水库塌岸常用理论
水库塌岸
水库蓄水后，水库水位变化将使库岸地质条件大大改变，库岸在库水浸泡、风浪冲击、水流侵蚀以及干湿交替作用下发生坍塌，使水库岸线后退，在水库周边波浪作用范围内形成浅滩，进而诱发库岸稳定性的变化，这种现象称为水库塌岸现象。
对于山区水库而言，起主导作用的是现代地质作用，包括地形地貌特点、地层岩性、水文地质条件等。
岸坡的破坏主要体现在岩土体在库水作用下物理力学性质的变化，静止库水位时的浮托力，水位升降时的渗流力等因素对岸坡稳定性的影响。
实践证明，水库的塌岸绝大部分是在蓄水的一到两年内完成的，这种破坏可以认为是岸坡沿最危险滑动面滑移破坏为主体的。
在水库蓄水运行期间，不同类型不同结构的岸坡将以某种特定的变形破坏方式完成岸坡的再造演化过程，这种特定的变形破坏型式被称之为水库塌岸模式。
通过研究，水库塌岸的典型塌岸模式有如下几种：冲磨蚀型冲磨蚀型塌岸是指在库水、风浪冲刷、地表水及其它外部营力的长时间作用下，岸坡物质逐渐被冲刷、磨蚀，塌岸物质部分被岸流运走，部分在水下堆积下来，从而使岸坡坡面缓慢后退的一种库岸再造型式。
如图1所示：图1 冲磨蚀型塌岸坍塌型坍塌型指土质岸坡坡脚在库水长期作用下，基座被软化或淘蚀，岸坡上部物质失去平衡，从而造成局部下错或坍塌，而后坍塌土体被水流逐渐搬运带走的一种岸坡变形破坏模式。
该库岸再造模式具有突发性，特别容易发生在暴雨期和库水位急剧变化期。
如图2所示：图2 坍塌型塌岸崩塌型崩塌(落)型是指在陡坡型岩质岸坡中，岸坡岩体发育有不利于岩体稳定的节理裂隙时，坡体在库水、风浪冲刷、地表水和其他外部营力的作用下，发生的崩塌或崩落现象。
如图3所示：图3 崩塌型塌岸滑移型滑移型是指在库水作用、降雨及其他因素的影响下，岸坡物质沿着软弱结构面或己有的滑动面向江河发生整体滑移的库岸再造型式，即发生滑坡。
流土型流土型塌岸是指在库水涨落的情况下，岸坡土体吸水饱和后,由于土体的微膨胀性，岸坡土体在重力作用下沿坡向下发生的塑性流动变形现象。
塌岸预测方法
报告人：胡志宇 2005年 2005年9月4日
目
录
（一）水库塌岸类型 （二）塌岸预测方法 （1）类比法 （2）动力法 （3）统计法 （4）经验法 （三）工程实例 （四）结论与展望
水库蓄水常常引起一些工程地质问题，水 库塌岸是其中之一。水库蓄水后， 由于周 期性的水位抬升、消落及波浪作用，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。而随着时间的 生坍塌，这就是水库塌岸。而随着时间的 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。 一过程，称为水库的库岸再造。
H3 L / h m1 − m0 = 0.17 d
1 2
水库低水位以下至波浪影响深度下届范围内， 平衡剖面的坡角余切值m 平衡剖面的坡角余切值m2：
H3 L / h m2 − m0 = 0.37 d
1 2
式中，m cotα， 是岸坡自然坡角；h 式中，m0＝cotα，α是岸坡自然坡角；h是浪 高（m）；L是波长（m）；d 高（m）；L是波长（m）；d是河岸岩土体的平 均粒径（m 均粒径（m）。 波浪影响深度hp： 波浪影响深度hp：
卡丘金法适用于自然岸坡较陡， 卡丘金法适用于自然岸坡较陡，且由松软 适用于自然岸坡较陡 匀质土体如黄土、砂土、 匀质土体如黄土、砂土、砂质粘土等组成 的库岸的塌岸预测。 的库岸的塌岸预测。 目前， 目前，在我国中小型水库的塌岸预测中多 采用这种方法。 采用这种方法。
佐洛塔廖夫图解法 库岸再造后的岸坡可分为浅滩外缘陡坡、堆积浅滩、 冲蚀浅滩、爬升带斜坡以及水上岸坡带等五段，通过作图 得到上述五段岸坡，即为库岸再造的最终岸坡。 该方法时由前苏联学者其佐洛塔廖夫1955年提出的， 该方法时由前苏联学者其佐洛塔廖夫1955年提出的， 原理如图所示: 原理如图所示:
山区公路水库路段岸坡坍塌预测及处治浅析
山区公路水库路段岸坡坍塌预测及处治浅析随着经济的快速发展和交通建设的不断完善，山区公路水库路段成为连接山区和外界交通的重要通道。
由于山区地势复杂、地质条件较差，加之水库的拦河效应，山区公路水库路段岸坡坍塌成为一种常见的地质灾害，对交通安全和畜牧业生产构成了严重威胁。
对山区公路水库路段岸坡坍塌进行预测及处治显得尤为重要。
本文将对山区公路水库路段岸坡坍塌的预测及处治进行浅析。
一、岸坡坍塌的成因山区公路水库路段岸坡坍塌是由于多种因素共同作用所致，主要包括地形、地质、水文等因素。
1. 地形因素山区地形多变，地势起伏大，山体断裂面和节理发育，容易出现岩体的剥蚀和滑坡等地质灾害。
山区公路水库周围地形起伏大，岩体岩层、断层分布复杂，自然坡地、人工填坡的地形变化大，这些都加速了岸坡的坍塌。
山区地质构造复杂，地质条件较差，容易发生地质灾害。
例如岩石的风化、崩塌、滑坡等地质作用，都可能导致岸坡的坍塌。
