
有限元法、邊界元法、離散元法等, 然而在實際工程中, 數值計
算中的材料賦值、邊界處理、荷載施加等因素對計算結果影響
很大, 因此, 數值計算結果往往會受到質疑。
本文采用經典的極限平衡畢肖普條分法, 對大壩滑坡穩(wěn)
定性進行了分析, 探明了該水庫大壩滑坡的原因, 并介紹了該
病險水庫的應急處理措施, 為其他類似工程提供工程經驗。
2 壩體邊坡穩(wěn)定性計算
2. 1 計算準備
大壩抗滑穩(wěn)定選取大壩典型斷面進行計算。按照5碾壓
式土石壩設計規(guī)范6 ( SL274- 2001) , 選用簡化畢肖普法進行
計算, 計算軟件采用北京理正公司開發(fā)的巖土軟件邊坡穩(wěn)定
計算程序。
簡化畢肖普法( Simplifiend Bishop) 按照下列公式進行
計算:
K=
E [ (WsecA- ubsecA) tanUc+ ccb secA] @ [ 1/ ( 1+ tgAtgU/ K) ]
E sinaA
式中: K 為抗滑穩(wěn)定安全系數, W 為土條的重量( kN) ; u 為
作用于土條底面的孔隙壓力( kN) ; A為條塊重力線與通過此
條塊底面中點的半徑之間的夾角; b 為土條寬度( m) ; cc為土
條底面的有效應力抗剪強度指標的凝聚力( kN/ m2 ) ; Uc為土
條底面的有效應力抗剪強度指標的的內摩擦角。
計算參數根據地勘試驗成果及工程經驗確定。大壩壩
體各材料的特性指標見表1。
表1 壩體材料特性指標
材料名稱
濕容重
/ ( kN # m23)
飽和容重
/ ( kN # m23)
抗剪強度
快剪固結快剪有效應力指標
c/ kPa U(b) c/ kPa U(b) cc/ kPa Uc(b)
心墻料19. 03 19. 46 12. 0 17. 1 18. 7 16. 7 14. 53 21. 03
壩殼料20. 11 20. 43 14. 4 16. 8 16. 0 28. 4 15. 31 20. 67
坡積層21. 32 21. 75 1. 0 28 1. 0 28 1. 0 28
基巖24. 50 25. 00 5. 0 40 5. 0 40 5. 0 40
施工時施工臨時斷面( 頂高程1001 20 m) 比設計高程
991 20 m 抬高了1 m 并拼寬, 相當于在設計高程頂部進行了
加載。壩體開挖施工時已進入汛期, 為防汛安全已降低了水
庫水位, 又遭遇了降雨。為了查清趙家?guī)r水庫上游壩坡局部
滑坡的原因, 根據工程現場實際情況和上游壩坡局部坍滑發(fā)
生前的氣象、水位等條件, 確定以下幾種工況進行穩(wěn)定分析
計算。
工況一: 降雨和壩頂加載( 施工臨時斷面) 上游壩坡穩(wěn)定
計算;
工況二: 降雨和壩頂不加載( 設計高程實測臨時斷面) 上
游壩坡穩(wěn)定計算;
工況三: 不降雨和壩頂加載( 施工臨時斷面) 上游壩坡穩(wěn)
定計算。
2. 2 計算結果
計算結果見表2, 三種工況的實際滑動面計算圖見
圖2- 圖4。根據計算成果, 降雨且壩頂加載情況下( 工況
一) , 上游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數為01 959, 不降雨時( 工況
三) 上游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數為11 146, 受降雨影響使上游
壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數降低了01 187, 相對降低了161 32%,
這表明庫區(qū)降雨大大降低了大壩上游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系
數; 在降雨條件下, 壩頂不加載時( 工況二) 上游壩坡抗滑穩(wěn)
定安全系數為11 041, 壩頂加載時( 工況一) 為01 959, 因此,
