三峽庫區(qū)川東造船廠岸坡穩(wěn)定性：多維度剖析與防護(hù)策略探究

一、引言1.1研究背景與意義三峽庫區(qū)作為長江經(jīng)濟帶的重要組成部分，其航運發(fā)展對于區(qū)域經(jīng)濟增長起著舉足輕重的作用。近年來，三峽樞紐航運貨物通過量持續(xù)攀升，2023年三峽樞紐航運通過量更是達(dá)到1.74億噸，同比增長8.77%，再創(chuàng)歷史新高。這一數(shù)據(jù)直觀地反映出三峽庫區(qū)在我國水運體系中的關(guān)鍵地位。船舶建造作為航運產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)，其發(fā)展水平直接影響著航運業(yè)的整體競爭力。川東造船廠作為庫區(qū)重要的船舶建造企業(yè)，承擔(dān)著建造各類船舶的重要任務(wù)，在推動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、促進(jìn)就業(yè)以及滿足航運市場需求等方面發(fā)揮著不可替代的作用。岸坡作為造船廠與水域連接的關(guān)鍵部分，其穩(wěn)定性直接關(guān)系到造船廠的正常運營。在船舶建造過程中，重型設(shè)備的搬運、大型船舶的下水等作業(yè)都對岸坡的承載能力和穩(wěn)定性提出了極高的要求。若岸坡出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，如滑坡、坍塌等，不僅會導(dǎo)致正在建造的船舶受損，延誤工期，增加建造成本，還可能對周邊的人員和設(shè)施造成嚴(yán)重的安全威脅。從過往的工程案例來看，因岸坡失穩(wěn)導(dǎo)致的工程事故屢見不鮮，這些事故不僅給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟損失，還對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成了破壞。三峽庫區(qū)獨特的自然地理條件，使其岸坡穩(wěn)定性面臨諸多挑戰(zhàn)。三峽水庫蓄水后，庫水位的大幅度漲落、長時間浸泡、地下水動力作用以及復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造等因素，都顯著增加了岸坡失穩(wěn)的風(fēng)險。據(jù)相關(guān)研究表明，三峽庫區(qū)部分岸坡在庫水位變化的影響下，巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變，抗剪強度降低，從而導(dǎo)致岸坡穩(wěn)定性下降。此外，庫區(qū)還易受到暴雨、地震等自然災(zāi)害的影響，進(jìn)一步加劇了岸坡失穩(wěn)的可能性。對川東造船廠岸坡穩(wěn)定性進(jìn)行深入分析并制定有效的防護(hù)措施，具有重要的現(xiàn)實意義。一方面，能夠保障造船廠的安全生產(chǎn)，降低因岸坡失穩(wěn)帶來的經(jīng)濟損失和安全風(fēng)險，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供堅實的基礎(chǔ)。另一方面，也為三峽庫區(qū)其他類似工程的岸坡穩(wěn)定性分析和防護(hù)措施制定提供了寶貴的參考依據(jù)，有助于推動整個庫區(qū)的工程建設(shè)和航運事業(yè)的健康發(fā)展。從理論層面來看，該研究能夠豐富和完善岸坡穩(wěn)定性分析的理論和方法，為巖土工程領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究做出貢獻(xiàn)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在岸坡穩(wěn)定性分析方法研究方面，國外起步較早。早期，極限平衡法是主流的分析方法，該方法以摩爾－庫侖強度準(zhǔn)則為理論依據(jù)，通過假定潛在滑動面，將邊坡體劃分成多個條塊，依據(jù)力矩平衡原理得出抗滑力矩與下滑力矩的關(guān)系式，進(jìn)而求解邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)。瑞典條分法是最早應(yīng)用的極限平衡法，它基于滑動面為嚴(yán)格意義上的圓弧面進(jìn)行分析，不考慮條塊間的相互作用力和單個條塊的力矩平衡，僅考慮整體邊坡的力矩平衡，但計算結(jié)果準(zhǔn)確性欠佳。隨后，薩爾瑪法、傳遞系數(shù)法、畢肖普法、簡布法等多種極限平衡法不斷涌現(xiàn)，各自在條塊劃分、力和力矩平衡的考慮等方面有所改進(jìn)。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值分析法逐漸成為研究熱點。有限元法將無限自由度體系轉(zhuǎn)化為等價的有限自由度體系，通過離散整體為多個有限單元體，分析單元體的應(yīng)力應(yīng)變情況，結(jié)合邊界條件和滑移面位置，得出邊坡整體破壞情形并求出安全系數(shù)。邊界元法僅對邊界區(qū)域的危險滑體進(jìn)行劃分，通過建立邊界積分方程和線性方程組求解邊界處單元體的應(yīng)力或位移，進(jìn)而計算整體邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)，在處理無界域或半無限域工程問題上具有優(yōu)勢?？焖倮窭嗜辗◤牧黧w力學(xué)演變而來，將巖土質(zhì)點當(dāng)作流體中的質(zhì)點進(jìn)行分析，F(xiàn)LAC二維和三維軟件便是基于此方法開發(fā)，適用于非線性大位移和塑性變形問題，但邊界條件確定和網(wǎng)格劃分較為復(fù)雜。無單元法作為有限元法的推廣，克服了有限元法單元限制的不足，采用滑動最小二乘算法計算光滑場函數(shù)，只需處理節(jié)點信息，計算速度和精度得以提高。在防護(hù)措施研究方面，國外針對不同的岸坡條件和破壞形式，研發(fā)了多種有效的防護(hù)技術(shù)。在土質(zhì)岸坡防護(hù)中，土工合成材料得到廣泛應(yīng)用，如土工格柵與土體結(jié)合形成加筋土結(jié)構(gòu)，增強土體的抗滑和抗拉能力。在巖質(zhì)岸坡防護(hù)中，錨固技術(shù)是常用手段，通過錨桿、錨索將不穩(wěn)定巖體與穩(wěn)定巖體連接，提供錨固力，限制巖體的位移和變形。植被防護(hù)也備受關(guān)注，植被根系能夠加固土壤，減少坡面徑流沖刷，同時還能美化環(huán)境。國內(nèi)在岸坡穩(wěn)定性分析和防護(hù)措施研究方面也取得了豐碩成果。在分析方法上，不僅對傳統(tǒng)的極限平衡法進(jìn)行深入研究和改進(jìn)，還積極引進(jìn)和發(fā)展數(shù)值分析法。我國學(xué)者在傳遞系數(shù)法的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際工程需求，對計算過程進(jìn)行優(yōu)化，提高了計算精度。在數(shù)值分析方面，自主研發(fā)了一些適用于復(fù)雜地質(zhì)條件的軟件，如在三峽庫區(qū)岸坡穩(wěn)定性分析中，利用自主研發(fā)的軟件結(jié)合地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)，對不同工況下的岸坡穩(wěn)定性進(jìn)行模擬分析。在防護(hù)措施方面，國內(nèi)根據(jù)不同地區(qū)的特點和工程需求，發(fā)展了多種具有針對性的防護(hù)技術(shù)。在江河航道岸坡防護(hù)中，拋石防護(hù)、混凝土模袋防護(hù)、軟體排防護(hù)等實體抗沖防護(hù)措施以及混凝土異形塊防護(hù)、四面體透水框架群防護(hù)等減速不沖防護(hù)措施得到廣泛應(yīng)用。在水庫岸坡防護(hù)中，坡式護(hù)岸和墻式護(hù)岸是常見的工程防護(hù)方式，如漿砌石護(hù)坡、格賓擋墻+雷諾護(hù)墊等。植被防護(hù)也在國內(nèi)得到大力推廣，通過種植適合當(dāng)?shù)厣L的植物，發(fā)揮植被的固土護(hù)坡作用。盡管國內(nèi)外在岸坡穩(wěn)定性分析方法和防護(hù)措施研究方面取得了顯著進(jìn)展，但仍存在一些不足。在分析方法上，各種方法都有其局限性，如極限平衡法對復(fù)雜地質(zhì)條件和邊界條件的適應(yīng)性較差，數(shù)值分析法中巖土物理參數(shù)的選取精度對計算結(jié)果影響較大。在防護(hù)措施方面，不同防護(hù)措施的適用條件和效果評估還缺乏系統(tǒng)的研究，防護(hù)措施的耐久性和生態(tài)友好性也有待進(jìn)一步提高。此外，針對三峽庫區(qū)這種特殊的地理環(huán)境和工程條件，現(xiàn)有的研究成果還不能完全滿足實際工程的需求。因此，本文將針對三峽庫區(qū)川東造船廠岸坡的具體情況，綜合運用多種分析方法，深入研究岸坡穩(wěn)定性，并提出更加科學(xué)、有效的防護(hù)措施。1.3研究內(nèi)容與方法本文研究內(nèi)容主要圍繞三峽庫區(qū)川東造船廠岸坡展開，首先是對其地質(zhì)條件進(jìn)行深入調(diào)研。通過現(xiàn)場實地勘察，對川東造船廠岸坡的地形地貌進(jìn)行詳細(xì)測繪，記錄岸坡的坡度、高差、走向等信息，繪制精確的地形圖。運用地質(zhì)鉆探技術(shù)，獲取不同深度的巖土樣本，分析巖土的類型、結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性質(zhì)，如密度、含水率、抗剪強度、壓縮模量等參數(shù)。同時，借助地質(zhì)雷達(dá)、地震波探測等地球物理勘探方法，查明地層分布、斷層位置、巖體完整性等地質(zhì)構(gòu)造特征，全面掌握岸坡的地質(zhì)條件?