【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 普遍的現(xiàn)象。水壩發(fā)生地震時(shí)，由于地震慣性力突然增加，水庫(kù)大壩在壩體結(jié)構(gòu)本身和庫(kù)水的動(dòng)水壓力的作用下，大壩壩體將會(huì)發(fā)生變形，并可能造成壩體的錯(cuò)動(dòng)和滑動(dòng)，產(chǎn)生滑坡破壞。我國(guó)土石壩因地震滑坡的，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)共有 10 座，多發(fā)生在上游壩坡，但未引起垮壩失事。經(jīng)分析這些土石壩滑坡，多數(shù)是壩體無(wú)粘性土受地震振動(dòng)力產(chǎn)生液化而引起的。 運(yùn)行管理方面的原因 大壩運(yùn)行過(guò)程中，由于蓄水、庫(kù)水位變化、排水等電站運(yùn)行調(diào)度時(shí)都可能引起滑坡。 （ 1）庫(kù)水位驟降造成滑坡。在水庫(kù)放水時(shí)，庫(kù)水位下降過(guò)快，容易造成滑坡。 （ 2）蓄水后，隨著水位的升高，壩體內(nèi)浸潤(rùn)線(xiàn)回更高，水庫(kù)的水位劇降或者連續(xù)降雨的雨水侵入壩體，但是壩體的排水能力較差，土體的孔隙水壓力增大造成阻滑力減小從而形成滑坡。 （ 3）未進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測(cè)和分析，對(duì)于可能或即將放生的滑坡現(xiàn)象未能進(jìn)行精確地量測(cè)分析，錯(cuò)過(guò)最好的除險(xiǎn)加固時(shí)機(jī)，最終導(dǎo)致滑坡。 （ 4）大壩不合理的附加工程。 在下游壩腳附近挖坑塘養(yǎng)魚(yú)：勢(shì)必降低壩坡穩(wěn)定，應(yīng)加以禁止； 在壩頂或背水壩坡建造引水渠道：有些中、小型水庫(kù)，為了引水灌溉農(nóng)田，減少過(guò)河建筑物，利用土石壩壩頂或下游壩坡開(kāi)挖渠道，一旦襯砌破損，大量的水 滲入壩體，將會(huì)引起滑坡。 形成滑坡的原因較多，除上述已分析的原因外，還包括地下水狀態(tài)、巖土體性狀、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)等內(nèi)在因素，以及施工開(kāi)挖或回填引起的荷載和應(yīng)力調(diào)整、施工爆破引起的巖體損傷和動(dòng)力荷載、河流侵蝕等引起的地下水位變化等外在因素可能成為導(dǎo)致壩坡失穩(wěn)的重要原因。 壩坡穩(wěn)定性研究 7 3 壩體滑坡的監(jiān)測(cè)與分析判斷 滑坡的監(jiān)測(cè) 滑坡對(duì)壩的安全至關(guān)重要，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)力度是有效地防治壩體失穩(wěn)的重要途徑。大壩運(yùn)行期間，除經(jīng)常進(jìn)行檢查外，當(dāng)處在以下情況時(shí)，更應(yīng)嚴(yán)加監(jiān)視：水庫(kù)初次蓄水時(shí)期、高水位時(shí)期、水位驟降時(shí)期、 持續(xù)特大暴雨時(shí)、春季解凍時(shí)期、發(fā)生強(qiáng)裂地震后。 滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)方法通常有地面宏觀形跡的簡(jiǎn)易觀測(cè)、地面儀器監(jiān)測(cè)、空間遙測(cè)和遙感監(jiān)測(cè)、綜合的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)等。監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括地質(zhì)宏觀形跡監(jiān)測(cè)、地面位移監(jiān)測(cè)、深部位移監(jiān)測(cè)、誘發(fā)因素監(jiān)測(cè)、水壓力監(jiān)測(cè)和滑坡地球物理、地球化學(xué)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等?，F(xiàn)今，邊坡監(jiān)測(cè)技術(shù)方法已發(fā)展到較高水平，光纖傳感器、孔隙壓力儀、 GPS 和 GPRS 無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)的應(yīng)用，使監(jiān)測(cè)的精確程度得到了較大的提高。 