冰水堆积物塌岸模式与塌岸预测
- 格式:doc
- 大小:27.00 KB
- 文档页数:8
水库塌岸预测方法的运用浅析孙春山【摘要】水库蓄水,致使库区水文地质条件发生变化,引起水库塌岸.文章主要对水库土质岸坡塌岸问题进行浅析,对目前常用的塌岸预测方法进行介绍,并对预测方法的择选进行探讨.【期刊名称】《湖南水利水电》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】4页(P18-20,26)【关键词】水库塌岸;预测方法;堆积系数【作者】孙春山【作者单位】湖南省水利水电勘测设计研究总院长沙市410007【正文语种】中文水库建成蓄水之后,由于水位升高,造成库内河流局部侵蚀基准面和两岸地下水抬高。
库区水文地质条件发生变化,对库区及其邻近地带的地质环境产生不同程度的影响,从而引起各种工程地质问题,如水库渗漏问题,水库浸没问题,水库塌岸问题或岩质岸坡失稳,水库淤积及水库诱发地震问题。
本文主要对水库土质岸坡塌岸问题进行浅析,对目前常用的塌岸预测方法进行介绍,并对预测方法的择选进行探讨。
1 水库塌岸的过程水库塌岸的过程,就是在水库水动力作用下原岸坡的破坏和新岸坡的形成过程。
水库蓄水水位抬升,原本处于干燥环境的土石体遭受库水的浸湿或浸泡,其物理力学强度显著降低,加之蓄水后水面增宽,库水位变幅范围内的岸坡遭受波浪的冲蚀作用较原河流强烈,岸坡开始塌落。
破坏的快慢决定于土体的强度和结构以及波浪能量的大小。
初始塌落物质部分被沿岸流运走,部分大颗粒物质被波浪运向深水处堆积下来形成浅滩。
随着库水涨落轮回变化,岸坡不断改造,水下浅滩的发展减小了近岸带的水深,加长了波浪击岸的路程,消弱了波浪冲蚀库岸的能力,当浅滩增长到足以消耗奔向库岸的波浪的全部能量时,冲蚀和堆积就基本停止下来,水上、水下岸坡都达到相对稳定状态,岸坡再造完成。
2 水库塌岸预测水库塌岸可使岸边的建筑物、农田遭受毁坏,因此必须对水库塌岸进行预测,以便迁出塌岸范围内的建筑设施、避免在塌岸区内新建建筑工程及防治措施。
目前常用的预测方法有工程地质类比法、卡丘金计算法、卓洛塔廖夫图解法。
三峡库区塌岸预测新方法——岸坡结构法
许强;刘天翔;汤明高;黄润秋
【期刊名称】《水文地质工程地质》
【年(卷),期】2007(034)003
【摘要】水库塌岸是三峡库区重大地质灾害之一.通过三峡库区数百段库岸的塌岸地质现场调查和预测分析的基础上,提出了类似三峡这种山区河道型水库的塌岸预测新方法--岸坡结构法(RBSM),并给出了详细的图解方法和预测步骤.同时,开展了二滩、宝珠寺和龚咀三个运行中的类比水库和三峡水库(139m蓄水)的塌岸预测检验,验证结果表明该方法适宜于三峡水库以及类似的山区河道型水库塌岸预测,从而为水库塌岸预测与防治工程提供重要依据.
