馬玉川

(廣西玉林水利電力勘測設計研究院，廣西 玉林 537000)

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邊坡勘察技術(shù)在水利工程中的應用

馬玉川

(廣西玉林水利電力勘測設計研究院，廣西 玉林 537000)

眾所周知,水利工程直接關(guān)系到國計民生的各個方面,在水利工程中,邊坡勘察的重點主要是為了弄清邊坡的巖土參數(shù)以及工程地質(zhì)條件,進而對邊坡穩(wěn)定性作出分析,同時制定工程治理措施。文章對邊坡勘察的主要目的進行分析,并研究了邊坡勘察的相關(guān)方法,同時分析了邊坡常見地質(zhì)災害,并作出穩(wěn)定性分析評價,進而提出邊坡治理相關(guān)工程措施,為水利工程建設提供參考。

水利工程;邊坡勘察;邊坡穩(wěn)定性；地質(zhì)災害分析；工程措施

在水利工程施工過程當中,地質(zhì)勘察工作具有十分重要的意義。由于在地質(zhì)勘察過程中，山區(qū)地形與地質(zhì)條件相對復雜，若將山區(qū)作為興修水利工程的選址，則要充分考慮地質(zhì)條件尤其是山區(qū)的邊坡部分，對整個水利工程的影響與制約。

1　邊坡勘察技術(shù)的主要目的

在邊坡勘察工作當中,邊坡勘察技術(shù)的主要目的是相對精確地確定相關(guān)地段的巖石參數(shù)及邊坡相關(guān)工程的地質(zhì)條件,進而可以相對順利地對邊坡穩(wěn)定性的進行研究分析,這樣才可以制定出科學可行的工程處理方法及策略。邊坡的穩(wěn)定性優(yōu)良與邊坡的坡體結(jié)構(gòu)及外部影響因素息息相關(guān)。由于邊坡屬于較為單一的巖土類型，它的相關(guān)穩(wěn)定性與整個巖土體抗剪程度和臨空面的坡度高低息息相關(guān)。然而邊坡與硬質(zhì)巖體皆呈結(jié)構(gòu)面發(fā)育，導致結(jié)構(gòu)面形態(tài)與抗剪強度共同作用于邊坡的整體強度。比較松軟的巖體,風化較為嚴重的巖體,或者已經(jīng)破碎的均質(zhì)巖體群,它們的整體強度與均質(zhì)與松散土體極為相似[1-3]。

邊坡隨著巖土體的成分不同也形態(tài)各異。巖土體結(jié)構(gòu)面的強度、形態(tài)和邊坡坡面的組合關(guān)系決定了邊坡的穩(wěn)定性。應用邊坡勘察技術(shù)進行勘察重點工作,其實是運用一些合理有效的的勘察方式方法,查明白邊坡的坡體結(jié)構(gòu)、相關(guān)的巖土參數(shù)以及它在周圍的外部環(huán)境的作用或者影響下有什么樣的變化,其中最關(guān)鍵的是查明最終能夠決定坡體穩(wěn)性的軟弱層或者優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面以及影響它們的因素。應研究或者分析這些因素綜合作用下邊坡工程可能出現(xiàn)的變形破壞現(xiàn)象,尤其是降雨和地下水滲透對整個巖土工程的不良影響。

在山區(qū)開展比較大型的水利工程建設,由于受到當?shù)氐牡刭|(zhì)條件或者地質(zhì)環(huán)境的限制和影響,會嚴重干擾我們的建設。但是由于邊坡是山區(qū)地質(zhì)極為重要的構(gòu)成部分,因此要求我們對邊坡的相關(guān)地質(zhì)研究給予高度重視。隨著我國水利工程建設不斷研發(fā)和引進新型技術(shù)和設備，山區(qū)大型水利工程也逐漸增多[4]。相關(guān)工作人員以及研究學者對很多水利工程的實際經(jīng)驗教訓進行了總結(jié)分析,并由此得出,水利工程整體建設過程中最重要的環(huán)節(jié)是對山體的邊坡進行地質(zhì)勘察。

