【正文】 “方案優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、不留后患”作為滑坡防治的總體方針,要做到具體問題具體分析,只有這樣才能最大程度地減少經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。相當(dāng)一部分混合壩的壩基存在軟弱結(jié)構(gòu)面，其深層抗滑穩(wěn)定問題受到普遍關(guān)注。三峽工程混合壩的左岸廠房壩段深層抗滑穩(wěn)定曾經(jīng)是該工程的重大的技術(shù)問題之一，在壩體設(shè)計(jì)和壩基穩(wěn)定方面開展過一系列的分析論證工作。其它的工程，如大化、安康、葛洲壩、天生橋二級、銅街子、雙牌、百色等，也都進(jìn)行了深層抗滑穩(wěn)定分析研究，分別采取了相應(yīng)的壩基加固處理措施。滑坡是山區(qū)主要的地質(zhì)災(zāi)害之一。它是在重力作用下, 斜坡天然平衡受到破壞產(chǎn)生自然卸荷, 達(dá)到新的平衡的過程。其滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的巨大推移力, 對氣田地面建設(shè)諸如管道、站場、井場等會(huì)構(gòu)成很大的危害和破壞?；?是在一定的地形、地質(zhì)條件下的邊坡,由于外界因素的變化(如坡面植被破壞、長期受水浸潤、切坡或堆載等) ,破壞了原有的力學(xué)平衡條件,使邊坡上的不穩(wěn)定體在自重或其他荷載的共同作用下,沿著一定的相對軟弱面(帶) 作整體的、緩慢的、間歇性的有時(shí)甚至是突發(fā)性的向下滑動(dòng)的不良地質(zhì)現(xiàn)象。常見觸發(fā)滑坡的因素有:邊坡開挖,堤防快速填筑,地震作用,水庫水位驟降,暴雨作用,河流沖刷等。通過對國內(nèi)外的研究發(fā)展表明，對于水壩的滑坡進(jìn)行穩(wěn)定分析，對于已成土壩,在管理運(yùn)用中,注意做好經(jīng)營性的養(yǎng)護(hù)工作,防止或減輕外界因素對壩坡穩(wěn)定的影響。對土壩穩(wěn)定有懷疑時(shí),應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定校核。如發(fā)現(xiàn)土壩在高水位或其他不利情況(如地震等)下有可能滑坡時(shí),則應(yīng)及時(shí)采取預(yù)防措施。一般可采取在壩腳壓重或放緩邊坡,或采取防滲、導(dǎo)滲措施以降低浸潤線和壩基滲透壓力。在特殊情況下,可采取有針對性的專門措施,或?qū)⑼翂尉植糠薷慕?。是對水壩的安全使用的重要因素。因此為了避免翻建改建就必須對混合壩工程進(jìn)行穩(wěn)定分析 ，以完善向家壩工程混合壩深層抗滑穩(wěn)定設(shè)計(jì)工作，進(jìn)一步論證和優(yōu)化壩基的穩(wěn)定加固處理措施，而達(dá)到提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、節(jié)省工程量、縮短工期、提高安全度的要求，研究成果直接為工程設(shè)計(jì)和施工提供技術(shù)支持，同時(shí)為后續(xù)類似工程的混合壩壩基穩(wěn)定和處理措施的設(shè)計(jì)和研究提供參考，進(jìn)一步豐富混合壩深層抗滑穩(wěn)定和處理措施的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。因此，開展研究抗滑穩(wěn)定分析工作具有重要的實(shí)踐價(jià)值和學(xué)術(shù)意義，具有很高的的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。江蘇宜興抽水蓄能電站位于宜興市西南郊約10km的銅官山區(qū)，是一座日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，裝機(jī)容量1000MW，電站由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房、地面開關(guān)站等建筑物組成。上水庫位于銅官山主峰北側(cè)的溝谷內(nèi)，由主壩、副壩和庫周山嶺圍成。，可研階段推薦的上庫主壩為瀝青混凝土面板堆石壩方案，下游壩坡腳至壩頂最大高差達(dá)285m，國內(nèi)外還缺少在如此長斜坡上建壩的經(jīng)驗(yàn)，為此需對上庫主壩采用鋼筋混凝土面板混合壩方案進(jìn)行分析比較。鋼筋混凝土混合壩方案采用全庫防滲，庫盆和壩體上游護(hù)面均為鋼筋混凝土面板。