毕业设计(论文)坝坡稳定性研究.doc

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本科生毕业论文（设计）

题目：

坝坡稳定性研究

层次：

专科起点本科

专业：

水利水电工程

年级：

学号：

学生：

XXX

指导教师：

XXX

完成日期：

2012年X月X日

I

坝坡稳定性研究

内容摘要

坝坡稳定是水利工程中很受关注问题，坝坡失稳造成的滑坡运动不仅引起局部环境破坏，还危害和威胁人民生命财产的安全及经济建设的发展。

本文论文主要对坝坡稳定的破坏原因、形式及防治的措施进行研究。

首先针对坝坡稳定破坏进行调查，简单介绍滑坡危害，对坝坡稳定研究进行概述，分析坝坡失稳的原因并提出相应的防治措施。

结合清平水库瓦窑堡水利工程坝坡失稳实例，进行具体的原因分析，并针对存在问题提出4条改进建议和防治措施。

关键词：

坝坡；稳定；破坏原因；防治措施

目录

内容摘要 I

引言 1

1坝坡稳定性概述 2

1.1坝坡失稳的调查 2

1.2滑坡的危害 2

1.3研究课题的提出 2

2滑坡的原因分析 4

2.1滑坡的分类 4

2.2地质原因引起滑坡 4

2.3降雨引起滑坡 5

2.4地震诱发滑坡 5

2.5运行管理方面的原因 6

3坝体滑坡的监测与分析判断 7

3.1滑坡的监测 7

3.2滑坡的分析与判断 7

4坝坡失稳的防治及边坡稳定性分析与防护加固 8

4.1消除和减轻水的灾害 8

4.2改变滑坡体的外形，设置抗滑建筑物 8

4.3改善滑动带的土石性质 8

4.4其他措施 8

4.5边坡稳定性分析 9

4.6边坡加固技术分析 11

5坝坡稳定案例分析 14

5.1清平水库瓦窑堡滑坡稳定性分析 14

5.2滑坡的成因及形成机制分析 14

5.3稳定性验算及评价 15

5.4建议处理措施 17

结论与展望 18

参考文献 19

引言

边坡稳定性分析一直是岩土工程的一个重要研究内容。

目前边坡稳定性的分析评价方法多种多样,大体上可以将它们分为确定性分析方法和不确定性分析方法两类。

尽管这些评价方法已经得到广泛应用,但由于边坡稳定性受多种因素影响,且各影响因素又具有复杂性和不确定性（如模糊性、信息的不完全性和未确定性,因此确定性分析方法的分析结果与实际不能完全吻合,而不确定性分析方法的准确性与实际情况之间又存在差距。

目前,我国正大规模的开展基础设施的建设,这为边坡工程的研究创造了良好的条件,同时也需要加强对边坡工程稳定性分析评价方法方面的研究,以指导工程的设计与施工。

1坝坡稳定性概述

1.1坝坡失稳的调查

坝坡失稳是指一定体积的边坡地质体，在荷载作用下失稳，沿着坡体内部一个或多个软弱面带发生的具有一定规模的顺坡下滑现象，多发生在山区、河流沿岸、暴雨区、蓄水区等。

水利水电工程边坡、水库岸坡、河道岸坡、道路边坡等每年都会发生一些滑坡事故，甚至造成重大灾难。

滑坡运动不仅造成局部环境破坏，而且还危害与威胁人民生命财产的安全及经济建设的发展。

统计资料显示，全球的滑坡灾害与人类活动密切相关，并且呈数量越来越多、规模越来越大、影响越来越广、经济损失越来越严重的趋势。

近20年来，仅意大利、日本、美国、俄罗斯、印度、中国、捷克、奥地利、瑞士等国，各国每年因滑坡灾害所造成的经济损失，平均达15亿—20亿美元，总和平均每年达120亿—160亿美元。

