基于現場實測的庫岸邊坡變形和穩定性分析

麥合木提江·米吉提

（新疆塔里木河流域干流管理局，新疆 庫爾勒 841000）

0 引言

隨著水利水電的開發，大量的水電站相繼投入使用，但蓄水會導致邊坡變形，從而引發邊坡失穩的工程問題。目前，邊坡變形問題引起廣泛關注。因此，針對水電站邊坡進行監測及穩定性分析，這對水電站的建設具有重要意義。目前有大量學者對水電站邊坡進行研究，楊天俊等通過清坡、削坡、防護網、錨桿、鋼筋籠擋墻等方法對水電站邊坡進行治理，并進行穩定性監測。徐向華使用數值模擬軟件得到邊坡的變形規律以及應力分布情況，并得到邊坡安全狀態下的穩定系數。葉雨柯等采用二維等效連續介質有限元模型，研究了水電站邊坡在降雨條件下的水壓力分布變化以及飽和區擴散范圍。

綜上可知，對水電站邊坡變形的數值模擬計算有了大量的研究，但缺乏對水電站邊坡的長期監測及邊坡變形規律研究。使用監測設備對水電站邊坡蓄前期、初蓄期及運營期進行監測，為水電站邊坡穩定性等問題提供理論依據和參考價值。

1 工程概況

1.1 水電站概況

某水電站是某河流干流梯級電站，壩高的設計值為300 m，正常蓄水位為1 880 m。水電站為年調節水庫，調節庫容為49.10億/m3，總庫容為77.60億/m3。

1.2 滑坡概況

滑坡前緣高程為1 650 m，后緣高程為2 100 m。滑坡面積大約為0.29 km2，縱長大約為881 m，寬度大約為265～305 m。滑體主要由礫巖、泥巖和粉砂質板巖塊碎石土組成，平均厚度大約為65 m，體積大約為1 310萬m3。通過計算得到滑體天然狀態下和圍堰擋水后的穩定系數分別為1.20和1.14，均處于穩定狀態，但當水位達到正常蓄水位時，坡體穩定系數下降到0.73，處于不穩定狀態。

1.3 蓄水過程

水電站的水位變化如圖1 所示。呷爬滑坡監測分為兩個階段，第一階段為蓄前期和初蓄期，第二階段為運行期，其中蓄前期為首次監測至2012 年11 月29 日，蓄前期為2012 年11 月29 日至首次到達正常蓄水位時（2014 年8 月24 日），運行期為首次到達正常蓄水位時至今。初蓄期分為4個階段，其中第一階段水位從1 650 m升至1 700 m，第二階段水位從1 700 m升至1 800 m，第三階段水位從1 800 m 升至1 840 m，第四階段水位從1 840 m升至1 880 m。

2 蓄前期及初蓄期結果分析

2.1 監測內容及測點布置

監測內容主要包括：外觀監測、變形監測控制網、地下水位監測以及深部監測。外觀監測有4 個測點，編號為LN1～LN4；變形監測控制網有4 個測點，編號為TN1～TN4；地下水位監測使用滲壓計，編號為P1；深部監測為1 個斜側孔，編號為VE1。監測測點某剖面圖如圖2所示。由于安全問題，在2014年6月暫停監測。

2.2 表面變形分析

圖3 為表面測點沿河床方向變形和水位變化曲線。從圖中可以看出，在蓄前期時，4個測點的變形值變化趨勢相近，均為隨著時間逐漸增大，測點LN2 的變形值最小，LN4 的變形值最大。進入初蓄期后，由于水位的抬升，4 個測點的變形值均有較大的增加，其中前部測點LN1變形值增加幅度最大，中后部測點LN2～LN4 的變形值逐漸變大且變化趨勢相近，屬于牽引式滑坡。當水位在1 700 m 和1 840 m 時，存在短暫的平臺期，所以邊坡變形有一定的減緩。

從圖2剖面圖可以看出，邊坡變形傾角約為32h 42h之間，與對應測點的坡角和垂直部位的滑床坡角相近，可以判斷出，邊坡變形為沿著滑床的蠕滑變形。

2.3 深部變形分析

測斜孔（VE1）觀測深度為97 m，布置于滑坡體中部，測點LN2 附近。測斜孔位移與孔深關系，隨著時間的增加，斜側孔的位移逐漸增大。在2011年5月4日后，當孔深為0 ～33 m時，斜側孔位移變化幅度不大，當孔深超過33 m時，斜側孔位移出現波動，當孔深為76 m 時，斜側孔位移發生突變，突變位置為滑帶位置。

2.4 對比分析

為了探究邊坡變形特征，故選取測點LN2位移與斜側孔東西向位移以及斜側孔76 m 處東西向位移對比分析，從剛開始監測到未蓄水前斜側孔的位移和表觀位移變化幅度較小，且三者變化趨勢基本相同，這說明滑坡是整體性蠕變。在第一階段蓄水期，斜側孔位移變化較小，但在第二階段蓄水期，水位由1 700 m增至1 800 m期間，斜側孔位移變化幅度較大，這說明庫水首先會滲透滑坡表面，經過一定的時間后會完全滲透邊坡，邊坡變形增大。

結合蓄水前期和初蓄期測點和測孔的變形特點可知，邊坡在前期由于自重而產生整體蠕滑變形，當水庫蓄水后，由于庫水的滲透作用，邊坡變形增大。

3 結論

①在蓄前期時，4 個測點的變形值變化趨勢相近，均為隨著時間逐漸增大。進入初蓄期后，由于水位的抬升，4 個測點的變形值均有較大的增加，其中前部測點LN1變形值增加幅度最大，中后部測點LN2～LN4的變形值變化趨勢相近，滑坡類型屬于牽引式滑坡。②對滑坡中部斜側孔進行監測可知，隨著時間的推移，斜側孔的位移逐漸增大。當孔深為0～33 m時，斜側孔位移變化幅度不大，當孔深超過33 m時，斜側孔位移出現波動，當孔深為76 m 時，斜側孔位移發生突變，突變位置為滑帶位置。③結合蓄水前期和初蓄期測點和測孔的變形特點可知，邊坡在前期由于自重而產生整體蠕滑變形，當水庫蓄水后，由于庫水的滲透作用邊坡變形逐漸增大。