張 雄,楊澤艷
(水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院,北京100120)
近10年來,隨著我國(guó)一批世界級(jí)特高壩,如錦屏一級(jí)、小灣、溪洛渡、烏東德、白鶴灘、雙江口等水電工程的相繼建設(shè),孕育出一批世界級(jí)高邊坡工程,如溪洛渡左岸谷肩堆積體總方量約為8 200萬m3,小灣開挖邊坡高達(dá)670 m,錦屏一級(jí)特高深卸荷松弛巖體組成的邊坡高達(dá)530 m。目前,我國(guó)水電工程邊坡無論是建設(shè)規(guī)模還是開挖高度均處于世界前列,取得了舉世矚目的成就。典型水電工程高邊坡見表1。
雖然我國(guó)邊坡工程治理取得了輝煌的成就,但同時(shí)也付出巨大的代價(jià),有一些水利水電工程邊坡在施工中面臨巨大挑戰(zhàn),如苗尾右岸壩肩邊坡、梨園念生墾滑坡體、大崗山右岸壩肩邊坡、江坪河謝家?guī)X滑坡體等水電工程在施工期均出現(xiàn)不同程度的邊坡失穩(wěn)問題。其中,小灣飲水溝堆積體治理花費(fèi)約1.7億元,大崗山右岸卸荷體治理花費(fèi)約2.1億元,工期延誤1年。這些工程的規(guī)模和所包含的技術(shù)難度都是空前的,在勘察、設(shè)計(jì)、施工及監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)上許多問題上尚需深入研究。在治理這些邊坡工程的過程中,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),形成了一整套高邊坡治理措施,有必要對(duì)其中的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié),以更好地指導(dǎo)實(shí)踐。
表1 典型水電工程高邊坡[1]
(1)地質(zhì)條件復(fù)雜。目前,我國(guó)大多數(shù)高邊坡處于西南地區(qū),河谷深切狹窄,谷坡陡峻,地應(yīng)力水平高,高寒高海拔,地質(zhì)條件復(fù)雜,風(fēng)化卸荷嚴(yán)重,物理地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育,岸坡崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),滑坡堵江事件時(shí)有發(fā)生,岸坡巖體卸荷深度大,巖體松弛破碎,天然岸坡穩(wěn)定性較差[2]。
(2)工程邊坡高陡,規(guī)模巨大。一般臨河高度大于1 000 m,最高可達(dá)2 000~3 000 m,岸坡坡度一般40°~60°。邊坡開挖高度一般從百米級(jí)至數(shù)百米級(jí),坡度一般達(dá)70°~80°,開挖體積從數(shù)十萬至數(shù)百萬m3,開挖水平深度從數(shù)十米到上百米,甚至數(shù)百米,穩(wěn)定問題突出。
(3)建設(shè)工期短、速度快、強(qiáng)度高,工程安全控制標(biāo)準(zhǔn)高,施工建造難度大。如兩河口工程邊坡地處高寒高海拔地區(qū),晝夜溫差高達(dá)20 ℃,支護(hù)和工期的矛盾特別突出,給邊坡的建設(shè)提出了高難度問題。
(4)運(yùn)行工況復(fù)雜,失事影響巨大。在進(jìn)行樞紐格局比選時(shí),避開大的邊坡問題常常是主要的考慮因素。而隨著我國(guó)水電建設(shè)逐步深入,大多壩址往往面臨著前有狼后有虎的嚴(yán)峻局面。如卡基娃水電站左岸壩前、壩頂以上是覆蓋層邊坡,壩后是右岸2號(hào)泄洪洞出口覆蓋層邊坡及左岸卡基娃滑坡體。卡拉水電站、托巴水電站等也都面臨此類高邊坡問題。
(1)復(fù)雜性。一方面是地質(zhì)條件復(fù)雜,另一方面是認(rèn)知復(fù)雜。邊坡工程作用效應(yīng)復(fù)雜,作用機(jī)制尚不十分清楚,工程控制難度大,如爆破開挖、錨固支護(hù)、防滲排水、庫(kù)水驟降、泄洪霧化等耦合作用。與其他類型工程邊坡相比,水電工程邊坡除經(jīng)受地震和降水等自然力作用外,還要經(jīng)受諸如水工建筑物、庫(kù)水、泄洪霧化水等工程作用,工作狀況、作用機(jī)制及作用效應(yīng)復(fù)雜,加之超高、特高工程邊坡治理的工程經(jīng)驗(yàn)不多,穩(wěn)定控制難度很大。
