陕南地区水库边坡稳定性分析

董倩倩 张建美

摘 要：陕南地区是陕西省、也是全国地质灾害较为严重的地区之一。近年来，陕南地区中小型水库发生滑坡、泥石流等地质灾害的现象日益严重，兴利效益降低。通过对这一地区边坡稳定性进行调查研究，提出水库边坡预防治理措施，以期降低地质灾害带来的人员伤亡和经济损失，推动陕南地区的发展，保证为南水北调工程提供优质的水质。

关键词：水库边坡 地质灾害 滑坡 防治措施

陕西南部地区北以秦岭为屏，南以巴山作障，包括汉中、安康、商洛三个地市，区域内水利资源丰富，中小型水库数量众多。该区地形地貌复杂，地质构造强烈，山地区域内高差大，暴雨频发，再加上水库的影响，滑坡、泥石流、崩塌等水库边坡失稳灾害经常发生，造成了重大的经济损失和不良社会影响。因此，有必要对这一区域的水库边坡稳定性进行研究，以期避免地质灾害造成的人员伤亡和经济损失，同时保证“一池清水入库，一泓清水北上”，保护好南水北调中线工程水源涵养区的水质。

1.陕南地区水库地质概况

1.1陕南地区水资源概况

陕南地区水系发育，区内分布有三条长江较大的支流——汉江、丹江及嘉陵江。据统计，陕南地区作为我国南水北调中线工程水源涵养地，其水资源占全省的70.7%，其总量为314.58亿立方米，中线调水工程每年向北京调水135亿立方米，而陕南汉江和丹江年供水占中线水资源总量的70%。

该区中小型水库数量众多，分布面广。汉中市现有水库342座，其中中型水库7座、小（1）型48座，小（2）型286座，总库容4.97亿m3；安康市现有水库149座，其中中型水库8座，小（1）型水库24座，小（2）型水库112座，总库容3.04亿m3；商洛市现有水库52座，其中中型水库2座，小（1）型水库14座，小（2）型水库36座，总库容1.43亿m3。

1.2陕南地区地质概况

陕南地区北为秦岭、陇山山脉，南为大巴山脉，汉江横贯中部。地势西高东低，南北高中间低。地貌形态复杂多样，主要有山地（高、中、低山）、丘陵、平原（盆地），其中秦岭和大巴山腹地以山地为主，海拨高度约1000～3000m；平原（盆地）位于汉中、西乡、商丹、洛南、山阳及一些河谷地带；汉中、安康和西乡盆地边缘为丘陵，海拨高度约170～1000m。该区地层绝大多数为太古界至新生界，丹江、汉江和嘉陵江沿岸广泛分布有变质的碎屑岩、泥岩、岩浆岩等；盆地边缘以砂砾类土、粘性土及膨胀土居多；第四系坡残积层以松散堆积物为主。

该区地质构造极为复杂，跨越秦岭褶皱系和扬子地台，共发育有19条深大断裂，沿断裂分布有宽度不等的碎裂岩带和裂隙发育带，且具有持续活动性，产状、性质变化大等特点。由于强烈的新构造运动影响，形成汉中一西乡、安康、洛南、商丹、山阳等断陷盆地。受复杂的地质构造、强烈发育的断裂破碎带、紧密褶皱和多变的地形地貌等影响，该区岩土体斜坡稳定性差，极易发生滑坡、崩塌、泥石流等自然灾害。

2.陕南地区水库边坡失稳现状及原因分析

2.1陕南地区水库边坡失稳现状

陕南地区地质灾害多沿河流两岸一定范围内分布，水库库区及主要河流两岸1k m范围以内地质灾害点共计1 0 2处，以滑坡分布为主。丹江沿岸灾害点密度为14处/10 0k m2，其中滑坡占该区灾害总数的95.7%，密度为13.4处/10 0k m2；中低山区的部分支流两岸灾害点密度甚至高达20处/100km2；因汉江两侧河漫滩阶地较宽广，地质灾害相对较少，水库库区及河流两岸1km范围内灾害点密度为4处/100km2。