【总页数】6页(P110-115)
【作者】许强;刘天翔;汤明高;黄润秋
【作者单位】成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室,成都,610059;成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室,成
都,610059;成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室,成
都,610059;成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室,成
都,610059
【正文语种】中文
【中图分类】U1213.1;U656.31
【相关文献】
1.兴凯湖大湖岗岸坡特征及塌岸预测评价 [J], 李立
2.基于修正的两段法对某电站水库松散堆积体岸坡塌岸预测 [J], 贾建红;周传波;侯炳绅;曹伟轩;吴和平
3.大华桥水电站库区岸坡类型分析及塌岸预测 [J], 孙凯辉;张永辉;杨须宁
4.黄河小浪底库区柳树滩土质岸坡塌岸预测 [J], 徐峰;苗栋;罗延婷;李国权
5.黄河小浪底库区柳树滩土质岸坡塌岸预测 [J], 徐峰;苗栋;罗延婷;李国权;
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
第18卷第5期2020年10月水利与建筑工程学报JournalofWaterResourcesandArchitecturalEngineeringVol.18No.5Oct.,2020DOI:10.3969/j.issn.1672-1144.2020.05.024收稿日期:2020 05 21 修稿日期:2020 06 18基金项目:国家重点研发计划(2017YFC1501100);中国华能集团科技项目(HNKJ16-H15)作者简介:胡大儒(1988—),男,湖北黄冈人,硕士,工程师,主要从事工程地质、防灾减灾等领域研究工作。
E mail:hudaru@ghidri.com.cn澜沧江某巨型堆积体蓄水失稳模式预测研究胡大儒,肖万春,王晓朋,吴述(中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司,贵州贵阳550081)摘 要:在大量的勘察及试验基础上,将澜沧江某巨型堆积体的形成机制划分为崩塌堵江、冲堆平衡、间歇堆积、河谷再下切四个阶段。
运用刚体极限平衡法、有限元强度折减法、基于饱和非饱和理论的有限元法进行堆积体稳定性及地下水渗流分析。
结果表明:当蓄水位上升时,堆积体前缘首先发生局部圆弧型滑塌,随后堆积体中部将沿碎石层内部发生折线型深层滑移,最终堆积体将沿基覆界面发生推移型整体失稳破坏;当蓄水位下降时,坡体中部碎砾石层及前缘局部区域构成主要渗流通道,堆积体稳定系数先降后升,但水位总降幅及总历时一定时,堆积体稳定系数总减小量基本相当。
回归分析显示,水位骤降速率与堆积体稳定系数日增量成负相关,其相关函数类型为二次抛物线。
关键词:澜沧江;堆积体;成因机理;失稳模式;渗流;数值模拟中图分类号:TV443 文献标识码:A 文章编号:1672—1144(2020)05—0137—06PredictionofInstabilityModelDuringImpoundmentPeriodofaGiantDepositinLantsangRiverHUDaru,XIAOWanchun,WANGXiaopeng,WUShuyu(PowerChinaGuiyangEngineeringCorporationLimited,Guiyang,Guizhou550081,China)Abstract:Basedonalargenumberofinvestigationsandexperiments,thispaperdividestheformationmechanismofagiantdepositofLantsangintofourstages:slopecollapsingandriverblocking,scouringandaccumulatingbalance,in termittentaccumulationandrivervalleycutting.Accordingtotheanalysisofthestabilityofthedepositandtheseepageofgroundwaterbyusingtherigidlimitequilibriummethod,thefiniteelementstrengthreductionmethodandtheFEMbasedonthesaturated