(2)后驗(yàn)性。大多數(shù)邊坡在沒有擾動(dòng)、暴雨或者地震等外界因素作用下往往具有一定的穩(wěn)定性,在人類活動(dòng)作用下,其變形規(guī)模和速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出現(xiàn)有的認(rèn)識(shí),往往具有后驗(yàn)性。如梨園念生墾溝堆積體總方量約2 000萬m3,大部分呈較寬緩的堆積臺(tái)地地形,平均坡度約6°,臨江地段坡度為20°~45°,因?qū)Я髅髑诖饲心_,導(dǎo)致堆積體水平位移速率曾一度達(dá)460、380 mm/d。小灣工程為了確保混凝土澆筑強(qiáng)度,調(diào)整了部分建筑物的布置,致使開挖規(guī)模增大,加大了對(duì)飲水溝堆積體的切腳效應(yīng)和擾動(dòng)。
(3)兩難性。一方面是邊坡工程安全控制標(biāo)準(zhǔn),另一方面是隨著水電對(duì)投資控制越來越嚴(yán)格,如何既確保安全,又經(jīng)濟(jì)地治理邊坡尚需深入研究。如瀑布溝泄洪洞出口邊坡緊鄰成昆鐵路,為泄洪霧化邊坡,根據(jù)預(yù)測(cè)的泄洪霧化范圍和強(qiáng)度,為此需加大投資1億元,對(duì)此有著不同的爭(zhēng)論,最后在確保安全的前提下,進(jìn)行了較為徹底的治理。但據(jù)后來的泄洪霧化范圍檢驗(yàn),雨強(qiáng)和范圍均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于此前的預(yù)測(cè)。
邊坡治理工程總的來說還處于半經(jīng)驗(yàn)、半理論階段,主要還是以實(shí)踐為主,總結(jié)其中的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)是非常有必要的。為此,本文針對(duì)水電工程常遇到的順層邊坡、傾倒變形體、深部卸荷帶、堆積體、泄洪霧化邊坡等進(jìn)行工程案例分析,通過正反案例對(duì)比,系統(tǒng)總結(jié)其中的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)。
(1)漫灣水電站左岸順層邊坡。為走向N40°W的單薄條形山脊,三面臨江,左岸邊坡主要為流紋巖,強(qiáng)風(fēng)化巖體水平厚度30~40 m,邊坡開挖時(shí)左岸壩肩下游、纜機(jī)平臺(tái)下部產(chǎn)生了大范圍平面型滑移破壞。1989年1月7日開挖爆破后隨即發(fā)生了大范圍平面型坍滑,約10.6萬m3,滑坡歷時(shí)17 s,影響工期1年?;掳l(fā)生時(shí),將已完成的13個(gè)水平抗剪洞全部切斷,破壞面有7個(gè)呈直斷口,4個(gè)呈斜斷口,其間的鋼筋大部分有頸縮現(xiàn)象,部分為齊口;錨筋樁被推翻、拉出;高程937 m永久公路、高程920 m施工便道被剪斷、錯(cuò)位。分析原因主要為:①1 024~1 030 m高程的纜機(jī)平臺(tái)和左Ⅰ線999 m高程公路率先形成,限制了削坡減載的可能性,相當(dāng)部分強(qiáng)風(fēng)化巖體保留在邊坡上,成為滑坡的主要塌滑體。②邊坡的開挖方向與節(jié)理面的傾角一致,節(jié)理面十分密集,形成了滑床。③水平抗剪洞的施工質(zhì)量不易保證,導(dǎo)致支護(hù)力不足。④施工時(shí)不加控制的大爆破,進(jìn)一步增大了節(jié)理巖體的連通率。16:00 時(shí),左岸邊坡開挖連續(xù)2次放炮,裝藥分別為2.8、1.5 t,放炮后約1 h,后緣裂縫張開2 mm,18:56時(shí)發(fā)生塌滑[3]。
