水利水电工程大坝边坡稳定性分析与防护技术研究

陈榜军

四川毕发达建设工程有限公司 四川省成都市青羊区 610017

摘要：大坝边坡的稳定性直接关系水利枢纽的安全运行，受地质条件、水文作用、工程荷载等多重因素影响，边坡一旦失稳易引发滑坡、塌岸，威胁大坝与周边安全。本文围绕大坝边坡稳定性分析与防护技术展开研究，先分析影响边坡稳定的主要因素，再从极限平衡、数值模拟与监测综合评价等层面探讨稳定性分析方法，进而从削坡排水、支挡加固、监测维护等方面提出防护技术措施。研究强调以科学分析为前提、以综合防护为保障，构建分析评价与工程防护相结合的大坝边坡安全保障体系。

关键词：大坝边坡；稳定性分析；边坡防护；渗流；支护加固

引言：大坝工程多建于地形地质条件复杂的河谷山区，坝肩、坝后及库岸边坡规模大、岩土性质差异显著。水库蓄水与运行会引起水位大幅升降，改变边坡渗流场与受力状态，叠加降雨、地震等外部因素，使边坡稳定性面临诸多不确定因素。若稳定性分析与防护不到位，边坡可能发生滑动、坍塌，危害工程安全。科学分析边坡稳定性、合理选取防护技术，是保障大坝安全运行的重要环节。本文立足水利水电工程实际，系统研究边坡稳定性分析方法与防护技术措施。

一、大坝边坡稳定性影响因素分析

（一）地质条件与岩土特性影响

边坡稳定性首先取决于自身的地质条件与岩土特性。岩体结构的发育程度、节理裂隙的产状与组合，控制着潜在滑动面的位置与形态；岩土体的强度、变形特性直接决定其抵抗滑动的能力。软弱夹层、断层破碎带等地质缺陷往往是边坡失稳的薄弱部位，其空间分布与倾向对稳定性起关键作用。边坡的几何形态、坡高坡角也影响应力分布，陡倾坡体更易处于不利状态。地质条件是边坡稳定的基础因素，须通过详细勘察查明其分布与特征，作为稳定性分析与防护设计的基本依据。

（二）水文作用与渗流影响

水的存在与运移对边坡稳定影响显著，降雨入渗使坡体含水率升高，岩土强度随之降低，孔隙水压力增大，有效应力减小，削弱抗滑能力。水库蓄水后，库水位上升抬高坡内浸润面，渗流产生的渗透压力沿渗流方向施加于坡体，恶化边坡受力状态；水位骤降时，坡体内部排水滞后，形成指向坡外的渗透压力，极易诱发失稳。同时，渗流冲刷可能带走细小颗粒，形成管涌、潜蚀，进一步削弱坡体结构。水文与渗流作用是边坡失稳的重要触发因素，需要结合水位变化与降雨条件深入分析。

• 工程荷载与外界扰动影响

大坝施工与运行过程中，开挖切坡改变了坡体原有的应力平衡，使坡脚卸荷、上部失去支撑，是边坡失稳的常见诱因。坝体自重、水压力及运行荷载的传递，会对坝肩边坡产生附加作用。爆破作业产生的振动、强烈地震的惯性力，均会对边坡稳定产生不利影响。此外，库水位升降、边坡堆载、坡顶设施建设等工程活动，也会改变边坡受力与变形状态。外界扰动往往与地质、水文因素叠加，使边坡稳定性问题更加复杂，需在分析中充分考虑各种荷载与扰动作用。

二、大坝边坡稳定性分析方法

• 极限平衡分析方法

极限平衡法是边坡稳定性分析的基本方法，通过假定潜在滑动面，将滑体划分为若干条块，依据力的平衡或力矩平衡条件计算边坡的安全系数。常用方法考虑了条间作用力的不同处理方式，适用于不同滑动面形态的稳定性评价。该方法物理意义明确、计算简便，工程实践中应用广泛，能够给出边坡稳定性的定量判据。应用时需合理确定滑动面位置、岩土强度参数与渗流作用，对最危险滑动面进行搜索。极限平衡法为边坡安全评估与防护设计提供了基础依据，是稳定性分析不可或缺的手段。

