水库塌岸常用理论
目录
塌岸案例 (2)
库区典型塌岸模式 (3)
塌岸危害和影响主要 (4)
影响塌岸的因素 (4)
冲蚀作用 (5)
冲蚀波高预测 (6)
再造范围 (6)
塌岸案例
三门峡水库，下闸蓄水一年半的时间内淤积15 亿吨泥沙。三门峡到潼关全线淤积。渭河泥沙一直淤积到距离西安仅30k m的耿镇附近。三门峡工程预计总投资13 亿元，而工程结算时实际耗资共达40亿元，对当时的中国来说，这相当于40 座武汉长江大桥的造价。
规模如此宏大的水利水电枢纽工程为何会出现如此情况？其原因是水库淤积，而造成水库淤积的物质主要来自于水库塌岸。由于三门峡水库地处黄土高原峡谷区，蓄水形成河道型水库，以致经常发生塌岸，经实地观测，潼关以东发生塌岸长度占水库库岸长度的41%每次塌落的宽度一般3~5m最大者可达60m 蓄水初期，塌岸的累计宽度一般为50~100m宽者达到几百米，灵宝某地累计塌岸宽度达1500m以上。从1960年9月至1961年12月，塌岸总土方量达到了1.77 亿m3,合计2.5亿吨，占同期水库总积淤量（15.3亿吨）的16.3%,侵占有效库容的1.8%。迫于无奈，只好降低水位，拆除15万千瓦发电机组，改装5万千瓦小机组。同时耗费惊人的人力物力财力打通排水洞，以泄泥沙。同时，三门峡水库塌岸还直接破坏最肥沃的农田、村庄以及道路，甚至威胁人民群众的生命财产安全，造成了不良的社会影响。
千将坪滑坡，2003-07-13 凌晨湖北省秭归县沙镇溪镇千将坪村发生大型滑坡，目前共造成14人死亡，10人失踪，共倒塌房屋346间，毁坏农田72km2，金属硅厂、页岩砖厂等4家企业全部毁灭。滑坡还毁坏省道3km 2015km输电线路被毁坏，有22 艘船舶翻沉，5艘船舶断缆走锚，广播、电力、国防光缆等基础设施都受到严重破坏。直接经济损失为5375万元以上。
滑坡区位于湖北省秭归县沙镇溪镇千将坪村，长江支流青干河左岸。本区大地构造处于扬子准地台八面山台褶带秭归凹陷西部，构造线东西展布，断层及褶皱发育。
地层主要由三叠系中统巴东组（T2b）黄绿色泥岩、紫红色粘土质粉砂岩组成，
由于受构造活动影响，岩体破碎，节理裂隙发育。斜坡体大部分为古滑坡堆积体，主要为坡积层、强风化层，物质为泥质块石土、泥质碎石土，破碎松散结构。滑坡区前缘清干河属于长江一级支流，距长江入口约3km自三峡工程一期135m
蓄水，河床水位从90m抬升到135m使坡体前缘长时间受河水浸泡，从而影响了斜坡的稳定性。根据野外调查以及有关资料，滑坡体长1200m宽1000m平
均厚约20?25m体积约2400?3000万m3,主滑方向155°，属顺层强风化、残坡积层堆积体滑坡。从地形和地貌形态分析，本区域属于一古滑坡，本次滑坡属于古滑坡中右侧块体复活滑动，形成典型的圈椅状形态:后缘滑坡壁高约10m，海拔430m在滑动过程中，滑坡体解体，形成滑坡平台（海拔380m左右），平台长约20m根据调查，滑坡滑动面剪出口位于河床边海拔110m左右，滑坡在滑
动过程中快速冲入河道，伸入老河床中，并形成堵河大坝。滑坡发生后，在滑坡北侧近200m范围内，从后壁一直到前缘，形成一系列羽状裂隙，越临近滑坡侧界，拉张程度越加剧。其走向为110°?140°，大致与主滑方向成30°的夹角，这与坡体应力场的方向一致。在其运动过程中，由于运动速度的差异，使滑坡体分解破裂，形成斜坡后部的滑坡平台（海拔380m）以及次一级的滑坡陡坎。