3. 水文因素水库的拦河效应导致了水库周围地质环境的改变，岩溶作用受到明显的加强，地下水位和地下水压力的变化会导致岩体稳定性的下降，岩体的破坏和断裂等地质灾害发生的机会增加，从而加速了岸坡的坍塌。
二、岸坡坍塌的预测及监测针对山区公路水库路段岸坡坍塌的成因，我们可以通过地质勘查、地质雷达、GNSS等方法进行预测及监测。
1. 地质勘查地质勘查是遥感技术的基础，通过对地质、地形、水文等因素的综合分析，可以发现岸坡坍塌的隐患点和危险点，为后续的防治工作提供重要的依据。
2. 地质雷达地质雷达是一种新型的地质灾害探测技术，可以在不破坏地层的情况下，对岩层结构进行探测，提供关键的勘查数据，以便对岸坡坍塌进行预测和监测。
3. GNSSGNSS技术可以实时监测地表的位移情况，通过对位移数据的分析，可以及时发现岸坡坍塌的危险迹象，为防治工作提供重要的信息支持。
三、岸坡坍塌的处理方法对于山区公路水库路段岸坡坍塌，我们可以采取加固、护坡等措施进行处理，以防止岸坡坍塌对交通和生产造成严重影响。
水库塌岸
水库蓄水后，水库水位变化将使库岸地质条件大大改变，库岸在库水浸泡、风浪冲击、水流侵蚀以及干湿交替作用下发生坍塌，使水库岸线后退，在水库周边波浪作用范围内形成浅滩，进而诱发库岸稳定性的变化，这种现象称为水库塌岸现象。
对于山区水库而言，起主导作用的是现代地质作用，包括地形地貌特点、地层岩性、水文地质条件等。
岸坡的破坏主要体现在岩土体在库水作用下物理力学性质的变化，静止库水位时的浮托力，水位升降时的渗流力等因素对岸坡稳定性的影响。
实践证明，水库的塌岸绝大部分是在蓄水的一到两年内完成的，这种破坏可以认为是岸坡沿最危险滑动面滑移破坏为主体的。
在水库蓄水运行期间，不同类型不同结构的岸坡将以某种特定的变形破坏方式完成岸坡的再造演化过程，这种特定的变形破坏型式被称之为水库塌岸模式。
通过研究，水库塌岸的典型塌岸模式有如下几种：冲磨蚀型冲磨蚀型塌岸是指在库水、风浪冲刷、地表水及其它外部营力的长时间作用下，岸坡物质逐渐被冲刷、磨蚀，塌岸物质部分被岸流运走，部分在水下堆积下来，从而使岸坡坡面缓慢后退的一种库岸再造型式。
如图1所示：图1 冲磨蚀型塌岸坍塌型坍塌型指土质岸坡坡脚在库水长期作用下，基座被软化或淘蚀，岸坡上部物质失去平衡，从而造成局部下错或坍塌，而后坍塌土体被水流逐渐搬运带走的一种岸坡变形破坏模式。
该库岸再造模式具有突发性，特别容易发生在暴雨期和库水位急剧变化期。
如图2所示：图2 坍塌型塌岸崩塌型崩塌(落)型是指在陡坡型岩质岸坡中，岸坡岩体发育有不利于岩体稳定的节理裂隙时，坡体在库水、风浪冲刷、地表水和其他外部营力的作用下，发生的崩塌或崩落现象。
如图3所示：图3 崩塌型塌岸滑移型滑移型是指在库水作用、降雨及其他因素的影响下，岸坡物质沿着软弱结构面或己有的滑动面向江河发生整体滑移的库岸再造型式，即发生滑坡。
流土型流土型塌岸是指在库水涨落的情况下，岸坡土体吸水饱和后,由于土体的微膨胀性，岸坡土体在重力作用下沿坡向下发生的塑性流动变形现象。
第二节库坡坍塌
第二节库坡坍塌水库蓄水过程中和蓄水以后，土质和松软岸坡改变平衡条件、形态、稳定性，发生坍塌破坏现象，称为岸坡坍塌或边岸再造。
另说由松散沉积物构成的库岸，受水流冲刷，土层失去稳定，沿着岸坡错落、滑坡、崩塌，称为塌岸。
三峡水库的岸坡，有几百千米长的宽谷，河道弯曲，有些河段深泓贴岸，而库岸是河阶地、泥沙质自然岸线；还有煤渣、矿渣、垃圾等固体废弃物或松散堆积物；有些质量低劣，年久失修的老堤岸，保护文物、防治灾害的新堤岸，堤外无洲滩或洲滩狭窄，以及其它不坚固的岸边建筑物。
总之，具备发生塌岸的充分（自然环境和人为活动）条件。
一旦发生塌岸，使河床横向变形，库区淤积，危及堤防、库岸安全。
有“塌岸即塌堤”之说。
它是由地表水渗入库岸内部引发的环境地质、工程地质问题，也是常见又难以处理的频发性问题，必须认真关注解决。
一、发展过程库水浸润、淹没库岸坡体，增大其含水量和容重，使土体软化，降低抗剪强度，引起崩解、坍塌。
又因水面展宽后，风浪、船浪增大、增多，波浪侵蚀、冲击、淘刷库岸，下部土体被淘空，上部土体失去支撑而坍落，岸线后移。
塌滑物体经水流分解、搬运、填充库盆，形成浅滩。
库岸经水流和波浪不断作用，持续发生破坏，岸线相应后移，浅滩逐渐扩大，直到水上岸壁和水下浅滩达到相对平衡，库岸趋于稳定。
三峡水库地处长江上游，是河道型水库，水位、水面、水流、风浪随季节变化，长期冲刷、淘空沙岸或岩岸，很难趋于平衡，塌岸现象可能长期存在，甚至相当严重。
二、相关因素包括内因与外因，自然演变与人类活动等方面。
（一）库岸形态主要是岸高、坡度、水下岸形，岸形的曲率及库岸的切割程度等内容。
如高而陡的岸坡，岸线为突嘴、凸岸、三面临水的半岛；地形不完整、支沟发育，被冲淘切割严重的库岸，坍塌较为严重。
（二）地质结构包括库岸的土层性质、产状、层序、层厚，以及浸湿的变化，有无滑塌体等。
１、库区上游江津、重庆、涪陵江段，库水淹没浅，江水速度逐渐降低，库岸多为原河岸或人工堤岸，抗剪强度高，抗冲刷性能强，只有少量坍塌，形成窄而陡的砂砾质浅滩。