庫岸開挖邊坡1:（花崗斑巖巖脈處為1:）。，壩頂寬8m，，上游壩坡1:，鋼筋混凝土面板厚40cm。下游壩坡馬道之間1:，下游綜合壩坡1:，下游傾斜建基面開挖成臺階狀。壩體堆石料分為墊層、過渡層、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)和基礎(chǔ)面過渡區(qū)。，采用外購灰?guī)r料；，采用砂巖夾泥巖料；主、次堆石區(qū)均采用砂巖夾泥巖料；過渡區(qū)厚4m，采用外購灰?guī)r料。在壩軸線下游132m處，即可研階段地質(zhì)“擋墻Ⅰ線”附近，布置混凝土重力擋墻（，混合壩布置圖）。，墻頂寬4m，墻頂長369m，上游面坡度1:~1:，下游面坡度1:，擋墻平均高度24m。擋墻基礎(chǔ)座落在弱風(fēng)化砂巖上，為了保證擋墻基礎(chǔ)的穩(wěn)定，墻后基巖留有不小于10m的平臺。為了減少地下水及坡面雨水侵入對擋墻穩(wěn)定的影響，在擋墻基礎(chǔ)及墻身不同高程布置了排水孔，同時(shí)沿?fù)鯄S線在兩溝谷處分別布置了大斷面排水涵洞。為降低地下水位，擬在下游壩坡覆蓋的山體范圍內(nèi)，分別在不同高程布置五排排水平洞，平洞內(nèi)向上鉆排水孔，孔深35~40m。 混合壩布置圖混合壩下游重力式擋墻承受著由上游堆石體形成的土壓力，比普通的擋墻高，且建在傾斜的堆石和基巖結(jié)合面上，擋墻在此土壓力作用下其本身的穩(wěn)定性和基礎(chǔ)的穩(wěn)定性都需要進(jìn)行深入的分析研究。另外，本工程的特點(diǎn)是重力式擋墻后的填土中可能的滑裂面是土和基巖的接觸面，因此，不能完全套用庫倫理論, 需要在近代土壓力理論和修建高擋土墻實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)下，對混合壩方案的土壓力問題做專題研究，為高擋墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和抗滑穩(wěn)定分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。研究區(qū)位于銅官山主峰北側(cè)溝源坳地中，溝底高程420~440m，主沖溝呈東西向展布于北側(cè)，主壩擬建于東側(cè)，沿壩軸線地形起伏呈“W”形?；旌蠅螇屋S線位于瀝青混凝土面板堆石壩軸線上游12m處，混凝土擋墻位于壩軸線下游132m左右。擋墻部位地形起伏、陡峻，軸線方向溝梁相間，呈不對稱的“W”形，從左至右依次有①、③、④、②、⑤等沖溝，沖溝走向與壩軸線近正交。其中，近左岸坡的①號沖溝寬緩，溝底高程352m，縱坡度20~25176。，左岸坡30~35176。，右岸坡40176。；①與③沖溝之間為凸起的山梁，軸線處山脊高程約390m，寬60多米，岸坡陡峻，坡向與軸線平行，坡角40~45176。；③、④沖溝系花崗斑巖脈風(fēng)化所成，溝窄坡緩，其間山梁窄?。虎?、②沖溝于擋墻軸線偏下游處交匯，軸線處寬40多米，縱坡度35176。，左、右岸坡45~50176。，局部達(dá)60176。；擋墻右岸（370m高程以上）坡度為30~35176。研究區(qū)出露地層主要為泥盆系中下統(tǒng)茅山組上段（D12ms3）和泥盆系上統(tǒng)五通組下段（D3w1）的碎屑巖，局部見燕山晚期侵入的花崗斑巖脈，上覆厚度不大的第四系殘坡積層。研究區(qū)內(nèi)茅山組上段（D12ms3）主要為中厚層巖屑石英砂巖夾薄層粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖。五通組下段（D3w1）主要為中厚層石英巖狀砂巖夾薄層粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖，前者致密堅(jiān)硬，后者具泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)軟弱。研究區(qū)內(nèi)的第四系殘坡積層（Q4edl）由壤土夾碎石、塊石等組成，松散堆積，~，局部較厚。局部發(fā)育的燕山晚期花崗斑巖脈呈北西西向脈狀產(chǎn)出，巖體抗風(fēng)化能力差，地表多為全風(fēng)化狀態(tài)。混凝土擋墻部位覆蓋層大多淺薄，一般小于1m，沖溝部位有3~8m厚?；鶐r以茅山組巖屑石英砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖為主，五通組石英巖狀砂巖主要分布于①、③沖溝之間的山梁處，巖層緩傾左岸偏下游，呈弱風(fēng)化狀。