滑坡的分析與判斷 （ 1) 通過(guò)裂縫進(jìn)行判斷 裂縫的形狀：動(dòng)裂縫主要特征，主裂縫兩端有向邊坡下部逐漸 彎曲的趨勢(shì)，兩側(cè)分布有眾多的平行小縫，主縫上下側(cè)有錯(cuò)動(dòng)。 裂縫的發(fā)展規(guī)律：滑動(dòng)性裂縫初期發(fā)展緩慢，后期逐漸加快，而非滑動(dòng)性裂縫則隨時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸減慢。 （ 2) 從壩頂位移觀測(cè)的規(guī)律判斷 當(dāng)壩身在短時(shí)間出現(xiàn)持續(xù)而顯著的位移時(shí)，特別是伴隨著裂縫出現(xiàn)連續(xù)性的位移，而位移量又逐漸加大，邊坡下部的水平位移量大于邊坡上部的水平位移量，邊坡上部垂直位移向下，邊坡下部垂直位移向上。 （ 3) 從浸潤(rùn)線(xiàn)觀測(cè)資料分析判斷：當(dāng)庫(kù)水位相近而測(cè)壓管水位逐漸上升。 （ 4) 根據(jù)孔隙水壓力觀測(cè)成果判斷：有孔隙水壓力觀測(cè)資料的土壩，當(dāng)實(shí)測(cè)孔 隙壓力系數(shù)高于設(shè)計(jì)值時(shí)。 以上這些都可能是滑坡的前兆，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行壩坡穩(wěn)定校核。根據(jù)核算結(jié)果，判斷是否可能滑坡。 壩坡穩(wěn)定性研究 8 4 壩坡失穩(wěn)的防治 及邊坡穩(wěn)定性分析與防護(hù)加固 消除和減輕水的災(zāi)害 ：排除地表水是整治滑坡不可缺少的輔助措施，而且應(yīng)是首先采取并長(zhǎng)期運(yùn)用的措施。其目的在于攔截、旁引滑坡區(qū)外的地表水，避免地表水流入滑坡區(qū)內(nèi)。主要工程措施有：設(shè)置滑坡體外截水溝；滑坡體上地表水排水溝；引泉工程；做好滑坡區(qū)的綠化工作等。 ：對(duì)于地下水，可疏而不可堵。其主要工程措施有： 截 水盲溝 —— 用于攔截和旁引滑坡區(qū)外圍的地下水； 支撐盲溝 —— 兼具排水和支撐作用； 仰斜孔群 —— 用近于水平的鉆孔把地下水引出。 此外、還有盲洞、滲管、垂直鉆孔等排除滑坡體內(nèi)地下水的工程措施。 、庫(kù)水對(duì)滑坡體坡腳的沖刷，主要工程措施有：在滑坡體上游嚴(yán)重沖刷地段修筑促使主流偏向?qū)Π兜摹岸巍保辉诨麦w前緣拋石、鋪設(shè)石籠、修筑鋼筋混凝土塊排管，以使坡腳的土體免受河水沖刷。 改變滑坡體的外形，設(shè)置抗滑建筑物 ：常用于治理處于“頭重腳輕”狀態(tài)而在前方又沒(méi)有可靠的抗滑地段的滑體， 使滑體外形改善、重心降低，從而提高滑體穩(wěn)定性。 ：因失去支撐而滑動(dòng)的滑坡或滑坡床陡，滑動(dòng)可能較快的滑坡，采用修筑支擋工程的辦法，可增加滑坡的重力平衡條件，使滑體迅速恢復(fù)穩(wěn)定。支擋建筑物種類(lèi)有：抗滑片石垛、抗滑樁、抗滑擋墻等。 改善滑動(dòng)帶的土石性質(zhì) 改善滑動(dòng)帶的土石性質(zhì)，一般采用焙燒法、爆破灌漿法等物理化學(xué)方法對(duì)滑坡進(jìn)行整治。 由于滑坡成因復(fù)雜，影響因素多，因此需要上述幾種方法同時(shí)使用綜合治理，方能達(dá)到目的。 其他措施 ，加 強(qiáng)對(duì)于這些地區(qū)的排查和監(jiān)測(cè)。歷史的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，在自然災(zāi)害目前，人的主觀能動(dòng)里極為有限，這時(shí)候我們需要“預(yù)防為主、防治結(jié)合、綜合治理”的防治措施，面對(duì)我們無(wú)法控制和改變的自然災(zāi)害，我們唯有“避之以減災(zāi)”。 。加強(qiáng)民眾對(duì)于災(zāi)害認(rèn)識(shí)的力度。加強(qiáng)民眾對(duì)于災(zāi)害本身的認(rèn)識(shí)做出壩坡穩(wěn)定性研究 9 正確判斷。當(dāng)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，民眾應(yīng)學(xué)習(xí)必要的救治措施，共同努力把災(zāi)害降低到最少。 