陜南地區水庫邊坡穩定性分析

董倩倩 張建美

摘 要：陜南地區是陜西省、也是全國地質災害較為嚴重的地區之一。近年來，陜南地區中小型水庫發生滑坡、泥石流等地質災害的現象日益嚴重，興利效益降低。通過對這一地區邊坡穩定性進行調查研究，提出水庫邊坡預防治理措施，以期降低地質災害帶來的人員傷亡和經濟損失，推動陜南地區的發展，保證為南水北調工程提供優質的水質。

關鍵詞：水庫邊坡 地質災害 滑坡 防治措施

陜西南部地區北以秦嶺為屏，南以巴山作障，包括漢中、安康、商洛三個地市，區域內水利資源豐富，中小型水庫數量眾多。該區地形地貌復雜，地質構造強烈，山地區域內高差大，暴雨頻發，再加上水庫的影響，滑坡、泥石流、崩塌等水庫邊坡失穩災害經常發生，造成了重大的經濟損失和不良社會影響。因此，有必要對這一區域的水庫邊坡穩定性進行研究，以期避免地質災害造成的人員傷亡和經濟損失，同時保證“一池清水入庫，一泓清水北上”，保護好南水北調中線工程水源涵養區的水質。

1.陜南地區水庫地質概況

1.1陜南地區水資源概況

陜南地區水系發育，區內分布有三條長江較大的支流——漢江、丹江及嘉陵江。據統計，陜南地區作為我國南水北調中線工程水源涵養地，其水資源占全省的70.7%，其總量為314.58億立方米，中線調水工程每年向北京調水135億立方米，而陜南漢江和丹江年供水占中線水資源總量的70%。

該區中小型水庫數量眾多，分布面廣。漢中市現有水庫342座，其中中型水庫7座、小（1）型48座，小（2）型286座，總庫容4.97億m3；安康市現有水庫149座，其中中型水庫8座，小（1）型水庫24座，小（2）型水庫112座，總庫容3.04億m3；商洛市現有水庫52座，其中中型水庫2座，小（1）型水庫14座，小（2）型水庫36座，總庫容1.43億m3。

1.2陜南地區地質概況

陜南地區北為秦嶺、隴山山脈，南為大巴山脈，漢江橫貫中部。地勢西高東低，南北高中間低。地貌形態復雜多樣，主要有山地（高、中、低山）、丘陵、平原（盆地），其中秦嶺和大巴山腹地以山地為主，海撥高度約1000～3000m；平原（盆地）位于漢中、西鄉、商丹、洛南、山陽及一些河谷地帶；漢中、安康和西鄉盆地邊緣為丘陵，海撥高度約170～1000m。該區地層絕大多數為太古界至新生界，丹江、漢江和嘉陵江沿岸廣泛分布有變質的碎屑巖、泥巖、巖漿巖等；盆地邊緣以砂礫類土、粘性土及膨脹土居多；第四系坡殘積層以松散堆積物為主。

該區地質構造極為復雜，跨越秦嶺褶皺系和揚子地臺，共發育有19條深大斷裂，沿斷裂分布有寬度不等的碎裂巖帶和裂隙發育帶，且具有持續活動性，產狀、性質變化大等特點。由于強烈的新構造運動影響，形成漢中一西鄉、安康、洛南、商丹、山陽等斷陷盆地。受復雜的地質構造、強烈發育的斷裂破碎帶、緊密褶皺和多變的地形地貌等影響，該區巖土體斜坡穩定性差，極易發生滑坡、崩塌、泥石流等自然災害。

2.陜南地區水庫邊坡失穩現狀及原因分析

2.1陜南地區水庫邊坡失穩現狀

陜南地區地質災害多沿河流兩岸一定范圍內分布，水庫庫區及主要河流兩岸1k m范圍以內地質災害點共計1 0 2處，以滑坡分布為主。丹江沿岸災害點密度為14處/10 0k m2，其中滑坡占該區災害總數的95.7%，密度為13.4處/10 0k m2；中低山區的部分支流兩岸災害點密度甚至高達20處/100km2；因漢江兩側河漫灘階地較寬廣，地質災害相對較少，水庫庫區及河流兩岸1km范圍內災害點密度為4處/100km2。