2　邊坡勘察技術(shù)相關(guān)方法

為了能夠調(diào)查清楚山區(qū)邊坡坡體結(jié)構(gòu)的空間形態(tài),在選擇斜坡勘察方案和相關(guān)操作方法過程中，為了達到邊坡勘察的目的，必須保證全方位點、線、面及空間層面的立體分析需求。根據(jù)工程運行的經(jīng)驗來分析，最直觀反映方位關(guān)系的具體方案即地面勘察與測繪。借助于地面調(diào)查與測繪，在實際勘察過程中應地面露頭條件良好的基本情況作初步的整體判斷。然后再運用勘察的技術(shù)加以佐證并進行補充,完成勘察的總目的。若調(diào)查出地面露頭的不利因素，則須運用槽探和坑探來進行深度勘探。根據(jù)實際經(jīng)驗分析，若想獲取巖土體物理力學參數(shù)，需要工程經(jīng)驗的確定和相關(guān)反算，同時還需通過室內(nèi)試驗與相關(guān)現(xiàn)場原位測驗，進而得到較為準確的參數(shù)值結(jié)果。

2.1室內(nèi)試驗

根據(jù)現(xiàn)階段抗剪強度的室內(nèi)試驗發(fā)展情況來看，大致分為兩類：直剪試驗與三軸試驗。二者各有優(yōu)劣。前者操作簡單方便,過程相對簡練，但是試驗過程與實際情況存在較大差異，準確度相對較低。后者準確模擬了巖土的實際受力條件，但是操作程序相對繁冗?？傊?，二者皆具有一定的局限性，在實際應用過程中只能作為參考性試驗結(jié)果。

2.2現(xiàn)場原位測試

現(xiàn)階段我國的現(xiàn)場原位測試主要采用原位剪切試驗，選取的試驗點須與坡體受力情況相符。根據(jù)實際經(jīng)驗來分析，無論選取何種勘察方法，必須要結(jié)合坡體實際情況，勘察坡體在不同狀態(tài)與不同含水量下的抗剪強度指標，并根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)基礎，有針對性的對不利工程情況進行穩(wěn)定性分析。根據(jù)工程經(jīng)驗與相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)與資料來看，大型邊坡還必須通過巖體應力測試、空隙水壓力測試、動力測試和模型試驗等一系列測試。而模擬相似重力條件成為模型試驗過程中的難點[5-7]。

3　邊坡地質(zhì)災害分析

3.1山體滑坡成因及預防措施

山體滑坡是水利工程在進行地質(zhì)勘察過程中必須首先考慮的重大地質(zhì)災害。山體滑坡具有時間短、破壞性大等特點。它能再極短的時間內(nèi)掩埋房屋，破壞甚至摧毀工廠和礦場，在相關(guān)路段發(fā)生山體緩坡則會導致交通受阻，中斷人員及物質(zhì)運輸，同時污染物會堵塞江河形成堰塞湖，嚴重破壞江河、農(nóng)田等。不但使人民群眾遭受巨大的生命財產(chǎn)損失，也會嚴重打擊國家經(jīng)濟建設的長足發(fā)展。山體滑坡多發(fā)生與雨季和冰雪消融的時區(qū)，常見于山谷坡地，各類露天采礦場所，水庫壩址，渠道等場所。造成山體滑坡的具體原因也很多，主要表現(xiàn)為建筑施工過程中濫挖、礦場開發(fā)濫采、公路不合理施工、大規(guī)模強降水、山體斷裂、冰雪消融、地震等等。滑坡會導致斜坡體前面出現(xiàn)滑動空間，兩側(cè)出現(xiàn)切割面等等。例如，我國西南地區(qū)主要為丘陵地貌，山體繁多，山勢險要。在西南地區(qū)溝谷河流眾多，多貫穿于山體之間，切割山體，導致斜坡體和切割面具有滑動空間，從地質(zhì)條件來看，極大地推動該地區(qū)山體滑坡現(xiàn)象屢有發(fā)生。