蒙特卡罗法在水库塌岸预测中的应用_李彦军
第13卷第6期水土保持研究Vo l.13 No.6 2006年12月Research of So il and Water Co nserv atio n Dec.,2006*蒙特卡罗法在水库塌岸预测中的应用李彦军(西南科技大学环资学院地质工程系,四川绵阳 621010)摘 要:目前土力学方法预测水库塌岸时还没应用可靠度计算,因为一般预测工作中没有足够的岩土测试结果;但是定值计算的结果毕竟有不确定性,最危险滑动部分是否该作为塌岸处理有时较难决定;基于岩土参数正态分布的特征,针对这一问题作者提出类比参数情况下,蒙特卡罗法中岩土统计参数的获取,计算简单,方便了应用,具有一定的理论和实用价值。
关键词:塌岸;可靠度;蒙特卡罗法中图分类号:T V621 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2006)06-0016-02Application of Monte Carlo Trials in Reservoir Bank Erosion ForecastLI Yan-jun(I ns titute of Envir onment and Resource,Southwest Univ er sity of Science and T echnology,M iany ang,Sichuan621010,China) Abstract:Soil mechanic w ith pr obability ana lysis has not been applied in r eser vo ir bank erosion because o f inadequate t esting da-ta fo r so il.But there is some uncer tainty in method of certa in facto r of safety.Some times whether the crit ical mass is co nsid-er ed as the mass o f bank erosion is st ill har d to deter mined.Based o n the fact t hat soil mechanic parameter s are confined to no r-mal distributio n,the author puts fo rw ard a w ay to obtain the statistic parameter o f so il to use M onte Car lo tr ials under the cir-cumstances that the par ameter s are attained similar ly no t fr om test ing but o her pro ject,which is easy to applied into practical wo rk.T his idea is pro mising at so me extent in theor y and practice.Key words:bank erosio n;probability;M onte Carlo tr ials1 前 言水库塌岸问题是库区环境地质问题之一,目前最常用的塌岸预测方法是地质类比法,卡丘金法、佐洛塔廖夫法、土力学方法等。
浅析土质水库岸塌岸预测方法及问题[1]
![浅析土质水库岸塌岸预测方法及问题[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/5fd09c413c1ec5da50e270f7.png)
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]。
水库崩岸
1.崩岸塌岸是指河湖岸坡，在地表水流冲蚀和地下水潜蚀作用下所造成的岸坡变形和破坏现象。
2.库区典型塌岸模式2.1冲蚀磨蚀型在库水、风浪冲刷、地表水及其他外部营力的作用下，岸坡物质逐渐被冲刷、磨蚀，然后被搬运带走，从而使岸坡坡面缓慢后退的一种库岸再造形式。
它是近似河岸再造、非淤积且稳定性较好的岸坡中存在的一种较普遍的岸坡变形改造方式。
这种类型的塌岸模式一般发生在地形坡度较缓的土质岸坡及软岩岩质岸坡的残坡积层和强风化带。
再造具有缓慢性及持久性，再造规模一般较小。
2.2坍塌型土质岸坡坡脚在库水长期作用下，基座被软化或淘蚀，岸坡上部物质失去平衡，从而造成局部下错或坍塌，之后被江水逐渐搬运带走的一种岸坡变形破坏模式。
它的显著特点是垂直位移大于水平位移，与土体自重直接相关，这种类型的库岸再造在三峡库区分布范围大、涉及岸线长。
一般发生在地形坡度较陡的土质岸坡内。
该库岸再造模式具有突发性，特别容易发生在暴雨期和库水位急剧变化期。
