摘要滑坡是土石坝常见的一种病害。土石坝滑坡后,将会影响水库发挥其应有效益,严重的也可能造成垮坝事故。本文主要针对滑坡的类型及原因,提出了土石坝滑坡的处理措施。
关键词土石坝 滑坡 类型 原因 处理
土石坝坝坡的一部分土体,由于各种原因失去平衡,发生显著的相对位移,脱离原来位置向下滑移的现象,称为滑坡。滑坡是土石坝常见的病害之一。对于土坝滑坡,如能及时注意,并采取适当的处理预防,则损害将会大大减轻;如不及时采取适当措施,将会影响水库发挥其应有效益,严重的也可能造成垮坝事故。
1 滑坡类型
土石坝的滑坡按其性质分为剪切性滑坡、塑流性滑坡和液化性滑坡3类;按滑动面形状不同可分为弧形滑坡、直线或折线滑坡及复合滑坡3类;按滑坡发生的部位不同分为上游滑坡和下游滑坡两类。
2 滑坡的原因
滑坡的根本原因在于滑动面上土体滑动力超过了抗滑力。滑动力主要与坝坡的陡缓有关,坝坡越陡,滑动力越大;抗滑力主要与填土的性质、压实的程度以及渗透水压力的大小有关。土粒越细、压实程度越差、渗透水压力越大,抗滑力就越小。另外,较大的不均匀深陷及某些外加荷载也可能导致抗滑力的减小或滑动力的增大。总之,造成滑动力大于抗滑力而引起土坝滑坡的因素是多方面的,只是在不同情况下占主导地位的决定因素有所不同。一般可归纳为以下几个方面。
(1)勘测设计方面的原因。某些设计指标选择过高,坝坡设计过陡,或对土石坝抗震问题考虑不足;坝端岩石破碎或土质很差,设计时未进行防渗处理,因而产生绕坝渗流;坝基内有高压缩性软土层、淤泥层,强度较低,勘测时没有查明,设计时也未作任何处理;下流排水设备设计不当,使下游坝坡大面积散浸等。
(2)施工方面的原因。施工时为赶速度,土料碾压未达标准,干密度偏低,或者是含水量偏高,施工孔隙压力较大;冬季雨季施工时没有采取适当的防护措施,影响坝体施工质量;合龙段坝坡较陡,填筑质量较差;心墙坝坝壳土料未压实,水库蓄水后产生大量湿陷等。
(3)运用管理方面的问题。水库运用中若水位骤降,土体孔隙中水分来不及排出,致使渗透压力增大,坝后排水设备堵塞,浸润线抬高;白蚁等害虫害兽打洞,形成渗流通道;在土石坝附近爆破或在坝坡上堆放重物等也均会引起滑坡。
(4)其他方面的原因。在持续暴雨和风浪淘刷下,在地震和强烈振动作用下也能产生滑坡。
3 滑坡的处理
3.1滑坡征兆出现后的抢护
抢护就是采取临时性的局部紧急措施,排除滑坡的形成条件,从而使滑坡不继续发展,并使得滑坡逐步稳定。其主要措施如下:(1)改善运用条件。例如在水库水位下降时发现上游坡有弧形裂缝或纵向裂缝时,应立即停止放水或减小放水量以减小降落速度,防止上游坡滑坡。当坝身浸润线太高,可能危及下游坝坡稳定时,应降低水库运行水位和下游水位,以保安全。当施工期孔隙水压力过高可能危及坝坡稳定时,应暂时停止填筑或降低填筑速度。(2)防止雨水入渗。导走坝外地面径流,将坝面径流排至可能滑坡范围之外。做好裂缝防护,避免雨水灌入,并防止冰冻、干缩等。(3)坡脚压透水盖重,以增加抗滑力并排出渗水。(4)在保证土石坝有足够挡水断面的前提下,亦可采取上部削土减载的措施。
3.2 滑坡形成后的处理