軟弱巖層較為發(fā)育，主要有st1st1stst2st24，延伸較長，并以泥質(zhì)粉砂巖與粉砂質(zhì)泥巖互層出露，~，~，上下層面見巖屑夾泥型軟弱夾層。~%。~%，~，~%，單孔累計(jì)厚度一般為5~32cm?；◢彴邘r脈在擋墻軸線上寬達(dá)20多米。研究區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育（），斷層以NWW~EW向陡傾角為主，其次為NW和NNE~SN向，規(guī)模較大的有30余條，一般寬1~2m，其中F4寬達(dá)3~5m，斷層帶內(nèi)普遍發(fā)育碎裂巖、斷層角礫巖、糜棱巖及斷層泥。斷層以正斷層為主，錯(cuò)距由數(shù)米至上百米。擋墻部位斷裂構(gòu)造從左至右有F2FFF1F1F2等，呈NW~NWW向橫切擋墻基礎(chǔ)。擋墻軸線下部發(fā)育F25斷層。除斷層外，研究區(qū)節(jié)理極為發(fā)育，陡傾角節(jié)理以NW~NWW向?yàn)橹鳎浯螢镹E和近SN向，節(jié)理面較平整。此外，緩傾角節(jié)理也較發(fā)育，主要為層面節(jié)理，節(jié)理面平整，延伸較長。混凝土擋墻部位節(jié)理裂隙主要有5組，分別為：1. 走向N45~70176。W，傾向NE20~45176。，傾角10~15176。；2. 走向N55~65176。W，傾向NE25~35176。，傾角65~75176。；3. 走向N55~70176。E，傾向NW325~340176。，傾角60~75176。；4. 走向N50~70176。E，傾向SE140~160176。，傾角70~80176。；5. 走向N50~60176。W，傾向SW210~220176。，傾角30~40176。上述5組裂隙中，以2組裂隙最為發(fā)育，4組次之，5組最少?；炷翐鯄Σ课恍逗闪严恫话l(fā)育，僅在ZK83孔附近見一條張開寬1~2cm、深4~5m、延伸長5~6m的淺層卸荷裂隙。研究區(qū)地下水以基巖裂隙水為主，接受大氣降水補(bǔ)給，向四周溝谷滲流排泄。擋墻部位由于地形陡峻，斷層、巖脈發(fā)育，基巖總體較破碎，致使其地下水位及相對隔水層普遍深埋。~，~?；鶐r巖體以弱~微透水性為主，透水性中等以上巖體分布在近地表風(fēng)化破碎孔段，%，一般在孔深18m以內(nèi)，（ZK79）。邊坡穩(wěn)定、土壓力和地基承載力是土力學(xué)的三個(gè)經(jīng)典問題。很多學(xué)者認(rèn)為這三個(gè)領(lǐng)域的分析方法屬于同一理論體系，即極限平衡分析和極限方法。作用于支擋結(jié)構(gòu)上的土壓力問題實(shí)際上是一個(gè)具有垂直表面并且在此表面作用有側(cè)向外荷的邊坡穩(wěn)定問題。鄧肯回顧了太沙基在1928年修建的高48m的重力式擋墻時(shí)所作的大量試驗(yàn)和理論分析工作，指出太沙基當(dāng)年獲得擋土墻土壓力的以下認(rèn)識在以后的年代被遺忘了，有必要給予重視，并在實(shí)際中廣泛地應(yīng)用。(1) 所在巖基上的重力式擋土墻的主動(dòng)土壓力遠(yuǎn)小于靜止土壓力。否則就不能解釋為什么這些重力擋土墻能夠在這么長的時(shí)間內(nèi)一直正常工作（如按靜止土壓力設(shè)計(jì)，這些擋土墻的抗滑安全系數(shù)小于1）。(2) 土壓力的作用點(diǎn)不在下三分點(diǎn)。(3) 為了考慮應(yīng)力重分配和蠕變的影響，176。和20176。降為38176。和10176。，作為一種校核工況。傳統(tǒng)的庫倫主動(dòng)土壓力理論假定墻后土體一部分沿一個(gè)直線滑裂面滑動(dòng)。通過分析由墻土結(jié)合面、滑裂面和土體表面構(gòu)成的三角形的土體的力的平衡，計(jì)算土體作用在墻上的主動(dòng)土壓力P。不斷變動(dòng)直線滑裂面的位置，找得使P獲得極大的臨界滑裂面。這一極大值就是按庫倫土壓力理論獲得的主動(dòng)土壓力。壩體堆石有整體沿與基巖接觸面滑動(dòng)的可能性，并可在擋墻后形成較大的主動(dòng)土壓力，同時(shí)可見，一些斷面上堆石壩整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，在擋墻后不能形成主動(dòng)土壓力或僅能形成較小的土壓力，此時(shí)，堆石壩在擋墻后形成的主動(dòng)土壓力則以庫侖主動(dòng)土壓力為主，因此在擋墻抗滑穩(wěn)定分析中，取通用條分法和庫侖理論兩種計(jì)算方法所得主動(dòng)土壓力值中的較大者，以使計(jì)算結(jié)果偏于安全?？