2.2.1冲刷浪坎型在水流冲刷、浪蚀等作用下，水边线附近小范围的岸坡土体发生破坏，随着水位及波浪的下移，下级水边线附近土体又会发生类似的破坏，最终表现为阶梯斜坡状。
破坏高度与风浪爬高间有明显的对应关系。
2.2.2坍塌后退型在水流冲刷、侧蚀作用下，岸坡坡脚被掏蚀成凹槽状，随后在岸坡重力、地下水外渗等作用下发生条带状或窝状的座落、倾倒型运动。
形成这种塌岸模式的基本条件有:(1)岸坡的土体抗冲刷能力差；(2)水流直接作用于岸坡，且水流的冲刷强度高于岸坡土体的抗冲能力。
坍塌后退型一般表现为座落、倾倒两种方式，坍塌后的土体脱离了原坡体，坍塌体的垂直运动位移大于水平运动位移。
这种塌岸具有坍塌后退速度快、后退幅度大、分布岸线长、持续时间长的特点。
多呈条带状，少数为窝状，具有突发性。
在三峡库区是一种最主要、最常见的坍塌型塌岸再造方式。
2.2.3塌陷型由于岸坡中下伏空洞或局部发生凹陷，土体在自重、地下水静水和动水压力作用下，周围土体由四周向中心发生变形破坏的一种库岸岸坡再造形式。
水电工程水库塌岸与滑坡治理技术规程
水库塌岸与滑坡治理技术规程随着工程建设的不断发展，水电工程已经成为我国重要的基础设施之一。
然而，随之而来的水库塌岸和滑坡等地质灾害问题也日益突出。
为了保障水库工程的安全运行，需要制定水库塌岸与滑坡治理技术规程。
本文将从水库塌岸与滑坡的概念、原因、治理技术以及规程制定等方面展开探讨。
1. 水库塌岸与滑坡的概念水库塌岸是指由于堤坝裂缝、滑坡、沉降等原因，导致岸坡发生变形、破坏或失稳，严重危及工程安全。
滑坡则是指地表或岩体在地下水位变化、降雨等作用下，发生失稳、滑动或倾倒的地质灾害。
水库塌岸和滑坡的发生会给水电工程带来巨大的安全隐患，因此需要科学有效的治理措施。
2. 水库塌岸与滑坡的原因水库塌岸和滑坡的发生原因多种多样，主要包括地质构造、地下水位、堆积物质性质等因素。
地震、冻融、降雨等自然因素都会引发水库塌岸和滑坡。
工程施工和运行管理中的不当操作也可能导致塌岸和滑坡的发生。
需要对水库塌岸和滑坡的成因进行深入分析，才能有效制定治理技术规程。
3. 水库塌岸与滑坡的治理技术在治理水库塌岸与滑坡时，需要根据具体情况选用合适的技术手段。
首先是预防措施，包括对水库岸坡进行监测、加固和稳定；其次是治理措施，可采用爆破、钻孔灌浆、植被覆盖等方式进行修复和强化。
对于严重受损的水库塌岸和滑坡地段，还需要疏散人员并进行紧急抢险和修复工作。
水库塌岸与滑坡的治理技术应当综合考虑地质、工程和环境等因素，采取多种手段进行有效应对。
4. 水库塌岸与滑坡治理技术规程的制定制定水库塌岸与滑坡治理技术规程是防范和治理水库灾害的重要举措。
在规程的制定过程中，应当充分考虑水库的具体情况和地质特征，结合相关标准和技术要求，制定详细的治理方案和应急预案。
规程还应包括对水库岸坡和滑坡地段的监测和评估要求，以确保及时发现问题并采取有效措施。
通过规范化的技术规程，可以为水库塌岸与滑坡的治理提供科学、规范的指导。
5. 个人观点和理解作为水电工程的重要组成部分，水库塌岸与滑坡治理技术对于水电工程的安全稳定至关重要。
水库塌岸预测的现状及冲堆平衡法
水库塌岸预测的现状及冲堆平衡法发表时间：2016-03-25T10:27:32.237Z 来源：《基层建设》2015年20期供稿作者：关寰宇[导读] 梧州水力电力设计院广西梧州 543002 水库蓄水后，土质岸坡发生的坍塌破坏现象，又称水库边岸再造。
它是某些水库的重要环境地质问题。
关寰宇梧州水力电力设计院广西梧州 543002摘要：水库蓄水过程中，水库塌岸是经常频发的地质问题之一。
在水库进行蓄水以后，实际水库塌岸现象和预期估计存在很大的差异，针对我国已经完成的大型水库进行调查，探讨现有预测塌岸的方法，最适合什么条件下的预测，以及影响塌岸的因素等，从而根据实际情况提出冲堆平衡法来有效预测水库塌岸。
大量实验数据和结果显示，这种方法弥补了原来传统预测方法的不足之处，塌岸起算点和预测参数更加科学，预测塌岸准确性也得到了提升，从理论上也更加贴近真实状况，这种预测具有推广和实际应用价值。
关键词：水利工程；塌岸；预测方法；冲堆平衡法水库蓄水后，土质岸坡发生的坍塌破坏现象，又称水库边岸再造。
它是某些水库的重要环境地质问题。
而在开始提出的卡丘金法和卓洛塔寥夫法，在现在的水利工程中仍然用来预测水库塌岸，并且对以后的塌岸预测有一定的作用意义。
随着时间推移，我国的专家学者也总结出水库塌岸预测的方法，例如，两段法、三段法、岸坡结构法等，这些预测方法在实际的水利工程中，都得到了广泛的使用，并且具有一定程度的作用意义。
但是，自然地质条件还存在一定程度上的不确定性以及复杂性，而这些方法都是定量、定性的，物理和数学方程不能够够直接、有效地解决实际的水库塌岸问题。
通常情况下，起算点都是在低水位时或者是低水位加上水波实际影响范围进行确定的，通过塌岸的实际情况和机制，总结出冲堆平衡法，通过应用实例进行分析，希望可以给水库塌岸预测提供理论支撑。
