水库塌岸常用理论

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30km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。