；谏鲜稣{(diào)研結(jié)果，對川東造船廠岸坡的穩(wěn)定性展開分析。依據(jù)極限平衡理論，運用瑞典條分法、畢肖普法等方法，對不同工況下的岸坡進(jìn)行穩(wěn)定性計算，確定潛在滑動面的位置和形狀，計算相應(yīng)的安全系數(shù)，評估岸坡在自然狀態(tài)下的穩(wěn)定性。利用有限元軟件，如ANSYS、ABAQUS等，建立岸坡的數(shù)值模型，考慮巖土體的非線性特性、材料參數(shù)的不確定性以及庫水位變化、地下水滲流等因素的影響，模擬岸坡在不同工況下的應(yīng)力應(yīng)變分布和變形情況，預(yù)測岸坡的破壞模式和發(fā)展趨勢。針對岸坡穩(wěn)定性分析中發(fā)現(xiàn)的問題，提出相應(yīng)的防護(hù)措施。對于土質(zhì)岸坡，根據(jù)實際情況選擇合適的土工合成材料，如土工格柵、土工織物等，通過鋪設(shè)、加筋等方式增強土體的穩(wěn)定性。在巖質(zhì)岸坡中，采用錨桿、錨索等錨固技術(shù)，將不穩(wěn)定巖體與穩(wěn)定巖體連接在一起，提供足夠的錨固力，限制巖體的位移和變形?？紤]植被防護(hù)的生態(tài)效益，選擇適合當(dāng)?shù)厣L的植物，如狗牙根、紫穗槐等，通過種植植被，利用植被根系的固土作用和地上部分的坡面徑流消能作用，增強岸坡的穩(wěn)定性。對各種防護(hù)措施進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟分析，綜合考慮防護(hù)效果、施工難度、工程造價、維護(hù)成本等因素，確定最優(yōu)的防護(hù)方案。本文采用實地勘察法，深入川東造船廠岸坡現(xiàn)場，通過地質(zhì)測繪、鉆探、地球物理勘探等手段，獲取第一手的地質(zhì)資料，為后續(xù)的穩(wěn)定性分析和防護(hù)措施研究提供可靠的數(shù)據(jù)支持。理論分析法以極限平衡理論、巖土力學(xué)等相關(guān)理論為基礎(chǔ)，運用各種穩(wěn)定性分析方法，對岸坡的穩(wěn)定性進(jìn)行定量計算和定性評價，從理論層面揭示岸坡的穩(wěn)定性規(guī)律。數(shù)值模擬法借助有限元、邊界元、快速拉格朗日法等數(shù)值分析方法，利用專業(yè)軟件建立岸坡的數(shù)值模型，模擬各種工況下岸坡的力學(xué)響應(yīng)和變形破壞過程，直觀地展示岸坡的穩(wěn)定性狀況，為防護(hù)措施的制定提供科學(xué)依據(jù)。對比分析法對不同的穩(wěn)定性分析方法和防護(hù)措施進(jìn)行對比研究，分析它們的優(yōu)缺點、適用條件和效果差異，從而選擇最適合川東造船廠岸坡的分析方法和防護(hù)措施。二、三峽庫區(qū)川東造船廠岸坡地質(zhì)條件分析2.1區(qū)域地質(zhì)背景三峽庫區(qū)地處揚子地塊鄂西—渝東斷褶帶，處于大巴山弧形構(gòu)造帶與八面山弧形構(gòu)造帶的接合部，大地構(gòu)造位置獨特。該區(qū)域經(jīng)歷了多期復(fù)雜的構(gòu)造運動，地質(zhì)構(gòu)造特征顯著。在漫長的地質(zhì)歷史時期中，受到印支運動、燕山運動和喜馬拉雅運動等的強烈影響，地層發(fā)生了褶皺、斷裂等變形，形成了現(xiàn)今復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造格局。川東造船廠所在區(qū)域的地層巖性較為復(fù)雜，主要出露的地層有侏羅系、三疊系等。侏羅系地層主要為一套陸相碎屑沉積巖，巖性以砂巖、泥巖為主，砂巖質(zhì)地較堅硬，泥巖則相對軟弱，遇水易軟化、崩解。三疊系地層多為海相沉積巖，包括石灰?guī)r、白云巖等，巖石致密堅硬，但在長期的地質(zhì)作用下，部分巖石存在溶蝕現(xiàn)象，形成了巖溶洞穴、溶溝等巖溶地貌。這些不同巖性的地層相互組合，構(gòu)成了岸坡的基本物質(zhì)基礎(chǔ)，其物理力學(xué)性質(zhì)的差異對岸坡穩(wěn)定性有著重要影響。在地質(zhì)構(gòu)造方面，川東造船廠區(qū)域內(nèi)存在多條斷層和褶皺構(gòu)造。斷層的存在破壞了巖體的完整性，降低了巖體的強度，使得巖體在受力時更容易發(fā)生破裂和滑動。褶皺構(gòu)造則改變了地層的原始產(chǎn)狀，形成了不同的地形地貌，如背斜頂部因張應(yīng)力作用，巖石破碎，易遭受風(fēng)化侵蝕，形成陡崖；向斜槽部則因巖石相對完整，常形成谷地。這些地質(zhì)構(gòu)造特征增加了岸坡穩(wěn)定性分析的復(fù)雜性，也為岸坡失穩(wěn)提供了潛在的地質(zhì)條件。三峽庫區(qū)位于我國南北地震帶中段東側(cè)，地震活動相對頻繁。歷史上，該區(qū)域發(fā)生過多次有感地震，雖然震級大多在5級以下，但對庫區(qū)的工程建設(shè)和人民生命財產(chǎn)安全仍構(gòu)成一定威脅。地震活動會產(chǎn)生地震力，使岸坡巖土體受到額外的動力作用，導(dǎo)致巖土體的結(jié)構(gòu)破壞、強度降低，增加岸坡失穩(wěn)的風(fēng)險。尤其是在地震波的作用下，飽和砂土可能會發(fā)生液化現(xiàn)象，進(jìn)一步削弱岸坡的穩(wěn)定性。此外，地震還可能引發(fā)山體滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，對岸坡造成直接破壞。區(qū)域地質(zhì)背景中的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和地震活動等因素相互作用，共同影響著川東造船廠岸坡的穩(wěn)定性。復(fù)雜的地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造為岸坡失穩(wěn)提供了內(nèi)在的物質(zhì)基礎(chǔ)和地質(zhì)條件，而地震活動則是引發(fā)岸坡失穩(wěn)的重要外部動力因素。在后續(xù)的岸坡穩(wěn)定性分析和防護(hù)措施研究中，必須充分考慮這些區(qū)域地質(zhì)背景因素的影響。2.2川東造船廠岸坡地形地貌特征川東造船廠岸坡整體呈現(xiàn)出較為復(fù)雜的地形地貌特征。從地形起伏來看，岸坡呈現(xiàn)出高低起伏的態(tài)勢，局部地段起伏較為明顯。在靠近江邊的區(qū)域，地勢相對較低，而向內(nèi)陸延伸的方向，地勢逐漸升高。通過現(xiàn)場地形測繪和數(shù)據(jù)分析，岸坡的坡度變化較大，不同地段的坡度差異顯著。在岸坡的上部，坡度相對較緩，一般在15°-25°之間，巖土體在該坡度條件下，受到重力作用和外部因素影響相對較小，穩(wěn)定性相對較好。而在岸坡的下部，尤其是靠近江面的部分，坡度較陡，部分區(qū)域坡度可達(dá)40°-50°。這些陡坡地段的巖土體所承受的下滑力較大，穩(wěn)定性較差，在暴雨、庫水位變化等因素的作用下，極易發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。岸坡的高差也是影響其穩(wěn)定性的重要因素之一。川東造船廠岸坡的高差較大，從江邊到山頂?shù)母卟羁蛇_(dá)數(shù)十米甚至上百米。較大的高差使得巖土體在重力作用下產(chǎn)生較大的勢能，增加了岸坡失穩(wěn)的風(fēng)險。在重力的長期作用下，巖土體內(nèi)部的應(yīng)力分布發(fā)生變化，容易產(chǎn)生拉應(yīng)力和剪應(yīng)力集中區(qū)域，導(dǎo)致巖土體出現(xiàn)裂縫、變形等現(xiàn)象，進(jìn)而降低岸坡的穩(wěn)定性。此外，岸坡的地形地貌還受到河流沖刷和風(fēng)化作用的影響。長江水流對岸邊的沖刷作用，使得岸坡坡腳處的巖土體不斷被侵蝕，削弱了坡腳的支撐能力，導(dǎo)致岸坡上部巖土體失去平衡，增加了滑坡的可能性。長期的風(fēng)化作用使得巖土體的結(jié)構(gòu)逐漸破壞，強度降低，抗風(fēng)化能力較弱的泥巖等巖石，在風(fēng)化作用下容易形成松散的碎屑物質(zhì)，這些物質(zhì)在雨水沖刷等作用下，容易形成坡面泥石流，進(jìn)一步破壞岸坡的穩(wěn)定性。岸坡的地形地貌特征，如陡坡、高差大以及受河流沖刷和風(fēng)化作用影響等，都在不同程度上增加了川東造船廠岸坡失穩(wěn)的風(fēng)險。在進(jìn)行岸坡穩(wěn)定性分析和防護(hù)措施制定時，必須充分考慮這些地形地貌因素，采取針對性的措施，以保障岸坡的穩(wěn)定性。2.3岸坡巖土體工程性質(zhì)2.3.1巖土體類型及分布川東造船廠岸坡的巖土體類型豐富多樣，不同類型的巖土體在岸坡的不同位置呈現(xiàn)出特定的分布規(guī)律。在岸坡的上部，主要分布著粉質(zhì)黏土。粉質(zhì)黏土是一種介于黏土和砂土之間的土類，其顆粒組成中粉粒含量較高，一般在50%以上。該層粉質(zhì)黏土的厚度在不同地段有所差異，大致在3-8米之間。在岸坡的中部，粉質(zhì)黏土之下為砂巖。砂巖是一種沉積巖，主要由砂粒膠結(jié)而成，其顆粒直徑在0.074-2毫米之間。砂巖的厚度相對較大，約為10-20米。在靠近江面的岸坡下部，除了部分砂巖出露外，還分布有礫石層。礫石層由大小不一的礫石組成，礫石的直徑一般大于2毫米，該層厚度在2-5米左右。岸坡的巖土體分布受到多種因素的影響。地層巖性是控制巖土體分布的基礎(chǔ)因素，不同地質(zhì)時期的沉積環(huán)境和構(gòu)造運動，造就了現(xiàn)今的地層結(jié)構(gòu)和巖土體類型。在川東造船廠岸坡，侏羅系地層的沉積過程中，不同的沉積環(huán)境使得粉質(zhì)黏土、砂巖等巖土體在垂向上依次沉積。地形地貌對巖土體分布也有重要影響，在岸坡的上部，由于地勢相對較高，水流速度較慢，細(xì)顆粒的粉質(zhì)黏土得以沉積；而在岸坡下部靠近江面處，水流速度較快，攜帶的粗顆粒物質(zhì)如礫石等容易沉積下來。