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摘要:本文以南沙河水库灌区为例,分析了灌区渠道滑坡的防护与整治措施,具有一定参考意义。
关键词:灌区渠道;滑坡
中图分类号: P642.22 文献标识码: A 文章编号:
引言:灌区工农业生产和居民生活的质量对灌区渠道输水能力和灌溉效益有很强的依赖,保证灌区经济效益和居民生活质量,必须保证灌区渠道和渠系建筑物的工程质量。所以,对灌区渠道滑坡问题及其防治工作的研究,对灌区人民生活有着非常重要的意义。本文将以南沙河水库灌区为例,解析灌区滑坡产生的原因并总结对渠道滑坡防治工作的一些思考。
一、滑坡段地质条件
南沙河水库东干渠位于巴山南坡前缘,汉江滩地南缘,属山坡渠道。山体表层属典型的新近沉积粘性土,为强湿性粘土,具有强烈的敏感性和较低的承载力,特别是粘土斜坡下部即坡脚段高粘性土,对干渠工程建筑威胁最大。
粘土自然斜坡堆积地层的不连续性,不匀质的各向不同性介质,构造裂隙和地层接触面往往被切割,从山体垮坡断层可明显看出强渗流界面特细粘土滑动层,这些结构面为天然降水、渠水、地表水渗入构成了通道,在坡面出现断层、裂缝滑动,从而降低了斜坡土体强度和稳定性,破坏水利工程的整体性和稳定性。
1、物理特征:新近斜坡堆积粘土(沉积粘性土)的颜色,多为黄褐色或暗黄色。结构性极差,用手扰动原状时极易变软。
2、物理力学性质:新近沉积粘性土,沉积年代晚,土层上部无盖压层,固结时间短,固结性差。天然重度较小,一般在1.51.8KN/m3之间,孔隙比较大,天然孔隙比一般在0.701.10之间。
3、高压缩性:新近沉积粘性土固性差,孔隙比较大,具有高压缩性的特点,压缩系数a1-2一般在0.51—1.2MPa-1之间,压缩模量Es一般在2.0-7.0MPa之间。
4、抗剪强度低:新近沉积粘性土固结程度低,结构性差,抗剪强度低。当含水量较高时,呈可塑-软塑状态,强度更低。其抗剪强度一般在1023KPa之间,内摩擦角在12º20º之间。
二、渠道滑坡原因分析
特殊的地质结构斜坡粘土堆积层,特别是新近沉积粘性土,对渠道稳定威胁最大,并且渠道建筑物受沿线比降、高程、方向的限制,场地可选性差,且当时“三边”工程,对粘土地质结构,没有采取任何治理措施和排水措施,特别是堤外坡堆积层粘性土,遇水更为敏感。加之干渠一般距坡脚1520米之間,为半挖半填渠床,开挖表层粘土又堆积于坡脚地段,加重了粘土斜坡坡脚荷载,坡面又未进行整理,凹凸高低不一,坡比不合要求(1:0.8~1:1.5),坡面排水不畅,坡脚未设排水沟,坡脚外为水田;干渠理坡较陡。若遇雨季渠道高水位运行时,渗漏增大,干渠理、外坡面地表径流下渗,极易造成严重滑坡,威胁干渠安全运行。如:竹园坡、王营、老观台,都属典型的严重滑坡险段,运行以来,多次产生严重滑坡,渠堤滑塌,渠道拉裂沉陷位移,造成供水中断,并威胁渠坡下村庄人民生命安全和农业生产安全。
60年代及70年代,虽进行了预制砼板衬砌,但只能解决渠内防冲的问题,不能有效解决渠道渗漏滑坡问题。为此,针对滑坡原因,采取有效综合治理措施,确保干渠安全运行,是技术管理工作中的主要任务。
三、干渠滑坡治理思路
上下坡面及坡脚沉积性粘土,固结性差,稳定性差,对降雨和渠道渗水极为敏感,是滑坡主要原因,为此解决渠道滑坡的首要问题: 一是渠道排渗,减小渠道渗漏和有效排出渠道及内坡面渗流,有组织集中分段排水,设置排水系统。二是排除坡面地表径流,通过削坡、整理坡面,防止积水;内坡面设渠床下排水管排走径流。三是坡脚布设干砌石镇脚体,增大抗滑力,确保渠外坡稳定。四是渠床外坡削坡、整理坡面,减轻不均匀荷载。五是坡脚镇脚体外设置排水沟。六是改梯形渠道断面为挡墙式渠床,增强渠道自身的稳定性和内坡滑坡挤压推移产生的渠内坡变形及外坡拉裂问题。
四、滑坡治理措施
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。
2.1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。