如安康水电站所处地质条件十分复杂，右岸厂房安装间及尾水渠内侧山坡为复合型工程滑坡分布区，该处岩体十分破碎，表部岩石已强烈风化。在该段边坡布置的道路较多，20世纪90年代，因为道路施工过程中未及时采取防护措施，产生了大规模边坡失稳，给施工造成重大困难与经济损失。凉水沟滑坡位于安康水电站上游距大坝3-5km处，在其塌滑堆积物中部有简易公路通过，近年也发现有公路里侧坡局部规塌、路面下陷现象。

2016年9月11号，安康市汉滨区建民办事处黄石滩水库引水渠边坡出现滑坡险情，危及民房，部分河道堵塞、交通中斷。2017年1月13日，黄石滩水库一水渠在施工过程中发生山体崩塌。类似此类情况在陕南地区水库边坡发生过多次，进行水库边坡预防治理迫在眉睫。

2.2陕南地区水库边坡失稳原因分析

（1）水文条件。90%以上的滑坡是由地下水或渗流作用引起的。陕南地区水系发育，地下水蕴含量大，地下水可使岩土体的含水量和容重增加，且对岩土体产生物理和化学作用，使岩土体结构面软化，改变岩土体性质，降低岩土体强度，破坏边坡平衡状态，导致岩体下滑，引起边坡失稳。此外，库水位变化导致地下水位骤变引起边坡渗流，也是影响边坡稳定性的重要因素。

（2）气象条件，大气降水属于边坡失稳的主要外因。陕南秦巴山区夏季多暴雨，初秋多连阴雨，大巴山、秦岭南坡是著名的暴雨区，由南进入秦巴山区年平均降雨量较高，为1000～1300mm；秦岭南坡年降雨量900～1000mm；汉江谷地年降雨量800～900mm。降水渗入滑体内部，增加岩土体重量，降低抗剪强度，抬高地下水位，增大边坡内孔隙压力，导致滑块接触面抗滑稳定性不足，极易引发水库滑坡失稳。

（3）地层岩性，直接决定着岩石强度、抗风化能力、岩体结构与边坡高度等。该区的灰岩抗风化能力差，岩石变质变形强烈，极易产生滑坡、崩塌灾害；以碎屑岩为主的三叠系易形不稳定斜坡，膨胀土、松散堆积物边坡等极易发生各类地质灾害。

（4）地质构造，褶皱、断裂、区域新构造运动等是影响边坡稳定的主要因素。陕南山区经历了多次构造运动，裂隙节理结构面强烈发育，断层破碎带较宽，岩石破碎严重，这些都是边坡失稳的潜在影响因素。

（5）地形地貌。边坡的形态和规模等地貌因素会显著影响边坡稳定性。该区高山及高中山区地形起伏大、沟谷深切、岸坡陡峭，易在坡顶产生张应力，引起张裂缝，在坡脚产生的较大剪应力，又岩体风化严重、坡体破碎，易构成不利组合，导致边坡失稳。

（6）人类工程活动。人工开挖、爆破、工程荷载较大、设计不合理等也会引起边坡失稳。陕南低山区残坡积層较厚，又由于人们在在山坡上修建公路、房屋，乱砍乱伐，植被破坏严重，流水侵蚀较强，从而较易导致边坡变形与破坏。

3.陕南水库边坡失稳预防措施

3.1支挡措施

在边坡失稳预防作业中，混凝土挡墙和混凝土抗滑桩是应用效果较好的支挡措施。①混凝土挡墙，即将混凝土挡墙设置于最低滑动面位置，通过挡墙自重阻挡滑体下滑，改善局部受力以达到平衡状态。混凝土挡墙结构简单，施工时间较短，可与排水措施结合应用，降低挡墙水压力，减少挡墙滑移，有效防止滑坡失稳。②混凝土抗滑桩，即在滑坡前端设置深入岩层的抗滑桩，以阻挡滑体下滑。因抗滑桩可承受较大的抗滑压力，故可有效地发挥稳定边坡作用。

