本文關(guān)鍵詞：論水電工程邊坡分類，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

Journal of Engineering Geology

工程地質(zhì)學(xué)報(bào)

1004－9665 /2012 /20 （ 1 ） -0123-08

論水電工程邊坡分類
宋勝武 ① 徐光黎 ② 張世殊 ①

*

（ ①中國(guó)水電工程顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 （ ②中國(guó)

地質(zhì)大學(xué)（ 武漢） 摘 要 武漢 430074 ）

成都 610072 ）

相對(duì)其他工程而言， 水電工程邊坡規(guī)模大， 所處的地質(zhì)環(huán)境條件更加復(fù)雜 。 隨著我國(guó)水電工程的大開發(fā) ， 在高山峽

谷中修建了不少高壩， 邊坡開挖高達(dá) 300m 以上， 而且在開口線之上還可能存在數(shù)百米甚至千米以上的自然邊坡 ， 坡度陡峻， 高邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題已經(jīng)成為工程建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題 。 為揭示邊坡特征， 方便描述、 交流和評(píng)價(jià)， 進(jìn)行科學(xué)的邊坡分類 就具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義 。在收集分析國(guó)內(nèi)外邊坡分類體系的基礎(chǔ)上 ， 筆者結(jié)合多年來(lái)的工程實(shí)踐認(rèn)為 ， 已有的邊坡分 類方法不能完全適應(yīng)水電工程邊坡狀況 ， 有必要進(jìn)行改進(jìn)與完善 。根據(jù)針對(duì)性、 體現(xiàn)本質(zhì)、 層次性和系統(tǒng)性等 4 個(gè)原則， 本文 提出了水電工程邊坡分類框架 ： 第 1 層次按邊坡與所在工程位置關(guān)系劃分 ； 第二層次按邊坡重要性和危害性進(jìn)行邊坡分級(jí) ； 第三層次按邊坡特征、 幾何特征和變形破壞特征進(jìn)行分類 ； 在第四層次分類中， 再依據(jù)其物質(zhì)組成、 坡體結(jié)構(gòu)、 坡度、 高度、 變 形機(jī)制、 破壞形式、 變形范圍和邊坡的危險(xiǎn)源分別進(jìn)行了進(jìn)一步的分類 。文中首次提出了邊坡分級(jí)表 、 峻坡與懸坡、 高邊坡與 超高邊坡的分界線、 以及環(huán)境邊坡按危險(xiǎn)源的分類方法 。 建議峻坡與懸坡的分界為 60° ， 高邊坡與超高邊坡分界為 80m， ＞300m的邊坡為特高邊坡， 并指出采用坡體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類 ， 能揭示邊坡可能變形破壞的邊界條件和失穩(wěn)模式 ， 其工程應(yīng)用性 更強(qiáng)。 關(guān)鍵詞 水電工程 邊坡分類 坡體結(jié)構(gòu) 工程邊坡 環(huán)境邊坡 中圖分類號(hào)：TV22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

ON SLOPE CLASSIFICATION FOR HYDROPOWER ENGINEERING
SONG Shengwu ① XU Guangli ② ZHANG Shishu ①

（ ①Hydrochina Chengdu Engineering Corporation， Chengdu 610072 ） （ ②China University of Geosciences， Wuhan 430074 ）

Abstract

Slopes in hydropower engineering are more complicated， higher and steeper than other engineering

slopes． Due to the complex geological conditions and large scale manmade activities， the stability of the high slopes has become one of the key problems． A reasonable slope classification system is not only helpful for the description and stability analysis of slopes， but also useful for the geological investigation， design and construction of hydropower projects． Based on the insight of slope classifications in the world and the authors' practice experience， the existing specification of slope classification is needed to be modified． A new classification systemic frame is put forwarded in this paper． It takes the hydropower project relationship into consideration and combines the existing schematic achievements． According to the relationship with the project site， the slopes are firstly classified into 2 categories， i． e． ， dam area slopes and reservoir area slopes． The dam area slopes are further classified into cut slopes and sur-

* 收稿日期： 2010－06－30 ； 收到修改稿日期： 2011－12－16． 基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（ 40272118 ） ， 雅礱江水電開發(fā)聯(lián)合研究基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目（ 50539100 ） ． 第一作者簡(jiǎn)介：宋勝武， 主要從事水利水電工程地質(zhì)及技術(shù)管理方面的研究工作 ． Email： sshengwu@ chidi． com． cn