人类在利用自然和改造自然的过程中，遇到的滑坡问题越来越多，滑坡灾害的影响范围和程度日趋增大，滑坡灾害及其防治工程的分析研究也日益引起普遍关注。

1.2滑坡的危害

坝坡的失稳将会产生滑坡，滑坡这类地质灾害的发生将给人民生命财产、工程设施、对地质、环境等方面都产生较大的危害。

（1）对人民生命财产的危害：

规模较大的滑坡可摧毁城镇，砸毁建筑物，造成人畜伤亡。

（2）公共设施：

滑坡可毁坏大坝、水电站、厂房，冲毁渠道和溢流设施等；滑坡是导致溃坝的主要原因，使大坝存在溃坝危险，对下游农田等造成毁坏；对道路交通产生较多不利影响；由于特殊的地形地貌，河流沿岸特别是峡谷地段多为滑坡灾害易发生段，滑坡发生后易阻塞河道，在较大程度地阻碍了航运的开展，甚至形成天然水库，形成洪水灾害。

（3）人民生活：

滑坡的产生导致下游生活区供水供电受到影响，交通的破坏也影了救援的开展和物资的输入，严重影响了人民生活的正常开展。

（4）对环境的危害：

滑坡使植被遭到破坏，地表涵养水分能力减弱，水土流失增强，导致当地地质环境、生态环境进一步恶化，更加速了滑坡地质灾害的形成与发展。

1.3研究课题的提出

随着国民经济的不断发展，水利工程建设项目逐渐增多，但大坝建设质量参差不齐，设计施工标准不一。

坝坡由于各内在与外在因素常发生跨塌的事故，造成经济损失和人员伤亡。

坝坡稳定问题由于其作用因素及运动机理的多变性和复杂性，预测比较困难，一直是世界各国研究的重要地质和工程问题之一。

2滑坡的原因分析

2.1滑坡的分类

坝坡失稳造成滑坡，由于滑坡的危害较大，为深入分析滑坡的原因，主要从坝坡失稳的形式来分类。

（1）剪切破坏导致的滑坡

当坝体与坝基土层是高塑性以外的粘性土，或粉砂以外的非粘性土时，土坝滑坡多属剪切破坏。

破坏的原因是由于滑动体的滑动力超过了滑动面上的抗滑力所致，滑坡体移动的距离可有数米到数十米不等，直到滑动力和抗滑力经过调整达到新的平衡以后，滑动才停止。

（2）塑性破坏导致的滑坡

坝坡产生显著塑性流动现象时，称为塑性破坏型滑坡。

滑坡土体的蠕动一般进行十分缓慢，发展过程较长，较易觉察。

但是当高塑性土的含水量高于塑限而接近流限时，或土体几乎达到饱和状态又不能很快排水固结时，塑性流动便会出现较快的速度，危害性较大。

水中填土坝在施工期由于水不能很快排泄，坝坡也会出现连续的位移和变形，以致发展成滑坡。

（3）液化破坏导致的滑坡

当坝体或坝基土层是均匀中细砂或粉砂，水库蓄水之后，坝体在饱和状态下突然经受强烈的震动时，砂的体积有急剧收缩的趋势，坝体中的水分无法析出，使砂粒处于悬浮状态，从而向坝趾方向急速流泻，产生滑坡。

2.2地质原因引起滑坡

岩土体是产生滑坡的物质基础。

一般说，各类岩、土都有可能构成滑坡体，其中结构松散，抗剪强度和抗风化能力较低，在水的作用下其性质能发生变化的岩、土，如松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩、泥岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等及软硬相间的岩层所构成的斜坡易发生滑坡。

组成斜坡的岩、土体只有被各种构造面切割分离成不连续状态时，才有可能向下滑动的条件。

同时、构造面又为降雨等水流进入斜坡提供了通道。

故各种节理、裂隙、层面、断层发育的斜坡、特别是当平行和垂直斜坡的陡倾角构造面及顺坡缓倾的构造面发育时，最易发生滑坡。

大断层带附近修建土石坝则极有可能发生滑坡体，大断层带附近岩层往往破碎，有利于地下水的浮动和滑坡产生。

断层交错部位，则常有大型滑坡或滑坡群分布，断层上部，滑坡产生的几率更大。

在倒转褶皱的轴部，由于岩层十分破碎，破碎岩石与堆积土集中分布，也易产生滑坡。

各种软弱结构面上陡下缓的组合是产生滑坡的重要条件，各种不同成因的结构面，包括不同风化程度的岩体接触面，在其因各种原因被切割，而暴露了该软弱面时，就极容易产生滑坡。