受壩頂加載影響使上游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數降低了
01 082, 相對降低了71 88%, 這表明壩頂加載也降低了抗滑穩(wěn)
定安全系數, 壩頂加載加劇了滑動。
表2 上游壩坡穩(wěn)定計算成果
計算
工況
土體抗剪強
度計算方法
滑動方式計算條件
抗滑穩(wěn)定
安全系數
工況一有效應力法圓弧滑動
降雨和壩頂加載
( 施工臨時斷面)
0. 959
工況二有效應力法圓弧滑動
降雨和壩頂不加載
( 設計臨時斷面)
1. 041
工況三有效應力法圓弧滑動
不降雨和壩頂加載
( 施工臨時斷面)
1. 146
圖2 降雨、壩頂加載情況下( 工況一) 的實際滑動面
圖3 降雨、壩頂不加載情況下( 工況二) 的實際滑動面
# 128 #
第14 卷01 期# 南水北調與水利科技# 2016 年2 月
水文地質與工程地質
圖4 不降雨、壩頂加載情況下( 工況三) 的實際滑動面
3 壩體滑坡成因分析
根據以上計算結果以及現場實際情況, 認為壩體滑坡的
主要原因如下。
( 1) 連續(xù)強降雨是壩體滑坡的主要原因。壩體防滲體上
游壩殼土為含礫黏土質粉砂, 碎石含量較高, 填筑質量較差,
滲透系數約為10~ 4 cm/ s, 當雨水滲入該土體時不利于孔隙
水壓力的及時消散, 易形成飽和土, 從而降低了土體的強度。
本工程大壩在汛期施工, 因防滲墻施工的需要降低了壩頂高
程, 并布置了防滲墻施工所需的混凝土導向槽和泥漿溝。由
于滑坡前幾天遭遇連續(xù)降雨, 當時壩頂表面沒有進行保護,
致使雨水滲入壩體, 鑒于壩殼料為滲透系數較大的土體, 大
壩頂土體大量吸水, 孔隙水壓力未能及時消散, 增加了壩坡
下滑力, 同時水庫水位下降至881 50 m 高程, 庫水位的降低
也減小了上游壩坡的抗滑力, 在以上幾方面因素的共同作用
下引起了上游壩坡的局部坍滑。該滑坡屬于淺層滑動, 塌滑
方量不大。從計算成果分析, 在當時的水庫水位情況下, 連
續(xù)降雨是引起上游壩坡局部塌滑的主要成因。
( 2) 施工不按設計進行, 使得壩頂承受額外施工荷載是
造成大壩滑坡的次要原因。防滲墻施工平臺比設計高程抬
高了1 m, 同時在該壩頂施工平臺兩側堆土拼寬, 相當于在
設計臨時平臺上加載, 增大了壩坡下滑力, 加劇了壩坡滑動。
因此, 壩頂加載是造成滑動的次因。
綜上所述, 造成本次大壩上游壩坡局部發(fā)生坍滑的諸多
因素中, 除壩體填筑質量差、水庫水位降低等不利于壩坡穩(wěn)
定外, 連續(xù)降雨( 壩頂無保護) 是主因, 壩頂加載是次因。從
計算分析以及實際發(fā)生滑坡的情況看, 本次滑坡屬淺層滑
動, 不致于引起垮壩等嚴重后果。
4 壩體滑坡應急處理措施
( 1) 確保水庫行洪和放水設施暢通。
拆除原輸水隧洞啟閉閘門, 清除隧洞進口堆積的土石
料, 沿隧洞進口前設置模袋混凝土擋墻, 以防止壩體土料堵
塞隧洞進水口, 盡可能的降低水庫水位。拆除溢洪道閘門及
閘墩, 要求進口段寬度不小于8 m; 同時將溢洪道進口至泄
槽出口間的亂石、雜草等雜物清理干凈。清理后的溢洪道進
口高程不高于961 25 m。拆除泄洪洞前漿砌石溢流堰, 將洞
前及洞內的的亂石雜草等雜物清理干凈, 清理后的洞前地面
高程不高于961 26 m。
( 2) 結合工程永久加固設計修復上游壩坡。
上游邊坡已坍滑部分按照1B01 75 的坡比削緩, 沿壩軸線
向兩側未滑動壩體按1B11 5 削緩。根據分析計算, 大壩上游坡
比由1B21 5 放緩至1B3 時, 壩坡穩(wěn)定安全系數能提高10% 左
右, 而工程投資僅增加20 萬元, 較少的資金投入能夠較大程
度的提高上游壩坡穩(wěn)定的安全裕度, 因此本次結合大壩永久
加固設計將大壩上游壩坡放緩至1B3, 在大壩上游壩底部設拋
石壩體, 拋石壩體頂高程851 0 m, 頂寬約17 m, 臨水側坡度1B
