水利工程渠道滑坡防护与整治

所属栏目:水力论文 发布日期:2013-03-21 09:31 热度:

  摘要:滑坡严重影响工程的正常运用,使灌区效益不能充分发挥。本文分析了四干渠渠道滑坡的成因,针对渠道滑坡问题提出了防护与整治措施。

  关键词:水利工程,渠道滑坡,防护整治

  渠道是水利工程中重要组成部分。渠道和渠系建筑物的维护是工程管理的主要内容之一,渠道和渠系建筑物的管理维护好坏,直接影响着渠道的正常输水和灌溉效益的充分发挥。山区灌溉渠道多,渠线长,位置分散,因此,渠系工程维护加固是一项面大量广,经常性的艰巨工作。渠道滑坡是渠道工程危害大,最常见的水毁形式。

  1滑坡的形成及其与水文地质条件的关系

  首先我们必须了解渠道滑坡的成因,基本特征、破坏机理、滑坡区的水文地质条件,才能找到一些行之有效的工程处理措施。

  1.1渠坡变形的过程

  滑坡的形成与发展大致可分为五个过程:

  (1)风化剥落。渠道挖成后,边坡的表层土在阳光或雨水的分化作用下产生土棱块解体,破碎成松散土粒,并沿坡面滚落堆积于坡脚和渠道内。脱落的颗粒较小,沿坡面层层深入,一般流失的深度在0.1-0.2米之间。

  (2)冲蚀。大气降雨或地表径流将剥落的松散表土带走,在坡面形成似鸡爪,断面为v字形的雨淋沟。沟的深度一般在0.1-0.5米之间。

  (3)鼓胀。由于渠道开挖应力释放,而产生的不均匀卸载,以及土的湿胀效应,使坡面局部土体出现外鼓现象。

  (4)溜滑。风化的渠坡土体,结构逐渐疏松,在水的作用下饱和或呈流塑状逐渐沿渠坡向下溜滑。溜滑的规模和范围不大,运动缓慢,部分土体溜滑后形成弧形小坎,溜滑体深度在0.5-3米之间。

  (5)滑坡。渠道开挖临空的边坡土体,在一定的土体物性、结构面、地下水和气候条件下,由于抗剪强度的降低而发生剪切破坏,在重力作用下沿一定的滑动面向下发生整体位移滑动的现象。

  1.2滑坡区的水文地质条件关系

  (1)地下水的化学成分。地下水均为碳钙—钾钠型低矿化淡水,这一方面反映了地下水的溶滤作用,另一方面也反映了土体中钾钠矿物的风化和溶解离子的含量较高

  (2)滑坡区地形地貌特征。在天然条件下,地表水多沿自然边坡向东西两侧迳流,而下渗到边坡土体的水量很多。渠系的开挖破坏了地下水循环和运动条件,地下水向渠系集中排泄,无论是裂隙造成的脉流或是片流浸出都对渠坡的稳定产生不利影响,表现在渠坡地下水渗透压力的作用及对结构面的软化作用。

  2渠道滑坡的成因分析

  渠道滑坡是具有滑动条件的斜坡在多种因素综合作用下的结果,但对某一特定滑坡总有一或两个因素对滑坡的发生起控制作用,我们称它为主控因子,在滑坡防治中应着力找出主控因子及其作用的机制和变化幅度,并采取主要工程措施消除或控制其作用以稳定滑坡,对其他因素则采取一般性措施达到综合性治理的目的,如地下水作用引起者以地下截排水工程为主,因削弱坡体支撑力引起者则以恢复和加强支挡工程为主。具体的原因有:

  2.1由于渠线经过地段地质、土壤条件较差,如有软弱土层、断层、风化土层,岩层倾向渠内,沿层面容易产生滑坡。

  2.2改变滑带土的性状减小抗滑阻力的因素,如地表水下渗、地下水位变化、灌溉用水下渗、潜蚀和溶蚀作用等降低滑带土强度的因素。

  2.3既增加下滑力又减小抗滑力甚至造成滑带土结构破坏(如液化)的因素,如地震和爆破震动等。

  2.4施工方法不当,加大了边坡的滑动力,容易引起滑坡,或采用不适宜的爆破。

  2.5新、老土(石)结合质量不好,引起结合料的滑动。

  2.6改变坡体的应力状态,增大坡脚应力和滑带土的剪应力(即下滑力)的因素,如渠道坡脚人为大量挖土或水流冲刷淘空,导致滑坡等等。

  3渠道的滑坡整治措施

  渠道滑坡的处理,首先应通过地质勘查,找出滑坡的原因,判断滑坡的稳定程度。提出滑坡的施工方案,因地制宜,寻找技术可行,经济合理、容易实施的处理方法。整治滑坡处理贵在及时,力求根治,以防后患。