2.1.1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 m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。
2.1.2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。
2.2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。
2.3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。
2.4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。
2.5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。
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。
五、滑坡治理效果
按照以上方案通过96年对竹园坡、98年王营、老观台3处重点滑坡段治理,观察排渗效果较好,抗滑问题有效得到解决,渠坡渠床基本稳定,特别是夏季暴雨期及夏灌行水高峰期,效果尤为明显。
六、几点思考及建议
通过上述方案,对不稳定渠床及内外坡堆积沉积性粘土滑坡治理效果较好。对于渠外坡沙壤土,单纯性渠床渗漏引起的一般滑坡,采用复合土工膜渠道防渗技术,有效治理渠道渗漏,并整理渠床外坡,有效排出地表径流,布设坡脚排水沟,排出坡面径流,达到稳定坡面的目的。
对渠道工程治理段加强运行管理的建议:一是加强渠道灌溉运行管理,特别是夏灌及暴雨期,严格控制渠道设计水位,防止超水位运行,对渠道造成威胁,确保安全运行。二是加强渠道工程运行监测,确保内外排水暗管排水畅通。三是落实监管维护人员和措施,加强正常维护管理,防止渠坡人为开挖侵种,造成新的水土流失和坡面工程破坏,影响工程安全。
参考文献:
《工程地址手册》(第三版)常土骠主编 中国建筑工业出版社,1992.
《土质学与土力学》第三章《工程地质特征》安徽理工大学
关键词:灌区渠道;滑坡
中图分类号: P642.22 文献标识码: A 文章编号:
引言:灌区工农业生产和居民生活的质量对灌区渠道输水能力和灌溉效益有很强的依赖,保证灌区经济效益和居民生活质量,必须保证灌区渠道和渠系建筑物的工程质量。所以,对灌区渠道滑坡问题及其防治工作的研究,对灌区人民生活有着非常重要的意义。本文将以南沙河水库灌区为例,解析灌区滑坡产生的原因并总结对渠道滑坡防治工作的一些思考。
一、滑坡段地质条件
南沙河水库东干渠位于巴山南坡前缘,汉江滩地南缘,属山坡渠道。山体表层属典型的新近沉积粘性土,为强湿性粘土,具有强烈的敏感性和较低的承载力,特别是粘土斜坡下部即坡脚段高粘性土,对干渠工程建筑威胁最大。
粘土自然斜坡堆积地层的不连续性,不匀质的各向不同性介质,构造裂隙和地层接触面往往被切割,从山体垮坡断层可明显看出强渗流界面特细粘土滑动层,这些结构面为天然降水、渠水、地表水渗入构成了通道,在坡面出现断层、裂缝滑动,从而降低了斜坡土体强度和稳定性,破坏水利工程的整体性和稳定性。
1、物理特征:新近斜坡堆积粘土(沉积粘性土)的颜色,多为黄褐色或暗黄色。结构性极差,用手扰动原状时极易变软。
2、物理力学性质:新近沉积粘性土,沉积年代晚,土层上部无盖压层,固结时间短,固结性差。天然重度较小,一般在1.51.8KN/m3之间,孔隙比较大,天然孔隙比一般在0.701.10之间。
3、高压缩性:新近沉积粘性土固性差,孔隙比较大,具有高压缩性的特点,压缩系数a1-2一般在0.51—1.2MPa-1之间,压缩模量Es一般在2.0-7.0MPa之间。
4、抗剪强度低:新近沉积粘性土固结程度低,结构性差,抗剪强度低。当含水量较高时,呈可塑-软塑状态,强度更低。其抗剪强度一般在1023KPa之间,内摩擦角在12º20º之间。
二、渠道滑坡原因分析