紤]到建基面簡化和各種材料C值均設(shè)為0等安全儲備條件，選擇最大墻后土壓力時(shí)，選擇堆石與基巖接觸面摩擦角為29176。時(shí)對應(yīng)的主動(dòng)土壓力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。在壩體堆石的作用下重力擋墻沿建基面的抗滑穩(wěn)定分析，采用以下兩種方法進(jìn)行，(1) 設(shè)定擋墻與基巖接觸面之間的抗剪強(qiáng)度值采用純摩指標(biāo)，計(jì)算在墻后土壓力的作用下?lián)鯄Φ目够€(wěn)定性，其安全標(biāo)準(zhǔn)控制在Kc≥；(2) 設(shè)定擋墻與基巖接觸面之間的抗剪強(qiáng)度值采用抗剪斷指標(biāo)，計(jì)算在墻后土壓力的作用下?lián)鯄Φ目够€(wěn)定性，其安全標(biāo)準(zhǔn)控制在Kc≥。2近代土壓力理論回顧朗肯土壓力理論是英國學(xué)者朗肯（Rankin）1857年根據(jù)均質(zhì)的半無限土體的應(yīng)力狀態(tài)和土處于極限平衡狀態(tài)的應(yīng)力條件提出的。在其理論推導(dǎo)中,首先作出以下基本定。(1)擋土墻是剛性的墻背垂直；(2)擋土墻的墻后填土表面水平；(3)擋土墻的墻背光滑，不考慮墻背與填土之間的摩擦力。把土體當(dāng)作半無限空間的彈性體，而墻背可假想為半無限土體內(nèi)部的鉛直平面，根據(jù)土體處于極限平衡狀態(tài)的條件，求出擋土墻上的土壓力。 半無限土體的極限平衡狀態(tài) （注意字體格式）（a）半無限土體內(nèi)的微單元體； （b）用莫爾圓表示主動(dòng)和被動(dòng)朗肯狀態(tài)（c）半無限土體的主動(dòng)朗肯狀態(tài)；（d）半無限土體的被動(dòng)朗肯狀態(tài)朗肯認(rèn)為，當(dāng)擋土墻墻背背立，光滑，墻后填土表面水平并無限延伸時(shí)，作用在擋土墻墻背上的土壓力相當(dāng)于半無限土體中當(dāng)土體達(dá)到上述極限平衡狀態(tài)時(shí)的應(yīng)力情況。這樣就可以利用極限平衡狀態(tài)時(shí)的最大和最小主動(dòng)土壓力的相互關(guān)系來計(jì)算作用在擋土墻上的主動(dòng)土壓力或被動(dòng)土壓力。下面分別給與介紹。根據(jù)主動(dòng)土壓力的概念與朗肯土壓力理論的基本原理，相當(dāng)于已知墻背上任意深度Z處的豎向應(yīng)力sz是大主應(yīng)力s1，來求解達(dá)到極限平衡時(shí)的水平應(yīng)力sx = s3，就是主動(dòng)土壓力強(qiáng)度。根據(jù)極限平衡方程 () 可得： （）式中Ka—朗肯主動(dòng)土壓力系數(shù)，Ka=tan2 (45176。j/2)； C—填土的粘聚力，kPa； —填土的內(nèi)摩擦角，度。對于墻后土體重度為γ的均質(zhì)填土情況，此時(shí)墻背處任一點(diǎn)的豎向應(yīng)力sz =gz，代入式（）得： ()當(dāng)填土為無粘性土（C=0）時(shí)，主動(dòng)土壓力強(qiáng)度與深度Z成正比，沿墻高呈三角形分布，如圖（b）所示。主動(dòng)土壓力合力大小為土壓力（強(qiáng)度）分布圖形的面積，即 ()Ea方向水平指向墻背，作用點(diǎn)距墻底為H/3。（a） 主動(dòng)土壓力的作用（b）無粘性土（c）粘性土若填土為粘性土和粉土（C＞0），當(dāng) Z=0（墻頂處）時(shí)， ＜0，即出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)；Z=H 時(shí)， a點(diǎn)離填土面的深度Z0常稱為臨界深度，可令式（）為零求得Z0值，即 ()因此粘性土和粉土的土壓力分布僅為abc部分，（c）所示，其主動(dòng)土壓力合力大小為abc部分的面積，即 () Ea方向水平指向墻背，作用點(diǎn)距墻底為(HZ0)/3。根據(jù)極限平衡方程s1 = s3tan2(45176。 + j/2) + 2ctan(45176。 + j/2)可得： ()式中—朗肯被動(dòng)土壓力系數(shù)， 均質(zhì)無粘性土的被動(dòng)土壓力當(dāng)填土為均質(zhì)無粘性土（C=0）時(shí)，墻背處任一點(diǎn)的豎向應(yīng)力sz=gz，被動(dòng)土壓力強(qiáng)度與深度成Z正比，沿墻高呈三角形分布，（b）所示。被動(dòng)土壓力合力大小為土壓力（強(qiáng)度）分布圖形的面積，即