unsaturatedtheory,whenthewaterlevelofthereservoirrises,thefrontedgeofthedepositwillfirstlycollapseintheformoflocalcirculararc,thenthemiddlepartofthedepositwillslidealongthegravellayer,andfinallythedepositwillpushalongthebaseinterface.Whenthewaterlevelofthereservoirdrops,thegravellayerinthemiddleoftheslopeandthelocalareaofthefrontedgeformthemainseepagechannel,andthestabilityfactorofthedepositfirstdropsandthenrises,butwhenthetotaldropofthewaterlevelandthetotaldurationarefixed,theto taldecreaseofthestabilityfactorofthedepositisbasicallythesame.Regressionanalysisshowsthattherateofsuddendropofwaterlevelisnegativelyrelatedtothedailyincrementofthestabilityfactorofthedeposit,andthecorrelationfunctiontypeisquadraticparabola.Keywords:Lantsang;deposit;formationmechanism;instabilitymode;seepage;numericalsimulation 自然界大量边坡失稳破坏均与水的活动有关,对于水库型滑坡,其稳定性直接受库水位升降的影响。
佛寺水库库岸稳定及库区塌岸分析与预测通过对佛寺水库库区塌岸勘察及水库运行后的塌岸分析和最终塌岸宽度进行预测,评价塌岸对工程、水库运行以及对塌岸区和周边环境的影响。
标签:水库;塌岸;分析;预测1 概述佛寺水库总库容1.45亿立方米,是一座具有防洪、供水、养鱼等综合效益的大(二)型水利工程。
水库库区三面由丘陵环抱,北高南低,中间为一带状河谷,山脊走向大致是北东-南西向,其上第四系坡残积覆盖层较厚,冲沟发育,为剥蚀地形和侵蚀堆积地形。
坝址上下游河谷开阔,唯坝址两岸岸坡较陡,坝址处河谷呈“U”字型,河床宽530m。
水库库区范围内岩性主要由震旦系硅质灰岩及中生界侏罗系上统吐呼噜组(J3t)喷出安山岩,角闪安山岩、集块岩、角砾岩、凝灰岩及灰色砂岩、砾岩、页岩等组成,第四系冲积的壤土、砂壤土分布在两岸台地和山坡上,冲积砂卵石层和砂土主要分布在河床中。
水库四周为低山丘陵,虽然经过几十年的水库运行,但是正常蓄水位达到140m的机会不多,水库四周还没形成最终稳定的岸坡,左岸近坝库区边坡的塌岸仍在继续,随着水库的进一步淤积,140m蓄水位到达的机会会逐渐加大,岸坡的再造进一步发展,形成新的库岸再造。
库岸稳定成为影响水库运行和周边环境的主要因素。
2 库区塌岸勘察根据勘察,水库主坝左岸上游库岸边坡主要由粉质黏土组成,高度 2.5~6.5m,近直立,局部塌滑严重,边坡未采取任何防护措施,边坡后缘长度约50m,上部植被茂盛,未见明显拉裂缝,局部风化程度较强烈,上不可见杂草丛生。
当遇连续强降雨或者暴雨、强地震、巨大风浪淘刷等情况下,坝体左岸边坡可能出现整体滑动或局部崩塌。
3 库岸稳定及塌岸分析预测(1)库岸类型:根据水库四周的地层岩性特征和出露位置可将库岸边坡划分为土质岸坡、基岩+土质岸坡、基岩岸坡。
(2)库区塌岸分析预测:水库四周为低山丘陵,几十年的水库运行中,达到正常蓄水位140m的机会不多,水库四周还没形成最终稳定的岸坡,左岸近坝库区边坡的塌岸仍在继续,随着水库的进一步淤积,140m蓄水位到达的机会会逐渐加大,岸坡的再造进一步发展,有必要对水库的塌岸进一步分析预测。
2020届高三地理复习讲解:河流侵蚀岸与堆积岸的判断方法一、典例剖析(1)河道平直段,根据地转偏向力的影响来判断。
受地转偏向力影响,北半球河道平直段的右岸,为侵蚀岸,坡度陡;左岸为堆积岸,坡度缓。