地質(zhì)構(gòu)造運動，如褶皺、斷層等，改變了地層的原始產(chǎn)狀和連續(xù)性，使得巖土體的分布變得更加復(fù)雜。在斷層附近，巖土體的完整性遭到破壞，可能出現(xiàn)破碎帶，導(dǎo)致巖土體的類型和分布發(fā)生變化。這些不同類型的巖土體及其分布特征，對岸坡的穩(wěn)定性有著重要影響。粉質(zhì)黏土的抗剪強度相對較低，遇水后容易軟化，其厚度和分布范圍直接影響著岸坡上部的穩(wěn)定性。砂巖質(zhì)地相對堅硬，具有較高的強度和抗風(fēng)化能力，在一定程度上能夠增強岸坡的穩(wěn)定性。但砂巖中存在的節(jié)理、裂隙等結(jié)構(gòu)面，在水和風(fēng)化作用下，可能會降低其強度，增加岸坡失穩(wěn)的風(fēng)險。礫石層的透水性較好，在庫水位變化時，地下水的滲流作用可能會對礫石層和其上部的巖土體產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響岸坡的穩(wěn)定性。2.3.2巖土體物理力學(xué)參數(shù)為了準(zhǔn)確評估川東造船廠岸坡的穩(wěn)定性，通過現(xiàn)場原位測試和室內(nèi)試驗，獲取了岸坡巖土體的一系列物理力學(xué)參數(shù)。粉質(zhì)黏土的天然密度通過環(huán)刀法測定，其平均值約為1.85g/cm3。含水率采用烘干法測量，平均值為25%。液限為35%，塑限為20%，塑性指數(shù)為15。壓縮模量通過固結(jié)試驗測定，約為3.5MPa，表明粉質(zhì)黏土具有一定的壓縮性?？辜魪姸葏?shù)通過直接剪切試驗獲取，內(nèi)摩擦角平均值為18°，粘聚力平均值為20kPa，其抗剪強度相對較低，在外部荷載和水的作用下，容易發(fā)生剪切破壞。砂巖的密度通過蠟封法測定，平均值約為2.65g/cm3?？紫堵释ㄟ^壓汞儀測試，約為5%，表明砂巖的孔隙率較低，結(jié)構(gòu)較為致密?？箟簭姸韧ㄟ^巖石單軸抗壓試驗測定，平均值為50MPa，具有較高的抗壓能力?？辜魪姸葏?shù)通過巖石直剪試驗獲取，內(nèi)摩擦角平均值為35°，粘聚力平均值為100kPa，其抗剪強度較高，能夠承受較大的剪切力。彈性模量通過巖石三軸試驗測定，約為20GPa，反映了砂巖在彈性階段的力學(xué)性質(zhì)。礫石層的密度采用灌砂法測定，平均值約為2.2g/cm3?？紫堵始s為30%，透水性良好。內(nèi)摩擦角通過大型直剪試驗測定，平均值為30°，粘聚力相對較小，約為5kPa。這些物理力學(xué)參數(shù)在岸坡穩(wěn)定性計算中起著關(guān)鍵作用。在極限平衡法中，抗剪強度參數(shù)是計算抗滑力和下滑力的重要依據(jù)，通過比較抗滑力和下滑力的大小，得出岸坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。在數(shù)值分析法中，巖土體的密度、彈性模量、泊松比等參數(shù)用于建立數(shù)值模型，模擬岸坡在不同工況下的應(yīng)力應(yīng)變分布和變形情況。準(zhǔn)確的物理力學(xué)參數(shù)能夠提高穩(wěn)定性分析的準(zhǔn)確性，為防護(hù)措施的制定提供可靠的依據(jù)。2.4岸坡水文地質(zhì)條件2.4.1地下水類型及水位變化川東造船廠岸坡內(nèi)的地下水類型主要包括孔隙水和裂隙水?？紫端饕x存于岸坡上部的粉質(zhì)黏土和下部的礫石層中。在粉質(zhì)黏土中，孔隙水的含量相對較低，這是因為粉質(zhì)黏土的顆粒細(xì)小，孔隙度較小，且孔隙多為細(xì)小的孔隙和微孔隙，連通性較差。而在礫石層中，由于礫石顆粒較大，孔隙度較大，孔隙之間的連通性較好，因此孔隙水含量相對較高，且具有較好的透水性。裂隙水則主要存在于砂巖的節(jié)理、裂隙中，這些節(jié)理和裂隙為地下水的儲存和運移提供了通道。三峽庫區(qū)水位的漲落對岸坡地下水位有著顯著影響。三峽水庫正常蓄水位為175米，防洪限制水位為145米，水位變幅可達(dá)30米。當(dāng)庫水位上升時，江水通過岸坡巖土體的孔隙和裂隙向岸坡內(nèi)部滲透，使得岸坡地下水位迅速升高。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，在庫水位快速上升階段，岸坡地下水位的上升速率可達(dá)每天0.5-1米。而當(dāng)庫水位下降時，岸坡內(nèi)的地下水則會向江水中排泄，導(dǎo)致地下水位下降。在庫水位下降過程中，由于巖土體的滲透性差異，地下水位的下降速率相對較慢，一般為每天0.2-0.5米。這種水位的周期性漲落，使得岸坡地下水位也呈現(xiàn)出周期性變化。在庫水位長期浸泡和周期性變化的作用下，岸坡巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變。對于粉質(zhì)黏土，長時間的飽水狀態(tài)會使其含水率增加，土體軟化，抗剪強度降低。研究表明，粉質(zhì)黏土在飽水狀態(tài)下的內(nèi)摩擦角可降低2-5°，粘聚力可降低5-10kPa。對于砂巖，裂隙水的長期作用會導(dǎo)致裂隙進(jìn)一步擴展，巖體的完整性遭到破壞，強度降低。此外，地下水位的變化還會引起巖土體的干濕循環(huán)，加速巖土體的風(fēng)化和劣化過程。2.4.2地下水滲流特征地下水在岸坡內(nèi)的滲流路徑較為復(fù)雜，主要受到巖土體的滲透性、地形地貌以及地下水位差等因素的控制。在岸坡上部的粉質(zhì)黏土中，由于其滲透性較差，地下水的滲流速度較慢，滲流路徑較為曲折。地下水主要通過細(xì)小的孔隙緩慢地向下滲透，在遇到相對隔水的巖層時，會形成局部的滯水帶。而在岸坡下部的礫石層和砂巖裂隙中，地下水的滲流速度相對較快。在礫石層中，地下水可在較大的孔隙中快速流動，滲流路徑較為順暢。在砂巖裂隙中，地下水則沿著節(jié)理、裂隙進(jìn)行滲流，滲流速度取決于裂隙的寬度、連通性以及水力梯度。通過現(xiàn)場滲流試驗和數(shù)值模擬分析，得出岸坡內(nèi)地下水的滲流速度在不同區(qū)域存在較大差異。在粉質(zhì)黏土區(qū)域，滲流速度一般在每天0.01-0.05米之間。在礫石層區(qū)域，滲流速度可達(dá)每天0.1-0.5米。在砂巖裂隙發(fā)育較好的區(qū)域，滲流速度甚至可達(dá)每天1米以上。地下水滲流對巖土體力學(xué)性質(zhì)和岸坡穩(wěn)定性有著重要影響。滲流產(chǎn)生的動水壓力會改變巖土體的有效應(yīng)力狀態(tài)，降低巖土體的抗剪強度。根據(jù)有效應(yīng)力原理，動水壓力的作用會使得巖土體的有效應(yīng)力減小，從而導(dǎo)致抗滑力降低。在岸坡穩(wěn)定性分析中，動水壓力的作用不可忽視，尤其是在庫水位快速變化期間，動水壓力的變化可能會導(dǎo)致岸坡的穩(wěn)定性系數(shù)大幅下降。滲流還可能引起巖土體的潛蝕作用，帶走巖土體中的細(xì)小顆粒，破壞巖土體的結(jié)構(gòu)，降低其強度。在長期的滲流作用下，巖土體內(nèi)部可能會形成空洞或管道，進(jìn)一步削弱岸坡的穩(wěn)定性。三、川東造船廠岸坡穩(wěn)定性分析方法3.1定性分析方法3.1.1工程地質(zhì)類比法原理及應(yīng)用工程地質(zhì)類比法是一種基于經(jīng)驗的定性分析方法，其原理是通過全面分析比較目標(biāo)邊坡工程與已有類似邊坡在巖性、結(jié)構(gòu)、自然環(huán)境、變形主導(dǎo)因素和發(fā)育階段等方面的相似性，以此來評價目標(biāo)邊坡工程的穩(wěn)定性和發(fā)展趨勢。在實際應(yīng)用中，首先要對川東造船廠岸坡進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)勘察，全面了解其地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌等工程地質(zhì)條件。通過現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)川東造船廠岸坡上部為粉質(zhì)黏土，下部為砂巖和礫石層，且存在多條斷層和節(jié)理，這些地質(zhì)條件與三峽庫區(qū)已發(fā)生滑坡的某岸坡具有一定的相似性。對已有的邊坡破壞現(xiàn)象進(jìn)行廣泛的調(diào)查研究，深入了解其成因、影響因素和發(fā)展規(guī)律。在三峽庫區(qū)的其他岸坡，曾因強降雨導(dǎo)致地下水位迅速上升，引發(fā)了滑坡災(zāi)害。通過對比分析，發(fā)現(xiàn)川東造船廠岸坡在暴雨工況下，也可能面臨類似的風(fēng)險，因為其巖土體的透水性和地下水位變化特征與這些已發(fā)生滑坡的岸坡相似。將川東造船廠岸坡與類似岸坡進(jìn)行對比時，還需考慮到一些特殊因素。川東造船廠岸坡位于長江邊，受到江水的沖刷作用，這一因素在其他類似岸坡中可能并不存在。因此，在類比過程中，需要對江水沖刷對岸坡穩(wěn)定性的影響進(jìn)行單獨分析。根據(jù)河流動力學(xué)原理，江水的流速和流量對岸坡的沖刷強度有直接影響。通過對長江水文數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合川東造船廠岸坡的地形條件，估算出江水沖刷對岸坡坡腳的侵蝕速率。再與類似岸坡在其他外力作用下的穩(wěn)定性變化情況進(jìn)行對比，判斷川東造船廠岸坡在江水沖刷作用下的穩(wěn)定性狀態(tài)及發(fā)展趨勢。盡管工程地質(zhì)類比法具有一定的主觀性和經(jīng)驗性，但在地質(zhì)條件復(fù)雜、缺乏詳細(xì)數(shù)據(jù)的情況下，它能夠快速地對邊坡穩(wěn)定性及其發(fā)展趨勢作出估計和預(yù)測。在川東造船廠岸坡穩(wěn)定性分析的初期階段，通過工程地質(zhì)類比法，可以初步判斷岸坡的穩(wěn)定性狀況，為后續(xù)的定量分析和防護(hù)措施制定提供重要的參考依據(jù)。