11 5。拋石平臺以上上游壩坡為1B3。土方填筑前, 清除表面
松散滑坡體、粒徑大的碎塊石、卵石及其它雜物, 將開挖面整
平、壓實。回填土方采用碎石土, 分層碾壓密實( 不得采用振
動碾) , 填土每層厚度不大于30 cm, 回填土碾壓后壓實度不小
于01 93。土方填筑完成后上游壩面采用C25F50 混凝土預制
塊護坡, 厚20 cm, 護坡底部鋪設厚20 cm 的碎石墊層。
( 3) 保護下游邊坡。
對下游壩坡進行放緩, 放緩后的下游壩坡為1B2. 0, 在高
程871 00 m 處設寬11 5 m 的馬道。拆除原下游干砌石護坡,
新建C25F50 混凝土預制塊護坡, 厚12 cm, 護坡底部鋪設厚
20 cm 的碎石墊層。
( 4) 加強水庫巡視檢查和壩體裸露面的保護。
汛期應加強大壩表面的巡查及觀測, 每天記錄、觀測壩
體變形情況, 認真清查有無裂縫, 發(fā)現異常, 應及時匯報。密
切注意下游壩坡和壩腳有無滲漏現象。每天檢查溢洪道及
泄洪洞有無亂石、雜草等雜物, 檢查輸水隧洞進口有無堆積
的土石料, 如有發(fā)現則須立即清理干凈。認真觀測涵管下游
是否有滲水、渾水等現象, 一經發(fā)現, 立即上報處理。
汛期應對壩體裸露面采用彩條布進行覆蓋保護, 以防雨
水滲入壩體, 并每天檢查2 次彩條布是否完整和被掀起等現
象, 一經發(fā)現, 馬上進行修復。
5 結論
本文以浙江省某病險小水庫壩體滑坡作為背景, 進行了
該壩坡穩(wěn)定性計算, 分析了壩體滑坡的原因, 并給出了具體
的應急處理措施, 主要結論如下。
( 1) 庫區(qū)連續(xù)強降雨大大降低了大壩上游壩坡抗滑穩(wěn)定安
全系數, 是引起上游壩坡局部塌滑的主要成因。施工不按設計
進行, 使得壩頂承受額外施工荷載是造成大壩滑坡的次要原因。
( 2) 對該壩的應急處理措施有: 確保水庫行洪和放水設
施暢通, 結合工程永久加固設計修復上游壩坡, 保護下游邊
坡, 加強水庫巡視檢查和壩體裸露面的保護。
參考文獻:
[ 1] 殷宗澤. 土工原理[ M] . 北京: 中國水利水電出版社, 2007.
[ 2] Duncan J M. St at e of the art : limit equilibrium and f init e2ele2
ment analysis of sl opes [ J] . J ou rnal of Geot echnical Engineer2
ing, 1996, 22( 7) : 5772 596.
[ 3] 陳祖煜, 彌宏亮, 汪小剛. 邊坡穩(wěn)定三維分析的極限平衡方法
[ J ] . 巖土工程學報, 2001, 23( 5) : 5252 529.
[ 4] 李國英, 沈珠江. 下限原理有限單元法及其在土工問題中的應
用[ J ] . 巖土工程學報, 1997, 19( 5) : 842 89.
[ 5] 江德軍, 楊杰, 喬蓓, 等. 地震作用下土質邊坡穩(wěn)定性分析方法
適用性分析[ J] . 水電能源科學, 2013, 31( 12) : 1132116.
[ 6] 何金文, 李同春, 郭博文. 滑帶控制型邊坡地震穩(wěn)定性分析[ J] .
水電能源科學, 2014, 32( 1) : 89292.
[ 7] 時衛(wèi)民, 鄭穎人. 巖石高邊坡的有限元分析及其簡化分析方法
[ J ] . 地下空間, 2001, 21( 5) : 4552 460.
[ 8] 張孟喜, 陳熾昭. 土坡穩(wěn)定分析的有限元追蹤法[ J] . 巖土工程
學報, 1991, 13( 6) : 352 41.
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胡 勇等# 某小水庫壩體滑坡穩(wěn)定性分析及應急處理措施

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