(2)洪家渡左岸進(jìn)水口順層高邊坡。坡高360 m,坡度25°~30°,主要為灰?guī)r,層間軟弱夾層發(fā)育,充填粘土及巖屑,局部溶蝕擴(kuò)展,主要為泥夾巖屑型,地層單斜,巖層傾向與邊坡坡向呈小角度相交,構(gòu)成順層狀同向邊坡,發(fā)育較大斷層2條,裂隙4組。采取巨型抗滑樁、錨索和排水處理,在引水隧洞之間見縫插針布置了10根寬20~24 m、厚5 m、高40~80 m的巨型抗滑樁。在低高程布置227根3 000 kN級(jí)預(yù)應(yīng)力錨索,坡面設(shè)排水洞,蓄水至今運(yùn)行良好。
順層邊坡一般穩(wěn)定性較弱,應(yīng)引起高度重視,在不能削坡減載的情況下,應(yīng)以強(qiáng)支護(hù)為重要的治理原則[4]。
(1)苗尾水電站右岸傾倒變形體。2013年5月27日16:00時(shí),大壩右壩基上游側(cè)至小溜槽溝坡面發(fā)生淺表層垮塌,垮塌體厚1~3 m,長(zhǎng)約45 m,垂直高度約18 m。后經(jīng)巡視發(fā)現(xiàn),垮塌部位上方2道被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)之間出現(xiàn)多條裂縫。該邊坡巖體主要為千枚狀絹云母巖與變質(zhì)石英砂巖構(gòu)成的反傾板塊。監(jiān)測(cè)資料揭示,在邊坡加速下滑前期,該邊坡位移就呈緩慢增加趨勢(shì),如果加強(qiáng)巡視并分析邊坡監(jiān)測(cè)資料,可提前采取防范措施,避免較大的損失。后采取底部先行填渣護(hù)腳,系統(tǒng)排水孔+錨筋樁+錨拉板或框格梁+預(yù)應(yīng)力錨索的加固方式,并要求做好束腰設(shè)計(jì)。經(jīng)治理后,邊坡趨于穩(wěn)定。
(2)龍灘水電站左岸壩肩高邊坡。分為傾倒蠕變巖體邊坡和電站進(jìn)水口邊坡,2個(gè)邊坡區(qū)相互聯(lián)系且相互影響。除T2b10層以泥板巖為主外,其余以砂巖為主,或砂巖與泥板巖互層巖組。區(qū)內(nèi)NE向斷層和層間錯(cuò)動(dòng)發(fā)育,優(yōu)勢(shì)節(jié)理裂隙發(fā)育,以陡傾角為主,是1個(gè)典型的反傾向工程邊坡。施工過程中,始終堅(jiān)持控制爆破、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工、合理安排,解決了開挖與支護(hù)的關(guān)系,取得了較為成功的經(jīng)驗(yàn)。在全部挖除左岸壩肩潛在滑動(dòng)體后,系統(tǒng)設(shè)置了地表地下排水、對(duì)穿預(yù)應(yīng)力錨索、預(yù)應(yīng)力錨索、鋼筋樁、系統(tǒng)錨桿、掛網(wǎng)噴混凝土等工程措施,并強(qiáng)化了施工期安全監(jiān)測(cè)。在施工過程中,特別強(qiáng)調(diào)提前形成地下排水洞、超前加固等安全施工程序[4]。
目前,對(duì)傾倒變形體的認(rèn)識(shí)尚不深入,理論計(jì)算尚無統(tǒng)一的計(jì)算方法,治理難度較大,需謹(jǐn)慎對(duì)待。龍灘水電站采取的是精細(xì)化施工措施,穩(wěn)打穩(wěn)扎;苗尾水電站主要采用強(qiáng)束腰的治理思路。
錦屏一級(jí)水電站左岸邊坡高540 m,出露較多不良地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,如較大的斷層F5、F8、F42-9,煌斑巖脈X及深部裂縫SL44-1等,幾種結(jié)構(gòu)面互相切割,相互組合成多種潛在滑移塊體,存在多種滑移模式。最大的治理難題是針對(duì)由F42-9斷層、煌斑巖脈X及SL44-1裂隙密集帶控制的“壩肩及上游側(cè)楔體雙滑結(jié)構(gòu)”。大崗山水電站2009年8月右岸邊坡開挖至1 070 m 高程時(shí)出現(xiàn)滑動(dòng)變形,最大變形達(dá)27mm,多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)值持續(xù)增長(zhǎng)不收斂,邊坡開挖被迫中止。經(jīng)補(bǔ)充勘探和計(jì)算分析,發(fā)現(xiàn)受f231斷層、巖脈XL316-1、XL9-15等深部卸荷帶的影響,致使影響工期1年[5]。