当滑坡已经形成且坍塌终止,或经抢护已经进入稳定阶段后,应根据具体情况研究分析,进行永久性处理。具体措施如下。
(1)堆石(抛石)固脚。在滑坡坡脚增设堆石体,是防止滑动的有效方法。如果用于处理上游坝坡的滑坡,在水库有条件放空时,可用块石浆砌而成,具体尺寸应根据稳定计算确定。当水库不能放空时,可在库岸上用经纬仪定位,用船向水中抛石固脚。
(2)放缓坝坡。当滑坡是由边坡过陡所造成时,放缓坝坡才是彻底的处理措施。即先将滑动土体挖除,将坡面切成阶梯状,然后按放缓的加大断面,用原坝体土料分层填筑,夯压密实。
(3)开沟导渗滤水还坡。由于坝体原有的排水设施质量差或排水失效后浸润线抬高,使坝体饱和,从而增加了坝坡的滑动力,降低了阻滑能力,引起滑坡者,可采用开沟导渗滤水还坡法进行处理。
(4)清淤排水。对于地基存在淤泥层、湿陷性黄土层或液化的均匀细砂层,施工时没有清除或清除不彻底而引起的滑坡,处理时应彻底清除这些淤泥、黄土和砂层。
(5)裂缝处理。对土坝伴随着滑坡而产生的裂缝必须进行认真处理。因为土体产生滑动以后,对土体的结构和抗剪强度都发生了变化,加上裂缝后雨水或渗透水流的侵入,使土体进一步软化,将使与滑动体接触面处的抗剪强度迅速减小,稳定性降低。处理滑坡裂缝时应将裂缝挖开,把其中稀软土体挖除,再用与原坝体相同土料回填夯实,达到原设计干容重要求。
参考文献
[1] 梅孝威.水利工程管理[M].北京:中国水利水电出版社,2005.
[2] 卜贵贤.水利工程管理[M].郑州:黄河水利出版社,2007.
[3] 胡荣辉,张五禄.水工建筑物[M].北京:中国水利水电出版社,2005.
关键词土石坝 滑坡 类型 原因 处理
土石坝坝坡的一部分土体,由于各种原因失去平衡,发生显著的相对位移,脱离原来位置向下滑移的现象,称为滑坡。滑坡是土石坝常见的病害之一。对于土坝滑坡,如能及时注意,并采取适当的处理预防,则损害将会大大减轻;如不及时采取适当措施,将会影响水库发挥其应有效益,严重的也可能造成垮坝事故。
1 滑坡类型
土石坝的滑坡按其性质分为剪切性滑坡、塑流性滑坡和液化性滑坡3类;按滑动面形状不同可分为弧形滑坡、直线或折线滑坡及复合滑坡3类;按滑坡发生的部位不同分为上游滑坡和下游滑坡两类。
2 滑坡的原因
滑坡的根本原因在于滑动面上土体滑动力超过了抗滑力。滑动力主要与坝坡的陡缓有关,坝坡越陡,滑动力越大;抗滑力主要与填土的性质、压实的程度以及渗透水压力的大小有关。土粒越细、压实程度越差、渗透水压力越大,抗滑力就越小。另外,较大的不均匀深陷及某些外加荷载也可能导致抗滑力的减小或滑动力的增大。总之,造成滑动力大于抗滑力而引起土坝滑坡的因素是多方面的,只是在不同情况下占主导地位的决定因素有所不同。一般可归纳为以下几个方面。
(1)勘测设计方面的原因。某些设计指标选择过高,坝坡设计过陡,或对土石坝抗震问题考虑不足;坝端岩石破碎或土质很差,设计时未进行防渗处理,因而产生绕坝渗流;坝基内有高压缩性软土层、淤泥层,强度较低,勘测时没有查明,设计时也未作任何处理;下流排水设备设计不当,使下游坝坡大面积散浸等。
