孫曉偉 劉麗麗

摘 要：庫(kù)岸滑坡作為山地災(zāi)害越發(fā)普遍地影響著水庫(kù)的正常運(yùn)行、調(diào)度。針對(duì)庫(kù)岸滑坡的成災(zāi)機(jī)理、破壞模式和研究手段，通過(guò)查閱大量資料，研究了水對(duì)庫(kù)岸滑坡的誘導(dǎo)機(jī)理、滑坡體的力學(xué)響應(yīng)機(jī)制以及破壞特征，此外，還針對(duì)性地提出了一些研究目標(biāo)，為后續(xù)研究提供了參考。

關(guān)鍵詞：庫(kù)岸滑坡 機(jī)理 模式 水

中圖分類號(hào)：P642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）02（b）-0069-02

隨著我國(guó)水電的深入發(fā)展，高壩大庫(kù)將成為主流，同時(shí)由于氣候環(huán)境的惡化，降雨激增，深入探討庫(kù)岸滑坡的破壞模型、形成機(jī)理等亟待解決的研究重點(diǎn)對(duì)大型水電工程運(yùn)行安全、防災(zāi)減災(zāi)具有重大的意義。

1 水對(duì)庫(kù)岸滑坡邊坡成災(zāi)機(jī)理研究

1.1 降雨對(duì)庫(kù)岸滑坡形成機(jī)理

降雨誘發(fā)滑坡的研究主要針對(duì)坡體滲流與坡面產(chǎn)流耦合問(wèn)題、坡體內(nèi)降雨入滲孔隙水壓分布及穩(wěn)定計(jì)算問(wèn)題以及降雨參數(shù)與坡體穩(wěn)定性聯(lián)系問(wèn)題，開(kāi)展物理模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬的研究，從而為風(fēng)險(xiǎn)控制提供指導(dǎo)性的依據(jù)。姜媛媛和榮冠基于滲流Richard方程推導(dǎo)了飽和-非飽和滲流場(chǎng)的計(jì)算方程，分別又從DDA和有限元強(qiáng)度折減的方法確定了邊坡穩(wěn)定計(jì)算的數(shù)值解法。童富國(guó)基于圣維南方程和達(dá)西定律推導(dǎo)了坡面徑流和坡體滲流的耦合計(jì)算方法。殷坤龍的研究表明滑坡與降雨參數(shù)之間存在一個(gè)閾值。

1.2 庫(kù)水位升降對(duì)庫(kù)岸滑坡形成機(jī)理

針對(duì)庫(kù)水升降對(duì)庫(kù)岸邊坡影響機(jī)制的研究主要集中在如下幾個(gè)方面：庫(kù)水作用下巖土體的力學(xué)響應(yīng)演化特征、庫(kù)水作用下邊坡的滲流穩(wěn)定計(jì)算以及放在減災(zāi)的工程措施。鄧華鋒從微觀和宏觀的角度探究了庫(kù)水位升降作用下水巖耦合作用機(jī)制包括力學(xué)弱化、局部應(yīng)力集中、物理化學(xué)弱化和干濕循環(huán)累積損傷。柳群義通過(guò)數(shù)值模擬研究了不同工況下的滲流場(chǎng)分布規(guī)律。

1.3 地下水對(duì)庫(kù)岸滑坡形成機(jī)理

庫(kù)岸邊坡地下水的補(bǔ)給除了降雨和地下徑流外，庫(kù)水位的上升也是一種主要的補(bǔ)給方式，庫(kù)水位上升地下水位也隨著上升。庫(kù)水和降雨與庫(kù)岸邊坡之間的作用很大一部分最終都可以視為地下水與庫(kù)岸邊坡的水巖耦合作用，即物理力學(xué)作用、化學(xué)反應(yīng)作用和水力作用。物理力學(xué)作用主要表現(xiàn)在地下水富集地帶能夠使一些巖體軟化，導(dǎo)致其強(qiáng)度降低，此外，富含親水性礦物的巖土體在地下水的長(zhǎng)期作用下會(huì)發(fā)生膨脹崩解，使其粘聚力大大降低，這些都將不利于庫(kù)岸邊坡的穩(wěn)定?；瘜W(xué)反應(yīng)作用是指地下水與邊坡巖土體之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物或者生成不利于邊坡的穩(wěn)定，改作用包含了：溶蝕潛蝕、離子交換和氧化還原。水力作用一方面體現(xiàn)在地下水對(duì)巖體中節(jié)理裂隙表面產(chǎn)生靜水壓力作用導(dǎo)致裂紋不斷擴(kuò)張、貫通從而破壞巖體的整體性，另一方面表現(xiàn)當(dāng)?shù)叵滤g存在水頭差時(shí)會(huì)發(fā)生滲透作用，可能造成滲透破壞，同時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生不利于邊坡穩(wěn)定的力。