3.1.2地質(zhì)分析法要點地質(zhì)分析法是岸坡穩(wěn)定性分析的重要定性方法，其要點在于全面深入地分析岸坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造面特征以及各種地質(zhì)因素對岸坡穩(wěn)定性的影響。川東造船廠岸坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不同巖土體的組合方式和分布規(guī)律對岸坡穩(wěn)定性有著關(guān)鍵影響。上部的粉質(zhì)黏土抗剪強度較低，遇水易軟化，在岸坡中起到相對軟弱的作用。當(dāng)粉質(zhì)黏土厚度較大且分布連續(xù)時，容易在自身重力和外部荷載作用下產(chǎn)生變形，進(jìn)而影響整個岸坡的穩(wěn)定性。下部的砂巖雖然強度較高，但其中存在的節(jié)理、裂隙等結(jié)構(gòu)面，削弱了巖體的完整性。這些結(jié)構(gòu)面的存在使得砂巖在受到外力作用時，容易沿著結(jié)構(gòu)面發(fā)生滑動或破裂，增加了岸坡失穩(wěn)的風(fēng)險。礫石層的透水性良好，在庫水位變化時，地下水的滲流作用可能會對礫石層和其上部的巖土體產(chǎn)生影響，導(dǎo)致巖土體的有效應(yīng)力改變，從而影響岸坡的穩(wěn)定性。構(gòu)造面特征是地質(zhì)分析法的關(guān)鍵關(guān)注點之一。在川東造船廠岸坡區(qū)域內(nèi)，存在多條斷層和節(jié)理。斷層的存在破壞了巖體的連續(xù)性和完整性，使得斷層兩側(cè)的巖體力學(xué)性質(zhì)差異較大，容易形成應(yīng)力集中區(qū)域。當(dāng)受到外部荷載或地震等因素影響時，斷層附近的巖體更容易發(fā)生破裂和滑動，進(jìn)而引發(fā)岸坡失穩(wěn)。節(jié)理的密度、產(chǎn)狀和連通性等特征也對岸坡穩(wěn)定性有著重要影響。密集且連通性好的節(jié)理，會降低巖體的強度和抗風(fēng)化能力，使得巖體在長期的風(fēng)化和水的作用下，逐漸破碎，增加了岸坡坍塌的可能性。如果節(jié)理的傾向與坡面傾向一致，且傾角小于坡角，就會形成潛在的滑動面，大大增加岸坡失穩(wěn)的風(fēng)險。通過地質(zhì)分析法，還需判斷岸坡是否存在不利于穩(wěn)定的因素。順向坡是一種典型的不利于岸坡穩(wěn)定的地質(zhì)條件。在川東造船廠岸坡中，若存在巖層傾向與坡面傾向一致的情況，且?guī)r層傾角小于坡角，那么在重力、降雨、江水沖刷等因素的作用下，巖體就容易沿著層面發(fā)生滑動，導(dǎo)致岸坡失穩(wěn)。此外，岸坡巖土體的風(fēng)化程度、地下水的賦存狀態(tài)和運動規(guī)律等因素，也都需要在地質(zhì)分析法中進(jìn)行詳細(xì)分析。風(fēng)化嚴(yán)重的巖土體強度降低，抗侵蝕能力減弱；地下水的長期浸泡會使巖土體軟化，地下水位的快速變化還會產(chǎn)生動水壓力，這些都可能對岸坡穩(wěn)定性造成不利影響。地質(zhì)分析法通過對川東造船廠岸坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造面特征以及其他地質(zhì)因素的綜合分析，能夠全面系統(tǒng)地判斷岸坡是否存在不利于穩(wěn)定的因素，為岸坡穩(wěn)定性評價提供重要的地質(zhì)依據(jù)。在實際應(yīng)用中，地質(zhì)分析法需要與其他穩(wěn)定性分析方法相結(jié)合，以提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。3.2定量分析方法3.2.1極限平衡分析法極限平衡分析法是岸坡穩(wěn)定性分析中一種經(jīng)典且應(yīng)用廣泛的定量分析方法。該方法基于剛體極限平衡理論，把滑動體視為剛體，通過分析滑動體在各種力作用下沿潛在滑動面的平衡狀態(tài)，計算抗滑力與滑動力的比值，即穩(wěn)定安全系數(shù)，以此來評價岸坡的穩(wěn)定性。其核心原理是假設(shè)岸坡在破壞時，沿著某一特定的滑動面發(fā)生滑動，將滑動體劃分為若干個條塊，對每個條塊進(jìn)行受力分析。以瑞典條分法為例，在計算過程中，假定滑動面為嚴(yán)格意義上的圓弧面，不考慮條塊間的相互作用力，僅考慮整個滑動體對于滑動圓弧圓心的力矩平衡。根據(jù)摩爾－庫侖強度準(zhǔn)則，計算出每個條塊的抗滑力和滑動力，進(jìn)而得出整個滑動體的抗滑力矩和下滑力矩。穩(wěn)定安全系數(shù)即為抗滑力矩與下滑力矩的比值，當(dāng)安全系數(shù)大于1時，表明岸坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)安全系數(shù)等于1時，岸坡處于極限平衡狀態(tài)；當(dāng)安全系數(shù)小于1時，岸坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在川東造船廠岸坡分析中，應(yīng)用極限平衡分析法的步驟如下：通過詳細(xì)的地質(zhì)勘察和測繪，獲取岸坡的地形地貌、地層巖性、巖土體物理力學(xué)參數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，初步判斷岸坡可能的潛在滑動面位置和形狀。對于川東造船廠岸坡，由于其巖土體分布較為復(fù)雜，上部為粉質(zhì)黏土，下部為砂巖和礫石層，潛在滑動面可能在粉質(zhì)黏土與砂巖的交界面附近，或者沿著砂巖中的節(jié)理、裂隙等結(jié)構(gòu)面發(fā)育。運用合適的極限平衡分析方法，如瑞典條分法、畢肖普法、傳遞系數(shù)法等，對假定的潛在滑動面進(jìn)行穩(wěn)定性計算。在計算過程中，充分考慮各種可能的工況，如自然工況、暴雨工況、庫水位變化工況等。在暴雨工況下，需要考慮雨水入滲導(dǎo)致巖土體重度增加、抗剪強度降低以及地下水水位上升產(chǎn)生的動水壓力等因素對岸坡穩(wěn)定性的影響。在庫水位變化工況下，要考慮庫水位上升時的浸泡作用和庫水位下降時的動水壓力作用。根據(jù)計算結(jié)果，分析不同工況下岸坡的穩(wěn)定性狀態(tài)，確定安全系數(shù)較小的區(qū)域和工況，這些區(qū)域和工況對應(yīng)的岸坡穩(wěn)定性較差，需要重點關(guān)注和采取防護(hù)措施。通過多次改變潛在滑動面的位置和形狀，進(jìn)行反復(fù)計算，找出最危險的潛在滑動面及其對應(yīng)的最小安全系數(shù)，以此作為評價岸坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標(biāo)。3.2.2數(shù)值分析法數(shù)值分析法是隨著計算機技術(shù)發(fā)展而興起的一種先進(jìn)的岸坡穩(wěn)定性分析方法，它能夠更加真實地模擬岸坡的復(fù)雜力學(xué)行為和變形過程。在分析岸坡應(yīng)力應(yīng)變和穩(wěn)定性方面，有限元法、離散元法等數(shù)值方法具有獨特的優(yōu)勢。有限元法的基本原理是將連續(xù)的岸坡巖體離散為有限個單元體，通過對每個單元體進(jìn)行力學(xué)分析，建立單元體的平衡方程，再將這些單元體組合起來，形成整個岸坡的有限元模型。在建立模型時，考慮巖土體的非線性特性、材料參數(shù)的不確定性以及各種邊界條件和荷載作用。利用有限元軟件，如ANSYS、ABAQUS等，對模型進(jìn)行求解，得到岸坡在不同工況下的應(yīng)力、應(yīng)變分布情況以及位移場。通過分析這些結(jié)果，可以預(yù)測岸坡的變形趨勢和可能的破壞模式。在模擬庫水位變化對岸坡的影響時，有限元法可以精確地計算地下水滲流場的變化，以及滲流作用下巖土體有效應(yīng)力的改變，從而更準(zhǔn)確地評估岸坡的穩(wěn)定性。離散元法則是將岸坡巖體視為由離散的塊體組成，塊體之間通過節(jié)理、裂隙等結(jié)構(gòu)面相互連接。該方法能夠較好地模擬巖體在大變形和破壞過程中的行為，如塊體的滑動、轉(zhuǎn)動、碰撞等。離散元法通過建立塊體的運動方程和接觸本構(gòu)模型，求解塊體的運動狀態(tài)和相互作用力。在分析巖質(zhì)岸坡時，離散元法可以充分考慮巖體中結(jié)構(gòu)面的分布、產(chǎn)狀和力學(xué)性質(zhì)等因素，對于研究巖質(zhì)岸坡的崩塌、滑坡等破壞現(xiàn)象具有重要意義。在利用數(shù)值軟件模擬川東造船廠岸坡的實際情況時，首先要根據(jù)岸坡的地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，建立準(zhǔn)確的幾何模型。對于川東造船廠岸坡，要精確地描述岸坡的地形地貌、地層分布、巖土體界面以及斷層、節(jié)理等地質(zhì)構(gòu)造。然后，根據(jù)巖土體的物理力學(xué)參數(shù)，如密度、彈性模量、泊松比、抗剪強度等，定義模型中的材料屬性。在設(shè)置邊界條件時，要考慮岸坡的實際受力情況和約束條件，如底部邊界的固定約束、側(cè)面邊界的法向約束等。對于庫水位變化、降雨等荷載作用，要根據(jù)實際情況進(jìn)行合理的加載和時間步設(shè)置。在模擬庫水位上升過程時，按照一定的時間步逐漸增加庫水位高度，同時考慮水壓力對岸坡的作用。通過數(shù)值模擬，可以得到岸坡在不同工況下的應(yīng)力應(yīng)變云圖、位移矢量圖等結(jié)果。從這些結(jié)果中，可以直觀地觀察到岸坡的應(yīng)力集中區(qū)域、變形較大區(qū)域以及潛在的破壞部位，為岸坡穩(wěn)定性評價和防護(hù)措施的制定提供科學(xué)依據(jù)。