錦屏一級(jí)采用以“深埋混凝土抗剪結(jié)構(gòu)”為主要技術(shù)的系統(tǒng)治理方案,在壓剪破壞區(qū)1 883、1 860、1 834 m高程F42-9斷層處,設(shè)置3層長(zhǎng)分別為78、90及110 m的抗剪洞,結(jié)構(gòu)尺寸為9 m×10 m(寬×高),并配制鋼筋增加結(jié)構(gòu)抗剪能力;大崗山借鑒錦屏一級(jí)高邊坡的治理思路,采用“深淺結(jié)合、表里聯(lián)合、綜合治理”的處理思路,采取“6層抗剪洞、錨固洞+斜井+錨索支護(hù)+貼坡混凝土+排水”的處理方案??梢?,深層卸荷帶的治理主要以置換、設(shè)置抗剪洞、錨固洞增加邊坡的整體穩(wěn)定為主。
(1)小灣水電站左岸飲水溝堆積體。小灣拱壩左岸邊坡開挖高度約700 m,右岸邊坡高度約600 m,邊坡陡峻,開挖體型復(fù)雜,變形破壞樣式多。小灣工程開挖支護(hù)原則為“高清坡、低開口、陡開挖、強(qiáng)支護(hù)、先鎖口、排水超前”。在開口線以外進(jìn)行較徹底的清坡,做好地表排水,并在開口線外側(cè)打3排錨筋樁,采用較陡的開挖邊坡,坡面采用系統(tǒng)錨桿、噴混凝土和預(yù)應(yīng)力錨索加固、地下排水洞超前施工等綜合加固措施。在強(qiáng)風(fēng)化、強(qiáng)卸荷巖體和崩坍堆積體中,采用組合螺旋鉆跟管鉆機(jī)造孔、鉆孔固壁注漿、土工布包裹錨索止?jié){等技術(shù),解決了造孔難、穿索難、漏漿量大等技術(shù)難題。對(duì)巖質(zhì)邊坡,按10 m高梯段開挖,每臺(tái)階留3 m寬施工馬道,邊坡預(yù)裂嚴(yán)格控制主爆破區(qū)、緩沖區(qū)及預(yù)裂爆破的單響裝藥量,以控制爆破振動(dòng)的影響;隨機(jī)錨桿緊跟開挖面,系統(tǒng)錨桿及噴混凝土滯后開挖工作面1層,錨索支護(hù)滯后2層,由表及里、自上而下、穩(wěn)扎穩(wěn)打、逐層加固[6]。
(2)梨園念生墾堆積體。堆積體底部為殘坡積層的粘土質(zhì)砂或粘土質(zhì)礫,中上部為坡積、洪積、塌滑堆積等多種成因形成的混合堆積物。原始地形平緩,從原始地貌形態(tài)、開挖揭示的多個(gè)次級(jí)滑面等分析,該堆積體形成后,歷史上曾產(chǎn)生過多次滑動(dòng),但導(dǎo)流明渠開挖前未見明顯變形跡象。按照分級(jí)、分期的思路,采取削方減載、系統(tǒng)排水和抗滑支擋等工程措施進(jìn)行綜合治理。
(3)立洲壩前2號(hào)堆積體。距壩軸線最近距離45 m,最遠(yuǎn)330 m,其下游側(cè)為引水建筑進(jìn)水口,對(duì)岸為導(dǎo)流洞進(jìn)口。堆積體物質(zhì)成分主要為崩塌堆積塊、碎石夾大弧石,可見鈣、泥質(zhì)膠結(jié),膠結(jié)程度一般,局部有架空現(xiàn)象,平均厚度50 m, 最大厚度可達(dá)140 m。經(jīng)分析論證,在水庫(kù)蓄水后,即使邊坡失穩(wěn),其表現(xiàn)為局部漸進(jìn)式滑動(dòng),堆積體前緣部分可能局部失穩(wěn)或緩慢滑落,但不會(huì)產(chǎn)生高速下滑,雖對(duì)大壩、進(jìn)水口等樞紐建筑物正常運(yùn)行有一定影響,但不會(huì)危害建筑物安全。定義邊坡類型為B類水庫(kù)邊坡,等級(jí)為Ⅱ級(jí)邊坡,最終只做排水處理,水庫(kù)蓄水后運(yùn)行良好。
李家峽水電站泄洪霧化邊坡由于泄水霧化,再加上嚴(yán)寒天氣,泄流區(qū)左岸山坡形成最大3.0~4.0 m的厚冰層。因冰層附加重量及晝夜溫差交替消融作用,再加上排水不暢、控制面軟化及孔隙水的作用,1997年3月1日致使f158斷層上盤巖體塌滑,塌方約40萬m3。當(dāng)時(shí)泄洪情況:底孔、右中孔交替泄流,泄流量200~570 m3/s,持續(xù)泄流共23 d。泄流期間,邊坡處于強(qiáng)大的霧雨影響范圍,霧雨在滑塌堆積體內(nèi)形成大量的滲流,惡化了堆積體的穩(wěn)定條件。經(jīng)再次對(duì)塌滑體采取削頭、坡面防滲排水、錨固和抗滑擋墻的處理措施,邊坡逐步趨于穩(wěn)定。
