水利水电工程高边坡开挖施工的稳定性控制技术研究

引言

水利水电工程作为国家重要基础设施，其建设对于能源供应、防洪灌溉及水资源合理利用具有关键意义。高边坡开挖是水利水电工程建设中常见且关键的环节，然而，高边坡开挖改变了原有的岩土体应力状态，若稳定性控制不当，极易引发滑坡、坍塌等地质灾害，不仅会延误工程进度、增加工程成本，还可能对施工人员生命安全及周边环境造成严重威胁。因此，深入研究水利水电工程高边坡开挖施工的稳定性控制技术，对确保工程顺利进行和长期安全运行至关重要。

1. 影响水利水电工程高边坡稳定性的因素

1.1 地质条件

地质条件是影响高边坡稳定性的内在因素。岩土体的性质，如岩石的硬度、完整性，土体的颗粒组成、抗剪强度等，直接决定了边坡的初始稳定状态。例如，软岩或破碎岩体组成的边坡，相较于坚硬完整的岩体边坡，更容易发生变形和破坏。地质构造，如断层、节理、裂隙的分布和发育程度，也对边坡稳定性影响显著。这些构造面往往是岩土体的薄弱部位，可能成为滑动面或导致岩体切割破碎，降低边坡的整体稳定性。此外，地下水的作用不容忽视，地下水的渗流会降低岩土体的抗剪强度，增加孔隙水压力，使边坡处于更不稳定的状态。

1.2 开挖方式

开挖方式对高边坡稳定性有直接影响。不合理的开挖顺序和方法可能导致边坡应力集中，加速边坡变形。例如，自上而下的分层开挖能较好地维持边坡稳定性，若采用自下而上或掏洞式开挖，会使边坡下部失去支撑，上部岩土体自重应力重新分布，易引发边坡失稳。同时，开挖速度过快，岩土体来不及适应应力变化，也会增加边坡不稳定的风险。另外，爆破开挖过程中，炸药的用量、起爆方式等参数选择不当，产生的爆破震动可能对边坡岩体造成损伤，降低岩体的完整性和强度，进而影响边坡稳定性。

1.3 支护措施

支护措施是保障高边坡稳定性的重要手段。若支护设计不合理，如锚杆长度、间距设置不当，锚索的锚固力不足，无法有效约束边坡岩土体的变形，就难以起到稳定边坡的作用。支护施工质量同样关键，例如锚杆注浆不饱满，会降低锚杆与岩土体之间的粘结力，影响锚杆的锚固效果；喷射混凝土厚度不均匀、强度不达标，也无法为边坡提供足够的防护和支撑。此外，支护时机的选择也十分重要，过晚进行支护，边坡岩土体可能已发生较大变形，增加了支护难度和风险。

2. 水利水电工程高边坡开挖施工的稳定性控制技术

2.1 边坡地质勘察技术

准确的边坡地质勘察是稳定性控制的基础。通过地质测绘，详细了解边坡的地形地貌、地层岩性、地质构造等信息，绘制地质图，为后续分析提供直观依据。采用钻探、物探等手段，获取岩土体的物理力学参数，如密度、抗剪强度、弹性模量等，为稳定性分析和支护设计提供数据支持。例如，利用钻孔取芯技术，获取岩芯样本进行室内试验，精确测定岩石的各项力学指标。同时，运用地下水监测技术，掌握地下水位变化、渗流方向和流速等情况，评估地下水对边坡稳定性的影响。通过综合多种勘察技术，全面、准确地掌握边坡地质条件，为稳定性控制提供科学依据。

2.2 开挖过程控制技术

合理的开挖过程控制能有效减少对边坡稳定性的不利影响。制定科学的开挖方案，根据边坡地质条件、工程要求等因素，确定合适的开挖顺序和方法，如采用分层分段开挖、跳槽开挖等方式，避免边坡应力集中。严格控制开挖速度，根据岩土体的变形情况和监测数据，适时调整开挖进度，给岩土体足够时间适应应力变化。在爆破开挖时，优化爆破参数，采用预裂爆破、光面爆破等控制爆破技术，减少爆破震动对边坡岩体的损伤。例如，通过精确计算炸药用量、合理布置炮孔间距和角度，使爆破后的边坡岩体表面平整，保留岩体的完整性，降低对边坡稳定性的破坏。

2.3 支护加固技术

有效的支护加固技术是保障高边坡稳定的关键。锚杆支护通过将锚杆插入岩土体，利用锚杆与岩土体之间的摩擦力和粘结力，将不稳定岩土体与稳定岩体连接在一起，提高边坡的稳定性。在施工过程中，确保锚杆的长度、直径、间距等符合设计要求，保证锚杆的锚固质量。锚索支护则适用于高陡边坡或对稳定性要求较高的边坡，通过施加预应力，使锚索对边坡岩土体产生主动约束力，限制岩土体变形。喷射混凝土支护能封闭边坡表面，防止风化、雨水冲刷等对边坡的破坏，同时与锚杆、钢筋网等联合使用，形成一个整体的支护结构，增强边坡的稳定性。此外，还可采用挡土墙、抗滑桩等支护措施，根据边坡实际情况选择合适的支护方式或多种支护方式相结合，提高边坡的稳定性。

3. 稳定性监测与反馈技术

3.1 监测内容与方法

稳定性监测是及时掌握边坡状态的重要手段。监测内容包括边坡的位移、应力、地下水位等。位移监测可采用全站仪、GPS 等测量仪器，定期测量边坡表面关键点的位移变化，掌握边坡的变形趋势。应力监测通过在边坡内部埋设应力传感器，实时监测岩土体应力变化情况，判断边坡应力是否超出允许范围。地下水位监测利用水位计，监测地下水位的升降变化，分析地下水对边坡稳定性的影响。例如，在边坡不同部位设置多个位移监测点和应力监测点，形成监测网络，全面获取边坡的变形和应力信息。

3.2 监测数据反馈与处理

对监测数据进行及时反馈和处理，能为稳定性控制提供决策依据。建立监测数据管理系统，对采集到的数据进行整理、分析和存储。通过对比分析不同时期的监测数据，判断边坡是否处于稳定状态。若监测数据出现异常变化，如位移速率突然增大、应力超过预警值等，及时进行原因分析。根据分析结果，调整开挖进度、优化支护措施或采取应急处理措施，确保边坡稳定。例如，当监测到边坡某区域位移速率加快时，暂停该区域的开挖作业，对支护措施进行检查和加强，待边坡稳定后再继续施工。

结语

水利水电工程高边坡开挖施工的稳定性控制是一个复杂的系统工程，涉及地质勘察、开挖过程控制、支护加固以及稳定性监测等多个环节。通过全面了解影响边坡稳定性的因素，运用科学的稳定性控制技术，并加强稳定性监测与反馈，能有效保障高边坡开挖施工的安全，提高边坡的稳定性。在实际工程中，应根据具体工程条件，综合运用多种技术手段，不断优化稳定性控制方案，确保水利水电工程高边坡的长期稳定，为工程的顺利建设和运行奠定坚实基础。

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