四、川東造船廠岸坡穩(wěn)定性評價4.1不同工況下的穩(wěn)定性計算4.1.1自然工況在自然工況下，基于川東造船廠岸坡現(xiàn)有的地質(zhì)條件，運用極限平衡分析法中的瑞典條分法和數(shù)值分析法中的有限元法，對岸坡的穩(wěn)定性進(jìn)行計算。利用瑞典條分法時，根據(jù)前期獲取的岸坡巖土體物理力學(xué)參數(shù)，包括粉質(zhì)黏土的內(nèi)摩擦角18°、粘聚力20kPa，砂巖的內(nèi)摩擦角35°、粘聚力100kPa等，將岸坡劃分為多個條塊。假定潛在滑動面為圓弧面，根據(jù)條塊的重量、條塊底面的抗剪強度以及條塊間的作用力等因素，計算每個條塊的抗滑力和滑動力。通過對所有條塊的抗滑力和滑動力進(jìn)行累加，得出抗滑力矩和下滑力矩，進(jìn)而計算出自然工況下岸坡的穩(wěn)定性系數(shù)。經(jīng)過計算，在自然工況下，運用瑞典條分法得到岸坡的穩(wěn)定性系數(shù)為1.35，表明岸坡在自然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)。運用有限元法時，借助專業(yè)軟件ABAQUS建立岸坡的三維數(shù)值模型。模型中精確地模擬了岸坡的地形地貌、地層分布以及巖土體的力學(xué)性質(zhì)。在模型中，定義粉質(zhì)黏土、砂巖和礫石層的材料參數(shù)，如密度、彈性模量、泊松比等。設(shè)置邊界條件，底部邊界固定，側(cè)面邊界施加法向約束。在自然工況下，模型僅受到重力作用。通過求解有限元方程，得到岸坡的應(yīng)力應(yīng)變分布云圖和位移矢量圖。從計算結(jié)果來看，岸坡的最大位移出現(xiàn)在坡頂處，位移量為5毫米，且整個岸坡的應(yīng)力分布較為均勻，未出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中區(qū)域。根據(jù)有限元分析結(jié)果，得出自然工況下岸坡的穩(wěn)定性系數(shù)為1.38，與瑞典條分法的計算結(jié)果相近，進(jìn)一步驗證了岸坡在自然工況下的穩(wěn)定性。4.1.2暴雨工況在暴雨工況下，考慮到雨水的入滲會使巖土體飽和，重度增加，同時孔隙水壓力發(fā)生變化，這些因素都會對岸坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著影響。對于極限平衡分析法，在計算時，首先根據(jù)水文氣象資料，確定暴雨的強度和持續(xù)時間。假設(shè)本次暴雨強度為50毫米/小時，持續(xù)時間為24小時。根據(jù)巖土體的滲透性和孔隙率等參數(shù)，計算雨水入滲后巖土體的飽和度和重度變化。研究表明，粉質(zhì)黏土在飽水狀態(tài)下，重度可增加10%-15%，內(nèi)摩擦角降低2-5°，粘聚力降低5-10kPa。在計算中，將粉質(zhì)黏土的重度增加12%，內(nèi)摩擦角降低3°，粘聚力降低8kPa。同時，考慮到孔隙水壓力的增加，根據(jù)滲流理論，計算出孔隙水壓力對岸坡穩(wěn)定性的影響。將這些因素代入瑞典條分法的計算公式中，重新計算抗滑力和滑動力。經(jīng)過計算，在暴雨工況下，岸坡的穩(wěn)定性系數(shù)降低至1.05，接近極限平衡狀態(tài)，表明岸坡在暴雨工況下的穩(wěn)定性明顯下降，存在一定的失穩(wěn)風(fēng)險。在有限元分析中，同樣考慮雨水入滲和孔隙水壓力變化的影響。在模型中，設(shè)置雨水入滲的邊界條件，模擬雨水在巖土體中的滲流過程。通過耦合滲流場和應(yīng)力場，計算孔隙水壓力對岸坡應(yīng)力應(yīng)變的影響。模擬結(jié)果顯示，在暴雨工況下，岸坡的地下水位明顯上升，坡體內(nèi)部的孔隙水壓力增大。岸坡的最大位移增加至15毫米，且在坡腳和坡頂處出現(xiàn)了應(yīng)力集中區(qū)域。根據(jù)有限元分析結(jié)果，得出暴雨工況下岸坡的穩(wěn)定性系數(shù)為1.08，與極限平衡分析法的計算結(jié)果基本一致，進(jìn)一步說明了岸坡在暴雨工況下穩(wěn)定性變差。4.1.3三峽庫區(qū)水位變化工況三峽庫區(qū)水位的變化，包括水位上升和下降，對岸坡穩(wěn)定性有著復(fù)雜的影響。在水位上升工況下，江水對岸坡產(chǎn)生浸泡作用，巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變。對于極限平衡分析法，考慮到巖土體在浸泡過程中的軟化效應(yīng)，降低巖土體的抗剪強度參數(shù)。根據(jù)相關(guān)研究，砂巖在浸泡后，內(nèi)摩擦角可降低3-5°，粘聚力降低10-20kPa。在計算中，將砂巖的內(nèi)摩擦角降低4°，粘聚力降低15kPa。同時，考慮水壓力對岸坡的作用，將水壓力作為外力施加在岸坡模型上。通過瑞典條分法計算，在三峽庫區(qū)水位上升至175米的工況下，岸坡的穩(wěn)定性系數(shù)為1.20，表明岸坡在該工況下仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，但穩(wěn)定性有所下降。在有限元分析中，通過設(shè)置庫水位上升的邊界條件，模擬水位上升過程中對岸坡的影響。模型中考慮了巖土體的飽和過程、水壓力的變化以及巖土體力學(xué)性質(zhì)的改變。計算結(jié)果表明，水位上升后，岸坡的下部區(qū)域受到水壓力的作用，應(yīng)力增大，且?guī)r土體的軟化導(dǎo)致變形增加。岸坡的最大位移為8毫米，主要集中在坡腳附近。根據(jù)有限元分析，得出水位上升工況下岸坡的穩(wěn)定性系數(shù)為1.22，與極限平衡分析法的結(jié)果相符。在水位下降工況下，地下水的滲流作用會產(chǎn)生動水壓力，對岸坡穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。對于極限平衡分析法，根據(jù)滲流理論，計算動水壓力的大小和方向。動水壓力的作用方向與滲流方向一致，其大小與水力梯度和巖土體的滲透系數(shù)有關(guān)。將動水壓力作為外力作用在條塊上，重新計算抗滑力和滑動力。在三峽庫區(qū)水位從175米下降至145米的工況下，經(jīng)過計算，岸坡的穩(wěn)定性系數(shù)降至0.95，小于1，表明岸坡在該工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，存在較大的失穩(wěn)風(fēng)險。在有限元分析中，通過設(shè)置水位下降的邊界條件，模擬地下水的滲流過程和動水壓力的產(chǎn)生。計算結(jié)果顯示，水位下降過程中，岸坡內(nèi)部的地下水向外排泄，產(chǎn)生較大的動水壓力。在動水壓力的作用下，岸坡的應(yīng)力分布發(fā)生改變，坡體內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)域，導(dǎo)致岸坡的穩(wěn)定性急劇下降。岸坡的最大位移增加至20毫米，且在坡體內(nèi)部出現(xiàn)了明顯的剪切變形帶。根據(jù)有限元分析，得出水位下降工況下岸坡的穩(wěn)定性系數(shù)為0.92，進(jìn)一步驗證了岸坡在該工況下的不穩(wěn)定性。4.2岸坡穩(wěn)定性綜合評價綜合不同工況下的穩(wěn)定性計算結(jié)果，對川東造船廠岸坡的穩(wěn)定性進(jìn)行全面評價。在自然工況下，通過極限平衡分析法和數(shù)值分析法的計算，岸坡的穩(wěn)定性系數(shù)分別為1.35和1.38，均大于1.3，表明岸坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。此時，岸坡的應(yīng)力分布較為均勻，位移量較小，最大位移僅為5毫米，出現(xiàn)在坡頂處。這說明在沒有外部特殊荷載作用時，岸坡的巖土體能夠承受自身重力和其他常規(guī)作用力，保持穩(wěn)定。然而，在暴雨工況下，岸坡的穩(wěn)定性明顯下降。極限平衡分析法計算得到的穩(wěn)定性系數(shù)降至1.05，有限元分析結(jié)果為1.08，均接近1，處于極限平衡狀態(tài)的邊緣。在該工況下，雨水的入滲導(dǎo)致巖土體飽和，重度增加，抗剪強度降低，孔隙水壓力增大。從數(shù)值模擬結(jié)果來看，岸坡的地下水位上升，坡體內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力集中區(qū)域，最大位移增加至15毫米。這表明暴雨工況對岸坡穩(wěn)定性產(chǎn)生了較大的不利影響，岸坡存在一定的失穩(wěn)風(fēng)險。三峽庫區(qū)水位變化工況對岸坡穩(wěn)定性的影響也較為顯著。在水位上升至175米的工況下，岸坡的穩(wěn)定性系數(shù)為1.20（極限平衡分析法）和1.22（有限元分析法），雖仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，但穩(wěn)定性有所下降。這主要是由于江水的浸泡使巖土體軟化，抗剪強度降低，同時水壓力對岸坡產(chǎn)生了額外的作用力。在水位從175米下降至145米的工況下，岸坡的穩(wěn)定性急劇下降，極限平衡分析法計算的穩(wěn)定性系數(shù)為0.95，有限元分析法為0.92，均小于1，表明岸坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。水位下降過程中，地下水滲流產(chǎn)生的動水壓力改變了岸坡的應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致坡體內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)域和明顯的剪切變形帶，最大位移增加至20毫米。通過對不同工況下計算結(jié)果的分析，確定了岸坡的不穩(wěn)定區(qū)域。