貴州烏江索風(fēng)營(yíng)水電站Dr2危巖體位于右壩肩T1m灰?guī)r陡壁上,地形地貌表現(xiàn)為近乎直立,局部倒懸的陡壁,頂部高程1 080 m,底部高程900 m,卸荷高度達(dá)180 m,卸荷張開最大寬度為1.5 m,危巖體厚10~20 m,方量78.53萬m3。危巖體距右壩肩最近水平距離140 m,距進(jìn)水口水平距離約100 m。Dr2危巖體加固處理從2003年8月開始啟動(dòng)實(shí)施,大規(guī)模加固處理從2008年開始,全部加固處理措施于2013年12月28日完成,整個(gè)危巖體加固處理歷時(shí)約10年4個(gè)月,最終采取的方案為 “頂戴帽、腰系帶、腳穿鞋”。頂部各條裂縫采用混凝土進(jìn)行封閉,外加錨索拉住;中部錨桿、錨索加固;下部抗滑樁+灌漿;用鋼筋混凝土將抗滑樁和錨固洞聯(lián)合加固;從上到下4層排水。加固處理后多年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,Dr2危巖體加固處理后其變形已趨于收斂,其穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。
拉西瓦水電站果卜岸坡變形體位于右岸壩前石門溝上游~雙樹溝范圍,距離壩前900~1 700 m,坡高650~700 m,總方量達(dá)9 000萬m3。2009年3月1日水庫(kù)蓄水后,果卜平臺(tái)及岸坡多處出現(xiàn)裂縫及變形跡象,岸坡前緣局部發(fā)生崩塌破壞[7]。隨著水庫(kù)水位的抬升,果卜岸坡變形及破壞明顯加劇,目前頂部最大水平位移30.4 m,最大垂直位移25.3 m。因治理方量、治理難度巨大,主要采取監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的方法,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊坡動(dòng)態(tài)。
我國(guó)已成功建成了一大批高陡邊坡,在高邊坡的治理技術(shù)方法積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)其中的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn),主要有以下幾點(diǎn):
(1)精心勘測(cè)設(shè)計(jì)是前提。前期勘探要盡可能揭示軟弱結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度、分布走向、組合關(guān)系、地下水的分布情況。對(duì)具體加固處理措施,如排水、減載壓坡、優(yōu)化邊坡體型(采用臺(tái)階式開挖)、錨固(預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿)、抗滑結(jié)構(gòu)(抗滑樁、抗剪洞、錨固洞)等,要結(jié)合地質(zhì)及施工條件等進(jìn)行綜合判斷,遵循“安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、確保質(zhì)量”的基本原則[8]。
(2)精細(xì)化施工是關(guān)鍵。不恰當(dāng)?shù)氖┕し椒赡軐?dǎo)致穩(wěn)定邊坡的失穩(wěn),甚至導(dǎo)致施工安全事故。邊坡開挖應(yīng)按巖體自身的穩(wěn)定條件,合理確定開挖邊坡系數(shù)和開挖順序,自上而下開挖,杜絕切腳開挖。開挖爆破前,對(duì)于潛在不穩(wěn)定巖體,可采取預(yù)加固措施;邊坡坡腳巖性軟弱,易于風(fēng)化或受到水力沖刷時(shí),應(yīng)研究設(shè)置適當(dāng)?shù)钠履_支擋結(jié)構(gòu)或抗沖刷保護(hù)措施,以保持坡腳的穩(wěn)定性;開挖時(shí)要先做好鎖口,采取短進(jìn)尺弱爆破掘進(jìn),或由內(nèi)向外,短進(jìn)尺弱爆破掘出;控制放炮藥量,減少放炮振動(dòng);先錨后挖或及時(shí)錨固;邊坡開挖盡量避免雨季施工,并力爭(zhēng)一次處理完畢;雨季施工應(yīng)采用臨時(shí)封閉措施,坡頂外邊緣要先形成排水溝,甚至要先完成排水洞、排水孔幕的施工后,再進(jìn)行開挖,治坡先治水已成行業(yè)共識(shí)。