南半球相反。
(2)河道弯曲的河段,根据“凹岸侵蚀、凸岸堆积”来判断。
河流流经弯道时,水流做曲线运动产生惯性,在惯性的影响下,表层水流趋向于凹岸,而底部的水流在压力的作用下,由凹岸流向凸岸,形成弯道环流,在弯道环流的作用下,凹岸发生侵蚀,凸岸发生堆积,如下图所示。
(3)根据聚落点和港口区位来判断。
河流堆积岸处泥沙沉积,地形平坦,土层深厚,可以作为农业用地和聚落点;侵蚀岸处河道较深,且少泥沙淤积,可以筑港.据此可以推测河流侵蚀岸和堆积岸的分布。
二、例题分析(2019·福建省三明市质检)在河流中,被水流推动的物体重量与流速的6次方成正比。
某校地理野外研究性学习小组对我国江南丘陵地区某河段进行野外实践活动考察,发现有的河段河床沉积物为鹅卵石,有的河段河床沉积物为细沙,有的河段河床沉积物为鹅卵石与细沙共存,并绘制了沿途河床的地形剖面图。
下图为所考察的河段及其沿途河床的地形剖面图。
据此完成1~2题。
1。
该小组考察过程中发现河床沉积物颗粒最大的地点是( )A.甲B.乙C.丙D。
丁答案:C解析:河流水量越大,携带泥沙的能力越强,颗粒大的泥沙被冲得越远。
所以某地沉积物颗粒最大的时期,也就是水量最大的时期,丙地处于河流干支流交汇处,水量大,所以发现河床沉积物颗粒最大的地点是丙。
2。
乙地附近鹅卵石与细沙共存现象显著的原因分析,正确的是( )A。
地势趋缓,搬运能力减弱B.位于凸岸,沉积作用显著C。
流量变化大,流速变化大D.降水变化大,侵蚀物质数量多答案:C解析:从图中可以看出,乙处是河流凸岸处,河流堆积作用明显,当河流流量大时,堆积物颗粒大,当河流流量小时,堆积物颗粒就小。
发现河床垂直剖面上有鹅卵石与细沙共存现象,说明河流在此处流量变化大,流速变化大,有时流量大,有时流量小,因而出现颗粒大的鹅卵石与颗粒小的细沙共存现象。
四川建筑 第30卷3期 2010.06浅析土质水库岸塌岸预测方法及问题刘 猛1,陈福江2,施春华1(1.四川众望安全环保技术咨询有限公司,四川成都610000;2.西南交通大学,四川成都610031) 【摘 要】 水库塌岸会带来一系列危害。
传统的水库塌岸预测方法很多,有定性分析方法也有定量分析方法,各有特点,但是它们同样存在着缺陷。
故总结各种土质水库岸塌岸预测方法,分析各自的优缺点。
并介绍了一种新的方法,对土质水库岸塌岸的预测有一定的指导意义。
【关键词】 土质水库岸; 塌岸; 预测方法; 问题【中图分类号】 P 642.21【文献标识码】 A [收稿日期]2009-08-10[作者简介]刘猛,高级工程师,注册安全评价师,长期从事水动力原理、机制及安全评价工作;陈福江,在读博士研究生;施春华,注册安全评价师。
1 水库塌岸的主要危害水库蓄水常常引起一些工程地质问题,塌岸是其中之一。
库岸在自然营力作用下总是在不断改变着,波浪和岸流一方面冲击或磨蚀着边岸,另一方面又将冲蚀下来的物质或其它来源的泥沙搬运至某些岸坡堆积起来,这两方面的作用可引起库岸的进退,改变着水下岸坡的坡度和深浅[1]。
水库蓄水后,由于水位抬高,破坏了原有的平衡状态,库岸周边的坡地,受到水的浸湿及风浪、水流的冲蚀作用,发生坍塌,这就是水库塌岸。
随着时间的延长,库岸不断的坍塌破坏,库岸线也逐渐后退,直到达到新的平衡状态为止。
这一过程称为水库的库岸再造[2]。
水库塌岸所造成的危害主要表现为:(1)坍塌后,大量岩土体滑进库内,产生附加淤积,减少了有效库容,对库容较小的水库影响较明显;(2)进坝的大体积滑坍塌体急速跌入水中,产生巨大的涌浪,对大坝造成冲击荷载,漫坝水体将威胁下游建筑物的稳定;(3)坍塌使库边大片的农田、村镇、工矿企业、道路、铁路破坏,大量滩地坍失;(4)坍塌体可堵塞引水建筑物进水口,支流的大规模崩滑体可堵塞河道,造成断流断航;(5)坍塌也可引起河势的改变[3],特别是对于库区上游段蜿蜒型河段,坍塌常引起主流易位,使港口航道不能正常运用,容易造成海事;(6)库岸坍塌破坏了原始岸坡的自然平衡,常常诱发大面积库岸滑坡、崩塌;(7)坍塌还可对坝下游河道的淤积产生不利影响[4]。
