畢忠選

(黑龍江省紅衛(wèi)農(nóng)場水務(wù)局，黑龍江建三江156322)

1 土石壩滑坡特點

1.1 產(chǎn)生滑坡垮壩失事按庫容大小分析

土石壩垮壩的絕大多數(shù)是小型水庫。此外又據(jù)25個省、市的241座大型水庫發(fā)生的1 000次未引起垮壩的各類工程事故中，土石壩滑坡53起，占整個工程事故的5.3%。因此，提高我國土石壩工程(特別是中小型水庫土石壩)的設(shè)計、施工、科研和運行管理水平，防止土石壩滑坡事故，是當(dāng)前水利工作者的重要任務(wù)之一。

1.2 滑坡與壩型的關(guān)系

滑坡垮壩的土石壩以均質(zhì)壩最多，共計124座總數(shù)的86.7%，其次是心墻壩13座，占9%;情況不明的6座占4.3%。這是因為我國土石壩中，以均質(zhì)土石壩所占的比重最大，均質(zhì)壩蓄水后，壩體內(nèi)浸潤線較高，庫水位驟降和雨水入侵，而壩體排除滲水能力較差，土體內(nèi)孔隙水壓力增大等因素有關(guān)。

1.3 滑坡垮壩與壩高關(guān)系

壩高＞15 m的滑坡垮壩共68座，占滑坡垮壩總數(shù)的48.2%;壩高＜15 m的滑坡垮壩共73座，占51.8%，另有2座壩高不明。這與整個垮壩失事的壩高比例基本一致。整個2 000余座水庫潰壩失事中，壩高＜15 m的壩1000余座，約占57%，高于15 m的壩占43%?；聺巫罡叩耐翂我仓挥?1 m。而美國土壩滑坡卻與我國有明顯的差別，他們土壩滑坡隨壩高分布較均勻，且最大壩高也大，達(dá)75 m。這可能反應(yīng)我國對高壩建設(shè)較重視有關(guān)。

1.4 滑坡垮壩與土石壩滑坡位置的關(guān)系

就滑坡位置而言，除未注明滑坡位置的37座以外，下游滑坡潰壩的有83座，占90%，上游滑坡潰壩的只有10座，約占10%。這主要是下游壩坡受到滲流出通和雨水入滲影響，而引起上游滑坡的主要原因庫水位驟降并不經(jīng)常發(fā)生。要說明一點的是上面現(xiàn)象指已運用的土壩統(tǒng)計的。

1.5 滑坡土壩與土石壩運用時間的關(guān)系

從我省調(diào)查的14座水庫土石壩出現(xiàn)滑坡，多發(fā)生在投入運行后的最初幾年。投入運行前6 a內(nèi)，土石壩發(fā)生滑坡的有12座，其中3 a內(nèi)發(fā)生滑坡的有6座:運行10 a左右發(fā)生滑坡的只有2座。從全國的一些資料來看，滑坡事故也都發(fā)生在運用初期。據(jù)國外的統(tǒng)計資料，運行期發(fā)生滑坡中70%是發(fā)生在前10 a，其各年分布情況見表1。

表1 運行期滑坡發(fā)生年限分布表

從表1看出，土石壩滑坡主要在前5 a，隨著年限的延長，滑坡事故也逐漸減少。這說明，隨著時間的推移，土石壩固結(jié)度在增加，抗剪強度也因之加大，因而壩坡的穩(wěn)定性也在逐漸提高。為此，要特別重視土石壩運用初期影響壩坡穩(wěn)定的有關(guān)規(guī)定，并加強檢查觀測和養(yǎng)護(hù)修理工作。

2 土石壩滑坡原因分析

土石壩滑坡的原因是多方面的，往往是多種因素的組合。一般來講，占主導(dǎo)地位的是壩體內(nèi)部原因，再加上外部的自然因素或運用管理不當(dāng)?shù)娜藶橐蛩氐耐庠谠?，因而促成滑坡。從滑坡的機理看，當(dāng)作用在滑坡上的滑動力的作用超過阻滑力的作用時，滑坡即可發(fā)生。所以分析滑坡原因，應(yīng)從以下因素進(jìn)行。

2.1 土石壩斷面和結(jié)構(gòu)的選定

合理的壩體斷面和結(jié)構(gòu)是保證土石壩穩(wěn)定的基本條件。根據(jù)統(tǒng)一分析和典型實例，土石壩斷面設(shè)計主要存在的問題如下:

1)較普遍存在的是未能設(shè)置質(zhì)量可靠的防摻和排水設(shè)施。從而導(dǎo)致壩體浸潤線過高和壩坡大面積滲漏，以致滲透壓力過大，增加了滑動力，致使壩體滑坡，屬于這種情況的47座，占已查明滑坡原因107座的水庫土石壩總滑坡數(shù)的43%。

2)由于壩坡過陡而滑坡的。在已查明滑坡原因的107座的水庫土石壩中，由于壩披過陡而滑坡的15座，約占14%。

3)土石壩防滲體頂高程低于正常蓄水位，當(dāng)庫水位超過防滲體頂部時，大量庫水溶入壩體，使壩體土料飽和，加大了滑動力，減少了抗滑力，導(dǎo)致土石壩下游坡滑坡。

2.2 在施工方面

主要體現(xiàn)在施工質(zhì)量，它是直接影響壩體土料物理力學(xué)性質(zhì)，從而影響土石壩安全的重要因素。在已查明滑坡原因的107座土石壩中，因施工質(zhì)量而滑坡垮壩的就有73座占總垮壩數(shù)的68%，比重是很大的。在施工質(zhì)量方面主要問題如下:

