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1、汾河水库库岸边坡现状及稳定性分析 摘要:通过对汾河水库的实地调查,查清了该库目前存在的地质灾害,其中不稳定斜坡6处,滑坡6处,文章以汾河水库为例探讨库岸边坡特征及进行库岸边坡稳定性分析的方法,并对库岸边坡坍塌的预测和治理提出建议。 关键词:边坡特征;库岸边坡;稳定性分析 Abstract:TheauthorpassesthefieldinvestigationofFenriverstorehousecorrectly,havinginvestigatedthegeologicalcalamityexistingatprese
2、ntinthisstorehouse,unstableslopeamongthemis6theplace,6landslides,thearticletakesFenriverstorehouseasanexample,haveprobedintothebankslopecharacteristicofthestorehouseandcarriedonthebankslopestabilityanalysisofthestorehousemethod,itisandatstorehousebanktheslopesputforwa
3、rdsuggestionofpredictionandtheadministrationthatcollapse. Keywords:slopecharacteristic;bankslopeofthestorehouse;stabilityanalysis 汾河水库地处山西省中西部,太原市西北的吕梁山区腹地,属于太原市郊区范围。自从建库以来,水库周边地区不断地有地质灾害,而且库岸处于湿陷性黄土区,库区塌岸问题普遍存在。据调查,水库在蓄水初期、高水位情况下、汛期洪水到来之时,塌岸现象反映得最为强烈。库区塌岸不仅侵蚀了大片耕
4、地还影啊到库区附近居民住宅的安全对群众生命财产和正常的生产、生活,同时也是水库泥沙淤积的重要来源之一。 1地质灾害现状 1.1水库库岸坍塌地质灾害 汾河水库地处娄烦县境内的黄土丘陵沟壑区,为第四纪沉积层,有很厚的黄土覆盖层,库岸为地形变化复杂的黄土丘陵和土石山区。由于黄土的垂直节理发育和崩解性、湿陷性,并且在外在的因素影响下、在蓄水浸泡和水浪淘蚀作用下,库区塌岸现象极其严重。据实测,库区塌岸线总长70km,已坍塌土方3529万m3,毁坏耕地约 33518hm2,目前尚有47km的库区塌岸线仍然坍塌严重[6],在库岸两侧形成
5、较为严重的库岸坍塌。汾河水库左岸新修的公路路面出现许多裂缝,尤其是靠近库岸的公路更是严重。 1.2影响水库库岸边坡坍塌的因素 水库库岸大部分为第四纪黄土属于湿陷性黄土构成库岸的第四纪黄土,黄土状亚砂土、亚黏土和黏土,垂直节理发育,在自然状态下极限稳定坡角在以上,特别是黄土所具有的湿陷性,受库水的长期浸泡,很容易形成塌岸。首先是库岸土体的物理力学指标和水理性质发生了变化,自身结构遭到破坏,引起土粒分散和位移,见图1。 随着孔隙水压力的增加,土体内摩角、凝聚力减少,抗剪强度骤然降低。同时4,随着库水位骤涨陡落以及水位降低后补
6、给河流的地下水出流,能洗掉土体颗粒间易溶的胶结物,使土体黏结力降低,极细颗粒随地下水逸出。这样岸壁土体在动水压力作用下,基底失去平衡,在上部重力作用下,即造成陡崖立岸的崩塌或座塌。暴雨径流侵蚀、风蚀冻融以及地震等影响,加速了塌岸的进程。如此恶性循环是库岸坍塌持续发生、发展的根本原因所在[2]。 1.3水库库岸边坡坍塌的形成机理及稳定性分析 调查采用毕肖普等将边坡稳定安全系数Fs定义为沿整个滑裂面的抗剪强度τf,与实际产生的剪力T之比,即 在滑动土体n个土条中任取一条记为i,作用于土条上的各种力见图3,土条上作用的已知力有:土
7、条自身重量Wi,水平作用力(例如地震惯性力)Qi,作用于土条两侧的孔隙压力(水压力)Ui、及Ui+l,以及作用于土条底部的孔隙压力Ur。另外,当滑裂面形状确定以后,土条的有关几何尺寸如底部坡角αi,底长Li以及滑裂面上的强度指标Ci,tgφi也都是定值。 从图2可知,共计有5n～2个未知量,而我们所能得到的只有各土条水平方向及垂直方向力的平衡以及力矩平衡共3n个方程。因此,边坡的稳定分析问题实际上是一个高次超静定问题,平衡方程不足,在数学上是不能求解的,可是在工程上又必须解出来。如果把土条取得极薄,土条底部Ti及Ni合力作用点可
8、近似认为作用于土条底部的中点,ai为已知。这样未知量又减少了n个,与方程数相比,还有n-2个未知量无法求出,要使问题得解就必须建立新的条件方程。这有两个可能的途径:一种是引进土体本身的应力—应变关系,但这会使问题变得非常复杂;另一种就是作出各种简化