一、塌岸预测方法简述（一）卡丘金法前苏联的卡丘金提出，按照几何关系计算出塌岸最终的预测宽度，这种方法以卡丘金的名字进行命名，而这种方法则试用于土壤类型是黄土层或者是平原地区的水库。
三峡库区库岸塌岸机理与防治措施研究
第３９卷第１２期
２０ ０
人
民
长
江
Ｖ０１．３９，Ｎｏ．１２
长江三峡水库是一座狭长的河道型特大型水库，其岸线长 度约为５
３１１
ｋｍ。据《长江三峡水利枢纽初步设计报告》，三峡
水库建成后，坝前水位为１７５ ｍ，而６月中旬至９月底（汛期）水 位将保持在１４５ ｍ左右的防洪限制水位，１０月至次年的４月上 旬坝前水位保持在１４５—１７５ ｍ间波动，库水位变幅３０ ｍ。水位 抬升近百米。水库建成后采用“冬蓄夏泄”的水位调度方式，水 位调幅变化可达３０ ｍ。随着三峡水库２１３０２年蓄水以及蓄水后 的正常运行，如此大的水位变幅，使库岸地质条件将大大改变。 库岸在库水浸泡、风浪冲击、水流侵蚀以及干湿交替作用下发生 坍塌，使水库岸线后退，在水库周边波浪作用范围内形成浅滩， 这种现象称为水库塌岸现象，促使塌岸现象发生的作用称为塌 岸作用。
对于现在稳定性较好的岸坡，易受风浪淘刷的部位，常采用 护坡或护岸工程，增强库岸的抗冲刷性和稳定性。在适当地段 可种植植被，构筑生态型护坡。护坡结构有利于减弱纵向水流 和横向环流对库岸的侵蚀，也有利于减小波浪的作用。砌石科 应选用抗冲刷和抗风化能力强的新鲜岩石，砌石体要留滑水孔， 以排泄岸坡内的地下水。对于可能失稳的岸坡，建议采用挡水 墙。挡水墙不仅可以防止水流对岸坡坡脚的冲刷，还可结合挡 土墙的要求，起到支撑岸坡岩土体稳定岸坡的作用。对于已经 失稳滑动变形的岸坡，可以采用的治理措施主要有：削坡、减重 反压、设置抗冲刷挡墙等措施。要特别注意的是此类岸坡不但 要提高它的抗滑能力，还要进行护坡处理来提高它的抗冲刷能 力。对于松散堆积物进行防治应先将其夯实；如果是块石堆积 可先用填土碎石充填再行夯实，如是碎石堆积可直接进行夯实。 对于库岸为冲洪积层构成的阶地（如黄土状土岸坡），因其前缘 陡立，常被风浪淘蚀，失稳坍塌。其治理方法是：蓄水前在其脚 部抛石填渣，使其形成平缓的斜坡，再在其上砌石护坡或修筑挡 水防浪墙，阻挡浪蚀。 在对库岸边坡进行整治时，除了防止水对岸坡的冲刷和浪 蚀外，还要特别注意采取措施防止地表水和地下水对边坡的影 响。地表排水一般采用设置外围截水沟的方法。同时，还要对 岸坡坡面进行整平夯实，减少坑洼及裂隙，并做好岸坡的绿化工 作。地下排水一般采用排水洞、排水孔、支撑盲沟、截水暗沟等 措施。
常用的几种水库塌岸预测方法的比较
岸的结果进行 了对 比分析 ，并 对各个方法 坍 岸 宽度 亦较 大 ；缓 岸 的坍 岸速 度 与 宽度 均 定的参考与借鉴价值
１‘ 前言
常用的几种水库塌岸预测方法的
◇黄河勘测规划设计有限公司 云金 育 、切 割 破碎 的 库岸 ，坍 岸 严夏 重 ，而 岸坡 平
整 、阶地 面 宽阔 、支沟 不发 育 的库 岸 ，则 坍
３ 水 库塌 岸范 围预测
现为止 。塌岸危及两岸农田和工程 ，塌下物
组成 库 岸的 地质 结 构 多种 多样 ，影响 水
质 是 库 区 淤 积 的来 源 ，使 水 库库 容 逐 渐 减 库坍 岸的 因 素错 综复 杂 ，凶此 水库 坍 岸的 预 小 ，影 响 到水 库 的效 益 。而 且 可能 诱发 大 规 测 不 能用 单一 的 方法 ，而要 根据 不 地 区 的 模 的 崩塌 、滑 坡 ，堵 塞 水库 航道 。因此 ，进 不 同情 总 予以 区 别对 待 。
减缓 坍 岸 的发 展 。 另外 当库 水位 下 降时 ．库 铁路 线 的坍 岸 预测 设 计 。其 原理 为 ：预 测坍 尾 恢 复 河 流状 态 ，水 流 的 冲 刷 作 用 则 又加 岸线 由水 下稳 定岸 坡 线和 水上 稳 定岸 坡 线 的
强 ，库岸的稳定性又显著降低。
２ ． ２ 地质 因素
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２ ０ １ ７ 年 ． 第 ３ 期
通 过 工 程 实倒 ，对 卡 丘 金 法 、佐 洛 塔 的情况下 ，高岸坍岸速度 ｝ 曼，低岸坍岸速度 廖夫法 、两段 法这 三种 图解 法预 测水库塌 快 。 陡岸 岸前 水 深时 ，则坍 岸速 度怏 ，最 终
三峡工程深水截流堤头坍塌规律分析
三峡工程深水截流堤头坍塌规律分析1 概述19400～2.1 引发坍塌的主要原因从力学平衡角度建立的堤头坍塌的数学模型研究可知,在深水截流中，由于水深坡长，抛投块体在水流的冲击作用下往往难以一次最终到位；加之戗堤坡面粗糙，C 值增大．使块体谅落到一定距离后就近止功，形成较陡的堆积体。
当继续抛投，被面坡度增加到一定程度后，使块体在坡面的下滑力超过了堆体坡面的摩阻力，在上部加载、振动及其他人为因素影响下。
使块石C值急剧降低，从而诱发堤头部位突然坍塌。