如安康水電站所處地質條件十分復雜，右岸廠房安裝間及尾水渠內側山坡為復合型工程滑坡分布區，該處巖體十分破碎，表部巖石已強烈風化。在該段邊坡布置的道路較多，20世紀90年代，因為道路施工過程中未及時采取防護措施，產生了大規模邊坡失穩，給施工造成重大困難與經濟損失。涼水溝滑坡位于安康水電站上游距大壩3-5km處，在其塌滑堆積物中部有簡易公路通過，近年也發現有公路里側坡局部規塌、路面下陷現象。

2016年9月11號，安康市漢濱區建民辦事處黃石灘水庫引水渠邊坡出現滑坡險情，危及民房，部分河道堵塞、交通中斷。2017年1月13日，黃石灘水庫一水渠在施工過程中發生山體崩塌。類似此類情況在陜南地區水庫邊坡發生過多次，進行水庫邊坡預防治理迫在眉睫。

2.2陜南地區水庫邊坡失穩原因分析

（1）水文條件。90%以上的滑坡是由地下水或滲流作用引起的。陜南地區水系發育，地下水蘊含量大，地下水可使巖土體的含水量和容重增加，且對巖土體產生物理和化學作用，使巖土體結構面軟化，改變巖土體性質，降低巖土體強度，破壞邊坡平衡狀態，導致巖體下滑，引起邊坡失穩。此外，庫水位變化導致地下水位驟變引起邊坡滲流，也是影響邊坡穩定性的重要因素。

（2）氣象條件，大氣降水屬于邊坡失穩的主要外因。陜南秦巴山區夏季多暴雨，初秋多連陰雨，大巴山、秦嶺南坡是著名的暴雨區，由南進入秦巴山區年平均降雨量較高，為1000～1300mm；秦嶺南坡年降雨量900～1000mm；漢江谷地年降雨量800～900mm。降水滲入滑體內部，增加巖土體重量，降低抗剪強度，抬高地下水位，增大邊坡內孔隙壓力，導致滑塊接觸面抗滑穩定性不足，極易引發水庫滑坡失穩。

（3）地層巖性，直接決定著巖石強度、抗風化能力、巖體結構與邊坡高度等。該區的灰巖抗風化能力差，巖石變質變形強烈，極易產生滑坡、崩塌災害；以碎屑巖為主的三疊系易形不穩定斜坡，膨脹土、松散堆積物邊坡等極易發生各類地質災害。

（4）地質構造，褶皺、斷裂、區域新構造運動等是影響邊坡穩定的主要因素。陜南山區經歷了多次構造運動，裂隙節理結構面強烈發育，斷層破碎帶較寬，巖石破碎嚴重，這些都是邊坡失穩的潛在影響因素。

（5）地形地貌。邊坡的形態和規模等地貌因素會顯著影響邊坡穩定性。該區高山及高中山區地形起伏大、溝谷深切、岸坡陡峭，易在坡頂產生張應力，引起張裂縫，在坡腳產生的較大剪應力，又巖體風化嚴重、坡體破碎，易構成不利組合，導致邊坡失穩。

（6）人類工程活動。人工開挖、爆破、工程荷載較大、設計不合理等也會引起邊坡失穩。陜南低山區殘坡積層較厚，又由于人們在在山坡上修建公路、房屋，亂砍亂伐，植被破壞嚴重，流水侵蝕較強，從而較易導致邊坡變形與破壞。

3.陜南水庫邊坡失穩預防措施

3.1支擋措施

在邊坡失穩預防作業中，混凝土擋墻和混凝土抗滑樁是應用效果較好的支擋措施。①混凝土擋墻，即將混凝土擋墻設置于最低滑動面位置，通過擋墻自重阻擋滑體下滑，改善局部受力以達到平衡狀態。混凝土擋墻結構簡單，施工時間較短，可與排水措施結合應用，降低擋墻水壓力，減少擋墻滑移，有效防止滑坡失穩。②混凝土抗滑樁，即在滑坡前端設置深入巖層的抗滑樁，以阻擋滑體下滑。因抗滑樁可承受較大的抗滑壓力，故可有效地發揮穩定邊坡作用。