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工程地質(zhì)學(xué)報(bào) 2012

rounding slopes． Then， slopes are classified 5 ranks according to the importance of hydropower project and the hazards of slopes． Thirdly， it is classified according to characteristics of slope， geometric dimensions of slope， deformation or failure models． Finally， slopes are further classified into different types depending on the lithology， slope structure， inclination angle of slopes， height of slopes， deformation mechanism， failure mode and hazard resources． It is suggested that very steep slopes and hang slopes are divided by 60° of inclination angle． High slopes and extra high slopes are divided by 80m of slope heights． The surrounding slopes are classified by the hazard resources． It is found that to use slope mass structure for slope classification is better than to use rock mass structure because slope mass structure is related with the slope stability． Key words Hydropower engineering， Slope classification，Slope structure，Cut slope，Surrounding slope 再加上不同地區(qū)、 不同行業(yè)的研究人員的 的復(fù)雜性， 認(rèn)知角度和要解決的實(shí)際問(wèn)題存在差異， 導(dǎo)致在分 類的原則和各項(xiàng)指標(biāo)上存有很大的差別 。根據(jù)筆者 多年來(lái)的研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為， 隨著高山峽谷區(qū)大 現(xiàn)有規(guī) 型水電工程建設(shè)中高邊坡問(wèn)題的日益突出 ， 范中提出的邊坡分類方法不能完全適合目前水電工 程狀況， 進(jìn)一步改進(jìn)、 完善現(xiàn)有邊坡分類變得越發(fā)重 要起來(lái)。若按規(guī)范中的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì) 算、 采取工程措施， 完全忽視工程邊坡規(guī)模效應(yīng)， 可 能會(huì)導(dǎo)致工程風(fēng)險(xiǎn)過(guò)大， 達(dá)不到應(yīng)有的治理效果， 留 下巨大的災(zāi)難性隱患。 因而， 從工程建設(shè)和工程運(yùn) 營(yíng)的實(shí)際出發(fā)， 對(duì)邊坡的分類與分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探討 亦是非常必要的。

1

引

言

水電工程邊坡不同于其他工程邊坡 。其一是以 極少為土質(zhì)邊坡， 這是由壩基、 壩間 巖石邊坡為主， 一般為 （ 超 ） 穩(wěn)定性要求所決定的。其二是規(guī)模大， ， 。 高陡邊坡 這是為追求經(jīng)濟(jì)效益最大化 近些年來(lái)， 出現(xiàn)了一批 100 ～ 300m 級(jí)的高壩， 邊坡高達(dá)數(shù)百米 ［1 ］ 甚至數(shù)千米 ， 岸坡坡度 40° ～ 70° ， 其規(guī)模前所未 有， 世界罕見。 其三是所處環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜 － 非 常復(fù)雜， 這是由我國(guó)自然地域所決定。 我國(guó)的水能 資源主要集中在云、 貴、 川、 藏等地， 集中分布在金沙 江、 雅礱江、 大渡河、 南滄江、 怒江等流域。受印度洋 板塊與歐亞兩大板塊的碰撞擠壓， 這些流域的河流 谷深坡陡， 構(gòu)造應(yīng)力水平高， 卸荷作用強(qiáng)烈， 巖體結(jié) 構(gòu)復(fù)雜
［1 ］

2

現(xiàn)有邊坡分類簡(jiǎn)介

， 且地震烈度高。 例如， 在錦屏一級(jí)左岸 從邊坡的成因、 物質(zhì)組成、 巖體結(jié)構(gòu)、 坡高和坡 度、 巖層走向與坡面走向關(guān)系、 變形與破壞等角度出 發(fā)， 國(guó)內(nèi)外己提出了多種邊坡分類方法或體系 。 但 由于地域的地質(zhì)條件、 應(yīng)用的工程領(lǐng)域不同， 分類目 的、 原則和方法也不完全相同 2. 1 按成因分類
［6 ～ 22 ］

和大崗山壩區(qū)右岸等電站邊坡都發(fā)現(xiàn)了深部裂縫現(xiàn) 象， 水平深度大于 100m， 多數(shù)為 150 ～ 200m， 最大超 過(guò) 300m， 最大張開寬度可達(dá) 20cm 以上， 延伸長(zhǎng)度 可達(dá) 150m 以 上， 這些問(wèn)題都是以前沒(méi)有遇到過(guò) 的
［1 ］