山区库岸塌岸预测方法综述张梁;王俊杰;阎宗岭【摘要】库岸坍塌是一种地质灾害,极大地威胁着库岸人民财产和生命的安全,同时也影响着水库库容.介绍了现有常用的一些塌岸预测方法,并对各种方法的特点及适宜性做出了总结.总结的塌岸预测方法有:佐洛塔廖夫为代表的条件类比图解法、康德拉捷夫为代表的数学分析法、平衡剖面法、动力法、徐瑞春的塌岸预测图解的若干修正、超前信息法、数值模拟法等.在工程具体应用中,结合山区水库的特点,坚持理论与实践相结合的原则,根据实际选用合理的方法.【期刊名称】《重庆交通大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2010(029)002【总页数】6页(P227-232)【关键词】库岸坍塌;库容;适宜性;塌岸预测方法【作者】张梁;王俊杰;阎宗岭【作者单位】重庆交通大学,水利水运工程教育部重点实验室,重庆,400074;重庆交通大学,水利水运工程教育部重点实验室,重庆,400074;国家山区公路工程技术研究中心,重庆,400067;国家山区公路工程技术研究中心,重庆,400067【正文语种】中文【中图分类】TV697.2+3随着我国经济的快速发展和西部大开发战略的全面实施,许多水库正处于论证、设计或建设阶段,大量内河港口、码头正在或将要建设,其中大多数位于水电资源非常丰富的西南、中部山区,由此而引起的库区库岸再造及塌岸情况的预测就显得尤为重要。
水库蓄水及运行过程中,库岸所处的地质环境将发生显著改变,自然平衡条件遭到破坏,从而引起岸坡变形失稳,库岸线也逐渐后退,直至达到新的平衡状态为止,这一过程称为库岸再造。
库岸再造是一个十分复杂的动力地质过程,受岸坡物质组成、结构特征、形态及水流等多因素控制,塌岸过程复杂,尚无法精确地通过数学计算式来表达。
目前,库岸塌岸预测方法有以佐洛塔廖夫[1-2]为代表的条件类比图解法、以康德拉捷夫为代表的数学分析法[3]、平衡剖面法[4]、动力法[5]、徐瑞春的塌岸预测图解的若干修正[6]、超前信息法等。
库岸稳定性分析与塌岸预测刘兴旺;别小平;王家成;陈飞;王金华【摘要】在对巫山县133段库岸进行勘查的基础上,全面了解了该库岸基本特征和工程地质条件,并通过室内外试验结合相关工程经验确定了各种力学参数.采用不平衡推力法对4种不同工况下的库岸稳定性进性分析,同时利用卡丘金图解法对库岸进行再造预测,得出该库岸再造强烈,应尽快采取工程防治措施,以保证该地居民的生命财产安全.【期刊名称】《黑龙江大学工程学报》【年(卷),期】2010(037)003【总页数】4页(P23-26)【关键词】卡丘金图解法;不平衡推力法;稳定坡角;库岸再造预测【作者】刘兴旺;别小平;王家成;陈飞;王金华【作者单位】中国水利水电第三工程局有限公司,西安,710016;三峡大学,三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北,宜昌,443002;三峡大学,三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北,宜昌,443002;三峡大学,三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北,宜昌,443002;中国水电建设集团十五工程局有限公司,第四工程公司,西安,710065【正文语种】中文【中图分类】TV6971 工程概况巫山县133段(WS-10-2库岸)位于巫山县长江北岸支流大宁河支流洋河左岸。
由于三峡水库三期蓄水提前蓄水到175 m正常蓄水位,为防止该段库岸坍塌并保证该水位线以上居民的生命财产安全,故对该库岸进行稳定性分析与塌岸预测。
2 工程地质环境2.1 地形地貌区内地形受巴雾河以北的大巴山山脉和以南的巫山山脉控制,地势南北高,中间低。
岸坡前缘标高均在135 m以上,后缘标高一般在200 m以上,总体库岸坡度均较陡,在25°~45°。
2.2 地质构造该勘查区位于扬子准地台八面山台褶带利川凹褶束内,区内有比较强烈的构造运动,主要有震旦纪前的晋宁运动和侏罗纪末的燕山运动等。
2.3 不良地质现象受地形地貌、地层岩性、地质构造、水流侵蚀冲刷、地下水运移和移民搬迁新集镇建设等多因素影响,区内崩滑体、坠覆体等分布普遍。
山区库岸塌岸预测方法综述
张梁;王俊杰;阎宗岭
【期刊名称】《重庆交通大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2010(029)002
【摘要】库岸坍塌是一种地质灾害,极大地威胁着库岸人民财产和生命的安全,同时也影响着水库库容.介绍了现有常用的一些塌岸预测方法,并对各种方法的特点及适宜性做出了总结.总结的塌岸预测方法有:佐洛塔廖夫为代表的条件类比图解法、康德拉捷夫为代表的数学分析法、平衡剖面法、动力法、徐瑞春的塌岸预测图解的若干修正、超前信息法、数值模拟法等.在工程具体应用中,结合山区水库的特点,坚持理论与实践相结合的原则,根据实际选用合理的方法.
