任务五 土石坝的滑坡处理

※基本知识※

一、滑坡类型和表现特征

土石坝滑坡是指土石坝一部分坝坡在一定的内外因素作用下失去稳定，上部坍塌，下部隆起，发生相对位移的现象。

1.滑坡类型

土坝的滑坡按其性质分为剪切性滑坡、塑流性滑坡和液化性滑坡三类（图2-7）；按滑动面形状不同可分为弧形滑坡、直线或折线滑坡及复合滑坡三类；按滑坡发生的部位不同分为上游滑坡和下游滑坡两类。这里主要介绍第一种分法的几类滑坡。

（1）剪切性滑坡。主要是由于坝坡坡度较陡、填土压实密度较差、渗透水压力较大、受到较大的外荷作用、填土密度发生变化和坝基土层强度较低等因素，使部分坝体或坝体连同部分坝基上土体的剪应力超过了土体抗剪强度，因而沿该面产生滑动。

（2）塑流性滑坡。主要发生在坝体和坝基为含水量较大的高塑性黏土的情况，这种土在一定的荷载作用下，产生蠕动作用或塑性流动，即使土的剪应力低于土的抗剪强度，但剪应变仍不断增加，当坝体产生明显的塑性流动时，便形成了塑流性滑坡。

（3）液化性滑坡。在坝体或坝基为均匀的密度较小的中细砂或粉砂情况下，当水库蓄水后土体处于饱和状态时，如遇强烈振动或地震，砂土体积产生急剧收缩，而土体孔隙中的水分来不及排出，使砂粒处于悬浮状态，抗剪强度极小，甚至为零，因而砂体像液体那样向坝坡外四处流散，造成滑坡，故称液化性滑坡，简称液化。

2.表现特征

（1）剪切性滑坡。通常滑坡前在坝面上出现一条主要的纵向张开裂缝，缝深和缝宽均较大，裂缝两端逐渐向坝坡下部弯曲延伸成弧形，同时在这一主裂缝周围出现一些不连续的细小短裂缝，这是产生剪切性滑坡的预兆。随着滑坡的发展，主裂缝两侧便上下错开，错距逐渐加大。同时，坝坡脚或坝基出现带状或椭圆形的隆起，而且坝体向坝脚处移动。初期发展较慢，后期突然加快，移动距离可由数米至数十米不等，通常直到滑动力与抗滑力经过调整达到新的平衡为止。

图2-7 土石坝滑坡类型

（2）塑流性滑坡。滑坡时，开始坝上并无裂缝出现，而是坝面的水平位移和竖直位移不断增大，滑坡体的下部土被压出或隆起。若坝体中间有含水量较大的接近水平的软弱夹层，在沿该软弱层发生塑性流动时，滑坡体上部也会出现纵向裂缝和错距。这种滑坡的发展一般较缓慢。

（3）液化性滑坡。通常都是骤然发生的，滑坡发生时间很短，事前没有预兆，大体积坝体转眼之间便液化流散。因此，很难进行观测和抢护。

二、产生滑坡的原因

坝体产生滑坡的根本原因在于坝体内部（如设计、施工方面）存在问题等，而外部因素（如管理过程中水位控制不合理等），能够诱发、促使或加快滑坡的发生和发展。

1.勘测设计方面的原因

某些设计指标选择过高，坝坡设计过陡，或对土石坝抗震问题考虑不足；坝端岩石破碎或土质很差，设计时未进行防渗处理，因而产生绕坝渗流；坝基内有高压缩性软土层、淤泥层，强度较低，勘测时没有查明，设计时也未作任何处理；下游排水设备设计不当，使下游坝坡大面积散浸等。

2.施工方面的原因

施工时为赶速度，土料碾压未达标准，干密度偏低，或者是含水量偏高，施工孔隙压力较大；冬季雨季施工时没有采取适当的防护措施，影响坝体施工质量；合龙段坝坡较陡，填筑质量较差；心墙坝坝壳土料未压实，水库蓄水后产生大量湿陷等。

3.运用管理方面的原因

水库运用中若水位骤降，土体孔隙中水分来不及排出，致使渗透压力增大；坝后排水设备堵塞，浸润线抬高；白蚁等害虫害兽打洞，形成渗流通道；在土石坝附近爆破或在坝坡上堆放重物等也会引起滑坡。

另外，在持续暴雨和风浪淘涮下，在地震和强烈振动作用下也能产生滑坡。

三、滑坡处理

（一）土石坝滑坡的检查和判断

滑坡是坝体常见的一种病害，除少数比较突然外，一般都是有征兆的，因此应加强平时的检查、观察，同时还应特别注意土坝在各种不利工作条件下的检查，如水库高水位时，持续特大暴雨时，解冻时期，强烈地震时，应特别注意下游坝坡的稳定性；水库初次蓄水时，水位骤降时，强烈地震时，台风袭击时，应特别注意上游坝坡的稳定性。

注意发现征兆并及时进行分析判断，以便采取有效措施。在检查时主要应由以下几方面的征兆来判断：

（1）从裂缝的平面形状来判断，滑动性裂缝的特征是，主裂缝的两端向坝坡下部延伸弯曲呈弧形，且主裂缝的两侧有错动。裂缝宽度一般在初期发展缓慢，后期逐渐加快，最后突然加大。而非滑动性裂缝宽度的变化是随时间逐渐减慢，最后趋于稳定。