地下水活动在滑坡形成中起着主要作用。

它的作用主要表现在：

软化岩、土，降低岩、土体的强度，产生动水压力和孔隙水压力，潜蚀岩、土，增大岩、土容重，对透水岩层产生浮托力等。

尤其是对滑面的软化作用和降低强度的作用最突出。

2.3降雨引起滑坡

大量的雨水使土颗粒表面的水膜加厚，土颗粒之间的距离被拉远。

边坡失稳与土的抗剪强度有关。

边坡土受到剪应力作用后易发生剪切变形，随着剪切变形的不断发展，剪应力大于边坡土的抗剪强度，致使土体的塑性变形区扩展成一个连续的滑动面，土体之间产生连续滑动，使得土体发生剪切破坏，也就是边坡失稳。

降雨入渗引起非饱和土的基质吸力减小，土颗粒间胶结软化，吸附凝聚力减小。

同时，降雨强度愈均匀，持续时间愈长，边坡稳定性安全系数愈低。

首先，降雨入渗对非饱和膨胀土边坡的直接影响使得边坡土体中（特别是浅层土）基质吸力降低从而导致土体抗剪强度降低。

基质吸力的降低将使得原来非饱和土层在竖向发生膨胀，如果土体随膨胀而发生软化，会导致土体抗剪强度降低。

其次，在侧向力约束条件下，非饱和膨胀土吸水（或基质吸力降低）后的膨胀趋势就以膨胀力的形式表现出来，膨胀力的形成将导致边坡土体中水平应力增加。

降雨入渗后，局部土体有可能产生破裂面，并可能最后发展成为膨胀土中常见的渐进式滑坡。

由此可见，降雨入渗引起的膨胀土体基质吸力降低和内应力比的增加是降雨触发边坡失稳的重要原因。

降雨时如大坝排水系统未设置获知遇到大暴雨，强度大，时间长，排水不及时的情况，会使土石坝坡土含水量达到饱和，增加坝体的土体重量，形成反向渗透压力，降低抗滑力，加大土体滑动力，也将会形成滑坡。

2.4地震诱发滑坡

强地震作用下的边坡稳定性是一直国内外工程界和学术界共同关注的重大课题。

地震诱发的滑坡和坍塌往往分布广、数量多、危害大，国内外曾发生大量因地震造成的边坡失稳事例，2008年的“5.12”汶川特大地震，触发不同规模的滑坡数万起，具有危害的6000余起，形成近百个堰塞湖，导致大量人员伤亡和财产损失。

地震是一种强烈的底层活动，大地震动的地震最直观和普遍的现象。

水坝发生地震时，由于地震惯性力突然增加，水库大坝在坝体结构本身和库水的动水压力的作用下，大坝坝体将会发生变形，并可能造成坝体的错动和滑动，产生滑坡破坏。

我国土石坝因地震滑坡的，据初步统计共有10座，多发生在上游坝坡，但未引起垮坝失事。

经分析这些土石坝滑坡，多数是坝体无粘性土受地震振动力产生液化而引起的。

2.5运行管理方面的原因

大坝运行过程中，由于蓄水、库水位变化、排水等电站运行调度时都可能引起滑坡。

（1）库水位骤降造成滑坡。

在水库放水时，库水位下降过快，容易造成滑坡。

（2）蓄水后，随着水位的升高，坝体内浸润线回更高，水库的水位剧降或者连续降雨的雨水侵入坝体，但是坝体的排水能力较差，土体的孔隙水压力增大造成阻滑力减小从而形成滑坡。

（3）未进行及时的监测和分析，对于可能或即将放生的滑坡现象未能进行精确地量测分析，错过最好的除险加固时机，最终导致滑坡。

（4）大坝不合理的附加工程。

在下游坝脚附近挖坑塘养鱼：

势必降低坝坡稳定，应加以禁止；

在坝顶或背水坝坡建造引水渠道：

有些中、小型水库，为了引水灌溉农田，减少过河建筑物，利用土石坝坝顶或下游坝坡开挖渠道，一旦衬砌破损，大量的水渗入坝体，将会引起滑坡。

形成滑坡的原因较多，除上述已分析的原因外，还包括地下水状态、岩土体性状