。可見， 邊坡工程已經(jīng)成為水電工程建設(shè)中的
［1 ～ 3 ］

。

關(guān)鍵性問(wèn)題 安全。

， 制約著工程的建設(shè)周期、 成本和

由于邊坡所處的地形地貌、 地質(zhì)環(huán)境條件， 及其 各個(gè)自然因素， 如地質(zhì)、 地貌、 水文和氣象等互相組 合情況的不同， 以及工程尺度、 施工方法的千差萬(wàn) 別， 邊坡因此呈現(xiàn)出不同的變形、 破壞特征。為了便 于對(duì)邊坡的認(rèn)識(shí)、 描述和評(píng)價(jià)， 揭示其變形破壞本 ［4 ～ 6 ］ ， 質(zhì) 需要對(duì)邊坡進(jìn)行分類進(jìn)行研究。 邊坡分類 也與工程設(shè)計(jì)中的參數(shù)選用密切有關(guān)， 也是確定采 ［4 ～ 6 ］ 。 因而， 取工程防治措施的主要依據(jù) 邊坡分類 具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義 。 國(guó)內(nèi)外對(duì)邊坡分類進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究。 但是， 由于邊坡的成因、 地層巖性、 變形和運(yùn)動(dòng)特征、 破壞

孫玉科和徐義芳 （ 1959 ） 認(rèn)為， 首先應(yīng)根據(jù)成因 進(jìn)行分類， 以地貌為基礎(chǔ)來(lái)研究邊坡的形態(tài)特性 ， 同 時(shí)考慮內(nèi)力的作用造山作用。 他們將邊坡劃分為： （ 1 ） 剝蝕邊坡； （ 2 ） 侵蝕邊坡； （ 3 ） 滑塌及人為邊 坡
［7 ］

。從掌握的文獻(xiàn)資料看， 這是我國(guó)最早的邊坡

分類。但是， 由于其僅從所處的地貌單元及其他的 內(nèi)力作用進(jìn)行分類， 不涉及邊坡的坡體結(jié)構(gòu)、 規(guī)模和 穩(wěn)定性， 很難適用于復(fù)雜的水電工程邊坡分類 。 2. 2 按物質(zhì)組成分類 《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范 》 （ GB503302002 ） 首

20 （ 1 ）

宋勝武等： 論水電工程邊坡分類

125 不能揭示邊坡變形規(guī)律的本質(zhì)。 2. 5 按巖層交切關(guān)系分類

先根據(jù)物質(zhì)組成， 將邊坡分為土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡 ； ， 再根據(jù)破壞形式 將巖質(zhì)邊坡滑移型、 滑塌型 2 類。 并根據(jù)邊坡類型、 坡高和邊坡工程損壞后可能造成 邊坡類型和坡高等因素， 將建 的破壞后果的嚴(yán)重性、 二級(jí)和三級(jí)。 此 筑邊坡工程的安全等級(jí)分為一級(jí)、 規(guī)范只適用土坡 H≤15m、 巖坡 H≤25m 的建筑邊坡 工程， 否則應(yīng)進(jìn)行專門論證
［8 ］

依據(jù)巖層走向與坡面走向的關(guān)系 ， 邊坡分為： 順 逆向坡（ 反向坡） 、 斜向坡（ 切層坡 ） 和平疊坡。 向坡、 該分類較好地考慮了坡體結(jié)構(gòu)、 與河谷的交切關(guān)系， 分類與邊坡的變形、 破壞機(jī)制密切相關(guān)。 2. 6 按變形破壞形式分類

。 可見， 它對(duì)大規(guī)模、

高陡的水電工程邊坡是不適用的 。 2. 3 按巖體結(jié)構(gòu)分類

谷德振 （ 1979 ） 依據(jù)結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體組合情況 ［9 ］ 及其連接特性， 提出了巖體結(jié)構(gòu)的分類框架 ， 考 孫廣忠 慮了巖 石 建 造 和 巖 石 改 造 的 特 征。 之 后， （ 1988 ） 進(jìn) 一 步 把 巖 體 結(jié) 構(gòu) 細(xì) 分 為 6 大 類 12 亞 《巖土工程勘察規(guī)范 》 （ GB500212001 ， 類 。國(guó)標(biāo) 2009 修訂版 ） 將巖體結(jié)構(gòu)劃分為： 整體狀、 塊狀、 層 ［11 ］ 狀、 碎裂狀和散體狀結(jié)構(gòu)等 5 大類型 。此分類較 好地考慮了邊坡巖體的結(jié)構(gòu)特征， 對(duì)研究在外力作 、 用下巖體的強(qiáng)度 變形性質(zhì)及其各向異性非常有用 ， 卻不能考慮坡體結(jié)構(gòu)， 與邊坡穩(wěn)定關(guān)聯(lián)性不大。 2. 4 按坡度、 坡高分類
［10 ］

