水库大坝边坡变形体治理技术研究与应用

摘 要：随着我国经济的不断发展，各地区对于水库枢纽工程的需求越来越大，不仅用于防洪发电，还可以用于水源供水，目前水库大坝大多修建在比较偏僻的水源地，所处的环境条件和水文地质情况非常复杂，常常由于各种原因会导致有突发的变形体，对于项目而言，针对变形体需要及时的敲定治理技术方案，及时的处理，以免产生其他次生灾害或经济损失或影响项目的重要实施节点，基于此，笔者在调研的基础上，以国内一个水库项目为例，分析水库大坝边坡变形体的成因，并提出相应的治理技术和建议。

关键词：水库；大坝；边坡；变形体

1  滑坡体现状描述

1.1  滑坡体位置

水库拦河坝为混凝土重力坝，由左非溢流坝段、右岸非溢流坝段和河床溢流坝段组成，大坝坝顶高程346.00m，坝顶宽度6.0m，坝顶总长206m。

变形体发生时间在7月初，左岸变形体位于坝轴线下游，上游边界位于坝基边界线下游，基本与坝基帖邻，下游边界位于下游边坡开口线下游附近。顶部边界位于现有乡道路面中心线（高程约为362.5m），底部位于325m高程附近。

1.2  变形体规模

变形体后缘以乡村公路裂缝①为界，下游侧以裂缝②-3、②至线杆4为界，上游侧以裂缝③、裂缝⑤、裂缝⑥为界，前缘推测剪出口位于坡脚高程320m平台附近，底滑面以岩层面为界。变形体厚度4～10m不等，两侧厚度变化不大，后缘厚，前缘较薄，总体呈向下逐渐变薄的趋势。变形体分布面积约2785m2，体积约2万m3。

1.3  监测成果及分析

测点P1～P3从2022年6月26日开始观测，测点P4～P12从2022年7月8日开始观测，线杆1～线杆4从2022年7月10日开始观测，其中测点P7由于上方岩块塌落损坏，测点P12由于现场施工作业损坏。

2022年6月29日～2022年7月12日，累计位移量（测点P1～P3）X方向17mm、466.6mm、461.8mm，方向正南；Y方向1.1mm、756.3mm、731.9mm，方向正西；H方向1.1mm、515.6mm、585.9mm，方向竖直向下。

综上所述，尽管各测点观测时间不一样，但相同观测时间条件下变形区域内位移量明显比变形区域外位移量大，且随着观测时间的增长，变形区域内位移量有持续增长的趋势，而且与降雨条件呈正相关。

目前随着边坡开挖暂停及坡底堆载压脚处理，变形趋于收敛。

1.4  变形成因分析

本次变形具有缓慢而持续的蠕变特性。根据天气状况以及现场施工条件，初步分析变形原因有以下4点：

（1）连续强降雨导致边坡不稳定。

（2）边坡组成的岩体条件：强风化岩体节理（裂隙）发育，属中～强透水层；边坡为顺向坡，岩体微层面较发育。降雨沿节理（裂隙）入渗地下，弱化潜在底滑层面物理力学参数，诱发边坡沿层面变形。

（3）原状边坡处于基本稳定状态，降雨入渗进一步劣化了边坡的稳定状态，一方面降低了边坡的岩土体参数，另一方面地下水形成的水压力降低了边坡的稳定性系数。

（4）边坡开挖坡度陡于层面倾角，前缘切脚后形成临空面，边坡抗滑力不足，导致下部岩体沿潜在剪切面向前缘临空方向滑移，牵引后侧边坡发生滑移-拉裂变形。

2  变形体治理方案比选

2.1  变形体治理方案比选

根据变形体治理思路，根据处理变形体的工程经验，适合本工程地形地质条件的最有可能的治理方案有：

方案一：抗滑桩加固处理

对变形体采取开挖处理，并对开挖后的岩体进行支护保护。对潜在的变形体范围内采用抗滑桩对变形体进行加固，确保开挖后的边坡稳定。

方案二：锚索加固处理

对变形体采取开挖处理，并对开挖后的岩体进行支护保护。对潜在的变形体范围内采用预应力锚索对变形体进行加固，确保开挖后的边坡稳定。

2.1.1  方案一：抗滑桩加固处理

（1）变形体开挖方案设计

变形体及变形体影响区345.6m高程以上的堆积体沿岩层面面全部挖除，其中变形体上游侧开挖至断层f①，下游侧开挖至裂缝②，变形体下部开挖至高程330m马道，在330m高程形成一级开挖平台，边坡开挖的综合坡比为1：1.7，开挖方量为1.12万m3。开挖后开挖面采取挂网喷15cm厚C20混凝土及系统锚杆支护处理。

（2）抗滑桩加固处理效果分析

针对抗滑桩方案治理后边坡稳定性，考虑345.6m高程抗滑桩提供的支护力为330kN/m，330m高程抗滑桩提供的支护力为700kN/m，计算潜在变形体边坡稳定性，治理后边坡各工况下的整体安全系数均大于1.0。

（3）抗滑桩加固方案投资概算

抗滑桩加固方案总投资1213.87万元，其中边坡开挖工程106.10万元，加固防护工程1059.12万元，交通工程19.05万元，其它施工临时工程29.60万元。

2.1.2  方案二：锚索加固处理

（1）变形体开挖方案设计

变形体及变形体影响区345.6m高程以上的堆积体沿岩层面面全部挖除，其中变形体上游侧开挖至断层f①，下游侧开挖至裂缝②，变形体下部开挖至高程330m马道，在330m高程形成一级开挖平台，边坡开挖的综合坡比为1：1.7，开挖方量为1.12万m3。开挖后开挖面采取挂网喷15cm厚C20混凝土及系统锚杆支护处理。

（2）锚索加固处理效果分析

锚索方案加固处理后边坡稳定性计算，加固处理后边坡各工况下的整体安全系数均大于1.0。

（3）锚索加固方案投资概算

锚索加固方案总投资1233.70万元，其中边坡开挖工程106.10万元，加固防护工程1078.46万元，交通工程19.05万元，其它施工临时工程30.09万元。

2.1.3  治理方案比选

相比较而言，方案一处理效果较好。

3  建议

（1）为了不影响工程工期，建议现场尽快实施变形体加固处理工作。

（2）治理过程中和治理后需重视滑坡变形监测及预警，加强滑坡区警戒及周边交通、人员活动管制，做好值班巡查等群测群防工作，确保人员安全。