大規(guī)模的強降雨是山體滑坡的主要破壞因素。大規(guī)模的強降水導致雨水不斷向山體內(nèi)部滲透，斜坡體的土石層在雨水的的沖刷和滲透下達到飽和點，導致山體的重量不斷增加，土石層逐漸松動，抗剪強度逐漸下降，當?shù)竭_一定程度就會形成滑坡。而地震對滑坡也會造成極大的破壞性推動力，究其根本，地震的強烈作用會導致土石方的內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，發(fā)生斷裂，抗剪強度下降，也極大地增加了滑坡災害的發(fā)生幾率。要想有效地防止山體滑坡災害，就必須有針對性地進行山體滑坡防治，對癥下藥，綜合治理。

3.2泥石流成因及預防措施

泥石流多發(fā)于山區(qū)的雨季，作為一種常見的山區(qū)地質(zhì)災害，它呈斷裂分布，伴隨著強烈的新構(gòu)造運動。泥石流多發(fā)于地震頻繁、水土流失嚴重的山區(qū)。當山區(qū)經(jīng)歷數(shù)年干旱后強降雨，積雪大面積融化時，泥石流的發(fā)生率就會提升。它與洪水相伴而生，大水沖擊泥沙和石塊，呈爆發(fā)之勢，形成嚴重的地質(zhì)災害。

泥石流的主要防治措施主要表現(xiàn)為：①植樹造林，在泥石流頻發(fā)的地區(qū)進行植被建設，增加土壤的抗剪程度，緩解水土流失，進而減少泥石流的發(fā)生頻率；②修建防洪堤壩，人為調(diào)控地表的水流，穩(wěn)定地表水流；③修建防排洪道，保證水流的排泄通暢性。

3.3山體崩塌成因及防治措施

崩塌災害多發(fā)于邊坡，來勢兇猛，對水利工程造成毀滅性的損害，同時對交通干線進行破壞，導致交通不便。山體崩塌會導致堆積物堰塞河道，上升的水位會毀壞路基。巖石構(gòu)造的水利工程會造成山體崩塌，同時不合理的工程活動，以及濫采濫挖也會大致邊坡崩塌。同時一些爆破工程若未能嚴格按照程序，不當?shù)谋?，也會導致邊坡崩塌。在水利工程的設計和施工過程中，都要嚴格按照標準進行施工,在具體的開采和挖掘過程中必須嚴格按標準和程序執(zhí)行，保持山體的平衡，才能減輕崩塌發(fā)生的可能性。針對松散的巖體與構(gòu)造不完整的地段，必須禁止大爆破施工，減少技術(shù)錯誤，避免出現(xiàn)崩塌。當前,我國在這面已經(jīng)有了豐富的經(jīng)驗,可以利用攔截、支擋、護墻、護坡這四種方式進行預防。

4　邊坡的穩(wěn)定性分析

進行邊坡穩(wěn)定性分析的前提條件是斜坡勘察所得到的數(shù)據(jù)和相關(guān)資料,穩(wěn)定分析包括定性和定量分析兩部分。若定性分析與定量分析的結(jié)果不同,就應該用檢驗計算的方法來檢測誤差,并且重新進行計算。