(3)全過程安全監(jiān)測(cè)是保障。實(shí)時(shí)預(yù)測(cè),及時(shí)報(bào)警,并啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)警系統(tǒng),及時(shí)采取有效處理措施,防止重大人身傷亡和工程損失。施工期開展邊坡地質(zhì)分析,密切關(guān)注邊坡地質(zhì)條件和巖土參數(shù)的變化,并進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。
為更好地指導(dǎo)邊坡設(shè)計(jì)與治理,對(duì)近幾年水電工程邊坡建設(shè)情況,以及邊坡穩(wěn)定性咨詢與評(píng)審過程中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié),尚有一些問題值得深入研究?,F(xiàn)行的DL/T 5353—2006《水電水利工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》已經(jīng)施行了近10年,基本符合邊坡建設(shè)現(xiàn)狀。目前,該規(guī)范正在修編,有必要對(duì)規(guī)范中存在的問題進(jìn)行深入探討。
(1)邊坡等級(jí)。規(guī)范將水電邊坡劃分為A類樞紐工程區(qū)邊坡、B類水庫(kù)邊坡,相應(yīng)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí),經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn),對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)總體來說是合適的。但隨著安全要求日益提高,以前相對(duì)忽視的料場(chǎng)開挖邊坡、堆渣邊坡、臨時(shí)邊坡的安全穩(wěn)定問題應(yīng)加強(qiáng)重視。官地水電站竹子壩料場(chǎng)邊坡曾在施工中發(fā)生過大面積塌滑,塌高約78 m,最終重新調(diào)整處理方案,投資近億元。
(2)治理思路。目前,我國(guó)邊坡規(guī)范對(duì)永久邊坡的安全系數(shù)是固定的,但有些邊坡范圍很大,產(chǎn)生的影響在施工期與永久期是不一樣的,采用同一安全系數(shù),一次性治理,治理代價(jià)非常巨大。如猴子巖水電站的泥洛堆積體如按永久邊坡要求,邊坡等級(jí)為A類I級(jí)邊坡,處理工程量較大,工期長(zhǎng),費(fèi)用高,邊坡處理將導(dǎo)致村公路交通中斷,影響村民的正常出行。同時(shí),該邊坡處于泄洪霧化范圍,真實(shí)狀況可能與預(yù)測(cè)的泄洪霧化范圍不一致。經(jīng)研究確認(rèn),邊坡整體穩(wěn)定性較好,邊坡前緣存在局部失穩(wěn),但不會(huì)對(duì)水工建筑物造成影響。堆積體邊坡整體穩(wěn)定按A類I級(jí)邊坡穩(wěn)定安全標(biāo)準(zhǔn)控制,前緣局部穩(wěn)定按A類Ⅱ級(jí)邊坡穩(wěn)定安全標(biāo)準(zhǔn)控制。在治理思路上,采用分期分批的處理思路,對(duì)前緣和泄洪霧化區(qū)域進(jìn)行必要的處理與坡面封閉,并根據(jù)泄洪及監(jiān)測(cè)情況,采取必要的削坡減載措施。對(duì)此類范圍較大,歷時(shí)較長(zhǎng)的永久邊坡,建議應(yīng)根據(jù)邊坡失穩(wěn)產(chǎn)生的影響,在邊坡安全等級(jí)、安全系數(shù)、治理措施上有所區(qū)分,動(dòng)態(tài)調(diào)整,而不是固守邊坡規(guī)范上的安全系數(shù)不動(dòng),導(dǎo)致治理代價(jià)巨大。
