水利水电工程高边坡稳定性分析及防护加固技术探讨

黄孝强

身份证号：371326196803160019

摘要：在山区水利水电工程建设中，高边坡开挖与治理是项目施工的核心危大环节，边坡整体稳定性直接决定工程施工安全、运行寿命及周边地质环境安全。山区地形起伏大、地质构造复杂、岩土体性质不均、降雨集中、地下水渗流活跃，高边坡在开挖卸荷、雨水入渗、构造应力、施工扰动等多重因素耦合作用下，极易出现风化剥落、岩体松弛、坡面溜塌、深层滑移及整体失稳等病害问题，不仅严重制约工程施工进度，还易引发滑坡、坍塌等地质灾害，造成重大经济损失与安全隐患。本文结合山区水利水电工程施工工况，系统分析高边坡失稳的主要影响因素与破坏机理，阐述边坡稳定性常用分析方法，总结适配不同地质条件的防护与加固关键技术，梳理施工管控要点，可为同类水利水电高边坡工程设计、施工及安全运维提供实践参考。

关键词：水利水电；高边坡；稳定性分析；防护加固；施工技术

一、引言

我国水利水电工程多布局于山区、河谷地带，工程建设过程中伴随大量山体开挖、基坑修整、渠道拓建等作业，形成大量人工高陡边坡。相较于自然边坡，人工开挖高边坡原始应力平衡被打破，岩体结构裸露、裂隙发育、抗剪强度下降，整体稳定性大幅降低。同时山区气候复杂，汛期降雨量大、持续时间长，雨水入渗坡体后会显著改变岩土体物理力学性质，加剧边坡失稳风险。大量工程实践表明，边坡失稳是水利水电工程最常见的地质灾害类型，具有隐蔽性强、诱发因素多、破坏速度快、处置难度大的特点。

随着水利工程建设标准不断提升，传统粗放式边坡治理模式已无法适配现代化工程安全管控要求，精准开展边坡稳定性分析、科学选用防护加固技术、构建全过程动态管控体系，成为保障水利工程安全稳定运行的关键。因此，深入研究高边坡失稳机理、优化防护加固工艺、规范施工管控流程，对提升水利水电工程建设质量、防范地质灾害、保障工程长效安全运行具有重要现实意义。

二、水利水电工程高边坡失稳主要影响因素及破坏机理

高边坡稳定性受地质条件、水文环境、施工扰动、外部荷载等多重因素耦合影响，各类因素相互作用、相互叠加，共同诱发边坡变形破坏，具体可分为内部因素与外部因素两大类。

内部地质因素是边坡失稳的基础性诱因。山区边坡岩土体结构复杂，部分区域存在软弱夹层、破碎带、节理裂隙发育等地质缺陷，岩体整体性差、抗剪强度低、自稳能力弱。岩层倾向与坡面倾向一致的顺层边坡，在应力释放后极易沿软弱结构面发生滑移破坏。同时，部分区域岩土体风化程度差异较大，表层土体松散、内部岩体坚硬，结构差异性导致边坡应力分布不均，在外界扰动下易出现局部剥落、垮塌，逐步发展为整体失稳。

水文因素是诱发边坡失稳的核心外部因素，也是山区边坡破坏最主要的诱因。降雨入渗会大幅提升岩土体含水率，增大坡体自重，同时抬升地下水位、提升孔隙水压力，有效抗剪应力显著降低，导致坡体整体稳定性下降。持续渗水会软化软弱夹层、冲刷裂隙结构，逐步扩大岩体裂缝，形成渗水通道，最终引发坡面溜塌、深层滑移等问题。此外，库区水位升降、河道水流冲刷会反复扰动边坡坡脚，掏空坡体基础，破坏边坡支撑结构，大幅提升失稳风险。

施工扰动与人为因素进一步加剧边坡安全隐患。高边坡开挖过程中，土方、石方剥离会打破山体原始应力平衡，造成岩体卸荷松弛、裂隙扩张，若开挖坡度不合理、分层开挖厚度过大、超挖欠挖，会直接破坏边坡稳定结构。同时，爆破施工产生的振动会扰动周边岩体，加剧裂隙发育，破坏岩土体整体性。部分施工现场存在防护滞后、开挖与支护工序衔接不及时、坡面裸露时间过长等问题，导致边坡长期暴露在自然环境中，受风化、雨水冲刷影响持续劣化，最终引发失稳破坏。