按照邊坡變形的分類方法有很多 。國(guó)際工程地 質(zhì)和環(huán)境協(xié)會(huì)建議采用 D． Varnes （ 1976 ） 的滑坡分
［4 ］ 類作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方案 ， 按邊坡破壞方式分為： 崩 ［4 ］ 落、 傾倒、 滑落、 側(cè)向擴(kuò)離、 流動(dòng)等 5 種基本類型 。

Sharp 等將巖體按照變形移動(dòng)速度及方式分為： 緩 慢流 動(dòng) 類、 快 速 流 動(dòng) 類、 滑動(dòng)類和沉陷類等 4 大 ［4 ， 6 ］ 。張倬元等（ 1994 ） 提出了斜坡變形破壞的地 類 質(zhì)力學(xué)分類， 分為： 蠕滑 － 拉裂、 滑移 － 壓致拉裂、 彎 ［13 ］ 曲 －拉裂、 塑流 － 拉裂、 滑移 － 彎曲等 5 種 。 金德 濂（ 2000 ） 按變形特征， 將邊坡分為： 滑動(dòng)變形、 蠕動(dòng) 變形、 張裂變形、 崩塌變形、 坍滑變形和剝落變形等 6 類邊坡［16，17］。 王恭先 （ 2003 ） 按變形范圍和規(guī)模 ［5 ］ 邊坡變形和坡體變形 。陳洪 分為 3 類： 坡面變形、 凱等（ 2007 ） 則將其分為卸荷回彈、 蠕變、 表層變形 ［18 ］ 和沖蝕破壞 。該分類可揭示邊坡變形破壞的內(nèi) 但目前分類多樣， 繁簡(jiǎn)不一， 尚需進(jìn)一步總 在機(jī)制， 結(jié)歸納。 2. 7 現(xiàn)行水電規(guī)范分類

宋桂龍等 （ 2009 ） 匯總了按照坡度和坡高進(jìn)行 ［12 ］ 邊坡分類方法 。研究認(rèn)為， 坡高和坡度是定義和 但是由于行業(yè) 描述邊坡幾何特征的 2 個(gè)重要參數(shù)， 的不同， 導(dǎo)致在坡高和坡度的分類體系中 ， 具體的分
［14 ～ 16 ］ （ 表 1） 。 類標(biāo)準(zhǔn)、 界限有所差異 坡高和坡度 2 個(gè)參數(shù)是邊坡高低、 邊坡陡緩的

幾何形態(tài)描述， 不涉及邊坡的坡體結(jié)構(gòu)、 變形破壞機(jī) 制。因此， 若僅以坡度、 坡高來(lái)分類， 則是表觀性的，

《水力發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范 》 （ GB50287國(guó)標(biāo) 2006 ） 根據(jù)變形破壞特征， 將邊坡分為： 崩塌、 滑動(dòng)

