塌岸地质灾害防治理论及技术4

水库塌岸：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。
库岸再造：水库蓄水及运行过程中，库岸所处的地
质环境将发生显著改变，自然平衡条件遭到破坏，从而
引起岸坡变形失稳，库岸线也逐渐后退，直至达到新的
平衡状态为止，这一过程称为库岸再造。
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塌岸灾害防治理论及技术
石压脚工程 以格构锚工程为主，结合地表排水工程
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塌岸灾害防治理论及技术
四、 库岸防护方案适宜性分析
库岸地质结构类型及破坏方式是选择库岸防护方案的 基础，库岸规模的大小决定库岸防护投资的多少。根据三 峡库区库岸的工程地质条件、地质结构类型、破坏方式与 规模，三峡库区库岸防护措施可以采用如下5种方案：
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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；
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
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的凹岩腔，拉裂坡坏。
塌岸灾害防治理论及技术
一、 塌岸概述
库区典型塌岸模式
4、滑移型：特点：向临空方向发生整体滑移的库岸 再造，规模大。
一、 塌岸概述
塌岸灾害防治理论及技术
影响塌岸的因素
3、坡型：岸坡形态与塌岸也有着密切的关系。岸 坡形态是外界营力共同作用的结果，凸形或凹形坡，坡 体内应力集中的程度和位置往往也不同。凸形坡的突出 部位往往拉应力集中，而且库水对凸形坡的冲刷现象也 更为严重。因此，岸坡凸出，则容易产生塌岸。
4、植被影响：植被越发育，植物根系对岸坡的保
地质灾害防治理论及技术
塌岸篇
塌岸灾害防治理论及技术
提纲
一、 塌岸概述 二、 塌岸的预测方法 三、 塌岸的防治理念 四、 库岸防护方案适宜性分析 五、 库岸治理新技术 六、中心花园滑坡防治
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塌岸灾害防治理论及技术
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一、 塌岸概述
塌岸灾害防治理论及技术
塌岸的基本认识
定义：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。
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。因此在进行库区防护工程的规划、设计和
建设时，应遵循下述原则：
实际工程中应根据库岸的形状、岩土物理力学性
质、可能发生的地质灾害类别及其影响程度、当地的
城市规划和工程建设等诸多因素综合分析，合理地采
用相应的库岸稳定性防护措施。
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塌岸灾害防治理论及技术
四、塌岸防护方案适宜性分析
以喷锚工程为主，结合局部支撑与挖方工程崩 塌的防治技术
以抗滑桩工程为主，结合护坡与地表排水工程 以挡土墙工程为主，结合地表排水工程 以干砌条石护坡工程为主，结合石笼、水下抛
（1）以锚喷工程为主，结合局部支撑与挖方工程等； （2）以抗滑桩工程为主，结合护坡与地表排水工程等； （3）以挡土墙工程工程为主，结合地表排水工程等； （4）以干砌条石护坡工程为主，结合石笼、水下抛石压 脚工程等； （5）以干格构锚工程为主，结合地表排水工程等； 28
四、 库岸防护方案适宜性分析
加筋挡墙
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
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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
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。
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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
一、 塌岸概述
库区典型塌岸模式
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。
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三、 塌岸的防治理念
塌岸的防护工程措施
防护工程主要对库岸起保护作用，这类工程可采 取以下措施：
1、构筑防护堤或防洪墙和设置防浸排涝措施，保 护现有对象，如城市设施、交通设施、文物古迹及其 它有价值的国民经济对象。
2、采取改善居住和作物生长条件的防涝、防浸、 防盐碱、预防治血吸虫疾病和防治水库污染等灾害的 工程。这类工程可采用挖高填低、截流污水排放、控 制地下水位以及改善环境等措施。
塌岸灾害防治理论及技术
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塌岸灾害防治理论及技术
四、 库岸防护方案适宜性分析
4、以干砌条石护坡工程为主，结合石笼、水下抛 石压脚工程
在三峡库区第二期地质灾害治理期间，干砌条石 护坡是一种常采用的行之有效的措施。所采用的石材 多为砂岩，条石就地取材。
这种护坡型式适用于岸坡坡度较缓，河水位下落 时坡内地下水能较为顺畅的排出坡体，而不会造成护 坡体过大的水压力，保证了岸坡的稳定。除了采用条 石护坡外，石笼护坡、浆砌条石护坡、六边形预制块 护坡以及土工织物草皮护坡亦常被采用。
塌岸的防治工程措施
防护工程主要对库岸起整治和加固作用，这类工 程可采取以下一些处治措施：
1、排除或截排地表水和渍水及地下水，控制地下 水位，降低由于库水位下降时由岸坡地下水产生的渗 透水压力或剩余水压力；
2、设置抗滑挡墙或抗滑桩等加固及锚固措施，将
滑坡体剩余下滑力作用于抗滑挡墙或抗滑桩等加固或
锚固工程措施上，从而传给深层处的稳定土层或岩层，
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。
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塌岸灾害防治理论及技术
一、 塌岸概述
库区典型塌岸模式
d）基层顺层滑移型（千将坪滑坡、瓦伊昂滑坡） 特征：中等或者中缓倾角的顺层基岩岸坡中，基
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、
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与各种自然因素的统计关系，借以预测水库库岸的库岸