（2）从位移的发展规律来判断，滑坡的征兆是坝坡在短时间内出现持续且显著的位移，特别是在出现裂缝之后，位移逐渐增大，甚至骤然增大，坝的上部竖直位移向下，坝的下部，特别是坝脚处的竖直位移向上，坝下部的水平位移量大于坝上部的水平位移量。

（3）从孔隙水压力的大小来判断，滑坡前，孔隙水压力往往会出现明显升高的现象。当实测孔隙水压力值高于设计值时，可能产生滑坡。

（4）从测压管水位变化与库水位的变化关系上来判断，在水库正常运行情况下，坝体测压管的水位变化与库水位的变化是同步的或略有滞后。如果在库水位变化不大的情况下，测压管内水位却逐渐升高，则表示坝体结构有问题，并对坝坡的稳定不利。

当判断坝坡有滑坡征兆时，应根据坝体土料实际的物理力学性质和坝体内浸润线位置，进行坝坡稳定验算，以便进一步采取相应处理措施。

※技术应用※

（二）土石坝滑坡的预防和处理

1.滑坡的抢护

发现有滑坡征兆时，应分析原因，采取临时性的局部紧急措施，及时进行抢护。主要措施有：

（1）对于因水库水位骤降而引起的上游坝坡滑坡，可立即停止放水，并在上游坝坡脚抛掷砂袋或砂石料，作为临时性的压重和固脚。若坝面已出现裂缝，在保证坝体有足够挡水能力的前提下，可采取在坝体上部削土减载的办法，增强其稳定性。

（2）对于因渗漏而引起的下游坝坡的滑坡，可尽可能降低水库水位，减小渗漏。或在上游坝坡抛土防渗，在下游滑坡体及其附近坝坡上设置导渗排水沟，降低坝体浸润线。当坝体滑动裂缝已达较深部位，则应在滑动体下部及坝脚处用砂石料压坡固脚或修筑土料戗台（图2-8）。

图2-8 土料戗台

1—坝体；2—滑动体；3—砂层；4—碎石；5—土袋；6—填土

另外，还要做好裂缝的防护，避免雨水入渗，导走坝外地面径流，防止冰冻、干缩等。

2.滑坡的处理

当滑坡已经形成且坍塌终止，或经抢护已处于稳定状态时，应根据滑坡的原因、状况，已采取的抢护办法等，确定合理、有效措施，进行永久性处理。滑坡处理应在水库低水位时进行，处理的原则是“上堵下排，上部减载，下部压重”。

（1）对于因坝体土料碾压不实、浸润线过高而引起的下游滑坡，可在上游修建黏土斜墙，或在坝体内修建混凝土防渗墙防渗，下游采取压坡、导渗和放缓坝坡等措施（图2-9）。

图2-9 上游防渗下游压坡的滑坡处理图

1—黏土斜墙；2—砂砾石；3—土料压坡；4—排水体；5—滑裂线；6—护坡；7—上游坝坡线

（2）对于因坝体土料含水量较大、施工速度较快、孔隙水压力过大而引起的滑坡，可放缓坝坡、压重固脚和加强排水。当发生上游滑坡时，应降低库水位，然后在滑动体坡脚抛筑透水压重体，并在其上填土培厚坝脚，放缓坝坡。若无法降低库水位，则利用行船在水上抛石或抛砂袋，压坡固脚。

（3）对于因坝体内存在软弱土层而引起的滑坡，主要采取放缓坝坡，并在坝脚处设置排水压重的办法。

（4）对于因坝基内存在软黏土层、淤泥层、湿陷性黄土层或易液化的均匀细砂层而引起的滑坡，可先在坝脚以外适当距离处修一道固脚齿槽，槽内填石块，然后清除坝坡脚至固脚齿槽间的软黏土等，铺填石块，与固脚齿槽相连，并在坝坡面上用土料填筑压重台。

（5）对于因排水设备堵塞而引起的下游滑坡，先是要分段清理排水设备，恢复其排水能力，若无法完全恢复，则可在堆石排水体的上部设置贴坡排水，然后在滑动体的下部修筑压坡体、压重台等。

对于滑坡裂缝也要进行认真处理，处理时可将裂缝挖开，把其中稀软土体挖出，再用与原坝体相同的土料回填夯实，达到原设计干容重要求。

例如，河北省某水库为碾压均质土坝，坝高51.5m。1974年6月，随着库水位的下降，陆续发现主坝南北两岸黄土台地上游铺盖有严重的塌沟、塌坑、洞穴和裂缝。过了2个多月，又发现主坝上游坡有两段明显裂缝，挖试坑检查，发现土体有下滑错动，并在裂缝范围上部有明显凹陷现象，在其下部有局部隆起。除此之外，其他坝段护坡存在不平整情况及相似的问题，分析判断坝坡局部滑动。根据钻探试验，分析滑坡原因主要是：地基中存在软弱层，且施工质量较差。采取的处理措施是：一是在两个裂缝滑坡段的上游坡，采用红土砾石压坡固脚至125m高程，并在底部铺卵石挤淤，用压力水冲淤，同时在压坡体内高程120m处垂直坝轴线布设卵石排水暗沟，并与原坝坡的卵石、砂砾层相连；二是采用开挖回填法处理坝坡裂缝；三是加固两岸上游铺盖等措施，效果良好。