• 数值模拟分析方法

对于地质条件复杂、受力状态多变的边坡，可采用数值模拟方法进行更精细的分析。有限元法能够模拟边坡的应力应变状态，反映塑性区发展与变形趋势；强度折减法可自动搜索潜在滑动面并计算安全系数，适用于复杂工况下的稳定性评价。数值分析能够考虑渗流场与应力场的耦合作用、材料的非线性特性以及开挖支护过程的影响，弥补极限平衡法在复杂情况下的不足。通过数值模拟可揭示边坡失稳的机理与发展过程，为防护方案比选与优化提供技术支撑，提高分析结果的可靠性。

（三）监测分析与综合评价

边坡稳定性分析应结合现场监测进行综合研判，通过在边坡布置位移、裂缝、水位、渗流等监测项目，实时掌握坡体变形与渗流动态。依据监测数据的时序变化，分析变形速率与收敛趋势，判断边坡所处的稳定状态与发展阶段。将地质分析、理论计算与监测成果相互印证，识别潜在滑动带与危险部位，对边坡稳定状态作出综合评价。当监测显示变形加速或出现异常征兆时，及时预警并采取防护措施。监测分析与综合评判使稳定性评价更加贴近实际，为边坡动态安全管理提供依据。

三、大坝边坡防护技术措施

• 削坡减载与排水防护措施

对稳定性不足的边坡，可通过削坡减载降低下滑力，放缓坡比、减小坡高，改善边坡受力状态；对坡体上部适当削方，卸载并降低重心。排水是防治边坡失稳的关键措施，应合理布设地表排水系统，拦截坡面来水、疏导雨水，减少入渗；在坡体内部设置排水孔、排水隧洞等，降低浸润面、疏干坡体，减少渗透压力。对易渗漏部位采取防渗处理，控制渗流对坡体的不利作用。通过削坡减载与排水措施相结合，从根本改变边坡的受力与渗流条件，提高其自身稳定性。

（二）支挡加固与防护结构措施

当边坡自身条件难以满足稳定要求时，需采用支挡加固措施提高抗滑能力。抗滑桩深入稳定地层，承受坡体下滑力，是治理大型滑动隐患的有效措施；挡土墙对坡脚提供支挡，限制坡体位移；锚杆、锚索将坡体与深层稳定岩体连为一体，增强坡体整体性。对坡面采取喷护、挂网、砌护等防护，防止风化剥落与局部塌落。针对易失稳部位，综合运用多种支挡加固方式，形成完整的防护结构体系。通过工程加固增强边坡抵抗破坏的能力，确保其长期处于稳定状态。

（三）监测预警与维护管理措施

边坡防护应建立长期监测预警机制，完善变形、渗流、水位等监测项目，定期采集与分析数据，掌握边坡动态变化。设置合理的预警指标与阈值，当监测值超出正常范围时及时预警，为应急处置争取时间。制定边坡安全管理与维护制度，定期巡查防护结构状态，检查支护、排水设施的完好性，及时修补损坏部位、疏通排水系统。将边坡纳入大坝安全管理系统统一管理，结合监测成果定期复核稳定性，对出现的新情况及时调整防护措施，实现边坡防护的常态化、动态化管理，保障长期安全。

结束语

大坝边坡稳定性受地质、水文、荷载等多重因素综合影响，科学分析是合理防护的前提。应当通过地质勘察掌握边坡条件，综合运用极限平衡与数值模拟方法进行稳定性评价，并结合监测进行动态研判；在此基础上，采取削坡排水、支挡加固、监测预警等综合防护措施，构建分析评价与工程防护相结合的安全保障体系。唯有将稳定性分析与防护技术紧密结合并持续落实，方能有效防范大坝边坡失稳风险，保障水利水电工程安全稳定运行。

参考文献

[1] 陈祖煜. 土质边坡稳定分析：原理·方法·程序[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2025.

[2] 徐卫亚. 边坡工程学[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2022.

[3] 李广信. 高等土力学与边坡稳定分析研究[J]. 岩土工程学报, 2020, 42(9): 1602-1608.

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