3.2加固措施

（1）注浆加固。对于以较破碎、节理裂隙较发育的岩石为主的滑坡、崩塌堆积体及松动岩体边坡，宜采用化学或水泥注浆加固手段，将破碎边坡岩土体胶结为一整体，增强边坡坡体的抗剪强度、减小坡体的滲透性及水压力，提高坡体强度，防止出现滑裂面，增强坡体的稳定性。

（2）锚杆加固。当边坡岩石破碎时，可在岩体内打入一定数量的锚杆，并将受拉杆件固定于边坡岩层中。锚杆使边坡岩土体形成复合的整体，增加边坡稳定性，提高滑动面的抗滑性能。锚杆支护效果好、用料省、施工简单、便于机械化操作，是边坡处理的一种重要措施。

（3）土钉加固。对于软质岩石边坡，在其表面铺设一道钢筋网，再喷射一层混凝土面层，通过加筋杆件与周围岩土体牢固粘结形成的复合体，以及面层所构成的类似重力挡土墙的支护结构，对边坡进行加固。

（4）预应力锚索加固。当边坡较高、坡体潜在滑裂面位置较深时，可采取预应力锚索加固方式。该方法是将预应力锚索外端固定于坡面，向内穿过边坡滑动面，另一端锚固在滑动面以内的稳定岩土体中。预应力锚索的锚固力可直接改变滑面上的应力状态和滑动稳定条件，通过提高边坡岩土体的整体性和增加抗滑阻力来加固岩土体，促使其稳定。

3.3防护措施

（1）植物防护。对于边坡不高、坡角不大的边坡，可在坡面上栽种树木、植草、铺草皮等植物覆盖层。通过发育的植物根系起到固土作用，并防止雨水对坡面冲蚀，从而对边坡进行有效地加固。

（2）工程防护：①砌石防护。对坡度较陡、土体松散的边坡，可采用砌体封闭防护，一般为浆砌石、浆砌预制块、浆砌混凝土空心砖等；②喷射素混凝土防护。对于稳定性较好的岩质边坡，可在其表面喷素混凝土，以隔绝坡面与空气、水的接触，防止岩石坡面风化、松动、剥落，且混凝土可深入岩石裂隙、封闭节理，达到稳定边坡的目的。喷混凝土护坡工艺不需运用模板，施工简单，操作方便，见效快，整体造价较低，是边坡加固措施中较常用的一种方式。

3.4排水措施

（1）截水沟和坡内排水沟。在边坡外缘设置截水沟，以拦截坡外水流，防止其冲刷坡面。还可同时在坡体内侧设置排水沟，以尽快排出大气降雨，保证边坡稳定性。

（2）疏干孔。在坡体潜水面下设置疏干孔，排水管一端在坡外，与大气相接，另一端设在坡体内部，且略带坡度，利于地下水排向外部，以减少地下水对边坡的不利影响。

4.结论

陕西南部地区中小型水库数量众多，受水系发育、降雨量大、地层岩性风化破碎、地形地貌复杂多变、断裂构造纵横交错及人类工程活动等影响，区内水库边坡失稳现象频发。通过对边坡进行稳定性分析，根据失稳影响因素，因地制宜，提出本区适用的边坡失稳预防措施，有：混凝土挡墙及混凝土抗滑桩支挡，注浆、锚杆、土钉、预应力锚索等加固，砌体封闭防护、喷混凝土防护及植被防护，同时设置排水设施等。期望通过边坡治理减少边坡失稳事故的发生，保证陕南人民的生命财产安全，无形中推动陕南地区的经济发展，同时也为南水北调工程提供保障。

基金项目：国家级大学生创新创业训练计划项目“陕南地区中小型水库边坡稳定性调查研究”（项目编号：201611397002）；陕西省教育厅科学研究计划项目“基于避灾减灾的安康地区水库边坡稳定性研究”（项目编号：15JK1018）

参考文献：

[1]强菲，赵法锁，党亚倩.陕南秦巴山区地质灾害与影响因素的相关性分析[J].南水北调与水利科技，2015， 13（3）： 557-562.

[2]傅才军.水电水利工程边坡若干问题探讨[J].城市建设理论研究，2015，5（30）：1798.