【总页数】6页(P227-232)
【作者】张梁;王俊杰;阎宗岭
【作者单位】重庆交通大学,水利水运工程教育部重点实验室,重庆,400074;重庆交通大学,水利水运工程教育部重点实验室,重庆,400074;国家山区公路工程技术研究中心,重庆,400067;国家山区公路工程技术研究中心,重庆,400067
【正文语种】中文
【中图分类】TV697.2+3
【相关文献】
1.浅析土质水库岸塌岸预测方法及问题 [J], 刘猛;陈福江;施春华
2.适合山区水库松散堆积体库岸塌岸预测的图解模型探讨 [J], 郭维祥;封云亚;刘洪
3.深大水库高陡土质库岸塌岸预测图解模型研究 [J], 张晖;付建伟;薛会师
4.水库库岸稳定与塌岸预测研究 [J], 石永磊
5.三峡坝区库岸边坡塌岸预测及治理方案建议 [J], 周柯宇;张宏;张勇
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
冰水堆积物塌岸模式与塌岸预测 摘要:某高速公路路线通过水电站冰水堆积物岸坡,在水库运行期间,路基外侧冰水堆积物岸坡将出现一定程度的塌岸与库岸再造。本文对冰水堆积物岸坡的塌岸模式进行了系统的分析,研究分析表明,岸坡的失稳具有整体性,塌岸模式为淘蚀-坍塌。进而,针对工程地质条件和岸坡结构特征较特殊的冰水堆积物岸坡,采用适合坍塌类塌岸预测的两段法和适合整体失稳评价的极限平衡法对该段岸坡进行塌岸预测比较,计算分析表明,采用极限平衡法进行该岸坡的塌岸预测是相对较可靠的。 关键词:冰水堆积物;塌岸预测; 1 引言 某高速公路线路通过水电站冰水堆积物岸坡。水电站蓄水与运行期间,路基外侧冰水堆积物在波浪对岸壁的冲刷、淘蚀等作用下,将改变它的物理、力学及水理性质,使其失去原有的稳定平衡条件,进而不可避免的出现一定程度的库岸再造现象。而水电站蓄水后,离上方的高速公路路面高差仅20m,水平距离15m,那么就存在岸坡冰水堆积物坍塌失稳是否会影响到上方高速公路安全运行等诸多问题。因此,需要在系统研究分析岸坡变形失稳模式的基础上,对岸坡的塌岸范围做出预测。 2 地质环境背景 2.1 地形地貌 该段高速公路位于大渡河左岸,水电站库岸与原g108线之上。 岸坡总体走向为n20°~25°e,倾向se,自然条件下呈缓-陡-缓形态,高程780m以下为大渡河左岸的宽缓平坦河漫滩,高程790~900m之间坡度较陡,一般在50°以上,局部呈直立状,高程900~1060m之间坡度较缓,一般在13~28°之间。 2.2 地层岩性 根据现场调查和勘探资料,岸坡区内出露的主要地层岩性由老至新分述如下: (1)震旦系上统苏雄组(zsλ)流纹岩。 (2)第四系中更新统冰水堆积层(q1+2gl+fgl)。 据勘探资料显示,岸坡区内出露的冰水堆积物按其密实程度可分为稍密碎块石质土、中密碎块石夹土和密实碎块石。详见高速公路典型工程地质剖面简图(图1)。 (3)第四系全新统河流冲积层(q4al+pl)。 3 塌岸模式分析 从基本地质条件可知,该路段可能产生塌岸的冰水堆积物是中密碎块石夹土和密实碎块石。而密实碎块石的结构特征分析表明,其具有结构密实、碎块石之间具有完好的钙质胶结、土体力学强度高等特点,另外由于