126 （ 平面型、 折面型、 弧面型、 楔形體 ） 、 蠕變 （ 傾倒、 潰 ［19 ］ 張裂） 和流動(dòng)等 4 大類 9 亞類 。 弧面型滑動(dòng) 屈、 和流動(dòng)變形破壞類型是針對(duì)土坡的， 其他均屬巖質(zhì) 邊坡的變形破壞類型。 《水電水利工程邊坡工程地質(zhì)勘 電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) （ DL / T53372006 ） 首先按與工程關(guān)系、 察技術(shù)規(guī)程》 、 、 巖性 邊坡坡度 高度進(jìn)行分類。 對(duì)于巖質(zhì)邊坡， 再 按巖體結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)分。按邊坡變形破壞分成： 崩塌、 ［20 ］ 滑動(dòng)、 傾倒、 潰屈、 拉裂和流動(dòng)等 6 類 。 行業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn)《水 利 水 電 工 程 邊 坡 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范 》 （ SL3862007 ） 與電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) （ DL / T53372006 ） 基 。 ， 本相同 根據(jù)可能的失穩(wěn)模式 將巖質(zhì)邊坡分為： 塊 體結(jié)構(gòu)邊坡、 層狀結(jié)構(gòu)邊坡 （ 層狀同向、 反向、 橫向、 斜向和平疊 ） 、 碎裂結(jié)構(gòu)邊坡 （ 鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)、 碎裂 9 個(gè)亞類［21］。 結(jié)構(gòu) ） 和散體結(jié)構(gòu)邊坡等 4 個(gè)類型、 根據(jù)邊坡失穩(wěn)特性和破壞機(jī)制分為： 崩塌、 滑動(dòng)、 彎 、 、 6 。 曲傾倒 潰屈 拉裂和流動(dòng)等 類 總之， 目前已有的邊坡分類方法很多， 但分類依 據(jù)、 目的和指標(biāo)不盡相同。筆者認(rèn)為， 在眾多的分類 2006 ） 方法之中， 現(xiàn)行的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) （ DL / T5337水電工程邊坡分類方法， 經(jīng)過(guò)數(shù)次的修改完善， 避免 了指 標(biāo) 單 一 性， 是 一 個(gè) 綜 合 的、 較為合理的分類 方法。

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工程地質(zhì)學(xué)報(bào) 2012

邊坡在內(nèi)外地質(zhì)營(yíng)力作用下的變形破壞規(guī)律 ， 以便 為邊坡的勘察、 評(píng)價(jià)、 預(yù)測(cè)和防治工作提供指導(dǎo)。 3. 2 分類原則 合理的邊坡分類不僅能深化對(duì)邊坡的認(rèn)識(shí)， 而 且有助于邊坡工程適宜性和適應(yīng)性的快速評(píng)判 ， 為 水電工程實(shí)用的方便， 分類時(shí)注意貫徹了以下原則： （ 1 ） 針對(duì)性原則： 分類必須與水電工程本身緊 密聯(lián)系， 體現(xiàn)與工程的關(guān)系。 （ 2 ） 本質(zhì)性原則： 在眾多自然因素和人為因素 中， 抓住影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素， 能揭示其本 質(zhì)， 突出巖性、 坡體結(jié)構(gòu)和變形特征。 （ 3 ） 層次性原則： 為了使水電工程不同階段邊 坡勘察中的地質(zhì)描述規(guī)范化和交流簡(jiǎn)便， 根據(jù)邊坡 坡度等的不同， 對(duì)邊坡作一般性分類。 的高度、 （ 4 ） 系統(tǒng)性原則： 以單一指標(biāo)、 或者單一層次的 分類， 只能反映邊坡在該特定方面的差異特征 ， 但不 能全面反映邊坡的總體規(guī)律。只有綜合系統(tǒng)性的分 才能成為建立邊坡地質(zhì)模型體系的基礎(chǔ) 。 類， 3. 3 分類體系框架 結(jié)合我國(guó)現(xiàn)有邊坡分類成果， 按照上述分類原 則， 提出一個(gè)多層次的水電工程邊坡綜合分類體系 ， 以便更全面地反映邊坡特征。 同時(shí)， 為便于工程師 順利運(yùn)用， 新老分類系統(tǒng)之間不能顯得過(guò)于突兀。 圖 1 為本文提出的水電工程邊坡分類體系框架 。 第 1 層次分類： 按與水電工程關(guān)系分為： 樞紐建

3
3. 1

水電工程邊坡分類體系框架
分類目的 邊坡分類的目的在于綜合概括邊坡特征， 反映

圖1 Fig． 1

水電工程邊坡分類體系框架

Frame of slope classification for hydropower engineering

20 （ 1 ）

宋勝武等： 論水電工程邊坡分類

127 考慮兩個(gè)主要因素。其一是與水工建筑物及其重要 其二是考慮邊坡規(guī)模及其破壞造成的危 性的關(guān)系， 害程度， 需綜合判斷確定。 例如， 眾所周知的 1963 年發(fā)生的意大利瓦伊昂滑坡， 雖屬庫(kù)區(qū)邊坡失穩(wěn)， 但
9 3 造成近 3000 人死亡， 整 近 2×10 m 土石高速入庫(kù)， 個(gè)水庫(kù)報(bào)廢。根據(jù)邊坡與水電工程關(guān)系、 水工建筑

