山区河谷型库岸路基坍岸预测方法

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摘要： 文章分析了不同类型的库岸坍岸的预测方法，对库岸坍岸各种预测的方法：经验法，卡丘金法、平衡剖面法、两段法、岸坡结构法等优缺点进行对比讨论，比较认可新型预测评价方法：平衡图解法，该方法使用性强，操作简单，以冷清公路库岸坍岸预测为例进行分析验证，平衡图解法具有较好的实用性。

Abstract： Based on the analysis of the different types of reservoir bank collapse prediction methods， various reservoir bank collapse prediction methods including empirical method， Е Г КаЧУТИН method， balanced section method， two section method， and bank slope structure method were compared and discussed， and the new method of evaluation and forecast： equilibrium diagram method is more recognized， which has strong usability and simple operation. Taking Lengqing highway reservoir bank collapse prediction as an example to analyze and verify the method， it is found that equilibrium diagram method has good practicability.

关键词： 山区；库岸；路基稳定性；预测评价

Key words： mountain；reservoir bank；roadbed stability；prediction and evaluation

中图分类号：U418.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）20-0202-03

3 常见坍岸预测方法讨论分析

3.1 库区岸坡地质环境较为复杂，现有相关坍岸预测方法对水库预测时结果往往误差较大。

类比图解法是常用普遍应用的方法，可对均质土质岸坡或岩质岸坡的坍岸进行预测。佐洛塔寥夫、卡丘金和平衡剖面等这三种方法可用于均质岸坡，这三种方法应用于南方山区河谷型水库的坍岸预测，得出的结果和实际有时存在较大的差距。佐洛塔寥夫法考虑了冲蚀土可组成堆积浅滩环境，而实际预测过程较为复杂，且结果不理想。平衡剖面法需要相关观测数据和试验曲线，并绘制平衡断面，然后进行分析。动力法以一定的物理理论为基础，但建立关系方程需要相当数量的观测样本。两段法对于南方山区的峡谷型水库比较适合，在各类岩质的岸坡中具有很要的预测结果。

3.2 对比以上坍岸预测方法的优缺点，我们认为一种新的山区河谷型库岸坍岸预测方法――平衡图解法较为可行。

平衡图解法的基本思路是考虑坍塌土体部分与堆积部分和流失量的体积平衡，通过预测坍岸最终形成的平衡坡面确定坍岸计算的图解法。

预测步骤如下：① 编制预测位置的地形、地质剖面图；② 画出水库正常高水位线、水库排洪水位线（P=20%洪水频率）、正常低水位线（调度低水位）；③ 由正常高水位向上画出毛细水上升高度线（h1），毛细水位上升高度值可取为0.5m；④ 由水库排洪水位线向上，标出洪水冲刷影响线，影响深度（h2）值可取为0.5m；⑤ 标出正常低水位线；⑥ 在正常低水位线选取α点，该点位于原坡面线与正常低水位线交点上；⑦ 由α点向上绘出冲磨蚀坡面线，与水库排洪水位线交于b点；其稳定坡度β1可根据实地调查和类比水库统计以及实验获得；⑧ 由b点作水下坡面线，和正常高水位毛细水上升高度线相交于c点；其稳定坡度β2视岸坡岩性而定；⑨ 由a点向下作水下堆积坡面线，与原坡面线相交于e点；其稳定坡角β3由岸坡岩土体水下停止角选取；⑩ 绘制水上岸坡坡面线c-d；坡角β4据自然坡角确定；c点作竖直线向上交原坡面线于m点。

检验原坡面坍塌面积A1与水下堆积面积A2之比p，如大于1.1，则向水中移动α点并按上述步骤重新作图，如小于1，则向岸坡移动α点并按上述步骤重新作图，直至1

水库库岸的坍岸规模预测，主要依据国内同类型水库蓄水后不同岩类库岸再造的实际资料和目前库区洪枯水位带的坍岸情况进行类比，并采用图解法确定坍岸宽度，具体作法是，以大量统计分析常年洪枯水位变幅带不同结构和不同组成物质岸坡的稳定坡角作为水下稳定坡角（α），以洪水位以上稳定的岸坡坡角作为水上坡角（β），然后采用图解法初步预测其坍岸范围。

3.3 以冷清公路库岸边坡坍岸预测为例

土石混合体土样取自冷清公路库岸路基边坡现场，混合体中的碎石主要是灰岩和砂岩、细粒土为粉质粘土。随机取出5份土样进行筛分，筛分后百分含量的平均值见表1。首先确定水下稳定坡角α和水上稳定坡角β，再结合具置的地质剖面，作图求出坍岸的宽度S。

试验采用岩石结构面直剪仪，其尺寸大小为250×250×250mm，粒径最大值取40mm。仪器由水平加压系统和垂直加压系统组成。在塑限附近取四个含水量9%、14%、18%和23%来进行试验。

本试验所有试样采用垂直荷载为200kPa的压力进行制样。每个试验用了三个试件，三个试件在垂直荷载为100kPa、200kPa、300kPa下剪切。

根据以上提出的图解法和参数，即可进行冷清公路路基库岸边坡坍岸的范围规模预测，从而得出工程处治方案。该图解法在预测库岸坍塌的过程中数据易于获得，实用性较强，具有较好的操作性。

4 结论

本文通过讨论库岸坍岸的预测方法，得出以下结论：

①库岸坍岸是一种复杂的地质问题，影响因素较多，现有的预测方法由于参数的局限性，各有其自身的适用范围，但对于较为复杂地质条件下的库岸坍岸问题不能进行有效的预测。

②本文综合现有的库岸坍岸预测方法得出库岸预测方法―平衡图解法，以冷清公路路基库岸边坡坍岸为例，运用图解法进行分析，获得数据较为方便，适用范围较广，操作方法较为实用。

③在山区库岸坍岸的预测过程中，影响因素较多且各影响因素的作用不尽相同，对每个影响因素进行权重分析将是进一步研究的重点工作。

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