水愈深，堆体愈高，坍塌也就愈剧烈和频繁，直到稳定边坡的基础堆体随着坍塌而不断加宽增高，其顶部水深逐渐变浅，坍塌才会减缓和停止。
可见，材料的稳定坡角对坍塌起着控制作用。
5～10m当达到1:1.1作用等)首次坍塌面积较小，第二次面积加大，再后次数的面积更大。
由此可见。
水深与堤头坍塌的多次性有着密切的关系，正是水深决定了一轮完全坍塌中的坍塌次数。
水越深。
—次完全坍塌中的个完全坍塌次数就越多。
坍塌规模的规律性在对堤头坍塌数学模型的建立与求解中，坍塌规模用堤顶坍塌长度L、坍塌体积Vs等量来表示。
研究分析表明，坍塌长度和体积均与水深、流量、抛投材料的临界达到转折部位，坍塌规模最大的时段就发生在战堤底部即将与戗堤底部相接前的龙门最深部价进占期间，亦即深水截流进占的最困难阶段。
2.4 坍塌频率规律性坍塌频率是指一定的进占长度内的坍塌总次数，它是坍塌依赖于时间的某种关系。
因此，对于停止进占情况下的戗堤，其坍塌主要取决于水力和抛填材料的特性；而对处于进占状态下的戗堤。
则还要取决于进占抛填施工强度。
图1＝Vt/t(1)式中Vt—抛填体积，m3；—时段长，h。
若每轮坍塌均为二次坍塌,于是，在两轮坍塌之间的填筑料总量则为前一轮坍塌后从稳定坡度填筑到临界坡度的填筑体积Vs与后—轮坍塌体积V之和，即Vk式中Vs(＝B0H02/2sina1sina2·sin(a1－(3）可由下式求得＝（4）式中：为戗堤高度(或水深)；Hl为凸体长度；为凸体高度；图2抛填进占体积计算示意图a1a2当＝1/R(Vs+V)(5)由上式即可求得坍塌的时间间隔，进而求出坍塌频率。
塌岸防治理论与护岸措施
18
塌岸灾害防治理论及技术
三、 塌岸的防治理念
塌岸的防治原则
1、科学规划，统筹兼顾，综合治理； 2、满足城市建设、沿江公路建设和港口码头建设 等功能的需要； 3、充分分析库岸坍塌或滑坡的形成原因，明确其 影响因素和影响力的程度； 4、充分结合城市设施、沿江公路和港口码头等工 程的规划、设计和建设，合理确定防护结构物的型式、 布置方式和设计计算技术参数；
E为波浪单位时间作用在单位宽度库岸的动能（t·m） kp为岩土体的抗冲刷系数（m3/t） t为水库运营年限 b为经验常数，取决于滨岸浅滩中堆积部分的宽度， 一般0.45~0.95. 该方法有一定的物理依据，但“关系方程”的建立
16
需要一定量的观测样本，难以获得，一般仅用于海岸工 程领域。
二、 塌岸的预测方法
等地质灾害极大地影响和制约着库区的城市建设和库区
沿岸的铁路、公路和港口码头等基础设施的建设，这些
工程建设需要有稳定的库岸；另一方面，合理的城市建
设和库区沿岸的铁路、公路和港口码头等基础设施的建
设，又会对库岸坍塌和沿岸滑坡等地质灾害起到防护或
治理的作用。因此，应遵循下述原则：
2、坍塌型：条件：岸坡坡脚物质被侵蚀，基座被
软化，局部下错或者坍塌。
a）冲刷浪坎型：特征：阶梯斜坡状，破坏高度和风
浪爬高有明显关系。
b）坍塌后退型：特征：岸坡坡脚被淘蚀为凹槽状。
条件：岸坡土体抗冲刷能力差，
水流直接作用于岸坡。
c）塌陷型：特征：周围土体由四周向中心发生变形
破坏。
5
条件：岸坡中下伏空洞或局部发生凹陷。
塌岸灾害防治理论及技术
3、塌岸预测统计法：主要是依据已建成水库的观 测资料，用数据统计的方法建立库岸再造的规模、速度、
第四部分 塌岸
Fc F wl Fdl Fwl Fy
设计冲刷深度
FA
• 4.3.3 岸坡稳定坡角 • 经验调查法，预测库岸再造趋势
a ai Li / Li
4.3 岸坡稳定性分析与再造机制
• 4.3.3 岸坡稳定坡角 • 经验调查法
高程/m 稳定坡角/（º ） 岩性 145 以下 145-175 175 以上
碎石土 Q 碎块石土 Q Q
• 水岩作用力学效应：P107
4.2 岸坡岩土体物理力学参数变化规律
• 水岩作用物理效应：
4.2 岸坡岩土体物理力学参数变化规律
水岩作用物理效应：
4.2 岸坡岩土体物理力学参数变化规律
水岩作用物理效应：
4.2 岸坡岩土体物理力学参数变化规律
水岩作用物理效应：
4.3 岸坡稳定性分析与再造机制
粘土 Q
apl al dl del pl
11 16 21
16 22 26
22 28 30
4.3 岸坡稳定性分析与再造机制
• 4.3.5 库岸再造类型
A
护岸结构
A'
护岸结构
B
B'
至西昌
护岸结构 泥石流沟流域线 滑坡
挑坝
原沟岸线
1998年泥石流毁损公路范围
0 至木里
300m
雅砻江
q
地下水位
Ws Wd
4 塌 岸
• 水库或河流岸坡发生崩塌的一种自然现象。
塌 岸 场 景
4.1 塌岸分类及发育特性
• 土质岸坡：冲蚀型、坍落型
• 岩质岸坡：块状崩落、软弱基座、凹岩腔
• 崩滑堆积：古滑坡复活型、浅表滑移 • 岩土复合型：基岩面滑动、基岩顺层滑移