筑物區(qū)邊坡和庫(kù)區(qū)邊坡分類 （ 圖 2 ） 。 樞紐建筑物 區(qū)邊坡 是 指 壩 址 樞 紐 建 筑 物 區(qū) 的 工 程 邊 坡 （ cut slope） 和周圍的環(huán)境邊坡（ surrounding slope） 。

物級(jí)別、 邊坡失穩(wěn)的規(guī)模和可能產(chǎn)生的危害性 ， 提出 將邊坡級(jí)別劃分為 5 級(jí) （ 表 2 ） 。

圖2 Fig． 2

按邊坡與水電工程關(guān)系分類

Slope classification for hydropower engineering

工程邊坡是指在壩址樞紐為布置水工建筑物需 如開挖、 回填或加固的 要對(duì)自然邊坡進(jìn)行人為改造， 邊坡， 按建筑物可細(xì)分為： 壩肩邊坡、 導(dǎo)流洞進(jìn)出口 邊坡、 泄洪放空洞進(jìn)出口邊坡， 進(jìn)水出水口邊坡和地 面廠房邊坡等。環(huán)境邊坡是指在工程邊坡開挖線以 上至山脊分水嶺或臺(tái)地一定范圍內(nèi)、 可能對(duì)工程建 設(shè)或運(yùn)營(yíng)的安全產(chǎn)生威脅的自然邊坡 （ 圖 3 ） 。 第 3 層次分類： 水電工程邊坡分別按坡體特征、 幾何特征和變形破壞特征進(jìn)行分類 。 第 4 層次分類： 按照坡體特征、 邊坡幾何特征和 邊坡變形破壞特征分別進(jìn)行進(jìn)一步的具體分類 。 （ 1 ） 按照坡體結(jié)構(gòu)特征分類。 根據(jù)地層巖性物 質(zhì)組成， 將邊坡分為： 土質(zhì)、 巖質(zhì)和巖土混合邊坡。 根據(jù)坡體結(jié)構(gòu)， 將巖質(zhì)邊坡分為： 層狀坡體結(jié)構(gòu) （ Ⅰ） ： 順傾層狀結(jié)構(gòu)（ Ⅰ A ） 、 反傾層狀結(jié)構(gòu)（ Ⅰ B ） 、 上 硬下軟結(jié)構(gòu)（ Ⅰ C ） 、 上軟下硬結(jié)構(gòu) （ Ⅰ D ） ； 中陡裂控 制坡體結(jié)構(gòu)（ Ⅱ） ： 中陡傾斷層型 （ Ⅱ A ） 、 深卸荷破裂 型（ Ⅱ B ） ； 楔形坡體結(jié)構(gòu)（ Ⅲ ） ； （ 似 ） 均質(zhì)坡體結(jié)構(gòu) （ Ⅳ） ： 整 體 或 塊 狀 結(jié) 構(gòu) （ Ⅳ A ） 、 碎 （ 塊 裂） 裂 結(jié) 構(gòu)
圖3 Fig． 3 樞紐建筑物區(qū)邊坡分區(qū)示意圖

（ Ⅳ B ） 等 4 類 9 個(gè)亞類［22］。 巖質(zhì)邊坡的坡體結(jié)構(gòu)分類是建立在穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 基礎(chǔ)上的一種分類方法， 較好地考慮了邊坡可能變 形 破 壞 的 邊 界 條 件、 控制性結(jié)構(gòu)面及其失穩(wěn)模 式
［22 ］

Relationship of surrounding and engineering slope

庫(kù)區(qū)邊坡是指在庫(kù)區(qū)受庫(kù)水位變動(dòng)作用影響的 邊坡。根據(jù)水庫(kù)的運(yùn)營(yíng)情況， 其范圍可從河床延至 第一級(jí)分水嶺。 其中， 第 1 層次分類中的工程邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題 是水電工程選址、 建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵性問(wèn)題， 貫穿水 電工程規(guī)劃階段、 預(yù)可行性研究階段、 可行性研究階 段、 招標(biāo)設(shè)計(jì)階段和施工圖設(shè)計(jì)階段的始終 。 第 2 層次分類： 按重要性和危害性進(jìn)行邊坡級(jí) 別劃分。相對(duì)庫(kù)區(qū)邊坡而言， 一般來(lái)說(shuō)， 樞紐建筑物 區(qū)邊坡相對(duì)更重要、 危害性更大， 相應(yīng)地邊坡級(jí)別高 1 個(gè)等級(jí)。但是， 邊坡級(jí)別的確定并不簡(jiǎn)單， 至少應(yīng)

