高勒罕水库大坝背水坡滑坡原因与分析

高勒罕水库大坝背水坡滑坡原因与分析

【摘要】：根据大坝安全鉴定、除险加固初步设计与施工，以及上游坡滑坡后的现场调查、变形监测、勘探试验等资料，结合上游坡稳定分析计算，对高勒罕水库主坝下游坡滑坡原因进行了分析，并提出了滑坡体挖除回填处理方案。施工最终采用了滑坡体挖除回填方案，目前已处理完成并投入运行，效果良好。

【关键词】：土坝；滑坡；稳定分析；处理对策

一、基本情况

高勒罕水库位于内蒙古锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗境内高日罕河上，坝址距离白音华镇18km。高勒罕水库大坝主体工程于2005年7月开工建设， 2008年12月通过竣工验收，2011年1月投入运营。水库总库容为3785万m3，兴利库容为3468万m3，年供水量1141万m3，控制流域面积1422平方公里，工程等级为Ⅲ级。大坝为均质土坝，坝顶高程1004.80m，坝顶长1047.4m， 坝顶宽5.0m，最大坝高22.8m，底部最大坝宽130m。上游坝坡采用浆砌石护坡，坡度1：3。下游坝坡为网格碎石护坡，在995.10m出设有马道，马道宽2.0m，马道以上坡度1：2.5，以下为1：2.75。2012年6月6日水库日常巡视检查过程中，发现大坝下游坝面出现裂缝，6月7日至9日期间，裂缝条数增加，6月9日发现浆砌石拱梁隆起，6月10日下午裂缝开裂情况开始加重，最大宽度达到17cm，浆砌石拱梁隆起程度加大。大坝下游滑坡部位有两处，分布在右坝段长约165m，左坝段长约70m范围。下滑区域马道排水沟存在明显裂缝，马道以下浆砌石网格梁隆起破坏，局部碎石护坡隆起变形。采取适当降低水库水位、下滑区域采用塑料膜覆盖以防止雨水入渗，滑坡段裂缝扩展基本停止。

二、滑坡原因分析

土坝下游坡发生滑坡的主要原因很多，总的来说大部分是因为土坝结构的不合理。特别是土坝在运行过程中，受到自然因素和认为因素的影响，特别是容易在运行过程中形成一种动态的走势，这种动态的走势如果不能得到很好的预防和遏制，将会在一定范围内影响坝体的整体稳定性，最后造成滑坡的现象。也就是说土坝滑坡现象的发生基本上是土坝结构的问题。依照是上诉观点，高勒罕水库发生滑坡的原因大致分析有以下几个方面的因素。

1、蓄水期水位升高，浸润线随之升高，空隙水压力增大，抗滑力减小，导致下游坡滑坡。

2、下游坡未设置坝面排水通道，暴雨雨水入渗坝体致土体饱和，造成坝坡上部重量和水压力增加，从而加大滑动力，导致下游坝坡滑坡。

3、坝体未设置质量可靠的防渗和排渗设施，从而引起坝体浸润线过高，坝坡大面积渗水，空隙水压力过高，坝体抗滑力减小，导致滑坡。

4、下游坝坡采用浆砌石网格和碎石护坡，浆砌石网格伸入坝体碾压壤土30cm，降雨或融雪水渗入到坝体后，浆砌石网格就形成了入渗水的挡水网格。入渗水在网格前沿汇集，一部分水向下入渗，一部分水沿弧形浆砌石网格上边缘向两边流动，并汇集于横向浆砌石网格底部土体中，如图2-1所示。由于水库坝体壤土防渗性较好，致使秋季或初冬的入渗水无法及时排出，冬季结冰时，网格下部含水量较高的土体产生冻胀，致使该土层压实度降低，同时也增加了降雨入渗的能力。经过几年的“入渗-冻胀-再入渗-再冻胀”的过程，该冻胀层就达到了一定的厚度，由于春季的大量降雨入渗，使该层坝体土达到饱和，其抗

滑能力不足以抵抗上部土体（含浆砌石网格和碎石）产生的下滑力，就产生了下游坝坡的滑动。

5、由于下游坝坡一级马道与其上部最后一级网格和下游排水棱体与其最后一级网格之间的入渗水能够沿马道或排水棱体及时排出，故土体含水量最大和最深部位均集中在两个最后一级网格部位，浆砌石网格在此部位冻胀开裂最为严重，也与滑动上、下边缘位置相一致。

6、水库冬季施工过程中，保温措施不够，产生冻土层，融化后产生软弱土层。上部坝体荷载不断增加，坝体顺软弱层滑动。

1. 下游坝坡立视图

2.下游坝坡剖面图

图2-1浆砌石网格冻胀破坏示意图

三、滑坡加固处理对策

滑坡处理的关键是方法适当、处理及时。

1、在未除险加固之前，首先做的是抛石固脚阻滑。滑坡体可不先挖除，稳住滑坡体。再自上而下，减轻荷载，放缓中部坝坡。

2、针对水库大坝滑坡情况，采取拆除下游马道及其以下坝坡浆砌石网格护坡、踏步、排水沟等，挖除1.3m厚的冻胀土层，按照原设计坝坡从新铺设1.3m厚的碎石护坡；下

游马道以上坝坡，采取拆除浆砌石网格，人工回填原筑坝料，填至原土坝坡，再填筑碎石护坡至原设计坝坡；若发现其余坝体存在冻融破坏现象，亦应挖除冻融破坏土体。

3、土坝滑坡加固是由人工填筑坝料，应严格按有关规定，做好滑坡加固施工的质量管理。

四、结论

总而言之，对于高勒罕水库坝下游坡滑坡的处理来说，需要分析具体的形成原因，同时需要采取多种方法综合治理，特别是要做好排水措施，无论采取何种方法，都要进行排水的处理，才能尽可能减少滑坡危害的发生。高勒罕水库下游滑坡的事实中已经得到了充分论证，因此，类似的其它水库应引以为鉴，需进一步加强水库下游护坡的隐患排查工作，防止滑坡事故的发生，加强管理和巡视也是减少滑坡危害发生的方面，专业人员的责任心是确保大坝的安全稳定运行的关键。

高勒罕水库均质土坝下游坝坡滑坡后，经过挖除置换的方法加强坝坡排水性能，避免坝坡冻胀破坏。通过渗流资料的分析表明，处理效果良好，达到了预期的目的，同时其成功的经验为类似的工程提供了参考。