1)碾壓質(zhì)量差，甚至根本未壓實。由于這一原因而垮壩的共有18座，占滑坡垮坡總數(shù)的17%。

2)施工接縫多，又末進(jìn)行專門處理。107座滑坡垮壩的土石壩中，由于這一原因的共計13座，約占滑坡垮壩總數(shù)的12%。

3)雨季、冬季施工，沒有采取防雨、防凍和排水措施。雨季施工時，由于未采用防雨和排水措施，以致表層填土浸水軟化，又未加以處理，形成含水量較大的軟弱夾層。雨季施工時，沒有采取適當(dāng)?shù)谋卮胧?，未及時清理冰雪，以致填土中產(chǎn)生凍土層，或者大量涼塊土上壩，解凍或蓄水后，庫水入滲，將形成軟弱夾層，這些層面很容易引起滑坡。如黑龍江青年水庫土石壩就是凍土填筑的，造成大面積滑坡。

4)壩下埋設(shè)輸水管。由于管壁混凝土質(zhì)量或周圍填土夯壓不實，未建截水環(huán)，會有可能造成管壁或管壁與土體接觸面滲水，土體遭受沖刷，或混凝土建筑物及大壩兩岸山體與土壩接觸部位填土質(zhì)量差或未做截水墻，以致被滲水沖刷，造成滑坡。

2.3 運行管理方面

2.3.1 庫水位驟降引起滑坡

在放水時，庫水位降落速度較快，或因放水閘門開關(guān)失靈，或開關(guān)閘門過程中停電，無法控制，造成上游壩體中的孔隙水壓力加大，產(chǎn)生反向滲透壓力，引起滑坡。

2.3.2 對壩體的孔隙壓力控制措施不力

壩體內(nèi)存在孔隙壓力或滲透壓力，減小了壩體內(nèi)的有效應(yīng)力，從而減少了壩體抗滑力，降低壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)，甚至產(chǎn)生滑坡。

3 防止土石壩滑坡的主要措施

由于影響土石壩滑坡的因素是多方面的，因此防止的措施亦應(yīng)從多方面進(jìn)行分析。

3.1 規(guī)劃設(shè)計方面

分析表明，經(jīng)過很好設(shè)計的大中型工程(當(dāng)然這類工程施工質(zhì)量一般也是比較好的)，產(chǎn)生滑坡潰壩的就比較少。

1)正確選好壩型。從防止滑坡的觀點看，在滿足其他的技術(shù)經(jīng)濟要求的前提下，以選用心墻壩或斜墻壩為宜。因為這兩種壩型的孔隙壓力一般較均質(zhì)壩小，且透水料壩強度也高。如果由于某些原因需要選用均質(zhì)壩，尤其是濕填壩，為保證壩體穩(wěn)定，必須采取必要的工程措施。

2)合理確定土石壩斷面和結(jié)構(gòu)。為防止土石壩滑坡，要設(shè)計好土石壩斷面和結(jié)構(gòu)，因地制宜地合理確定出適應(yīng)各種工作條件下的穩(wěn)定壩坡，不能過陡。其次，要設(shè)計可靠的防滲設(shè)施和排水體系，使所建的土石壩在各種運用條件下壩體孔隙水壓力低。用于心墻壩的壩殼和斜墻壩的上游保護(hù)層的土料要求滲透系數(shù)大，滿足低孔隙壓力要求。如采用均質(zhì)壩，尤其是不透水基礎(chǔ)的均質(zhì)壩，在高水位運行時，一般浸潤線高，滲透壓力大;在庫水位驟降時，上游壩體孔隙壓力也較高。此時，設(shè)置可靠高效排水設(shè)施，對降低孔隙壓力是十分必要的。此外，壩基采用截水槽防滲的合理位置，對壩體孔隙壓力也有一定的影響。

宜方向。

3.2 施工方面

為防止滑坡，首先要采用按設(shè)計要求的土料上壩，要嚴(yán)格控制土料的含水量和干容重，防止出現(xiàn)干容重和抗剪強度低的軟弱夾層，認(rèn)真處理擴建加固的新老土體的接縫、土體與剛性建筑物的連接以及與壩基、岸披的交接等，應(yīng)視壩基處理質(zhì)量的要求。在雨季施工，壩面要采用防雨防凍措施。水平倒土壩和水墜壩應(yīng)注意控制施工進(jìn)度，加強壩體變形和孔隙壓力觀測，據(jù)此控制施工進(jìn)度，改進(jìn)施工措施，防止施工中滑坡。

3.3 運行管理方面

在一般情況下，土石壩滑坡是一個從量變到質(zhì)變的發(fā)展過程，一旦壩坡發(fā)現(xiàn)有明顯滑動征兆，如滑坡速度在加快.就可能發(fā)生滑坡。因此，在有滑坡跡象時，即行加強檢查觀測，以便及早發(fā)現(xiàn)滑坡的征兆，采用有效的防治措施，盡可能地做到化險為夷，力求防患于末然，以減免損失。為及早發(fā)現(xiàn)滑坡的征兆，對已投入運行中的土石壩，在關(guān)鍵時期的特征加強檢查檢測，這些關(guān)鍵期包括高水位時期，水位驟降期。持續(xù)降雨尤其是特大暴雨和大風(fēng)浪期，發(fā)生強地震期和回春解凍期。

［1］ 孫紅月.含碎石黏性土滑坡的成因機理與防治對策［D］.杭州:浙江大學(xué)，2005.

［2］ 許建聰.碎石土滑坡變形解體破壞機理及穩(wěn)定性研究［D］.杭州:浙江大學(xué)，2005.