， 與傳統(tǒng)的巖體結(jié)構(gòu)分類相比， 其工程應(yīng)用性

更強(qiáng)。 （ 2 ） 按照幾何特征分類。 根據(jù)邊坡坡度， 將邊 坡分為： 緩坡 （ ≤15° ） 、 中等緩坡 （ 15° ～ 30° ） 、 陡坡 （ 30° ～ 45° ） 、 峻坡 （ 45° ～ 60° ） 、 懸坡 （ 60° ～ 90° ） 和 倒坡（ ＞90° ） 等 6 類。綜合前人的研究成果， 并結(jié)合 ， “斜坡 ” 我們自己的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 避免用詞混淆 “中等坡” 。同時(shí)， 用語(yǔ)采用 為便于劃分區(qū)間記憶和 應(yīng)用， 提出緩坡與中等緩坡的分界坡度為 15° ， 峻坡 與懸坡的分界坡度為 60° 。 根據(jù)我們對(duì)邊坡坡度與

128 應(yīng)力分布關(guān)系研究， 特別是張應(yīng)力分布范圍， 在坡腳 60° 前后有較大的突變， 60° 因此采用 作為分界更為 。 合理 根據(jù)高度， 邊坡分為： 低邊坡 （ ＜ 10m ） 、 中邊坡 （ 10 ～ 30m ） 、 高 邊 坡 （ 30 ～ 80m ） 、 超 高 邊 坡 （ 80 ～ 300m） 和特高邊坡（ ＞300m） 。 特高邊坡是目前我國(guó) 水電工程常遇， 而其他工程罕遇的邊坡， 應(yīng)特別慎重 對(duì)待。提出高邊坡與超高邊坡分界坡高為 80m 的 理由如下： ① 超高邊坡一般也屬峻坡或懸坡， 地處深切狹 谷， 地應(yīng)力水平高， 巖體卸荷強(qiáng)烈， 地震烈度高的復(fù) 雜地質(zhì)環(huán)境之中， 需慎重對(duì)待； 2006 引入了 CSMR 邊坡 ②行業(yè)規(guī)范 DL / T5337巖體質(zhì)量分類方法， 其中， 坡高對(duì)邊坡巖體質(zhì)量影響 很大。對(duì) RMR 值按坡高系數(shù)進(jìn)行修正。 坡高系數(shù) 按式（ 1 ） 計(jì)算： ζ = 0 ． 57 + 34 ． 4 H （ 1）

Journal of Engineering Geology

工程地質(zhì)學(xué)報(bào) 2012

H 為邊坡高度， m。 式中， 式（ 1 ） 中， 隱含著當(dāng) H ≤80m 時(shí)， ζ = 1， 即 RMR RMR 值需 值無(wú)需折減。而當(dāng) H = 100m 時(shí)， ζ = 0. 91 ， 減小近一成。 因此， 我們認(rèn)為， 以 80m 作為高邊坡 與超高邊坡的分界是比較合理的， 大于 80m 的超高 邊坡， 其邊坡巖體質(zhì)量需進(jìn)行折減。 需要指出的是， 對(duì)于高邊坡、 超高邊坡或者特高 由于其物質(zhì)組成、 坡體結(jié)構(gòu)等方面不可能都相 邊坡， 邊坡的變形破壞也不會(huì)完全一樣 ， 發(fā)生整體破壞 同， 的可能性較小， 因此按照邊坡的重要性和破壞的危 害性， 宜對(duì)高邊坡以上級(jí)的邊坡先進(jìn)行分區(qū) ， 再確定 邊坡級(jí)別。 （ 3 ） 按照邊坡變形破壞特征分類。 按照變形機(jī) 制， 邊坡可分為： 滑動(dòng)、 剝落、 蠕動(dòng)、 流動(dòng)等 4 類。 蠕 動(dòng)變形又可細(xì)分為傾倒、 潰屈、 張裂蠕變。 按照破壞形式， 邊坡分為： 崩塌、 滑動(dòng)、 傾倒、 潰 拉裂和流動(dòng)等 6 類。對(duì)于滑動(dòng)類型， 根據(jù)滑動(dòng)面 屈、 的形狀， 細(xì)分為平面形、 曲面形或楔形體滑動(dòng)。 按照變形范圍， 邊坡分為： 坡面變形、 邊坡變形 和坡體變形
［5 ］