受临空面条件的限制，滑坡在启动后滑坡舌冲入河床并受到河对岸的阻挡而形成堵河大坝，使滑坡暂时趋于稳定。
库区典型塌岸模式
1. 冲蚀磨蚀型：缓慢、再造规模小、近似河岸再造。
2. 坍塌型：条件：岸坡坡脚物质被侵蚀，基座被软化，局部下错或者坍塌。
a) 冲刷浪坎型：特征：阶梯斜坡状，破坏高度和风浪爬高有明显关系。
b) 坍塌后退型：特征：岸坡坡脚被掏蚀为凹槽状。
条件：岸坡土体抗冲刷能力差，水流直接作用于岸坡。
c) 塌陷型：特征：周围土体由四周向中心发生变形破坏。
条件：岸坡中下伏空洞或局部发生凹陷。
3. 崩塌(落)型：条件：发育有不利于岩体稳定的节理裂隙，强风化、卸荷。
a) 块状崩塌(落)型：特点：沿着节理裂隙面发生的崩塌崩落现象。
b) 软弱基座型：条件：岩层倾向坡内的上硬下软的结构型岸坡，小规模。
特点：岩层是倾向坡内的，岩层倾角一般小于15°。
c) 凹岩腔型：特点：形成悬臂梁结构，深度达1~2m的凹岩腔，拉裂破坏。
4. 滑移型：特点：向临空方向发生整体滑移的库岸再造、大规模。
a) 古滑坡复活型：整体或局部复活的古滑坡。
b) 深厚松散堆积层浅表部滑移型：
特点：厚层堆积体出现表层蠕滑变形或前缘局部滑移变形现象。
c) 沿基-覆界面滑移型：较浅的堆积体岸坡，沿着基- 覆界面发生整体滑移
d) 基岩顺层滑移型(千将坪滑坡、瓦伊昂滑坡) 。
特点：中等或者中缓倾角的顺层基岩岸坡中，基岩中存在软弱夹层，蓄水后，软弱层在水柳的浸泡下发生软化，抗剪强度大幅降低，出现沿软弱层的
整体滑动。
5. 流土型：特点：岸坡土体饱和吸水后，重力作用下沿坡向下发生塑性流动
条件：第四纪松散堆积层。
塌岸危害和影响主要
1. 大量土体坍塌入库产生淤积，减少库容，对库容较小的山区水库影响很大。
2. 塌落物可淤塞、填堵引水建筑物的。
3. 岸线后移，使库边农田、建筑物、道路遭受毁坏。
4. 如预测塌岸严重，将影响开发方案、坝址或设计蓄水位的选择等。
5. 坝前库岸如发生塌岸，将影响大坝安全。
影响塌岸的因素
1. 坡度：坡度越陡，前缘坡脚处最大剪应力越集中，同时在岸坡顶部，最容易产生拉应
力集中，这种应力集中和分异的特征对岸坡的稳定性最不利。
坡度小于15°时，一般不会产生明显的塌岸；15°~28°之间易产生冲蚀型塌岸；
30°以上时易产生坍塌或者滑移型塌岸。
2. 坡高：坡高的增加会在坡脚导致应力集中，易产生塌岸现象。
3. 坡型：凸型坡易导致拉应力集中，而且库水对凸型坡的冲刷现象也更为严重，易导
致塌岸。
4. 植被影响：植被发育的岸坡，其稳定性较好，塌岸较少。
冲蚀作用
1. 击岸浪的冲击力不仅直接冲击岸坡的岩石以及岸边建筑物，并且在巨大压力
左右下将水和空气压入岩体裂隙中，迫使岩体开裂松动，以至于被掏蚀崩落。
2. 波浪对岸坡的冲击力和岸坡坡度有关，坡越陡，所承受的冲击力越大。冲击力在高
度的分布上也是有变化的。观测和实测资料表明，对于直立的岸坡，冲击压力最大的部位在静水位附近；对于倾斜的岸坡，最大冲击压力大约发生在静水位以下水深约为1/2波高处，向上向下都减小。
3. 这样作用最强烈的部位首先被冲蚀成波蚀龛，当波蚀龛进一步发展时，引起上部岩
体崩落而形成悬崖，之后波浪再冲蚀岸坡形成新的波蚀龛。
4. 当水下坡岸逐渐变缓变宽，波浪就不会再破坏底坡，岸坡也就不会再后退。
