水庫護坡工程
㈠ 水庫邊坡研究
自從中國塘岩光滑坡和義大利瓦依昂水庫滑坡發生後,水庫滑坡問題得到了水利水電工程界和岩土工程界的高度重視,在水庫選址、可行性論證及工程運營過程中,對該問題的研究力度都已大大加強。在大型水利水電工程中,水庫滑坡,尤其是古老滑坡體的復活是一個普遍存在而且十分重要的問題,如李家峽水庫的Ⅰ號和Ⅱ號滑坡,龍羊峽水庫的龍西滑坡和查東滑坡,三峽工程庫區的寶塔滑坡、百換坪滑坡、黃臘石滑坡、雞扒子滑坡等。水庫蓄水過程中,庫水位漲落波動及其與暴雨復活作用下,這些滑坡體是否復活、復活的范圍及復活後運動模式與動力學過程無疑是值得關心的問題,同時也是涌浪預測的基礎。
水庫滑坡可以分為兩類:一類是在庫區水岩作用影響下產生的滑坡;另一類是天然滑坡,無庫水直接作用,但有時也可因水庫移民開發區的人類工程活動而發生滑動或岸坡大型崩塌。水庫滑坡的主要機制為滑動面的水理軟化,以及滑動面上滲壓增加所導致的有效應力降低。水庫滑坡最重要的是軟化,泥化,潛蝕,動、靜水壓力作用的影響。水庫滑坡有兩種:一種是庫水位達到敏感水位後滑體內孔隙水壓力分布達到新的平衡過程中產生的滑坡;另一種是發生在庫水位消落,特別是快速消落期。庫水位消落對斜坡穩定性的影響主要與岩土體的滲透性和孔隙度有關,庫水位快速消落造成失穩有兩方面的因素,一是不利的地下水梯度;另一是超孔隙水壓力。此外,庫水對滑坡體下部的侵蝕、庫水位波動造成坡體內部的潛蝕與管涌等均對庫岸穩定和滑坡體復活起到了積極的作用。
正因為水是滑坡發生過程中最活躍、最積極的因素之一,滑坡的水文作用研究在國際滑坡學界受到高度重視。地下水滲流方向對斜坡穩定有重要作用。暴雨入滲導致基質吸力減小而造成土體強度降低,從而導致了淺層滑坡的發生。地下水流造成斜坡土體中出現管涌現象,從而降低了土體的黏聚力而導致滑坡的發生。盡管對水在滑坡中的作用和表現方式存在不同的觀點,一般來說,水文作用造成的滑坡主要是由於滑動面的水理軟化及滑動面上滲壓增加所導致的有效應力降低所致。暴雨過程中雨水的入滲導致土體飽和度增加,吸力銳減並引起抗剪強度大幅下降。持續暴雨還可以引起地下水位上升或在相對隔水層以上出現瞬態地下水流,因此,當持續降雨的歷時和強度超過一定限度時,則可造成斜坡失穩或滑坡復活。在一定地質背景和力學環境的斜坡需要一定的降雨量、降雨強度或降雨持續時間才能促使斜坡破壞,因而對暴雨滑坡的預報目前主要是根據歷史暴雨-滑坡記錄,建立滑坡發生的臨界雨強-持續時間組合經驗統計關系,並根據這一關系對降雨進行監測和預報,從而做出區域性滑坡發生的時間預報。但是,該方法往往需要有相當長時間的滑坡和雨量記錄,而且在同一地區,觸發不同物質組成、不同規模的滑坡的雨強-持續時間組合關系往往不同,因而所得到的往往是一種宏觀判據,不能適用於特定的斜坡或滑坡。要了解某一特定斜坡在何種降雨條件下可能被破壞,或某一特定滑坡在何種降雨條件下可能復活或部分復活,除應對斜坡土體,尤其是潛在破壞面的物理力學性質開展系統的試驗研究外,還必須定量描述降雨過程中斜坡土體中孔隙水壓力的變化。有學者根據暴雨誘發滑坡的物理機制,提出了漏桶模型(leaky-barrel model)和水箱模型(tank model)。盡管這些模型適合於單個斜坡或滑坡,但是模型中的經驗參數,如排泄系數(drainage coeffi-cient),在很大程度上限制了它們的實用性。應該指出,上述關於水在滑坡中的作用研究一般僅限於暴雨滑坡,庫水位變化對滑坡的作用機制及其定量過程研究極為少見。
對某一特定的單個滑坡的時間預報,往往採取現場監測方法,並在此基礎上,根據滑坡變形前兆的地表宏觀現象、位移-時間曲線變化趨勢來做出滑坡發生的時間預報,並取得了一定成效,如長江三峽新灘滑坡、湖北秭歸縣雞鳴寺滑坡、甘肅永靖黃茨滑坡的成功預報。但是該方法只適用於滑坡臨滑預報,難以定量或半定量給出在何種水文作用條件下該滑坡可能復活。同時由於絕大多數滑坡缺乏系統的綜合性監測,一般僅局限於地表或滑坡體內部的變形監測,而且在滑坡變形前期,監測頻率一般為一個月甚至幾個月一次,致使所獲得的數據難以用來深入探索滑坡發生的水文作用機制。
在我國,對水庫滑坡問題研究較為深入的當屬三峽工程庫區的滑坡問題。在 「六五」和 「七五」 期間開展了大量的勘查和研究,對建壩蓄水前後一些大型滑坡體的穩定性進行了分析和評價,認為蓄水後可能變形劇烈的是目前穩定性較差和正在變形的較厚的鬆散堆積層滑坡體。重大滑坡監測治理方面,1993年以來實施了鏈子崖危岩體、黃臘石等滑坡的治理工程,1995年還開始了黃臘石滑坡的監測工作。此外,庫區各縣市建立了滑坡泥石流監測工作站或地質工作站。然而,由於問題的復雜性,其研究結果,尤其是水動力環境變化後的預測仍為定性或半定量,對滑坡體可能復活的范圍、復活後的運動模式為緩慢蠕滑還是快速滑動及其動力學過程的研究尚欠深入。
㈡ 修建堤壩,護坡需要什麼材料
現在水庫大壩護坡砌築流行用漿砌毛石、干砌塊石、混凝土條塊。根據地方材料和設計要求來定。
成本比較,干砌塊石最低,漿砌毛石略高,混凝土條塊最貴。