三、高边坡稳定性主要分析方法

现阶段水利水电工程高边坡稳定性评价已形成成熟的分析体系，常用方法包含极限平衡法与数值分析法两大类，适配不同工程精度与场景需求。

极限平衡法是工程应用最广泛的经典分析方法，原理清晰、计算简便、适配性强，主要包含瑞典圆弧法、简化毕肖普法、摩根斯顿-普莱斯法等。该方法通过将边坡岩土体划分为若干条块，结合静力平衡条件与摩尔强度理论，计算边坡抗滑力矩与滑动力矩的比值，得出边坡稳定安全系数，以此判定边坡稳定状态。该方法适用于常规土质边坡、均质岩质边坡的稳定性验算，能够快速完成施工前期风险研判与方案比对。

数值分析法多用于地质复杂、结构不均、存在多层软弱夹层的高陡边坡，依托有限元模拟软件，构建边坡实体模型，真实还原岩土体应力分布、渗流变化、变形位移规律，精准定位边坡潜在滑移面与薄弱区域。相较于传统极限平衡法，数值分析法可实现应力场、渗流场耦合分析，精准模拟降雨、开挖、水位变化等工况下的边坡变形过程，分析结果精度更高，能够为复杂高边坡专项加固方案设计、危大工程风险评估提供精准数据支撑。

四、高边坡防护与加固核心施工技术

结合水利水电高边坡破坏特点与稳定缺陷，遵循“预防为主、综合治理、分层防护、标本兼治”的原则，适配不同地质、坡度、工况条件，选用组合式防护加固技术，全面提升边坡整体稳定性。

坡面浅层防护技术主要用于治理表层风化、松散剥落、雨水冲刷等浅表病害，适用于稳定性较好、无深层滑移风险的边坡。常用技术包含挂网喷混凝土防护、框格护坡、浆砌片石防护等。挂网喷混凝土通过在坡面铺设钢筋网、喷射混凝土，封闭坡面裂隙，阻隔雨水入渗与风力风化，提升表层岩体整体性；框格护坡结构自重轻、透水性好，可配合植被种植实现生态防护，兼顾安全与环保；浆砌片石防护刚度大、抗冲刷能力强，多用于坡脚防护与临水边坡加固，有效抵御水流、雨水冲刷破坏。

深层锚固加固技术是高边坡深层滑移治理的核心技术，适配高陡边坡、破碎岩层、存在软弱夹层的不稳定边坡。主要包含锚杆、锚索加固技术，通过将锚固结构深入深层稳定岩体，利用张拉应力锁定松动岩体，约束边坡变形位移，改善坡体应力状态，有效抵御深层滑移破坏。施工中采用梅花形布设方式，精准控制钻孔深度、孔径、注浆饱满度与张拉锁定应力，确保锚固体系与岩体协同受力，大幅提升边坡整体抗滑稳定性，是现阶段水利高边坡危大治理的主流技术。

排水治理技术是边坡稳定治理的基础性关键措施，能够从根源降低水害对边坡的破坏。工程中采用“地表排水+地下排水”组合体系，地表设置截水沟、排水沟、急流槽，快速拦截、疏导坡面雨水，避免雨水滞留入渗；地下布设排水孔、排水廊道，有效排出坡体内部积水，降低地下水位与孔隙水压力，恢复岩土体抗剪强度，从根本上提升边坡稳定性。

生态加固技术适配生态敏感区域水利工程，以植被防护、生态袋护坡为主，通过植物根系固土、坡面覆盖保墒，减少坡面水土流失，修复边坡生态环境。该技术绿色环保、造价低廉，适用于坡度较缓、稳定性基础较好的边坡，可与刚性防护技术组合使用，实现“安全稳固、生态美观、长效稳定”的治理效果。

五、结论

水利水电工程高边坡稳定性受地质结构、水文环境、施工扰动等多重因素制约，边坡失稳具有明显的复杂性与突发性。岩土体结构缺陷、雨水入渗软化、施工应力扰动是诱发边坡变形破坏的核心诱因，直接影响水利工程施工安全与运行稳定性。通过科学运用极限平衡法、数值模拟法开展边坡稳定性分析，精准研判边坡稳定状态与潜在风险，针对性采用浅层防护、深层锚固、综合排水、生态治理等组合加固技术，能够全方位提升边坡整体稳定性。同时，落实全过程精细化施工管控与动态监测预警，可有效规避边坡坍塌、滑移等地质灾害。未来工程建设中，需持续优化边坡治理技术体系，推动智能化监测、生态化治理技术应用，实现水利高边坡工程安全、稳定、绿色、长效运行，为水利水电工程高质量建设提供坚实保障。

参考文献：

• 罗瑶,唐潇.水利水电工程高边坡施工技术及稳定性控制分析[J].应用能源技术,2026,(5):19-21.
• 何观荣.水利水电工程边坡稳定性分析与支护技术应用[J].散装水泥,2026,(5):98-100.
• 卢树盛,向能武,孙云志.高边坡勘察新技术在水利工程中的应用现状、挑战与展望[J].中国水利,2024,(14):44-50.

...