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目录塌岸案例 (2)库区典型塌岸模式 (3)塌岸危害和影响主要 (4)影响塌岸的因素 (4)冲蚀作用 (5)冲蚀波高预测 (6)再造范围 (6)塌岸案例三门峡水库，下闸蓄水一年半的时间内淤积15 亿吨泥沙。
三门峡到潼关全线淤积。
渭河泥沙一直淤积到距离西安仅30k m的耿镇附近。
三门峡工程预计总投资13 亿元，而工程结算时实际耗资共达40亿元，对当时的中国来说，这相当于40 座武汉长江大桥的造价。
规模如此宏大的水利水电枢纽工程为何会出现如此情况？其原因是水库淤积，而造成水库淤积的物质主要来自于水库塌岸。
由于三门峡水库地处黄土高原峡谷区，蓄水形成河道型水库，以致经常发生塌岸，经实地观测，潼关以东发生塌岸长度占水库库岸长度的41%每次塌落的宽度一般3~5m最大者可达60m 蓄水初期，塌岸的累计宽度一般为50~100m宽者达到几百米，灵宝某地累计塌岸宽度达1500m以上。
从1960年9月至1961年12月，塌岸总土方量达到了1.77 亿m3,合计2.5亿吨，占同期水库总积淤量（15.3亿吨）的16.3%,侵占有效库容的1.8%。
迫于无奈，只好降低水位，拆除15万千瓦发电机组，改装5万千瓦小机组。
同时耗费惊人的人力物力财力打通排水洞，以泄泥沙。
同时，三门峡水库塌岸还直接破坏最肥沃的农田、村庄以及道路，甚至威胁人民群众的生命财产安全，造成了不良的社会影响。
千将坪滑坡，2003-07-13 凌晨湖北省秭归县沙镇溪镇千将坪村发生大型滑坡，目前共造成14人死亡，10人失踪，共倒塌房屋346间，毁坏农田72km2，金属硅厂、页岩砖厂等4家企业全部毁灭。
滑坡还毁坏省道3km 2015km输电线路被毁坏，有22 艘船舶翻沉，5艘船舶断缆走锚，广播、电力、国防光缆等基础设施都受到严重破坏。
直接经济损失为5375万元以上。
滑坡区位于湖北省秭归县沙镇溪镇千将坪村，长江支流青干河左岸。
本区大地构造处于扬子准地台八面山台褶带秭归凹陷西部，构造线东西展布，断层及褶皱发育。
地层主要由三叠系中统巴东组（T2b）黄绿色泥岩、紫红色粘土质粉砂岩组成，由于受构造活动影响，岩体破碎，节理裂隙发育。
斜坡体大部分为古滑坡堆积体，主要为坡积层、强风化层，物质为泥质块石土、泥质碎石土，破碎松散结构。
滑坡区前缘清干河属于长江一级支流，距长江入口约3km自三峡工程一期135m蓄水，河床水位从90m抬升到135m使坡体前缘长时间受河水浸泡，从而影响了斜坡的稳定性。
根据野外调查以及有关资料，滑坡体长1200m宽1000m平均厚约20〜25m体积约2400〜3000万m3,主滑方向155°，属顺层强风化、残坡积层堆积体滑坡。
从地形和地貌形态分析，本区域属于一古滑坡，本次滑坡属于古滑坡中右侧块体复活滑动，形成典型的圈椅状形态:后缘滑坡壁高约10m，海拔430m在滑动过程中，滑坡体解体，形成滑坡平台（海拔380m左右），平台长约20m根据调查，滑坡滑动面剪出口位于河床边海拔110m左右，滑坡在滑动过程中快速冲入河道，伸入老河床中，并形成堵河大坝。
滑坡发生后，在滑坡北侧近200m范围内，从后壁一直到前缘，形成一系列羽状裂隙，越临近滑坡侧界，拉张程度越加剧。
其走向为110°〜140°，大致与主滑方向成30°的夹角，这与坡体应力场的方向一致。
在其运动过程中，由于运动速度的差异，使滑坡体分解破裂，形成斜坡后部的滑坡平台（海拔380m）以及次一级的滑坡陡坎。
受临空面条件的限制，滑坡在启动后滑坡舌冲入河床并受到河对岸的阻挡而形成堵河大坝，使滑坡暂时趋于稳定。
库区典型塌岸模式1. 冲蚀磨蚀型：缓慢、再造规模小、近似河岸再造。
2. 坍塌型：条件：岸坡坡脚物质被侵蚀，基座被软化，局部下错或者坍塌。
a) 冲刷浪坎型：特征：阶梯斜坡状，破坏高度和风浪爬高有明显关系。
b) 坍塌后退型：特征：岸坡坡脚被掏蚀为凹槽状。
条件：岸坡土体抗冲刷能力差，水流直接作用于岸坡。
c) 塌陷型：特征：周围土体由四周向中心发生变形破坏。
条件：岸坡中下伏空洞或局部发生凹陷。
3. 崩塌(落)型：条件：发育有不利于岩体稳定的节理裂隙，强风化、卸荷。
a) 块状崩塌(落)型：特点：沿着节理裂隙面发生的崩塌崩落现象。
b) 软弱基座型：条件：岩层倾向坡内的上硬下软的结构型岸坡，小规模。
特点：岩层是倾向坡内的，岩层倾角一般小于15°。
c) 凹岩腔型：特点：形成悬臂梁结构，深度达1~2m的凹岩腔，拉裂破坏。
4. 滑移型：特点：向临空方向发生整体滑移的库岸再造、大规模。
a) 古滑坡复活型：整体或局部复活的古滑坡。
b) 深厚松散堆积层浅表部滑移型：特点：厚层堆积体出现表层蠕滑变形或前缘局部滑移变形现象。
c) 沿基-覆界面滑移型：较浅的堆积体岸坡，沿着基- 覆界面发生整体滑移d) 基岩顺层滑移型(千将坪滑坡、瓦伊昂滑坡) 。
特点：中等或者中缓倾角的顺层基岩岸坡中，基岩中存在软弱夹层，蓄水后，软弱层在水柳的浸泡下发生软化，抗剪强度大幅降低，出现沿软弱层的整体滑动。
5. 流土型：特点：岸坡土体饱和吸水后，重力作用下沿坡向下发生塑性流动条件：第四纪松散堆积层。