3.2加固措施

（1）注漿加固。對于以較破碎、節理裂隙較發育的巖石為主的滑坡、崩塌堆積體及松動巖體邊坡，宜采用化學或水泥注漿加固手段，將破碎邊坡巖土體膠結為一整體，增強邊坡坡體的抗剪強度、減小坡體的滲透性及水壓力，提高坡體強度，防止出現滑裂面，增強坡體的穩定性。

（2）錨桿加固。當邊坡巖石破碎時，可在巖體內打入一定數量的錨桿，并將受拉桿件固定于邊坡巖層中。錨桿使邊坡巖土體形成復合的整體，增加邊坡穩定性，提高滑動面的抗滑性能。錨桿支護效果好、用料省、施工簡單、便于機械化操作，是邊坡處理的一種重要措施。

（3）土釘加固。對于軟質巖石邊坡，在其表面鋪設一道鋼筋網，再噴射一層混凝土面層，通過加筋桿件與周圍巖土體牢固粘結形成的復合體，以及面層所構成的類似重力擋土墻的支護結構，對邊坡進行加固。

（4）預應力錨索加固。當邊坡較高、坡體潛在滑裂面位置較深時，可采取預應力錨索加固方式。該方法是將預應力錨索外端固定于坡面，向內穿過邊坡滑動面，另一端錨固在滑動面以內的穩定巖土體中。預應力錨索的錨固力可直接改變滑面上的應力狀態和滑動穩定條件，通過提高邊坡巖土體的整體性和增加抗滑阻力來加固巖土體，促使其穩定。

3.3防護措施

（1）植物防護。對于邊坡不高、坡角不大的邊坡，可在坡面上栽種樹木、植草、鋪草皮等植物覆蓋層。通過發育的植物根系起到固土作用，并防止雨水對坡面沖蝕，從而對邊坡進行有效地加固。

（2）工程防護：①砌石防護。對坡度較陡、土體松散的邊坡，可采用砌體封閉防護，一般為漿砌石、漿砌預制塊、漿砌混凝土空心磚等；②噴射素混凝土防護。對于穩定性較好的巖質邊坡，可在其表面噴素混凝土，以隔絕坡面與空氣、水的接觸，防止巖石坡面風化、松動、剝落，且混凝土可深入巖石裂隙、封閉節理，達到穩定邊坡的目的。噴混凝土護坡工藝不需運用模板，施工簡單，操作方便，見效快，整體造價較低，是邊坡加固措施中較常用的一種方式。

3.4排水措施

（1）截水溝和坡內排水溝。在邊坡外緣設置截水溝，以攔截坡外水流，防止其沖刷坡面。還可同時在坡體內側設置排水溝，以盡快排出大氣降雨，保證邊坡穩定性。

（2）疏干孔。在坡體潛水面下設置疏干孔，排水管一端在坡外，與大氣相接，另一端設在坡體內部，且略帶坡度，利于地下水排向外部，以減少地下水對邊坡的不利影響。

4.結論

陜西南部地區中小型水庫數量眾多，受水系發育、降雨量大、地層巖性風化破碎、地形地貌復雜多變、斷裂構造縱橫交錯及人類工程活動等影響，區內水庫邊坡失穩現象頻發。通過對邊坡進行穩定性分析，根據失穩影響因素，因地制宜，提出本區適用的邊坡失穩預防措施，有：混凝土擋墻及混凝土抗滑樁支擋，注漿、錨桿、土釘、預應力錨索等加固，砌體封閉防護、噴混凝土防護及植被防護，同時設置排水設施等。期望通過邊坡治理減少邊坡失穩事故的發生，保證陜南人民的生命財產安全，無形中推動陜南地區的經濟發展，同時也為南水北調工程提供保障。

基金項目：國家級大學生創新創業訓練計劃項目“陜南地區中小型水庫邊坡穩定性調查研究”（項目編號：201611397002）；陜西省教育廳科學研究計劃項目“基于避災減災的安康地區水庫邊坡穩定性研究”（項目編號：15JK1018）

參考文獻：

[1]強菲，趙法鎖，黨亞倩.陜南秦巴山區地質災害與影響因素的相關性分析[J].南水北調與水利科技，2015， 13（3）： 557-562.

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