1
水工建筑物基础(第2版)
1.16.4.5 五、土石坝的滑坡处理
五、土石坝的滑坡处理

当土石坝局部失去稳定时,将导致上部坍塌、下部隆起而发生滑坡。我国已有多座土石坝因滑坡导致溃坝,发生滑坡而没有溃坝的数量更多。对土石坝的滑坡一定要查清原因,及时处理,防止事故的扩大。

(一)滑坡的原因

土石坝产生滑坡,有设计、施工、筑坝材料、外界破坏等多方面的原因:

(1)坝坡太陡,坝体抗剪强度不够引起坝体滑坡。

(2)坝基础有淤泥和高压缩性的软土没有清除,基础沉陷引起坝体滑坡。

(3)施工用土料不当,排水不畅,在大坝蓄水后坝内形成含水量过高的软弱夹层,引起滑坡。

(4)库水位降落太快,上游坝体中的水分不能随之排出,渗透压力超标,使迎水面坝坡失去稳定。

另外,坝后排水不畅、坝体浸润线增加及暴雨对坝坡的冲刷等,都可能引起坝体的滑坡。

坝体的上游面或下游面都可能出现滑坡现象,按其性质可分为剪切性滑坡、塑性滑坡、液化性滑坡等形式。有些坝体在滑坡时事前有前兆,如坝体出现纵向裂缝,有些没有前兆,突然发生,因此对土坝滑坡预防和检查非常重要。除正常检查外,应特别注意对水库初期蓄水时、特大暴雨袭击后、发生强烈地震后、水库水位骤降期间以及北方春天坝面化冻时的检查。

土石坝滑坡的预防着重在管理方面,除加强检查和看护外,应尽量避免水库急骤消落的运行方式。

(二)土石坝滑坡的处理

土石坝滑坡后,在条件允许时要采取措施进行紧急抢修。抢修时基本方法是对滑体上部消坡减载减少滑动力,下部压重,增加抗滑力。对于上游面由于水库水位骤降引起滑坡时,应停止放水;对于高水位引起滑坡,应降低水位(控制水位下降速度);对于下游面渗漏引起的滑坡,除降低水库水位外,还要增强导渗功能和坝脚压重等措施,阻止坝坡继续滑动。

在坝体滑坡形成后,除临时性抢修外,还要进行永久性加固处理。加固一般在低水位时期或降低库水位时进行。加固的原则仍然是上部减载、下部压重及前截后排。在加固设计时,一定要弄清滑坡原因,做好稳定分析,根据施工条件确定合理的加固方法。

土石坝滑坡处理的常用方法有以下几种:

(1)开挖回填。凡坝体中有软弱夹层或坝基中有淤泥层、液化的细砂层等时,都应采用开挖回填的办法。首先将已松动的滑坡体清除,再将软弱夹层彻底清除,然后按土石坝碾压规范施工要求,恢复原坝的断面尺寸。

(2)防渗加固。凡坝体滑坡是由于库水位骤降或坝体浸润线过高引起时,应采取防渗加固措施。除清除杂物外,应根据施工条件在上游增设防渗体,在下游改善排水设施或增加导渗沟,降低坝体内浸润线,增加坝坡稳定性。

(3)放缓坝体,压重坡脚。凡是因坝体单薄、坝坡较陡而引起的滑坡,应加厚坝体、放缓坝坡,并在滑动的坝脚压重增加防滑力,增强坝坡的稳定性。

(三)地震滑坡及处理

我国是多地震国家,因地震导致土坝滑坡事故已发生多次,如密云白河大坝、石门大坝、王屋大坝、黄山大坝都发生过地震滑坡。已蓄水的土石坝上游坝面土体处于饱和状态。在地震过程中,饱和的土体受地震水平剪切和垂直振动的反复作用,发生变形,颗粒重新排列,孔隙率变小,土体变密实。又因地震历时很短,排水不畅,引起土体孔隙压力增加,当孔隙水压力达到或超过原有静压力时,土体的抗剪强度丧失,使坝体出现液化,进而产生滑坡。

受地震作用已经发生滑坡的大坝,对滑坡体的处理必须彻底,满足设计地震时的抗滑能力。一般是放空水库将滑动体全部开挖清除,重新建造坝面。

对于施工质量不佳的土石坝,要进行筑坝质量的检查,分析在地震时产生土体液化、地震滑坡的可能性。过去采用静力法分析饱和土体的地震稳定性是不够的,近来采用的总动应力判别法和有效应力分析法比较可靠。当确定大坝蓄水后在设计地震条件下可能产生地震液化滑坡时,要及时采取预防地震滑坡的措施。

(1)加密法。对于施工碾压不实、土体密度不足、稳定性差的坝坡,主要处理方法是人工加密,如用振动水冲击法、振动碾压法、爆破加密法等,对坝坡进行人工加密,防止地震时产生强孔隙水压力,增加坝坡的稳定性。

(2)压重法。在坝脚处或坝坡上抛石压重,增加土体的有效压力,改善土体内部的应力状态,增加抗震液化能力。如坝坡较陡时,可同时放缓坝体坡度,以提高坝坡的稳定性。

(3)防渗排水法。当坝体浸润线过高时,可采用上游防渗技术,减少渗漏量。在下游坝脚处增加排水减压设施,降低坝内浸润高度,减少地震时坝坡土体液化的范围和程度。