(3)暴雨工況下參數(shù)的取值。現(xiàn)有規(guī)范對(duì)地下水作用規(guī)定不明確,降水或泄流雨霧對(duì)地下水位雍高無明確的規(guī)定。事實(shí)上,發(fā)生滑坡的大多數(shù)邊坡往往都是在連續(xù)暴雨后。如果對(duì)這一工況沒有明確規(guī)定,導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員帶有極大的主觀性,對(duì)邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)不能較準(zhǔn)確地判斷。目前,各個(gè)設(shè)計(jì)院算法不一致,有的將地下水位線抬高1/3,加上適當(dāng)?shù)卣蹨p土體粘聚力c、內(nèi)摩擦角φ;有的只抬高水位;有的只折減c、φ。建議對(duì)此進(jìn)行深入研究,針對(duì)不同的巖體、雨強(qiáng),提出1個(gè)參數(shù)建議表,以指導(dǎo)設(shè)計(jì)。
(4)抗震分析。經(jīng)汶川、蘆山地震的檢驗(yàn),基本上可以達(dá)成一個(gè)共識(shí),凡是經(jīng)過錨固的邊坡穩(wěn)定性都較好,但計(jì)算尚難體現(xiàn)這一情況。目前,規(guī)范對(duì)地震作用無明確規(guī)定,如邊坡地震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)確定,擬靜力法計(jì)算中動(dòng)態(tài)分布系數(shù)的取值、動(dòng)力分析方法的使用原則和條件等,應(yīng)對(duì)這些情況予以明確。
(5)錨固機(jī)理、計(jì)算分析。實(shí)踐證明,預(yù)應(yīng)力錨索、預(yù)應(yīng)力錨桿、抗剪洞、錨固洞等加固措施效果十分明顯,但這些效果在有限元等數(shù)值分析方法中很難體現(xiàn)出來。實(shí)際上,整片的錨索、錨桿對(duì)提高邊坡整體的巖體參數(shù)有很大的作用。錨固件和巖體的相互作用機(jī)制、錨固巖體的變形與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度特性以及錨固巖體力學(xué)行為等問題需要深入研究。
(6)滑坡滑速、涌浪分析。近壩庫(kù)岸滑坡是水庫(kù)蓄水運(yùn)行期間普遍存在的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象,國(guó)內(nèi)外已建的正式蓄水的水庫(kù)很多都存在著程度不同、表現(xiàn)形式各異的庫(kù)岸滑坡現(xiàn)象或隱患。評(píng)價(jià)庫(kù)岸滑坡涌浪的危害性,就必須預(yù)測(cè)涌浪到達(dá)不同位置處的浪高。目前,預(yù)測(cè)浪高主要采用經(jīng)驗(yàn)估算法、模型試驗(yàn)法和數(shù)值模擬法,計(jì)算結(jié)果差別較大,無法判斷哪個(gè)較為可靠。建議對(duì)目前已經(jīng)產(chǎn)生的滑坡涌浪進(jìn)行系統(tǒng)分析,推薦可靠的計(jì)算方法及其適用條件。
(7)風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)。影響邊坡穩(wěn)定的因素很多,多數(shù)影響因素是隨時(shí)間和環(huán)境變化的,少數(shù)因素是相對(duì)不變的。如暴雨、地震、治理者的認(rèn)識(shí)等,大多數(shù)變量不是定值而是隨機(jī)變量和隨機(jī)函數(shù)。特別是對(duì)于治理難度較大,但發(fā)生概率極小的邊坡,如按傳統(tǒng)的定值設(shè)計(jì),治理代價(jià)巨大,往往難以被業(yè)主接受。如引入風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì),對(duì)發(fā)生的概率與失事后的影響進(jìn)行綜合判斷,在此基礎(chǔ)上引入工程保險(xiǎn),將會(huì)大大降低工程造價(jià)。