5. 波浪还可引起水头差，造成水下斜坡失稳。
d
土质斜坡塌耳i±巻
a善水材期b山顼液桂定和水卞说缠握附c出现水f
戎滩d岸望后退'浅滩犷大亡岸边耳定，浅滝犷大烬止
1水下炭雜2廉库岸3堀岸后的库岸
冲蚀波高预测
1. 水库冲蚀坡岸波浪波高预测一一诺谟图
2. 还可以根据经验公式（B.P.安德烈杨诺夫，1950）推算波高（h）、波长（I ）、
波能（巳
5 1
h = 0.0208w 4 ?L3
I = 0.304W ?L
1 2
E = — h2 ?l ?sin 9 8
W 为风速（m/s）、L为风的吹程（km）、B为风向与岸线的夹角
3. 相关因素：库区气象资料确定该区主要风向，风的速度、吹程、水深、风的作用时间。
再造范围
大量的工程实践证明
1. 对于冲磨蚀型和坍塌型边岸再造模式，水库边岸的再造范围预测常采用类比法预测
（常用卡丘金法和佐罗塔廖夫法）。
2. 对于滑移型边岸再造模式实际上已经转为水库滑坡问题，一般采用极限平衡
理论和数值（物理）模拟方法，进行稳定性评价，预测其滑移范围
防护
1. 防护目的：保护岸坡、港口免遭冲刷；防止边岸、港口遭受淤积，保证发电站正常运
行
2. 防护措施：改变波浪、岸流的作用方向：破浪堤、丁坝修建直接保护岸坡免遭冲刷的
护岸工程：护岸墙（如果浪大，可以修建成凹面）、护岸衬砌、沿岸抛石
6. 库区斜坡高岸需要采用多种手段治理著名的长江三峡链子崖治理工程：陡崖危岩体
预应力锚固工程、采空区承重阻滑工程、表部蠕滑体锚固工程、猴子岭拦石工程。
三门峡水库塌岸比较严重，采用的库岸防护工程措施主要有散抛石护坡、覆盖式平顺护岸结合群垛、混凝土挡墙护岸、浆砌片石护岸、生物防护、和土工织物的应用等。生物防护如种植水柳、荆条、紫穗槐等生命力强，耐水性好的丛生灌木，不但可以调节气候，改善生态环境和生产条件，而且还可以削减洪峰缓流落淤、低于洪水和风浪堤岸的冲击，并且获得一定的效果。
汾河水库是二十世纪五十年代末修建的一座大型水利枢纽，库区黄土岸坡塌岸严重。主要采用的防护形式为铅丝笼基础干砌石护岸。
国家大型重点工程，三峡工程在库岸防护方面也进行了很多研究。
三峡库区一期库岸防护归纳起来大体有：干砌片石护坡、干砌或浆砌混凝土护坡、喷锚、刷方、压脚、抗滑支挡、排水、土工合成材料的应用等。
研究方法
1. 库区进行工程地质测绘，对城镇、工矿企业、重要交通线、文物古迹、大片农田等重
点地段做塌岸预测剖面，查明库岸地质结构，搜集、调查附近地貌地质条件相似的水库、湖泊的天然稳定边坡和水下地形。
2. 选定各土层的稳定坡角等参数，用图解法、类比法或公式计算水库运用初期和最终塌
岸范围、塌岸量及达到最终塌岸范围的时间，据以考虑征地、移民迁建和防护工
程。
3. 在水库运用期间还要进行库水位、地下水位、风浪、沿岸流、淤积和库岸变形过程观
测（见滑坡崩岸观测），以修正计算成果，并按次年水库运用计划提出塌岸预报，便于分期分批迁建和及时采取措施
1. 土质边坡（黏性土、碎石土、黄土）
主要破坏模式为：圆弧滑动、直线滑动
黄土类边坡的稳定性因素取决于：土层密实程度、地层年代、成因、不同时期黄土的接触情况、地形地貌和水文地质条件、黄土本身陷穴、裂隙发育程度、主要力学指标的变化幅度、气候条件、地震影响、河流冲刷等因素。
2.岩质边坡
主要破坏模式：滑移型、倾倒型、崩塌型
岩石边坡注意：软弱结构面、结构面密集程度、结构面延展性