再造过程。一般用于宏观控制塌岸规模。
4、塌岸预测经验法： 目前，主要的预测方法包括：
卡丘金法、佐洛塔廖夫法、平衡剖面法三种。
（此处不再赘述）
常用塌岸预测方法：塌岸预测类比法、塌岸预测动力 法 、卡丘金法、佐洛塔廖夫图解法、平衡剖面法等。
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塌岸灾害防治理论及技术
二、 塌岸的预测方法
1、塌岸预测类比法：类比已知条件相似的水库岸坡的 剖面，绘制待预测岸坡的塌岸剖面。
2、塌岸预测动力法：塌岸量与波能和岩土抗冲刷强度 之间的“关系方程”： 式中，Q为库岸单位宽度内被冲刷的岩土体体积（m3/m）
准确的塌岸预测不是一次完成的，必须对水库运行
期间的塌岸剖面进行跟踪式水准测量，用以检验、修正、
和再预测，使预测结果逼近真实。
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三、 塌岸的防治理念
塌岸灾害防治理论及技术
塌岸的防治原则
库岸的防护与处治是一项综合性的工程，它与库区
的城市建设和库区沿岸的铁路、公路和港口码头等基础
设施的建设是紧密相关的。一方面，库岸的坍塌和滑坡
岩中存在软弱夹层，蓄水后，软弱层在水的浸泡下发生 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：特征：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
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塌岸灾害防治理论及技术
一、 塌岸概述
不同塌岸模式的发展演进过程
研究显示，不同类型的塌岸其发展演化的过程往往 差别较大。水库岸坡受岩土体结构、地形地貌等的影响， 会呈现不同的变形破坏形式，塌岸的发展演化方式和进 程也不尽相同。
坡度小于15°，一般不会产生模型的塌岸； 坡度介于15°~28°，易产生冲蚀磨蚀型塌岸； 坡度大于30°，易产生坍塌或者滑移型塌岸。 2、坡高：随着坡高的增加，坡体在坡面附近承受 的应力量值将会增加，而由此在坡脚引起的剪应力集中 程度也会随着坡高的增加而增大，并且坡脚则是河流或 库水冲刷最为强烈的部位。因此容易产生塌岸现象。 13
对岸坡的稳定性进行改善和加固；
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三、 塌岸的防治理念
塌岸灾害防治理论及技术
塌岸的防治工程措施
3、挖高填低、放缓边坡、上部减载、下部支护， 减少滑体的下滑力，增大底部抗滑力，稳定滑坡体；
4、对于其它一些特别地段,如严重的塌岸段等地 段，可采用修筑护岸工程和控导河势工程或库岸再造 工程等工程措施，处治岸坡的坍塌等地质灾害的发生；
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三、 塌岸的防治理念
塌岸的防护工程措施
3、设置防沙减淤工程，以减少水土流失，防止 水库泥沙淤积。这类防护工程可在库区上游的支流 修建拦沙库，以及在小支沟上修筑谷坊、淤地坝和进 行大面积植树造林、修造梯田等水土保持工程。
塌岸灾害防治理论及技术
防护堤
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植树造林
三、 塌岸的防治理念
塌岸灾害防治理论及技术
护作用越大，水土流失相对越少。同时，植被能减弱波
浪对岸坡的冲刷力，增加岸坡土体的抗冲刷能力，因此
不易产生塌岸。调查资料显示，植被发育的岸坡，其稳
定性相对较好，塌岸越少。反之亦然。
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塌岸灾害防治理论及技术
一、 塌岸概述
塌岸的危害和主要影响
1、大量土体坍塌入库产生淤泥，减少库容，对库 容较小的山区水库影响很大。
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黄河沙口段塌岸
一、 塌岸概述
塌岸灾害防治理论及技术
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：岸坡坡脚被淘蚀为凹槽状。
条件：岸坡土体抗冲刷能力差，
2、塌落物可淤塞、填堵引水建筑物。 3、库岸后移，使库边农田、建筑物、道路遭受损毁。 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。
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塌岸灾害防治理论及技术
二、 塌岸的预测方法
影响塌岸的因素错综复杂，包括岩性、结构、库岸形 态、波浪作用、水文地质条件、淤积速度等等。因此， 很难建立一种包括上述诸因素在内的、预测坍岸发生 与发展的理论或计算公式。目前，只能通过某些假设 条件，在理论研究的基础上，建立近似的并尽可能接 近实际的坍岸预测方法或理论计算公式，以达到预测 塌岸范围的目的。
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塌岸灾害防治理论及技术
一、 塌岸概述
不同塌岸模式的发展演进过程
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塌岸灾害防治理论及技术
一、 塌岸概述
不同塌岸模式的发展演进过程
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塌岸灾害防治理论及技术
一、 塌岸概述
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。
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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
7、要密切注意人为的不当活动(如不规范的施工 方法：长距离的切脚、大规模的开膛破肚、不合理的 大量弃土堆积等行为)，避免形成新的滑坡或崩塌等灾 害发生；
在进行库区防护工程设计中，应注意因高水位持 续期长，防护工程经常临水，库区水面宽广，风生涌 浪较大等因素；同时也要充分考虑库区沿岸城市为山 区城市的地形、地貌的特点和城市的布局(一般为上重 下轻的格局)特点，合理确定防护工程的顶部高程，尽 22 可能减少人为的附加重量，从而降低防治工程的难度。
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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
5、充分论证结合城市设施、沿江公路和港口码头 等工程的合理结构型式，采用综合性的防护工程措施 在技术上的可能性和在经济方面的合理性；
6、设计时应充分考虑库岸坍塌和滑坡等地质灾害 与城镇建设(大量的密集建筑物等)和港口建设(大规模 的堆场荷载等)及其它工程建设(如沿江公路建设时的 高填方路堤等)的相互作用和相互影响，合理确定综合 性的防护工程的受载体系和计算一体化的计算模型；