水电工程高陡边坡全生命周期安全控制研究综述

陈川 李宁静

摘 要：社会经济的发展，促进了人们生活水平的提高，城市化的建设，使各个工程领域的安全问题成为了重要的话题。水电工程高陡边坡普遍有着巨大的规模，因此对于安全问题的要求也明显提高。可以说，水电工程高陡边坡的设计与施工的难度在国际中都属于极为罕见的，并且在当前的时代背景下，已经成为了水电建设工程的一项重要课题。基于此，本文拟对水电工程高陡边坡全生命周期安全控制做初步研究，以期能够为我国水电工程建设的进一步发展提供些许参考。

关键词：水电工程；高陡边坡；生命周期；安全控制

随着全球经济一体化时代的到来，节能减排和节能降耗已经成为促进国际低碳经济发展的重要战略措施。按照我国的能源结构来看，加强力度重点改善西南水利能源的开发已经成为改善我国整体能源结构的重要工作内容。在这样的大环境要求下，诸多大型甚至特大型的水电工程都已经全面开始提上建设日程，与此同时，一些关于水电工程高陡边坡的生命周期安全控制等具有挑战性的难题也应运而生。安全问题是任何工程的前提，尤其是对于水电工程高陡边坡的建设，因此做好安全控制也是确保我国水电工程建设和资源开发重要保障，深入开展对水电工程高陡边坡全生命周期安全控制研究，具有重要的意义。

1 水电工程高陡边坡概述

我国的水电工程高陡边坡工程主要以我国西南地区为主，当地的一些大型水电工程普遍分布于深渊与河谷中，工程的建设需要建造大型坝基，因此就需要进行大规模的高陡边坡开挖工程，蓄水发电和通航、大坝和高陡边坡共同构成了一个有机整体，并且其相互作用相互影响，表现为，高陡边坡需要在高强度的岩体上进行开挖，这就涉及到大规模的岩体锚固和大范围的渗流控制，这些工程都需要彼此相互作用，因此，一旦岩体的地质出现问题，则会造成重大的安全隐患，由此可见，坝基的安全与稳定性就是确保水电工程高陡边坡安全的前提[1]。

2 水电工程高陡边坡安全生命周期安全控制

从地质学的角度看，岩体边坡有着特定的生命周期，也就是所谓的地质时期，这个时期是个较为漫长的过程。水电工程的高陡边坡安全就是基于此进行作用改造而成，大型水电工程的高陡边坡安全性能因此并不能仅取决于设计环节，更需要考虑施工的质量和良好的运行控制。也就是说，衡量水电工程高陡边坡的安全性能不应当受某一阶段或环节的束缚，而应当需要进行全面的生命周期安全性能评估和安全控制[2]。因此，水电工程高陡边坡全生命周期就是指以设计环节为开始，直到岩体开挖锚固到渗流的控制等工程作用的所有环节为过程，以投入使用为目标直至退役的整个生命周期安全控制的过程。

安全控制也是水电工程高陡边坡运营过程中的重要工作，因为一旦高陡边坡在全生命周期中出现性能、结构老化的现象，则将导致边坡的急剧变形，稳定性受到严重影响进而出现严重的安全隐患。一直以来，关于水电工程高陡边坡全生命周期安全控制的相关研究并不深刻，因此导致一些灾难性事故的发生，可见水电工程高陡边坡的安全问题已经不容忽视。

3 水电工程高陡边坡全生命周期安全控制的重点

3.1 高地应力区河谷边和边坡岩体工程作用系统研究

高地应力区河谷边和边坡岩体的演变是经过漫长的地质变化演变而来的，因此其相关的结构具有一定的特色性质，高地应力区河谷边和边坡岩体工程在施工过程中，应该充分的考虑岩土应力的分布情况，针对不同的岩体进行不同的施工设计，尤其要注意开挖方式与程序等对EDZ的孕育演化所起的控制作用，在对岩土爆破时还要注重联合爆炸荷载与开挖卸荷。

3.2 周围环境对高陡边坡变形与稳定性机制演变情况的影响

想要研究周围环境对高陡边坡变形与稳定性机制演变情况的影响必须运用物理学的相关知识进行研究，将动力学机制充分的运用到锚固体系以及渗流控制系统的性能演化中，还要考虑库水周期性涨落形成的循环所具备的相关条件，还要有效的规避地震等自然灾害破坏性的影响，根据边坡岩体物理力学性能演化的相关特征，在观察尺度上，对岩石受力情况所导致的错位和演变过度到裂隙尺度中，通过新生裂隙与原生理相互贯通后，将岩石的发展状况结合到岩石的结构尺度中[3]。由于高陡边坡锚固体系与渗流控制系统的不断变化的特性，因此会导致出现岩体和锚索钢绞线在受力时出现一定的侵蚀作用，严重的将导致部分地区的岩土开裂，项目工程有可能导致坍塌，在对水电工程高陡边坡全生命周期安全控制时还要注重设计一些排水装置，其原因在于岩土在长期的演变过程中会出现渗水等状况，在岩体出现渗水时还会伴发淤泥堵塞的情况。

3.3 水电工程高陡边坡全生命周期安全控制相关性能的评估

水电工程高陡边坡全生命周期安全控制相关性能的评估并不存在精准的评估方案，其原因就在于岩土会随着地质的不断变化而变化，但是对于高陡边坡全生命周期安全控制进行评估对于整个施工活动来说是至关重要的，评估的主要内部包括对高边坡监测的结果进行反馈，保证边坡演化阶段与一直处于稳定状态。

4 水电工程高陡边坡全生命周期安全控制研究展望

水电工程高陡边坡全生命周期的性能演化和安全控制已经随着时代的发展愈发被重视，诸多的新理论与新方法已经开始更新，技术问题也体现出了一定的发展趋势，国家出台的“973”计划项目政策的实施，将为水电工程高陡边坡的安全控制创造前所未有的优势条件。相关文献表明，未来关于水电工程高陡边坡全生命周期安全控制的研究主要将围绕高应力区河谷边坡开挖扰动区的形成和演化机制和强卸荷、高渗压等边坡岩体时效应力学和分析稳定性等方法，建立相关的模型，以新的控制方法和理论，来取得重要的进展和全新的突破。

5 结论

综上所述，水电工程高陡边坡全生命周期安全控制已经成为当前不容回避的重要课题，加大相关的研究力度，乃是势在必行之举。

参考文献

[1] 伍法权，刘彤，汤献良，等.坝基岩体开发挖卸荷与分带研究——以小湾水电站坝基岩体开挖为例[J].岩石力学与工程学报，2012，28（06）：1091-1098.

[2] 李宁，张平，段庆伟，等.裂隙岩体的细观动力损伤模型[J].岩石力学与工程学报，2011，21（11）：1579-1584.

[3] 黄润秋.中国西南岩石高边坡的主要特征及其演化[J].地球科学进展，2012，20（3）：292-297.