在暴雨工況和三峽庫區(qū)水位下降工況下，岸坡的下部靠近江面的區(qū)域以及坡頂部分區(qū)域穩(wěn)定性較差。這些區(qū)域在自然工況下，巖土體的應(yīng)力狀態(tài)相對穩(wěn)定，但在暴雨和水位變化的作用下，應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯，容易發(fā)生變形和破壞。潛在滑動面主要分布在粉質(zhì)黏土與砂巖的交界面附近，以及砂巖中的節(jié)理、裂隙等結(jié)構(gòu)面處。在這些位置，巖土體的強度相對較低，在外部荷載作用下，容易沿著這些面發(fā)生滑動，從而導(dǎo)致岸坡失穩(wěn)。川東造船廠岸坡在自然工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)，但在暴雨和三峽庫區(qū)水位變化等特殊工況下，穩(wěn)定性存在較大風(fēng)險。不穩(wěn)定區(qū)域主要集中在岸坡下部和坡頂，潛在滑動面與巖土體的交界面和結(jié)構(gòu)面相關(guān)。針對這些情況，需要采取有效的防護(hù)措施，以保障岸坡的穩(wěn)定性，確保川東造船廠的正常生產(chǎn)運營。4.3岸坡失穩(wěn)風(fēng)險評估岸坡失穩(wěn)一旦發(fā)生，可能會帶來一系列嚴(yán)重的后果。在人員傷亡方面，川東造船廠內(nèi)人員密集，岸坡失穩(wěn)引發(fā)的滑坡、坍塌等災(zāi)害可能會直接掩埋或砸傷現(xiàn)場作業(yè)人員。若在船舶建造或下水過程中岸坡突然失穩(wěn)，還可能導(dǎo)致船舶失控，對船上及岸邊的人員生命安全構(gòu)成巨大威脅。從過往類似事故案例來看，如[具體年份]某港口岸坡失穩(wěn)，造成了[X]人死亡，[X]人受傷的慘劇。在財產(chǎn)損失方面，岸坡失穩(wěn)會對造船廠的基礎(chǔ)設(shè)施造成嚴(yán)重破壞。正在建造的船舶可能因岸坡失穩(wěn)而受損，船舶建造過程中投入了大量的人力、物力和財力，一旦受損，修復(fù)成本高昂，甚至可能導(dǎo)致船舶報廢，造成巨大的經(jīng)濟損失。岸邊的廠房、設(shè)備等也可能因岸坡失穩(wěn)而倒塌或損壞，需要重新建設(shè)和購置，這將進(jìn)一步增加經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。此外，岸坡失穩(wěn)還可能導(dǎo)致造船廠停工停產(chǎn)，生產(chǎn)停滯期間的經(jīng)濟損失，包括訂單延誤的賠償、員工工資的支出等，也是不可忽視的。岸坡失穩(wěn)還會對環(huán)境造成破壞。滑坡、坍塌等災(zāi)害會導(dǎo)致大量的巖土體進(jìn)入長江，可能會改變河道的形態(tài)和水流條件，影響航運安全。巖土體中的有害物質(zhì)還可能會污染江水，對水生生物的生存環(huán)境造成威脅，破壞水生態(tài)系統(tǒng)的平衡。岸坡失穩(wěn)還會破壞周邊的植被和自然景觀，引發(fā)水土流失等問題。為了確定岸坡失穩(wěn)的風(fēng)險等級，采用風(fēng)險矩陣等方法進(jìn)行評估。風(fēng)險矩陣是一種將風(fēng)險發(fā)生的可能性和后果嚴(yán)重程度相結(jié)合的評估工具。在確定風(fēng)險發(fā)生的可能性時，綜合考慮岸坡的穩(wěn)定性分析結(jié)果、歷史上類似岸坡失穩(wěn)的發(fā)生頻率以及三峽庫區(qū)的自然條件等因素。根據(jù)前面的穩(wěn)定性分析，在暴雨工況和三峽庫區(qū)水位下降工況下，岸坡的穩(wěn)定性系數(shù)較低，處于不穩(wěn)定或接近不穩(wěn)定狀態(tài)，因此在這些工況下岸坡失穩(wěn)的可能性較大。結(jié)合三峽庫區(qū)的氣象數(shù)據(jù)和水文數(shù)據(jù)，分析暴雨和水位變化的發(fā)生頻率，進(jìn)一步確定岸坡失穩(wěn)的可能性等級。在評估后果嚴(yán)重程度時，考慮人員傷亡、財產(chǎn)損失和環(huán)境破壞等方面的因素。根據(jù)前面分析的岸坡失穩(wěn)可能造成的后果，將人員傷亡分為輕微、中等、嚴(yán)重和災(zāi)難性四個等級；財產(chǎn)損失分為低、中、高和極高四個等級；環(huán)境破壞分為輕度、中度、重度和極重度四個等級。將風(fēng)險發(fā)生的可能性和后果嚴(yán)重程度進(jìn)行組合，形成風(fēng)險矩陣。在風(fēng)險矩陣中，可能性等級從低到高分為1-5級，后果嚴(yán)重程度等級從低到高也分為1-5級。通過對川東造船廠岸坡的分析，在暴雨工況和三峽庫區(qū)水位下降工況下，岸坡失穩(wěn)的風(fēng)險等級達(dá)到了較高水平，屬于高風(fēng)險區(qū)域。而在自然工況和三峽庫區(qū)水位上升工況下，岸坡失穩(wěn)的風(fēng)險等級相對較低，屬于中低風(fēng)險區(qū)域。通過對岸坡失穩(wěn)風(fēng)險的評估，明確了不同工況下岸坡失穩(wěn)的風(fēng)險等級，為后續(xù)制定針對性的防護(hù)措施提供了重要依據(jù)。對于高風(fēng)險區(qū)域和工況，需要采取更加嚴(yán)格和有效的防護(hù)措施，以降低岸坡失穩(wěn)的風(fēng)險，保障人員生命安全和財產(chǎn)安全，減少對環(huán)境的破壞。五、三峽庫區(qū)川東造船廠岸坡防護(hù)措施研究5.1防護(hù)措施設(shè)計原則安全可靠是防護(hù)措施設(shè)計的首要原則，這直接關(guān)系到川東造船廠岸坡的穩(wěn)定以及周邊人員和設(shè)施的安全。在設(shè)計過程中，需充分考慮各種可能影響岸坡穩(wěn)定性的因素，如三峽庫區(qū)水位的大幅漲落、頻繁的暴雨侵襲以及地震等自然災(zāi)害。針對這些因素，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，確保岸坡在不同工況下都能保持穩(wěn)定。在設(shè)計抗滑樁時，要精確計算滑坡推力，合理確定樁的長度、錨固深度、截面尺寸和間距，使抗滑樁能夠承受住滑坡體的推力，防止岸坡滑動。對于擋土墻的設(shè)計，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行土壓力計算，確保擋土墻具有足夠的強度和穩(wěn)定性，能夠有效地抵抗側(cè)向土壓力。經(jīng)濟合理原則要求在滿足岸坡穩(wěn)定性要求的前提下，盡可能降低防護(hù)工程的成本。在選擇防護(hù)措施時，要對不同方案進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟比較，綜合考慮工程的建設(shè)成本、運營成本和維護(hù)成本。對于一些小型的岸坡加固工程，若采用傳統(tǒng)的抗滑樁和擋土墻方案，成本較高且施工難度大，可以考慮采用土工格柵加筋土等新型防護(hù)技術(shù)，這種技術(shù)不僅施工簡便，而且成本相對較低。在材料選擇上，優(yōu)先選用當(dāng)?shù)厝〔姆奖恪r格合理的材料，如在川東地區(qū)，石料資源豐富，可以充分利用當(dāng)?shù)氐氖线M(jìn)行漿砌石護(hù)坡等防護(hù)工程的建設(shè)，降低材料運輸成本。技術(shù)可行原則強調(diào)防護(hù)措施在技術(shù)上的可操作性和適應(yīng)性。防護(hù)措施應(yīng)與川東造船廠岸坡的地質(zhì)條件、地形地貌以及施工條件相匹配。在地質(zhì)條件復(fù)雜、巖體破碎的區(qū)域，采用錨桿錨索加固技術(shù)時，要根據(jù)巖體的結(jié)構(gòu)和節(jié)理裂隙分布情況，合理確定錨桿錨索的長度、間距和錨固方式，確保錨固效果。考慮到施工場地的限制和施工設(shè)備的可用性，選擇合適的施工方法和工藝。在狹窄的岸坡施工場地，大型機械設(shè)備難以施展，可采用小型輕便的施工設(shè)備，如小型鉆機進(jìn)行錨桿錨索的鉆孔施工。與環(huán)境協(xié)調(diào)原則注重防護(hù)措施對周邊生態(tài)環(huán)境的影響。防護(hù)工程應(yīng)盡量減少對自然環(huán)境的破壞，保護(hù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡。在岸坡防護(hù)中，優(yōu)先采用生態(tài)防護(hù)措施，如植被防護(hù)。通過種植適合當(dāng)?shù)厣L的植物，如狗牙根、紫穗槐等，利用植被的根系固土護(hù)坡，同時還能起到美化環(huán)境、減少水土流失的作用。在采用混凝土防護(hù)結(jié)構(gòu)時，要考慮其外觀設(shè)計，使其與周邊自然景觀相協(xié)調(diào)，避免對景觀造成不良影響。還應(yīng)采取措施減少施工過程中的揚塵、噪聲和廢棄物排放，保護(hù)周邊的生態(tài)環(huán)境。5.2常見岸坡防護(hù)措施分析5.2.1擋土墻擋土墻作為一種常用的岸坡防護(hù)結(jié)構(gòu)，其主要作用是抵抗土體的側(cè)向壓力，防止土體坍塌，維持岸坡的穩(wěn)定性。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，擋土墻可分為重力式、懸臂式、扶壁式、錨桿式等多種類型，每種類型都有其獨特的結(jié)構(gòu)特點和作用原理。重力式擋土墻主要依靠自身的重力來保持穩(wěn)定。它通常采用塊石或混凝土砌筑而成，墻身斷面較大。重力式擋土墻的墻背可以是仰斜、垂直或俯斜的。仰斜墻背所受的土壓力較小，在墻高和地基條件相同的情況下，墻身斷面尺寸比垂直和俯斜墻背小，但施工難度相對較大。垂直墻背適用于地面橫坡較陡的情況，俯斜墻背則適用于填方路段。重力式擋土墻的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、耐久性好，在石料豐富、地基承載力較高的地區(qū)應(yīng)用較為廣泛。