特殊的地质结构斜坡粘土堆积层,特别是新近沉积粘性土,对渠道稳定威胁最大,并且渠道建筑物受沿线比降、高程、方向的限制,场地可选性差,且当时“三边”工程,对粘土地质结构,没有采取任何治理措施和排水措施,特别是堤外坡堆积层粘性土,遇水更为敏感。加之干渠一般距坡脚1520米之間,为半挖半填渠床,开挖表层粘土又堆积于坡脚地段,加重了粘土斜坡坡脚荷载,坡面又未进行整理,凹凸高低不一,坡比不合要求(1:0.8~1:1.5),坡面排水不畅,坡脚未设排水沟,坡脚外为水田;干渠理坡较陡。若遇雨季渠道高水位运行时,渗漏增大,干渠理、外坡面地表径流下渗,极易造成严重滑坡,威胁干渠安全运行。如:竹园坡、王营、老观台,都属典型的严重滑坡险段,运行以来,多次产生严重滑坡,渠堤滑塌,渠道拉裂沉陷位移,造成供水中断,并威胁渠坡下村庄人民生命安全和农业生产安全。
60年代及70年代,虽进行了预制砼板衬砌,但只能解决渠内防冲的问题,不能有效解决渠道渗漏滑坡问题。为此,针对滑坡原因,采取有效综合治理措施,确保干渠安全运行,是技术管理工作中的主要任务。
三、干渠滑坡治理思路
上下坡面及坡脚沉积性粘土,固结性差,稳定性差,对降雨和渠道渗水极为敏感,是滑坡主要原因,为此解决渠道滑坡的首要问题: 一是渠道排渗,减小渠道渗漏和有效排出渠道及内坡面渗流,有组织集中分段排水,设置排水系统。二是排除坡面地表径流,通过削坡、整理坡面,防止积水;内坡面设渠床下排水管排走径流。三是坡脚布设干砌石镇脚体,增大抗滑力,确保渠外坡稳定。四是渠床外坡削坡、整理坡面,减轻不均匀荷载。五是坡脚镇脚体外设置排水沟。六是改梯形渠道断面为挡墙式渠床,增强渠道自身的稳定性和内坡滑坡挤压推移产生的渠内坡变形及外坡拉裂问题。
四、滑坡治理措施
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。
2.1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。
2.1.1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 m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。
2.1.2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。
2.2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。
2.3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。
2.4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。
2.5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。
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。
五、滑坡治理效果
按照以上方案通过96年对竹园坡、98年王营、老观台3处重点滑坡段治理,观察排渗效果较好,抗滑问题有效得到解决,渠坡渠床基本稳定,特别是夏季暴雨期及夏灌行水高峰期,效果尤为明显。
六、几点思考及建议
通过上述方案,对不稳定渠床及内外坡堆积沉积性粘土滑坡治理效果较好。对于渠外坡沙壤土,单纯性渠床渗漏引起的一般滑坡,采用复合土工膜渠道防渗技术,有效治理渠道渗漏,并整理渠床外坡,有效排出地表径流,布设坡脚排水沟,排出坡面径流,达到稳定坡面的目的。
对渠道工程治理段加强运行管理的建议:一是加强渠道灌溉运行管理,特别是夏灌及暴雨期,严格控制渠道设计水位,防止超水位运行,对渠道造成威胁,确保安全运行。二是加强渠道工程运行监测,确保内外排水暗管排水畅通。三是落实监管维护人员和措施,加强正常维护管理,防止渠坡人为开挖侵种,造成新的水土流失和坡面工程破坏,影响工程安全。
参考文献:
《工程地址手册》(第三版)常土骠主编 中国建筑工业出版社,1992.
《土质学与土力学》第三章《工程地质特征》安徽理工大学