(2)施工方面的原因。施工时为赶速度,土料碾压未达标准,干密度偏低,或者是含水量偏高,施工孔隙压力较大;冬季雨季施工时没有采取适当的防护措施,影响坝体施工质量;合龙段坝坡较陡,填筑质量较差;心墙坝坝壳土料未压实,水库蓄水后产生大量湿陷等。
(3)运用管理方面的问题。水库运用中若水位骤降,土体孔隙中水分来不及排出,致使渗透压力增大,坝后排水设备堵塞,浸润线抬高;白蚁等害虫害兽打洞,形成渗流通道;在土石坝附近爆破或在坝坡上堆放重物等也均会引起滑坡。
(4)其他方面的原因。在持续暴雨和风浪淘刷下,在地震和强烈振动作用下也能产生滑坡。
3 滑坡的处理
3.1滑坡征兆出现后的抢护
抢护就是采取临时性的局部紧急措施,排除滑坡的形成条件,从而使滑坡不继续发展,并使得滑坡逐步稳定。其主要措施如下:(1)改善运用条件。例如在水库水位下降时发现上游坡有弧形裂缝或纵向裂缝时,应立即停止放水或减小放水量以减小降落速度,防止上游坡滑坡。当坝身浸润线太高,可能危及下游坝坡稳定时,应降低水库运行水位和下游水位,以保安全。当施工期孔隙水压力过高可能危及坝坡稳定时,应暂时停止填筑或降低填筑速度。(2)防止雨水入渗。导走坝外地面径流,将坝面径流排至可能滑坡范围之外。做好裂缝防护,避免雨水灌入,并防止冰冻、干缩等。(3)坡脚压透水盖重,以增加抗滑力并排出渗水。(4)在保证土石坝有足够挡水断面的前提下,亦可采取上部削土减载的措施。
3.2 滑坡形成后的处理
当滑坡已经形成且坍塌终止,或经抢护已经进入稳定阶段后,应根据具体情况研究分析,进行永久性处理。具体措施如下。
(1)堆石(抛石)固脚。在滑坡坡脚增设堆石体,是防止滑动的有效方法。如果用于处理上游坝坡的滑坡,在水库有条件放空时,可用块石浆砌而成,具体尺寸应根据稳定计算确定。当水库不能放空时,可在库岸上用经纬仪定位,用船向水中抛石固脚。
(2)放缓坝坡。当滑坡是由边坡过陡所造成时,放缓坝坡才是彻底的处理措施。即先将滑动土体挖除,将坡面切成阶梯状,然后按放缓的加大断面,用原坝体土料分层填筑,夯压密实。
(3)开沟导渗滤水还坡。由于坝体原有的排水设施质量差或排水失效后浸润线抬高,使坝体饱和,从而增加了坝坡的滑动力,降低了阻滑能力,引起滑坡者,可采用开沟导渗滤水还坡法进行处理。
(4)清淤排水。对于地基存在淤泥层、湿陷性黄土层或液化的均匀细砂层,施工时没有清除或清除不彻底而引起的滑坡,处理时应彻底清除这些淤泥、黄土和砂层。
(5)裂缝处理。对土坝伴随着滑坡而产生的裂缝必须进行认真处理。因为土体产生滑动以后,对土体的结构和抗剪强度都发生了变化,加上裂缝后雨水或渗透水流的侵入,使土体进一步软化,将使与滑动体接触面处的抗剪强度迅速减小,稳定性降低。处理滑坡裂缝时应将裂缝挖开,把其中稀软土体挖除,再用与原坝体相同土料回填夯实,达到原设计干容重要求。
参考文献
[1] 梅孝威.水利工程管理[M].北京:中国水利水电出版社,2005.
[2] 卜贵贤.水利工程管理[M].郑州:黄河水利出版社,2007.
[3] 胡荣辉,张五禄.水工建筑物[M].北京:中国水利水电出版社,2005.