  渠道滑坡的处理,常用的方法有排水导渗、削坡减载、支挡、暗涵(或埋管)、渡槽及改线等。

  3.1排水导渗。排去地表水,疏干地下水是整治滑坡的首要措施,应根据不同情况采用不同的排水方法。

  (1)地表排水:对滑坡体以外的地表水应以拦截旁引为主,即在滑坡围界5米以外修筑环形截水沟。要注意截水沟的深度和质量,力求做到滑坡体外的水不再渗入滑坡体内。对滑坡范围以内的地表水,应以防止下渗和引出为准。首先要把滑坡体内的多种裂缝回填夯实,防止地表水继续下渗,然后利用滑坡范围内的自然排水沟或新建的排水沟,把地表水迅速汇集排出滑坡体外。

  (2)地下导渗:为了防止滑坡范围以外的地下水渗入滑坡体内,常用设置截水盲沟,将地下水导出滑坡体外。对滑坡外的排水,可以在坡面砌筑多种形式的导渗沟,或采用干砌石护坡,水泥砂浆勾缝,底层设导滤层或排水管。

  (3)防止水下渗:对滑坡体大,又是深层的,无法治理,建筑物无法避开滑坡体,就采用减少地表水及杜绝渠道下渗水入渗,采用滑体上设排水沟,渠道水用钢管过渡。

  3.2削坡减载。对推移式浅层滑坡,则采取“削坡减载”的方法。减小引起滑坡的滑动力,是最基本的也是最有效的办法。一般采用削缓边坡,当渠道外滑坡时,还可将上部削下土体反压在坡脚,从而达到稳定的滑坡的目的。当削坡减压后仍不能达到稳定滑坡的同时,常采用减压与支挡相结合的处理措施。

  3.3支挡。在渠道已经塌方或将要塌方的地段,如受地形限制,单纯采用削坡方量很大的,则可根据具体条件,因地制宜采用多种支挡护坡措施。如加固坡脚砌挡墙,干砌护坡等,如渠道经过小溪岸坡,坡脚受洪水冲刷,可采用加固坡脚、浆砌石挡土墙,防止冲刷淘空;对渠道上侧滑坡可采用削坡减载重力式挡墙支挡的办法处理。另外当渠床为基岩时,可采用拱式或连拱式挡墙处理滑坡,等等。

  3.4暗涵(或埋管)。由地上转为地下。当地质条件差,山坡又陡峻,或渠段穿过覆盖很厚土质层,岸坡难于稳定而出现严重滑坡时,从外面治理难度大的,应尽量避开滑体或转入地下,可考虑将原有明渠段改为暗涵或埋管形式较为安全可靠,同时可减少工程量。

  3.5渡槽。山区渠道常在陡峻的山坡上开渠,往往容易产生山岩崩塌。因限于地形条件,要维护渠道稳定十分困难,可采取改建渡槽输水。

  3.6改移线路。一般小型渠道工程,在选定渠线时基本上未做地勘工作,致使有的渠道修筑在滑坡体上,建成后渠道极不稳定,一旦雨水入渗,整个渠床都要发生大的位移和沉陷。当采取上述多种处理措施很难奏效时,最后只有采取改线,以避开滑坡地段。

  4渠道滑坡防护措施

  4.1渠道滑坡防止应从设计规划入手,摸清渠线地质结构情况,避开地质不良地段,无法避开时应采取切实可行工程措施以予防止。选择合理渠道结构和边坡,确保渠道稳定安全。

  4.2施工阶段,应平台开挖后抽沟,开挖坡度根据开挖后地质情况,对设计边坡过陡给予修正,确保边坡稳定。对施工中发现可能滑坡的地段要及时处理,减少损失。

  4.3在渠道日常维护管理中,渠道应严格控制在正常水位运行,要加强渠道巡视检查,检查排洪设施是否运行正常,渠道杂草淤积要及时清理,对局部渗漏破坏和集中漏水,应查明原因,堵死通道,做好渠道防渗处理。对于渠道裂缝,应查明裂缝类型并进行处理。对不太深的表层裂缝可采用开挖回填的办法处理,对较深的内部裂缝可采用灌浆法处置。

  结语

  滑坡都是在一个相当长的时间内,由于环境变化,含水量变化,受力不同而逐渐形成的工程事故,所以要提倡“三勤”,即勤检查、勤排水、勤养护。滑坡一般都有先兆,或者出现微小裂缝,或者先出现坡面膨胀或表面溜滑,故要“预防为主,早期整治”,以减小事故的危害和防止事故的发生。

  本文选自《水文地质工程地质》。  《水文地质工程地质》1957年创刊,是国土资源部主管,中国地质环境监测院主办的。国际刊号ISSN:1000-3665;国内刊号CN:11-2202/P。邮发代号2-335。我国水文地质、工程地质和环境地质专业领域创刊较早、发行较广,并具有权威性、综合性的学术理论与实践刊物之一。
 

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