在川東造船廠岸坡，若局部地段地基條件較好，且岸坡坡度較陡，需要快速有效地阻擋土體下滑，可考慮采用重力式擋土墻。但由于其自重大，對地基承載力要求較高，在地基較差的區(qū)域，可能需要進(jìn)行地基加固處理后才能使用。懸臂式擋土墻由立壁、墻趾板和墻踵板組成，主要依靠墻踵板上的填土重量和墻身自重來維持穩(wěn)定。立壁承受土壓力，墻趾板和墻踵板則起到增加抗滑和抗傾覆能力的作用。懸臂式擋土墻一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墻身斷面較小，材料用量省。它適用于填方高度較大、地基承載力較低的情況。在川東造船廠岸坡的一些區(qū)域，若地基承載力相對較低，且岸坡需要承受較大的土壓力，懸臂式擋土墻是一個可選方案。但由于其結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，施工時對鋼筋混凝土的澆筑質(zhì)量要求較高，施工難度較大。錨桿式擋土墻通過錨桿將墻身與穩(wěn)定的巖體或土體連接起來，依靠錨桿的錨固力來抵抗土體的側(cè)向壓力。錨桿式擋土墻的墻面一般采用預(yù)制的鋼筋混凝土面板，通過錨桿與后面的穩(wěn)定土體形成一個整體。它適用于巖質(zhì)岸坡或土體較為穩(wěn)定的區(qū)域。在川東造船廠岸坡的巖質(zhì)部分，若巖體中存在節(jié)理、裂隙等結(jié)構(gòu)面，可能導(dǎo)致巖體局部失穩(wěn)，此時采用錨桿式擋土墻，通過錨桿穿過這些結(jié)構(gòu)面，將不穩(wěn)定巖體與深部穩(wěn)定巖體錨固在一起，能夠有效地增強岸坡的穩(wěn)定性。但錨桿的錨固效果受巖體質(zhì)量、錨桿長度和間距等因素影響較大，在施工前需要進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察和錨桿設(shè)計。在川東造船廠岸坡應(yīng)用擋土墻時，需要綜合考慮多種因素。要根據(jù)岸坡的地質(zhì)條件，如巖土體類型、地基承載力等，選擇合適的擋土墻類型。對于粉質(zhì)黏土等抗剪強度較低的土層，若采用重力式擋土墻，需要對地基進(jìn)行加固處理，以防止擋土墻因地基沉降而失穩(wěn)?？紤]岸坡的地形地貌，如坡度、高差等。在坡度較陡的區(qū)域，可選擇重力式或懸臂式擋土墻，以增強阻擋土體下滑的能力。還要考慮施工條件和工程造價。若施工場地狹窄，大型機械設(shè)備難以進(jìn)場，應(yīng)選擇施工相對簡便的擋土墻類型，如錨桿式擋土墻。通過對不同類型擋土墻在川東造船廠岸坡應(yīng)用的可行性分析，選擇最適合的防護(hù)方案，以達(dá)到保障岸坡穩(wěn)定性和經(jīng)濟合理的目的。5.2.2抗滑樁抗滑樁是一種深入土層或巖層的柱形構(gòu)件，在防治滑坡方面發(fā)揮著重要作用，是邊坡工程中常用的處治方案。其工作機理主要是通過樁身將上部承受的坡體推力傳遞給樁下部的側(cè)向土體或巖體，依靠樁下部的側(cè)向阻力來承擔(dān)邊坡的下推力，從而使邊坡保持平衡或穩(wěn)定?？够瑯侗旧淼膭偠纫材芴峁┮欢ǖ目够Γ苯幼柚雇馏w的滑動。在滑坡工程中，抗滑樁通常是在岸坡地層中挖孔或鉆孔后，放置鋼筋或型鋼，然后澆筑混凝土形成就地灌注樁。水泥砂漿的滲透會提高樁周一定厚度地層的強度，且孔壁粗糙，使得樁與地層的黏結(jié)咬合緊密。在滑動面以上推力作用下，樁能夠調(diào)動超過樁寬范圍相當(dāng)大一部分地層的抗力，與樁共同抗滑，這種樁、土共同作用的效能是許多其他被動承受荷載的支擋建筑物所不具備的。在設(shè)計抗滑樁時，有一系列嚴(yán)格的要求。整個滑坡體必須具有足夠的穩(wěn)定性，即抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)要滿足設(shè)計要求，確?；w不會越過樁頂，也不會從樁間擠出。樁身要有足夠的強度和穩(wěn)定性，樁的斷面和配筋需合理設(shè)計，以滿足樁內(nèi)應(yīng)力和樁身變形的要求。樁周的地基抗力和滑體的變形要控制在容許范圍內(nèi)?？够瑯兜拈g距、尺寸、埋深等參數(shù)都要設(shè)置適當(dāng)，既要保證安全，又要方便施工，并使工程量最省。設(shè)計抗滑樁的步驟較為復(fù)雜。首先要全面了解滑坡的原因、性質(zhì)、范圍和厚度，深入分析滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)和發(fā)展趨勢。根據(jù)滑坡地質(zhì)斷面及滑動面處巖土的抗剪強度指標(biāo)，精確計算滑坡推力。依據(jù)地形、地質(zhì)及施工條件等確定設(shè)樁的位置及范圍。根據(jù)滑坡推力大小、地形及地層性質(zhì)，擬定樁長、錨固深度、樁截面尺寸及樁間距。確定樁的計算寬度，并根據(jù)滑體的地層性質(zhì)，選定合適的地基系數(shù)。根據(jù)選定的地基系數(shù)及樁的截面形式、尺寸，計算樁的變形系數(shù)及其計算深度，以此判斷是按剛性樁還是彈性樁來設(shè)計。根據(jù)樁底的邊界條件采用相應(yīng)的公式計算樁身各截面的變位、內(nèi)力及側(cè)壁應(yīng)力等，并計算確定最大剪力、彎矩及其部位。校核地基強度，若樁身作用于地基的彈性應(yīng)力超過地層容許值或者小于容許值過多時，應(yīng)調(diào)整樁的埋深或樁的截面尺寸或樁的間距，重新計算，直至符合要求為止。根據(jù)計算結(jié)果，繪制樁身的剪力圖和彎矩圖。在川東造船廠岸坡，當(dāng)遇到淺層和中厚層的滑坡時，抗滑樁是一種有效的防護(hù)措施。若岸坡存在因三峽庫區(qū)水位變化、暴雨等因素導(dǎo)致的潛在滑坡體，且采用重力式支擋建筑工程量大、不經(jīng)濟，或者施工開挖滑坡前緣易引起滑坡體劇烈滑動時，抗滑樁就可發(fā)揮重要作用。通過合理設(shè)計抗滑樁的各項參數(shù)，如樁位、間距、尺寸、埋深等，能夠有效地提高岸坡的抗滑能力，保障岸坡的穩(wěn)定性。在設(shè)計過程中，要充分考慮川東造船廠岸坡的地質(zhì)條件、地形地貌以及施工條件等因素，確?？够瑯兜脑O(shè)計方案既科學(xué)合理又切實可行。5.2.3錨桿錨索加固錨桿錨索加固是一種廣泛應(yīng)用于巖土工程領(lǐng)域的加固技術(shù)，其原理是通過利用錨桿和錨索的阻力，將地基或結(jié)構(gòu)物與周圍土體或支護(hù)結(jié)構(gòu)緊密連接起來，實現(xiàn)加固和支護(hù)的效果。錨桿是通過在土體中鉆孔灌注混凝土達(dá)到加固效果的一種鋼筋混凝土桿件。錨索則是通過使用特殊的鋼絲繩或鋼束鋼絲繩來承載和傳遞荷載的零件。在岸坡加固中，錨桿錨索能夠?qū)⒉环€(wěn)定的巖土體與深部穩(wěn)定的巖土體連接在一起，提供額外的錨固力，增強巖土體的整體性和穩(wěn)定性。錨桿錨索加固的施工方法相對復(fù)雜，需要嚴(yán)格按照步驟進(jìn)行操作。進(jìn)行前期準(zhǔn)備工作，包括工地勘察和設(shè)計，確定施工方案和施工圖紙。同時，準(zhǔn)備必要的施工設(shè)備和工具，如鉆機、混凝土輸送泵、錨桿錨索等。根據(jù)設(shè)計要求，在地基或結(jié)構(gòu)物中預(yù)先鉆孔，鉆孔的位置和數(shù)量根據(jù)具體情況確定。鉆孔的直徑和深度應(yīng)符合設(shè)計要求，并采用適當(dāng)?shù)你@孔方法，如機械鉆孔或沖擊鉆孔等。鉆孔完成后，將混凝土灌注泵放置于鉆孔位置，并將鋼筋混凝土灌入鉆孔中。灌注混凝土?xí)r要注意控制灌注速度和振搗漿液，確?；炷恋馁|(zhì)量和孔隙率。灌注混凝土達(dá)到一定強度后，開始安裝錨桿。將預(yù)制的錨桿插入孔內(nèi)，并用力推入土體中，直到達(dá)到設(shè)計要求的長度。錨桿的安裝要垂直，確保與土體緊密接觸，以增加承載能力。當(dāng)錨桿安裝完畢后，開始錨索的張拉工作。通過特殊的張拉設(shè)備，將鋼絲繩或鋼束鋼絲繩逐漸拉緊，并固定在支護(hù)結(jié)構(gòu)上。錨索的張拉力和數(shù)量應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求確定，并進(jìn)行正確的張拉控制，以保證錨索的工作性能和承載能力。施工完成后，對錨桿錨索進(jìn)行后期檢測，包括錨桿和錨索的強度、變形、位移等方面的測量。如發(fā)現(xiàn)問題，需要及時采取相應(yīng)的修復(fù)和調(diào)整措施，確保施工質(zhì)量和安全。在川東造船廠岸坡，錨桿錨索加固技術(shù)可用于增強巖土體的整體性和穩(wěn)定性。對于存在節(jié)理、裂隙等結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)岸坡，通過錨桿錨索穿過這些結(jié)構(gòu)面，將破碎的巖體錨固在一起，能夠有效提高巖體的強度和抗滑能力。在土質(zhì)岸坡中，當(dāng)土體的抗剪強度較低，容易發(fā)生滑動時，錨桿錨索可以與土體形成一個整體，增加土體的抗滑力。在三峽庫區(qū)水位變化和暴雨等工況下，岸坡巖土體受到的作用力復(fù)雜多變，錨桿錨索加固能夠增強岸坡的抵抗能力，降低岸坡失穩(wěn)的風(fēng)險。在應(yīng)用錨桿錨索加固技術(shù)時，要根據(jù)川東造船廠岸坡的具體地質(zhì)條件和穩(wěn)定性分析結(jié)果，合理設(shè)計錨桿錨索的參數(shù)，包括長度、間距、張拉力等，確保加固效果的可靠性。5.2.4坡面防護(hù)措施植被護(hù)坡是一種生態(tài)環(huán)保的坡面防護(hù)措施，具有諸多優(yōu)點。植被的根系能夠深入土體中，與土體緊密結(jié)合，形成一種加筋作用，增強土體的抗剪強度，從而提高岸坡的穩(wěn)定性。植被的地上部分可以阻擋雨水對坡面的直接沖刷，減少坡面徑流的流速和流量，降低水土流失的風(fēng)險。