2 庫(kù)岸滑坡分類及破壞力學(xué)機(jī)制

2.1 庫(kù)岸滑坡主要類型

本文根據(jù)參考大量文獻(xiàn)，基于我國(guó)大型水電站已經(jīng)出現(xiàn)的庫(kù)岸滑坡地質(zhì)災(zāi)害，按照不同的分類方式歸納總結(jié)滑坡類型（如表1所示）。

2.2 庫(kù)岸滑坡滑移力學(xué)機(jī)制

總結(jié)歸納我國(guó)庫(kù)岸滑坡破壞模式，探索其破壞的力學(xué)機(jī)制是對(duì)其進(jìn)行加固設(shè)計(jì)、施工的重要依托。本文總結(jié)如下幾種常見(jiàn)的庫(kù)岸滑坡滑移破壞力學(xué)特征：

（1）侵蝕解體破壞：庫(kù)岸邊坡長(zhǎng)期在水的作用下，邊坡前緣的坡體發(fā)生解體、崩塌，造成邊坡下部后移而上部突出，影響上部邊坡的穩(wěn)定。

（2）蠕滑、拉裂、剪斷破壞：平緩層坡體前緣部分在外界作用下向外發(fā)生的蠕變，長(zhǎng)期作用下回帶動(dòng)后緣部分拉裂，而邊坡的中間部分會(huì)形成一個(gè)較為穩(wěn)定的鎖固段，該部位的應(yīng)力將隨著時(shí)間推移而變大，直到被剪斷，發(fā)生突然的脆性破壞。

（3）潰曲變形破壞：上部巖體破碎巖體向下移動(dòng)過(guò)程中，受到下部或中下部堅(jiān)硬巖體的阻擋，堅(jiān)硬部分將上部破碎巖體“挑住”，當(dāng)該挑住的力達(dá)到一定程度后，邊坡發(fā)生突然性的失穩(wěn)破壞。

（4）平推滑移破壞：較緩的巖層受到靜水壓力的作用將軟弱層向外推動(dòng)，發(fā)生失穩(wěn)破壞。

（5）反傾向破壞模式：反傾向的層狀結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期應(yīng)力作用下逐漸向坡外彎曲最終發(fā)生傾倒破壞，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。

（6）順傾向滑移破壞：邊坡上部向下滑移過(guò)程中，由于潛滑面傾角大于坡腳，會(huì)受到下部的阻擋，形成一個(gè)彎曲—隆起段阻擋繼續(xù)滑移，隨著應(yīng)力的增加會(huì)將其剪斷，最終造成邊坡的失穩(wěn)。

3 研究目標(biāo)

現(xiàn)針對(duì)我國(guó)庫(kù)岸滑坡研究的現(xiàn)狀，提出如下幾個(gè)研究重點(diǎn)：

（1）在物理模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展大型現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)，更加深入地實(shí)地研究庫(kù)岸滑坡的發(fā)生機(jī)制。同時(shí)，結(jié)合計(jì)算機(jī)人工智能和數(shù)值模擬，提出多場(chǎng)全耦合的更加符合現(xiàn)實(shí)的仿真途徑。

（2）基于巖土體的固結(jié)流變理論、降雨水文預(yù)報(bào)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控網(wǎng)等手段，實(shí)現(xiàn)庫(kù)岸邊坡長(zhǎng)期的預(yù)警預(yù)報(bào)。此外，探究庫(kù)岸邊坡變形與水庫(kù)運(yùn)行的聯(lián)系，在保證安全的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)水電站最優(yōu)化的調(diào)度。

4 結(jié)語(yǔ)

庫(kù)岸滑坡已經(jīng)成為了威脅水庫(kù)安全、影響水電站運(yùn)行調(diào)度的主要問(wèn)題之一。深入研究庫(kù)岸滑坡孕育、演化、形成到消亡的機(jī)理、模式、計(jì)算方法、評(píng)估方法以及治理措施是有效防災(zāi)減災(zāi)的主要途徑。

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