塌岸危害和影响主要1. 大量土体坍塌入库产生淤积，减少库容，对库容较小的山区水库影响很大。
2. 塌落物可淤塞、填堵引水建筑物的。
3. 岸线后移，使库边农田、建筑物、道路遭受毁坏。
4. 如预测塌岸严重，将影响开发方案、坝址或设计蓄水位的选择等。
5. 坝前库岸如发生塌岸，将影响大坝安全。
影响塌岸的因素1. 坡度：坡度越陡，前缘坡脚处最大剪应力越集中，同时在岸坡顶部，最容易产生拉应力集中，这种应力集中和分异的特征对岸坡的稳定性最不利。
坡度小于15°时，一般不会产生明显的塌岸；15°~28°之间易产生冲蚀型塌岸；30°以上时易产生坍塌或者滑移型塌岸。
2. 坡高：坡高的增加会在坡脚导致应力集中，易产生塌岸现象。
3. 坡型：凸型坡易导致拉应力集中，而且库水对凸型坡的冲刷现象也更为严重，易导致塌岸。
4. 植被影响：植被发育的岸坡，其稳定性较好，塌岸较少。
冲蚀作用1. 击岸浪的冲击力不仅直接冲击岸坡的岩石以及岸边建筑物，并且在巨大压力左右下将水和空气压入岩体裂隙中，迫使岩体开裂松动，以至于被掏蚀崩落。
2. 波浪对岸坡的冲击力和岸坡坡度有关，坡越陡，所承受的冲击力越大。
冲击力在高度的分布上也是有变化的。
观测和实测资料表明，对于直立的岸坡，冲击压力最大的部位在静水位附近；对于倾斜的岸坡，最大冲击压力大约发生在静水位以下水深约为1/2波高处，向上向下都减小。
3. 这样作用最强烈的部位首先被冲蚀成波蚀龛，当波蚀龛进一步发展时，引起上部岩体崩落而形成悬崖，之后波浪再冲蚀岸坡形成新的波蚀龛。
4. 当水下坡岸逐渐变缓变宽，波浪就不会再破坏底坡，岸坡也就不会再后退。
5. 波浪还可引起水头差，造成水下斜坡失稳。
d土质斜坡塌耳i±巻a善水材期b山顼液桂定和水卞说缠握附c出现水f戎滩d岸望后退'浅滩犷大亡岸边耳定，浅滝犷大烬止1水下炭雜2廉库岸3堀岸后的库岸冲蚀波高预测1. 水库冲蚀坡岸波浪波高预测一一诺谟图2. 还可以根据经验公式（B.P.安德烈杨诺夫，1950）推算波高（h）、波长（I ）、波能（巳5 1h = 0.0208w 4 ?L3I = 0.304W ?L1 2E = — h2 ?l ?sin 9 8W 为风速（m/s）、L为风的吹程（km）、B为风向与岸线的夹角3. 相关因素：库区气象资料确定该区主要风向，风的速度、吹程、水深、风的作用时间。
再造范围大量的工程实践证明1. 对于冲磨蚀型和坍塌型边岸再造模式，水库边岸的再造范围预测常采用类比法预测（常用卡丘金法和佐罗塔廖夫法）。
2. 对于滑移型边岸再造模式实际上已经转为水库滑坡问题，一般采用极限平衡理论和数值（物理）模拟方法，进行稳定性评价，预测其滑移范围防护1. 防护目的：保护岸坡、港口免遭冲刷；防止边岸、港口遭受淤积，保证发电站正常运行2. 防护措施：改变波浪、岸流的作用方向：破浪堤、丁坝修建直接保护岸坡免遭冲刷的护岸工程：护岸墙（如果浪大，可以修建成凹面）、护岸衬砌、沿岸抛石6. 库区斜坡高岸需要采用多种手段治理著名的长江三峡链子崖治理工程：陡崖危岩体预应力锚固工程、采空区承重阻滑工程、表部蠕滑体锚固工程、猴子岭拦石工程。
三门峡水库塌岸比较严重，采用的库岸防护工程措施主要有散抛石护坡、覆盖式平顺护岸结合群垛、混凝土挡墙护岸、浆砌片石护岸、生物防护、和土工织物的应用等。
生物防护如种植水柳、荆条、紫穗槐等生命力强，耐水性好的丛生灌木，不但可以调节气候，改善生态环境和生产条件，而且还可以削减洪峰缓流落淤、低于洪水和风浪堤岸的冲击，并且获得一定的效果。
汾河水库是二十世纪五十年代末修建的一座大型水利枢纽，库区黄土岸坡塌岸严重。
主要采用的防护形式为铅丝笼基础干砌石护岸。
国家大型重点工程，三峡工程在库岸防护方面也进行了很多研究。
三峡库区一期库岸防护归纳起来大体有：干砌片石护坡、干砌或浆砌混凝土护坡、喷锚、刷方、压脚、抗滑支挡、排水、土工合成材料的应用等。
研究方法1. 库区进行工程地质测绘，对城镇、工矿企业、重要交通线、文物古迹、大片农田等重点地段做塌岸预测剖面，查明库岸地质结构，搜集、调查附近地貌地质条件相似的水库、湖泊的天然稳定边坡和水下地形。
2. 选定各土层的稳定坡角等参数，用图解法、类比法或公式计算水库运用初期和最终塌岸范围、塌岸量及达到最终塌岸范围的时间，据以考虑征地、移民迁建和防护工程。
3. 在水库运用期间还要进行库水位、地下水位、风浪、沿岸流、淤积和库岸变形过程观测（见滑坡崩岸观测），以修正计算成果，并按次年水库运用计划提出塌岸预报，便于分期分批迁建和及时采取措施1. 土质边坡（黏性土、碎石土、黄土）主要破坏模式为：圆弧滑动、直线滑动黄土类边坡的稳定性因素取决于：土层密实程度、地层年代、成因、不同时期黄土的接触情况、地形地貌和水文地质条件、黄土本身陷穴、裂隙发育程度、主要力学指标的变化幅度、气候条件、地震影响、河流冲刷等因素。
2.岩质边坡主要破坏模式：滑移型、倾倒型、崩塌型岩石边坡注意：软弱结构面、结构面密集程度、结构面延展性。