4.1邊坡穩(wěn)定性的定性分析

邊坡穩(wěn)定性的定性分析歸因于此類分析綜合考量其穩(wěn)定性的影響因素，以最快速率判斷邊坡穩(wěn)定性以及將來的發(fā)展趨勢。水利工程中在分析滑動和穩(wěn)定之間的關(guān)系時會結(jié)合邊坡的自然環(huán)境和影響因素,對邊坡的穩(wěn)定性進行程度分析，即工程地質(zhì)分析法。這也是進行穩(wěn)定性定性分析的基礎。在這種情況下,邊坡的不穩(wěn)定形成于不良地質(zhì)基礎上,發(fā)育初期會有地貌特征表現(xiàn)出來。所以在進行邊坡穩(wěn)定性的定性分析時,就要綜合考慮邊坡的底層、巖石屬性、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文條件等參數(shù),并對周圍穩(wěn)定性較強的邊坡進行對分析比對,此外,還可以把這些參數(shù)與類似地質(zhì)條件的穩(wěn)定邊坡以及不穩(wěn)定邊坡進行對比,由此正確判斷該邊坡的穩(wěn)定性。邊坡的穩(wěn)定性比較多變,如地殼變化、斜坡的負荷過重、風化等因素都增加邊坡的下滑力,大大降低邊坡的穩(wěn)定性。

對于這種現(xiàn)象,在進行工程地質(zhì)的勘察時,只要選用合適的勘察方法就能夠分清楚導致邊坡穩(wěn)定性發(fā)生變化的主要因素和次要因素,有效地預測影響因素的發(fā)展態(tài)勢，就能對邊坡的穩(wěn)定性進行可靠的定性分析。另一種對邊坡的穩(wěn)定性進行定性分析的具體方法,即對邊坡的滑動現(xiàn)象和發(fā)展方向進行分析。滑坡現(xiàn)象在不同的階段會有不同的變化現(xiàn)象,一旦掌握了它們的變化規(guī)律,就能夠明確當前滑坡的階段以及預測將來的發(fā)展趨勢。

4.2邊坡穩(wěn)定性的定量分析

只有對邊坡穩(wěn)定性的定性分析完成,才能開始進行對它的定量分析。在進行定量分析時,必須要參考邊坡的地質(zhì)剖面參數(shù),對邊坡的穩(wěn)定性做出評價是建立在靜力平衡理論的基礎上,由此可以得出相對應的穩(wěn)定系數(shù)。這中方法叫做傳遞系數(shù)法,這也是現(xiàn)在水利工程建設中使用非常普遍的一種定量方法。

5　邊坡處理的工程措施

在掌握影響邊坡穩(wěn)定性的因素之后,了解到提高邊坡的穩(wěn)定性需要運用合適的工程措施,防止由于邊坡下滑而使工程建設受影響的方法就叫做邊坡處理的工程措施。這些措施主要包括將邊坡的負重減輕,阻斷地表降雨和地下水以及支擋加固這3種方式。在制定有關(guān)的處理方法之前,應該先找出導致邊坡失穩(wěn)下滑的主要原因并進行討論分析,然后再確定變形的范圍、類型以及程度,最后再來選擇最恰當?shù)姆绞竭M行處理。巖體和土體的參數(shù)變化、地下水的變化等這些都是影響邊坡穩(wěn)定性的不確定因素,通過分析這些不斷變化的因,就可以追溯到影響邊坡穩(wěn)定性的最根本的原因,這也可以作為今后邊坡處理的工程措施的參考方法。

6　結(jié)　語

綜上所述,在水利工程施工中,邊坡勘察技術(shù)十分關(guān)鍵。這就要求勘察人員不斷提升自身技術(shù)水平,進一步加強施工管理,嚴格按照規(guī)程規(guī)范進行施工,及時查缺補漏,同時優(yōu)化施工工藝,進而提升邊坡勘察質(zhì)量,為水利事業(yè)的發(fā)展不懈努力。

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[2]馬趙琴．探討水利工程地質(zhì)勘察中的斜坡勘察[J]．中平民居，2011(08)：26-32．

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1007-7596(2016)05-0132-03

2016-03-15

馬玉川(1979-)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，工程師，從事水利水電工程地質(zhì)勘察工作。

P642.2

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