植被還能起到美化環(huán)境、改善生態(tài)的作用。在川東造船廠岸坡，選擇適合當(dāng)?shù)厣L的植物進(jìn)行植被護(hù)坡是可行的。狗牙根是一種常見的護(hù)坡植物，它具有耐旱、耐瘠薄、生長迅速等特點，能夠快速覆蓋坡面，減少雨水沖刷。紫穗槐也是一種良好的護(hù)坡植物，它的根系發(fā)達(dá)，固土能力強，且具有一定的耐水濕能力，適合在靠近江邊的岸坡種植。在實施植被護(hù)坡時，需要根據(jù)岸坡的土質(zhì)、氣候等條件，合理選擇植物種類，并進(jìn)行科學(xué)的種植和養(yǎng)護(hù)管理。噴射混凝土護(hù)坡是利用噴射設(shè)備將混凝土噴射到坡面上，形成一層防護(hù)層。噴射混凝土能夠封閉坡面，防止雨水入滲，減少巖土體因飽水而強度降低的情況。它還能對坡面起到一定的支撐作用，增強坡面的穩(wěn)定性。噴射混凝土護(hù)坡適用于巖質(zhì)岸坡或土質(zhì)岸坡中坡面較陡、巖土體穩(wěn)定性較差的區(qū)域。在川東造船廠岸坡的巖質(zhì)部分，若巖體表面風(fēng)化嚴(yán)重，節(jié)理裂隙發(fā)育，采用噴射混凝土護(hù)坡可以有效地保護(hù)巖體，防止其進(jìn)一步風(fēng)化和剝落。在噴射混凝土?xí)r，需要根據(jù)坡面的情況，合理確定混凝土的配合比、噴射厚度和噴射工藝。為了提高噴射混凝土與坡面的粘結(jié)力，可在坡面上設(shè)置錨桿，將噴射混凝土與坡面巖體連接起來。在川東造船廠岸坡防護(hù)中，坡面防護(hù)措施的選擇應(yīng)根據(jù)岸坡的具體情況進(jìn)行。對于坡度較緩、土質(zhì)較好的區(qū)域，可優(yōu)先考慮植被護(hù)坡，以實現(xiàn)生態(tài)防護(hù)的目的。對于坡度較陡、巖土體穩(wěn)定性較差的區(qū)域，則可采用噴射混凝土護(hù)坡等工程防護(hù)措施。在實際應(yīng)用中，也可將多種坡面防護(hù)措施結(jié)合使用，形成綜合防護(hù)體系，以提高岸坡防護(hù)的效果。在靠近江邊的岸坡下部，可采用噴射混凝土護(hù)坡增強穩(wěn)定性，而在岸坡上部相對平緩的區(qū)域，則采用植被護(hù)坡進(jìn)行生態(tài)修復(fù)和防護(hù)。5.3川東造船廠岸坡防護(hù)方案設(shè)計根據(jù)岸坡穩(wěn)定性評價結(jié)果，岸坡在自然工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)，但在暴雨和三峽庫區(qū)水位變化等工況下存在失穩(wěn)風(fēng)險，尤其是岸坡下部靠近江面的區(qū)域以及坡頂部分區(qū)域穩(wěn)定性較差。針對這些情況，設(shè)計如下防護(hù)方案：對于岸坡下部靠近江面的區(qū)域，該區(qū)域在暴雨和三峽庫區(qū)水位下降工況下，受到江水沖刷、地下水滲流以及巖土體強度降低等因素影響，穩(wěn)定性較差。采用抗滑樁與擋土墻相結(jié)合的防護(hù)措施。在該區(qū)域合適位置設(shè)置抗滑樁，根據(jù)滑坡推力計算結(jié)果，樁徑設(shè)計為1.5米，樁長20米，樁間距4米。抗滑樁深入穩(wěn)定的巖體或土體中，以抵抗坡體的下滑力。在抗滑樁的頂部設(shè)置重力式擋土墻，擋土墻采用C30混凝土澆筑，墻高3米，墻頂寬0.5米，墻底寬1.5米，墻面坡度為1:0.2，墻背坡度為1:0.3。擋土墻可進(jìn)一步阻擋土體的滑動，增強岸坡的穩(wěn)定性。在抗滑樁和擋土墻施工過程中，要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確保樁身的垂直度和混凝土的澆筑質(zhì)量，以及擋土墻的基礎(chǔ)穩(wěn)定性。在岸坡上部，由于坡度相對較緩，但在暴雨工況下，雨水入滲可能導(dǎo)致土體飽和，抗剪強度降低，存在一定的滑坡風(fēng)險。采用錨桿錨索加固與植被護(hù)坡相結(jié)合的防護(hù)措施。對于粉質(zhì)黏土區(qū)域，每隔3米設(shè)置一排錨桿，錨桿長度為6米，直徑為25毫米，與坡面夾角為15°。在砂巖區(qū)域，每隔4米設(shè)置一排錨索，錨索長度為8米，由7根直徑為15.2毫米的鋼絞線組成，與坡面夾角為20°。通過錨桿錨索將不穩(wěn)定的巖土體與深部穩(wěn)定的巖土體連接在一起，提供額外的錨固力。在坡面種植狗牙根和紫穗槐等植物進(jìn)行植被護(hù)坡，狗牙根采用撒播的方式，播種量為每平方米10克；紫穗槐采用穴播的方式，株行距為0.5米×0.5米。植被的根系可以增強土體的抗剪強度，地上部分可以減少坡面徑流的沖刷，起到生態(tài)防護(hù)的作用。對于岸坡的潛在滑動面，主要分布在粉質(zhì)黏土與砂巖的交界面附近以及砂巖中的節(jié)理、裂隙等結(jié)構(gòu)面處。在這些位置，采用注漿加固的防護(hù)措施。通過鉆孔向潛在滑動面注入水泥漿，水泥漿的水灰比為0.5，注漿壓力為0.5-1.0MPa。注漿可以填充巖土體的孔隙和裂隙，提高巖土體的強度和整體性，增強潛在滑動面的抗滑能力。在防護(hù)方案實施過程中，要嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行施工，確保各項防護(hù)措施的質(zhì)量。施工前要對施工場地進(jìn)行清理和平整，為施工創(chuàng)造良好的條件。在抗滑樁施工時，要采用合適的成孔方法，如沖擊成孔或旋挖成孔，確保樁孔的垂直度和孔徑符合設(shè)計要求。在擋土墻施工時，要保證墻體的砌筑質(zhì)量，灰縫飽滿，墻體平整。在錨桿錨索施工時，要嚴(yán)格控制鉆孔的深度、角度和間距，確保錨桿錨索的錨固效果。植被護(hù)坡施工時，要選擇合適的種植季節(jié)，加強養(yǎng)護(hù)管理，確保植物的成活率。要加強施工過程中的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和處理施工中出現(xiàn)的問題，確保防護(hù)工程的順利實施。5.4防護(hù)措施效果模擬與評估運用數(shù)值模擬方法對設(shè)計的防護(hù)方案進(jìn)行效果模擬，能夠直觀地展示防護(hù)措施對岸坡穩(wěn)定性的影響，為評估防護(hù)措施的有效性提供科學(xué)依據(jù)。借助有限元軟件ABAQUS，建立川東造船廠岸坡在實施防護(hù)措施后的三維數(shù)值模型。在模型中，精確模擬抗滑樁、擋土墻、錨桿錨索、植被護(hù)坡以及注漿加固等防護(hù)措施的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)。定義抗滑樁的材料屬性為C30混凝土，彈性模量為30GPa，泊松比為0.2。擋土墻同樣采用C30混凝土，其力學(xué)參數(shù)與抗滑樁一致。錨桿采用HRB400鋼筋，彈性模量為200GPa，泊松比為0.3。錨索由鋼絞線組成，彈性模量為195GPa，泊松比為0.3。植被護(hù)坡通過在坡面設(shè)置一定厚度的等效加固層來模擬，其等效彈性模量和泊松比根據(jù)植被根系與土體的相互作用關(guān)系確定。注漿加固區(qū)域則通過提高巖土體的力學(xué)參數(shù)來模擬，如將注漿后的粉質(zhì)黏土的內(nèi)摩擦角提高5°，粘聚力提高10kPa；砂巖的內(nèi)摩擦角提高3°，粘聚力提高15kPa。設(shè)置邊界條件時，底部邊界固定，側(cè)面邊界施加法向約束?？紤]到三峽庫區(qū)水位變化、暴雨等因素對岸坡的影響，在模型中設(shè)置相應(yīng)的荷載工況。模擬三峽庫區(qū)水位從145米上升至175米再下降至145米的過程，以及暴雨工況下的雨水入滲和孔隙水壓力變化。在水位上升過程中，按照每天0.5米的速率增加庫水位高度，同時考慮水壓力對岸坡的作用。在暴雨工況下，根據(jù)前期設(shè)定的暴雨強度和持續(xù)時間，通過設(shè)置滲流邊界條件，模擬雨水在巖土體中的滲流過程。模擬結(jié)果顯示，在自然工況下，防護(hù)后的岸坡穩(wěn)定性系數(shù)從1.38提高到1.50，應(yīng)力分布更加均勻，位移量進(jìn)一步減小，最大位移僅為3毫米，出現(xiàn)在坡頂處。這表明防護(hù)措施有效地增強了岸坡的穩(wěn)定性，減小了岸坡的變形。在暴雨工況下，防護(hù)后的岸坡穩(wěn)定性系數(shù)從1.08提高到1.25，地下水位上升幅度減小，坡體內(nèi)部的應(yīng)力集中現(xiàn)象得到緩解，最大位移為10毫米，相比防護(hù)前明顯降低。這說明防護(hù)措施能夠有效抵抗暴雨對岸坡的不利影響，降低岸坡在暴雨工況下的失穩(wěn)風(fēng)險。在三峽庫區(qū)水位變化工況下，水位上升時，防護(hù)后的岸坡穩(wěn)定性系數(shù)從1.22提高到1.35，坡腳處的應(yīng)力和變形明顯減??；水位下降時，穩(wěn)定性系數(shù)從0.92提高到1.10，動水壓力引起的坡體內(nèi)部拉應(yīng)力區(qū)域顯著減小，最大位移為15毫米，相比防護(hù)前也有所降低。這充分證明了防護(hù)措施在應(yīng)對三峽庫區(qū)水位變化時，能夠有效地提高岸坡的穩(wěn)定性，減少岸坡失穩(wěn)的可能性。通過對比防護(hù)前后岸坡的穩(wěn)定性系數(shù)和應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，評估防護(hù)措施的有效性。從穩(wěn)定性系數(shù)來看，在各種工況下，防護(hù)后的岸坡穩(wěn)定性系數(shù)均有顯著提高，表明防護(hù)措施能夠有效地增強岸坡的穩(wěn)定性。從應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)來看，防護(hù)后的岸坡應(yīng)力分布更加均勻，變形量減小，說明防護(hù)措施能夠有效地改善岸坡的受力