邊坡穩(wěn)定性分析 一、確定性分析方法 極限平衡理論 極限平衡理論的主要思想是將滑動(dòng)土體進(jìn)行條分 , 根據(jù)極限狀態(tài)下土條受力和力矩的平衡來(lái)分析邊坡的穩(wěn) 定性。根據(jù)對(duì)平衡方程組增設(shè)的邊界條件不同 , 又分為如下幾種方法。 瑞典條分法：該法假定滑裂面為圓弧面 ,不考慮條間力 , 其安全系數(shù)為滑裂面上的抗滑力矩與滑裂面以上土體的滑動(dòng)力矩之比 , 用總應(yīng)力法求得給定滑裂面的安全系數(shù) , 再經(jīng)反復(fù)試算比較確定出邊坡的最小安全系數(shù)。 簡(jiǎn)化畢肖普 ( Bishop )法：該方法假定條間力水平 , 即只考慮水平推力而不考慮豎向剪力 , 故安全系數(shù)為整個(gè)滑裂面的抗剪強(qiáng)度與實(shí)際剪應(yīng)力之比 , 然后用試算 迭代法求得邊坡的最小安全系數(shù)。 簡(jiǎn)布普遍條分法：簡(jiǎn)布法假定滑體中推力線(xiàn)已知 , 利用力矩平 衡條件把條間豎向剪力表示成水平推力的函數(shù) , 適用于最一般的情況。利用該法不僅可求出滑裂面平均安全系數(shù)及應(yīng)力分布 ,還可求出各分界面上的抗剪安全系數(shù)作為校核。 其它極限平衡計(jì)算方法：斯賓塞法 ( Spen2cer)、摩根斯坦 (Menstern) ) 普賴(lài)斯 ( Price)法、沙爾瑪法 ( Sarma)以及不平衡推力傳遞法都屬于極限平衡計(jì)算法。這些方法以極限平衡理論為基礎(chǔ) , 通過(guò)力的平衡條件來(lái)分析邊坡穩(wěn)定性 , 沒(méi)有考慮材料應(yīng)力， 應(yīng)變關(guān)系 , 所得安全系數(shù)只是假定滑裂面上的平均安全度 , 求出的條間力和滑條底部反力 也不是產(chǎn)生滑動(dòng)變形時(shí)真實(shí)存在的力 , 故均有待改進(jìn)。 塑性極限分析和模糊極值理論 1952 年 , 杜拉克 (Drucker)和普拉格 ( Prager)提出塑性極限分析法 [ 2] , 其最大優(yōu)點(diǎn)是考慮了材料應(yīng)力 ) 應(yīng)變關(guān)系 , 并利用極限狀態(tài)時(shí)自重和外荷載所做的功等于滑裂面上阻力所消耗的功為條件 , 結(jié)合塑性極限分析的上、下限定理求得邊坡極限荷載與安全系數(shù)。由于塑性極限分析所得的解為浮動(dòng)于某一范圍的模糊極值解 , 所以孫君實(shí)提出了滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的概念 ,并證明了給定滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的耗散功能定理 , 即滑坡極限分析的極大值定理。將該定 理 /模糊化 0 得到給定滑裂面安全系數(shù)的模糊極大值定理 , 再把極大的概念模糊化為滑體內(nèi)力狀態(tài)的模糊狀態(tài)條件 , 壩坡穩(wěn)定性研究 10 并構(gòu)造模糊函數(shù)和模糊約束條件 , 提出安全系數(shù)的模糊解集和最小模糊解集的概念 , 從而建立土坡穩(wěn)定分析 /極大中極小 0問(wèn)題的模糊極值理論。這一理論使長(zhǎng)期以來(lái)?xiàng)l分法研究在假定多余未知函數(shù)方面存在的隨意性問(wèn)題得到了較好的解決。 有限單元法 塑性極限分析法和模糊極值理論考慮的是土體完全塑性時(shí)的應(yīng)力 ) 應(yīng)變關(guān)系 , 故無(wú)法考慮土體的實(shí)際非線(xiàn)性應(yīng)力 ) 應(yīng)變關(guān)系 , 更無(wú)法分析穩(wěn)定性隨變形而發(fā)展的實(shí)際情況。 D. V. 格 里菲恩等人對(duì)有限元法和極限平衡法在二維條件下計(jì)算獲得的邊坡安全系數(shù)作了各種數(shù)值比較 , 并得出結(jié)論 : 在估算邊坡安全系數(shù)方面 , 采用彈塑本構(gòu)模型的有限元法是一種值得信賴(lài)的方法。用該方法可對(duì)二維或三維范圍內(nèi)的邊坡安全系數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè) , 即利用有限單元法 ,考慮土的非線(xiàn)性本構(gòu)關(guān)系 , 求出各單元的