理论教育 水库岸坡稳定性分析及预防措施

水库岸坡稳定性分析及预防措施

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:自20世纪下半叶以来,世界上库岸边坡重大事故频发。调查其原因,是由于库水位上升后,滑体受水的扬压力作用使得阻滑力降低而发生破坏。表4.13水库岸坡变形与破坏类型及实例随着社会经济的不断发展,水库在人们的生活中占有越来越重要的地位。为了满足农业、工业等行业的用电需求,水库需要时常蓄水排水,库区水位会经常发生变化,从而引起库岸岩土体的水位发生变化。

水库岸坡稳定性分析及预防措施

水库是储蓄水资源的重要水利枢纽工程,在防洪抗灾、抗旱灌溉及水资源综合利用、保护生态环境、发展国民经济建设等方面起着举足轻重的作用。但随着水库的大量兴建,各种由水库引起的灾害频繁发生(张扬,2010)。

自20世纪下半叶以来,世界上库岸边坡重大事故频发。1963年10月9日夜,意大利Vajout双曲拱坝近坝库区左岸发生2.5亿m3的大滑坡,巨大岩体以25m/s的速度冲入水库并产生涌浪,对下游的Longarone小镇及几个临近村庄,造成2500人死亡(Jaeger,1979)。事故发生后虽然拱坝基本完好,但造成了生命及财产的重大损失(张有天,2003;王兰生,2007)。调查其原因,是由于库水位上升后,滑体受水的扬压力作用使得阻滑力降低而发生破坏。实际上,1941—1953年,美国大古力水库发生了大约500处岸坡失稳,造成耕地丧失和交通中断。1965—1969年在奥地利Gepatsch坝蓄水及水库运行初期,紧邻大坝的上游几处岸坡出现了十多米的变形。苏联的雷宾斯克水库蓄水后,佩尔穆特村的砂质库岸发生塌岸,库岸从原来的位置后退了数十米,造成了沿岸大量的居民点及农田被毁(洛姆塔泽,1985)。国内近些年随着水利水电行业的快速发展,也有许多鲜明的岸坡破坏实例(表4.13)。

表4.13 水库岸坡变形与破坏类型及实例

(www.daowen.com)

随着社会经济的不断发展,水库在人们的生活中占有越来越重要的地位。水库的修建将为我们带来巨大的经济效益和社会效益。然而,水库为我们带来巨大利益的同时也带来了安全隐患。为了满足农业、工业等行业的用电需求,水库需要时常蓄水排水,库区水位会经常发生变化,从而引起库岸岩土体的水位发生变化。①水位上升库区岩土体被水充分浸没,会发生一系列的物理化学作用。比如:页岩、泥岩遇水后崩解使得岩石结构发生宏观的损坏。②而水位下降后,许多可溶性的岩石遇水溶解后被带走。比如,碳酸盐岩遇水溶解,破坏了库岸岩土体原本的稳定结构,导致库岸岩土体失稳。而且水—岩相互作用不仅仅是在水库的库岸稳定方面具有研究价值,如今,岩石圈生物圈、气圈和水圈之间相互作用的研究在加强,由于人类活动的地质效应与日俱增,已成为强大的地质营力,地球表生系统的研究内容正在拓宽,并且人们越来越认识到研究表生作用离不开地球内部系统地质作用的研究。人们日常需求的水来自水的气候循环,但为了更进一步认识从而保护人类赖以生存的地球,我们不仅要深入研究水的气候循环,而且要不断加深对水的地质循环的了解。因此,运用多学科交叉和综合的方法,进一步开展水—岩相互作用的研究越来越显得重要了(沈照理,1997)。

对于库岸边坡稳定的研究具有十分重要的意义。特别是像三门峡和三峡这类山区河道型水库,往往跨越不同地貌单元,地质条件和岸坡结构类型复杂,库水动力作用强烈。在水库蓄水后,在水和波浪的长期作用下将会使岸坡产生不同规模的塌岸,且变形破坏模式多种多样,点多面广。而且水库岸坡往往城镇密集,人口集中,交通枢纽设施纵横交错,如三峡库区,库岸塌岸将会威胁库区两岸人民的生命财产安全,毁坏良田,阻断交通。同时库岸塌岸又是水库淤积的主要物质来源之一,会缩短水库的使用寿命,严重的将会导致水库报废,致使整个水利水电枢纽工程瘫痪。因而对库岸稳定的研究具有十分重要的意义。

随着我国现代化的不断发展,工业日益强盛,人口不断增加,生活日趋丰富,用水用电的需求也在直线增加,因此,大力建设水利水电工程与工业、农业的发展紧密相关。由于使用需要,水库水位经常升降调度,因而会造成库区的水位升降,势必引起岸坡岩土体内的水位变化,水位上升造成静水压力、动水压力和扬压力的增加,水位下降会造成动水压力和超孔隙水压力的增加;对于库岸边坡不仅内部的水压力产生巨大变化,随着库水位升降,边坡外部的水压力的影响也不容忽视,内外水压力的综合作用是影响库岸边坡稳定性变动的关键因素。

在加拿大及新西兰,这一问题使水利工程投资大幅提高。基于以上的因素及实例,我们有必要对水—岩力学作用在库岸边坡稳定性中的影响机制进行分析研究,为已建、在建、拟建和规划的水库的库岸边坡稳定性评价及边坡工程设计提供可用的资料和重要的现实指导意义,减少边坡破坏,保护人民生命及财产安全、地质及生态环境,防患于未然(贾韵洁,2005)。

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