。

按照危險(xiǎn)源， 將環(huán)境邊坡分為： 孤石 （ 群 ） 、 危石 （ 群） 、 危巖體和高位覆蓋層等 4 類。 綜上， 水電工程邊坡一般分類如表 3 所示。

20 （ 1 ）

宋勝武等： 論水電工程邊坡分類

129
eng． Quality classification and stability evaluation of unstable rock

4

結(jié)

語(yǔ)

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水電工程邊坡分類的目的就在于針對(duì)水電工 程， 對(duì)邊坡作用的各種表象特征以及促其產(chǎn)生和發(fā) 以便扼要地反映邊坡 展的各種因素進(jìn)行綜合概括， 作用的內(nèi)在、 外在規(guī)律， 為邊坡描述、 評(píng)價(jià)、 施工、 監(jiān) 提高邊坡工作 測(cè)與預(yù)報(bào)提供最為重要的信息基礎(chǔ)， 的科學(xué)性和實(shí)用性。 邊坡分類應(yīng)同時(shí)體現(xiàn)繼承性和創(chuàng)新性 。體現(xiàn)繼 承性， 是便于工程師容易掌握和工程應(yīng)用。 體現(xiàn)創(chuàng) 是為更好地適應(yīng)水電工程廣度與深度發(fā)展 ， 納 新性， 設(shè)計(jì)和施工的新認(rèn)識(shí)， 并盡量與新的邊 入邊坡勘察、 坡巖體質(zhì)量分類相匹配與協(xié)調(diào)。 按照針對(duì)性、 體現(xiàn)本質(zhì)、 層次性和系統(tǒng)性四個(gè)原 本文提出了水電工程邊坡分類框架。 首次明確 則， 地提出了第一層次按與工程關(guān)系、 第二層次按工程 重要性和邊坡失穩(wěn)的危害性、 第三層次按邊坡特征、 幾何特征和變形破壞特征進(jìn)行邊坡分類的方法 。在 指出采用坡體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類能與 第四層次分類中， 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)相關(guān)聯(lián)， 更好地揭示邊坡可能變形破壞 其工程應(yīng)用性更強(qiáng)； 提出 的邊界條件和失穩(wěn)模式， 60° ； 高邊坡與超高邊坡分界 峻坡與懸坡的分界為 80 ～ 300m 和 ＞300m 的 為 80m， 對(duì)坡高為 30 ～ 80m、 邊坡分別劃分為高邊坡、 超高邊坡和特高邊坡； 環(huán) 危石 （ 群 ） 、 危巖體 境邊坡按危險(xiǎn)源： 分為孤石（ 群） 、 和高位覆蓋層等 4 類。

參

考

文

獻(xiàn)

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工程地質(zhì)學(xué)報(bào) 2012

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檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵

《 工程地質(zhì)學(xué)報(bào) 》2011 年優(yōu)秀論文評(píng)審結(jié)果
《工程地質(zhì)學(xué)報(bào)》 2011 年優(yōu)秀論文， 經(jīng)編委函評(píng)， 下列論文被評(píng)為 編輯部謹(jǐn)向獲獎(jiǎng)作者表示祝賀， 并期望 2012 年有更優(yōu)秀的論文刊出。 1 唐朝生等， 2011 第 6 期， 875－881 土中水分的蒸發(fā)過(guò)程試驗(yàn)研究， 2 周劍等， 2011 年第 3 期， 352－358 水平層狀巖體邊坡動(dòng)力向應(yīng)中的結(jié)構(gòu)面效應(yīng)研究 ， 3 裴向軍等， 2011 年第 4 期， 498－504 強(qiáng)震觸發(fā)崩塌滾石運(yùn)動(dòng)特征研究 ， 4 閆亞景等， 2011 年第 6 期， 865－874 基質(zhì)吸力對(duì)非飽和重塑土抗剪強(qiáng)度的貢獻(xiàn) ， 5 倪化勇等， ， 2011 2 ， 262－270 汶川震區(qū)文家溝泥石流成災(zāi)機(jī)理與特征 年第 期 《工程地質(zhì)學(xué)報(bào)》 編輯部 2012 年 2 月



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