图1典型工程地质剖面简图 该段岸坡直接出露于地表的密实碎块石较少,据此可以认为蓄水后由密实碎块石组成的岸坡出现失稳破坏事件的可能性较小,即 使出现破坏也主要是局部小规模的破坏。因此,本文主要探讨中密碎块石夹土的塌岸模式。 目前,国内外对塌岸的研究主要集中在一般土质(黄土、砂土)岸坡,对冰水堆积物岸坡的研究甚少。针对该段高速公路岸坡区的实际情况,我们对此段岸坡中密碎块石夹土的失稳破坏模式进行了分析。具体如下: 现场调查表明,原g108线在修建时曾对冰水堆积物岸坡进行过人工切坡,形成高切坡,详见图2。高切坡形成约40余年来(修建至今),在自然状态下稳定,仅在雨季,局部产生了少量碎落,整体处于稳定状态。而未切坡段,其自然坡度也是50~65°的高陡坡,同样处于稳定状态,这说明该类土体力学性能好,自稳能力强。 由于该类土体的力学性能好,自稳能力强,因此,即使在坡脚形成一定的凹腔,使该类土体悬空,其也能保持暂时的稳定。而水库蓄水后,库岸地质环境条件将发生较大改变,该类土体将受到库水浸泡、风浪冲击、水流侵蚀和干湿交替的长期作用,在这些作用下坡脚将不可避免的被淘蚀(图3)形成凹腔,随着淘蚀的加剧,凹腔逐渐扩大,岸坡的应力场将重分布,最终凹腔上部的土体自重将会超过凹腔上部土体与其他土体之间的粘结能力,进而这部分土体将坍塌失稳(图4)。 基于上述认识,岸坡区土体在蓄水后的变形破坏机制概括为淘蚀-坍塌。 图2 原108线旁冰水堆积物 图3 水流淘蚀冰水堆积物坡脚现象 图4 冰水堆积物坍塌失稳现象 4 岸坡的塌岸预测 现阶段,预测水库塌岸或水库边岸再造范围和规模的方法可分为:类比图解法、计算图解法、两段法和经验法等。由于自然地质条件的复杂多变性,还没有严格的物理和数学方程能够严格地解决这类问题,迄今为止的预测方法多属于半经验性的,而且各种塌岸预测方法有其自身的适用范围,但是,这些基于工程实践的预测方法,在实际的工作中仍然被广泛地应用,并具有一定的实际意义。 从第三章可知,该段岸坡的塌岸模式为淘蚀-坍塌,即属坍塌类塌岸岸坡。根据前人对此类塌岸预测的经验,坍塌类塌岸岸坡的塌岸预测多用图解法。由于该段岸坡工程地质条件、岸坡的结构特征较特殊,从已有的岸坡失稳和对岸坡的变形破坏机制分析可知,岸坡的失稳具有整体性,因此,针对该岸坡的实际情况,本文采用适合坍塌类塌岸预测的两段法和适合整体失稳评价的极限平衡法对该段岸坡进行塌岸预测比较,以求得到更准确的预测结果。 其中极限平衡法采用采用常用的垂直条分法,主要为bishop法、janbu法等综合分析,并选取天然状态、天然+行车荷载,天然+行车荷载+暴雨三种计算工况。 4.1 岸坡塌岸预测参数 根据前期勘察资料及实验数据,结合现场调查,综合给出了两段法塌岸预测参数及岸坡各岩土体的物理力学参数,详见表1、表2。 表1 两段法塌岸预测参数
表2 极限平衡法塌岸预测物理力学参数 4.2 塌岸预测及结果分析 根据相关参数,两段法和极限平衡法塌岸预测的高速公路各里程塌岸结果见表3、表4。 表3 塌岸宽度预测结果
表4 路基面坍塌宽度预测结果 从预测结果可知,两段法与极限平衡法的预测结果相差较大。对此,我们可以做出如下 评判: (1)从两段法的理论基础、计算过程以及预测结果来看,两段法归根结底是一种经验预测方法,只要参数取值合理,对于蓄水位以下部分,两段法的预测结果是能够基本反应库岸再造特性的,但是,对于水位以上部分,由于两段法没有考虑土体的破坏模式,也 没有考虑水流、波浪对岸坡土体的独特侵蚀方式,另外,由于两段法自身的特点,其无法考虑公路行车引起的振动荷载对岸坡土体稳定性的影响,也无法考虑蓄水后地下水位线的抬升对岸坡蓄水面以上、地下水位以下土体的软化和力学作用,因此,两段法对于蓄水位以下部分土体的预测结果是比较可靠的,而对于蓄水位以上部分土体的预测结果却可能有较大的偏差。 (2)极限平衡法是建立在极限平衡理论基础上的一种塌岸预测新方法,它是以条分法为基础,将土坡划分为多个条块,分析各个条块所受的各种下滑力和抗滑力,用条块上的全部抗滑力矩与滑动力矩之比来定义土坡稳定性安全系数,而不必考虑土体的应力应变关系以及边坡的变形。因此,从其理论基础可知,极限平衡法不能反应岸坡在水流、波浪等长期、周期性作用下的渐进式失稳破坏,但是,极限平衡法对于水位以上岸坡土体以整体形式失稳的塌岸预测结果却较为可靠。 根据前文对该段岸坡土体可能的变形破坏机制分析可知,该段岸坡在蓄水后最可能的失稳模式是淘蚀-坍塌失稳,为整体式失稳(对于该段岸坡而言),而从两段法和极限平衡法的塌岸预测结果可知,该段高速公路将存在不同程度的路基面坍塌,即塌岸在水上部分的范围较大,因此,在对该段岸坡进行塌岸预测时,采用极限平衡法是相对较可靠的。 根据极限平衡法的塌岸预测结果,该段高速公路存在路基面坍塌的范围较大,因此,必须对该段岸坡进行治理。 5结论及治理建议 5.1 结论 (1)冰水堆积物具有力学性能好,自稳能力强的特性。 (2)冰水堆积物岸坡在水库蓄水后的变形破坏机制概括为淘蚀-坍塌。 (3)根据冰水堆积物的结构特征、工程地质条件以及变形破坏机制等,采用两段法、极限平衡法对该段岸坡进行塌岸预测比较,计算分析表明,极限平衡法预测塌岸的结果是相对较可靠的,因此,针对该岸坡的塌岸预测,采用极限平衡法的计算结果。 (4)根据极限平衡法的塌岸预测结果,该段高速公路存在路基面坍塌的可能,因此,必须对该段岸坡进行治理。 5.2 治理建议 综合考虑实际地质条件与各种工程措施的技术、经济、施工等诸方面的适宜性,建议在路基外测5~8m处实施一排预应力锚拉桩板墙的治理方案。 [ 参 考 文 献 ] [1]张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理[m].北京:地质出版社,1994. [2]宋岳,段世委,陈书文.官厅水库塌岸影响因素分析 [j].水利水电工程设计,2004,23(1):34—37. [3]刘才华,陈从新,冯夏庭,肖国峰.地下水对库岸边坡稳定性的影响 [j].岩土力学,2005,26(3):419—422. [4]许 强,刘天翔,汤明高,黄润秋.三峡库区塌岸预测新方法—— 岸坡结构法[j].水文地质工程地质,2007,3,110—115. [5]黄润秋,许强,李渝生,等.三峡库区塌岸模式、塌岸预测参数与塌岸范围预测评价研究报告[r],2005. [6]王跃敏,唐敬华,凌建明.水库坍岸预测方法研究[j].岩土工程学报,2000,22(5):569—571. [7]刘天翔,许强,黄润秋,等,三峡库区塌岸预测方法初步研究[j].成都理工大学学报,2005,32(6):12—19. [8]中科院地质研究所.水利水电工程地质[m].北京:科学出版社,1974. 作者简介:张敏(1985-),男,硕士,地质工程专业,现工作于广东省电力设计研究院,主要从事岩土工程勘察设计工作 注:文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。