摘 要 本文以水利水电高陡边坡中的河谷高陡边坡为研究对象，追溯到高山峡谷地貌的起源，简单介绍了河谷高陡边坡工程的分类，分析了河谷高陡边坡应力特征及其破坏发育规律，为指导水利水电岩质高陡边坡工程防护方案优选有一定指导意义。
关键词 高陡边坡；应力分布；边坡安全防护
1 引言
随着不可再生能源的开采，我们迫切需要找到包括太阳能、风能、核能、水能等新型绿色的可再生能源。我国可开发水电资源蕴含量十分丰富，西南地区是水资源的富集区，但是自然条件十分恶劣，多为高（低）山峡谷地貌。进行水电能源开发，遇到最严峻的问题便是高陡岩质边坡稳定问题[1]。
随着我国经济快速发展及对清洁能源强大需求，占全国水力资源2/3的西南地区水电资源开发呈加速上升趋势。西南地区形成河谷深切的高（低）山峡谷地貌，地应力高，岩体卸荷发育，地质灾害频发，且地质构造复杂，地震烈度高，天然岸坡稳定性较差；水利水电工程规模巨大，不可避免地衍生一批复杂边坡工程是，随着水能的进一步开发，遇到的边坡工程的规模也越来越大，工程高边坡稳定问题十分突出[2]。本文旨在总结和介绍高陡边坡工程特点以及工程防护，为水电资源开发和基础设施建设提供一定借鉴。
2 河谷高陡边坡分类研究
2.1 自然陡坡
岸坡地质条件复杂，稳定条件差。主要表现为岸坡区属高（低）山峡谷地貌，河水切割侵蚀能力强，形成自然高边坡；岸坡经历表生改造阶段进入时效变形阶段，原岩应力状态被打破，近平行岸坡方向发生卸荷回弹，表生卸荷裂隙较发育，岸坡崩塌、滑坡等时有发生。
2.2 人工开挖边坡
随着水电大型项目的推进，遇到的工程岩石力学问题复杂多样。边坡开挖高度从几十米级一直到数百米级，开挖土石方量达数万乃至数百万立方米，开挖水平深度从数十米到上百米不等，临空面约束释放，岩体应力重新调整，卸荷回弹现象较为明显，岸坡稳定性问题十分严峻。
2.3 变形控制
高陡边坡变形控制关键环节是时效变性阶段，重视推进岩土体变形理论、岩土与结构相互作用的理论研究，施工过程中进行动态安全监测，及时反馈分析，实现动态信息化施工。根据经验综合考虑高陡边坡变形稳定性控制设计原则：低开口、高清破、缓接坡、强锁头及紧固脚等。
3 河谷高陡边坡应力场条件研究
3.1 高山峡谷地貌形成
早更新世川西-藏东地区强烈的差异抬升，河流纵比降的增大加速了河流的溯源侵蚀作用，中更新世抬升速率大，河水侵蚀能力强，导致东部河流切穿与西部湖区的分水岭，区域性侵蚀基准面降低，形成深切峡谷地貌[3]。晚更新世-全新世具有明显间歇性下切的特点，西部地壳抬升的阶段性和河流强烈的侵蚀能力，峡谷下切程度达到5～10mm/a，丰富的水源是导致峡谷下切的主要原因。
3.2 河谷边坡应力特征及其破坏发育规律
我国河谷应力随河谷临空面的距离具有明显分带特征，随着河谷下切，岸坡侧向应力解除，紧接着应力发生重分布，岩体会有向临空面卸荷回弹的现象。边坡应力随着变形状态不断调整，最终在一定深度范围内形成河谷岸坡二次应力分布区[4]。
（1）应力降低区：指靠近河谷岸坡浅部，由于河谷岸坡表生改造作用，形成谷坡应力释放。其发育深度与岸坡高度有直接联系。应力降低区最小主应力靠近坡面方向逐渐减小，在距坡面一定深度范围内形成拉应力区，处于应力增高区与拉应力区之间为压应力区，而最大主应力方向平行于坡面，并向坡脚方向逐渐增大。
（2）应力增高区：河谷下切过程中，浅表应力的释放伴随着应力场的重分布，在岸坡一定深度范围内出现应力增高区。应力梯度由应力降低区到原始应力区先增后降，应力变化梯度靠近河谷一侧明显偏大。
（3）原始應力区：距河谷岸坡坡面一定深度范围内，应力场保持原始应力场状态的区域，因为应力场基本不受河谷下切卸荷影响。应力降低区范围一般0～25m，高应力区应力包范围一般以应力不小于25MPa，应力集中量级25～60MPa不等。
4 河谷高陡边坡防护研究
4.1 边坡安全防护
目前，极限平衡分析法求解安全系数有三种理论：强度储备（即通过降低岩土体强度来提高安全系数），超载储备（即通过增大荷载来提高安全系数），下滑力超载储备（就是通过增加下滑力但不增加抗滑力来求解滑坡推力设计值）。
4.2 排水和防渗、削坡压脚措施
为了防治岩土体强度下降，产生超空隙水压力，就必须控制地表水和地表水。地表水，常采用截水沟拦截和引排，其中坡体以外的地表水，于适当位置拦截引排；坡体上的地表水要防止其渗透，要尽快把地表水汇集疏出。当场地允许时，削坡压脚应是优先考虑的方案。当削坡压脚难以实施或仍不能满足设计标准时，需要结合混凝土挡墙、抗滑桩或预灌浆–梁锚结构等方案治理。
4.3 边坡生态防护
随着我国《水土保持法》的颁布和实施，边坡的防护不仅仅是结构上的安全防护，也是边坡整体生态的防护。常选用“普通绿化”、“普通喷播”、“挂网喷播”或“香根草技术”等。其中，铺贴草皮、普通喷播以及挂网喷播是可以达到绿化景观的目的技术，对比施工工艺和成本，前两种有明显的优势。
5 结束语
我国水电工程工程大多处于高山峡谷中，自然谷坡高陡，有复杂的工程地质条件，岩体卸荷强烈，自然状态下稳定性较弱；而工程边坡有高、陡开挖、工程量大、安全把控难的特点。
（1）高山峡谷地貌经历了从早更新世川西-藏东地区强烈的隆升阶段；到中更新世快速隆升的同时，河谷快速下切；最后于晚更新世—全新世出现间歇性下切。
（2）河谷边坡应力场表现为明显的分区、分带特点，随着河谷下切，岸坡侧向应力解除，紧接着应力发生重分布，岩体产生向临空面卸荷回弹的现象。其中将岸坡应力进行区划分为应力降低区、应力增高区和原岩应力区。河谷底部的应力具有独特的规律，存在一个明显的“高应力包”现象。
（3）水利水电高陡边坡防护从两个方面着手，即为安全防护、生态防护。随着生态文明建设步伐的推进，“生态植物修复技术”慢慢被提上日程。
参考文献
[1] 黄润秋.20世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制[J].岩石力学与工程学报，2007，26（3）：433–454.
[2] 宋胜武，冯学敏，向柏宇.西南水电高陡岩石边坡工程关键技术研究[J].岩石力学与工程学报，2011，30（1）：1-2.
[3] 黄润秋.岩石高边坡稳定性工程地质分析[M].北京：科学出版社，2012：120-130.
[4] 黄润秋.岩石高边坡的时效变形分析及其工程地质意义[J].工程地质学报，2000，8（2）：148-153.