1 工程概况

柴石滩水库位于珠江流域云南省境内的南盘江上游。坝址在昆明市辖宜良境内的南盘江干流柴石滩村，距昆明86km，距宜良县城28km，下游约150.0km处为南盘江支流黄泥河上的鲁布革水电站。

柴石滩水库于1997年开工建设，2002年7月完工，2012年7月通过竣工验收。水库为大（2）型水库工程，属二等工程。枢纽区主要由混凝土面板堆石坝、溢洪道、发电引水隧洞、灌溉输水隧洞及下游电站等组成。水库进库道路主要为：①左岸上坝公路→场外永久公路；②右岸溢洪道高线公路→场外永久公路。

2014年云南省昆明市宜良县九乡明月湖景区（柴石滩水库）被评为省级水利风景区。2015年云南省昆明市宜良县九乡明月湖景区（柴石滩水库）被评为国家级水利风景区。根据总体规划，景区以优美的水库水域风光、良好的生态环境、舒适宜人的气候环境、丰富多样的物产等资源为依托，在现有的工程功能的基础上将明月湖充沛的水利资源进一步加以开发利用，努力将明月湖水利风景区打造成为集环境教育、户外运动、亲水休闲等为一体的水利风景区。

2  落石灾害原因调查分析

根据地质勘察，坝址左岸有三组主要结构面：①走向60°，倾向SE，倾角62°；②走向25°，倾向SE，倾角28°（卸荷裂隙）；③走向35°，倾向NW，倾角40°～58°（层间断层，软弱夹层，假整合面）。地形走向326°，倾向NE，坡度35°。经赤平投影分析，两组结构面交线产状与地形倾向相反，无临空面，左岸总体上是稳定的。坝址右岸山坡主要结构面：①顺层方向结构面：走向20°，倾向NW，倾角40°～48°；②卸荷裂隙：走向150°～170°，倾向SW，倾角70°～85°；③张性结构面：走向NNW，倾向E或W，倾角70°～90°。山坡走向300°，倾向SE，坡角37°～40°。经赤平投影分析，组合面均不存在临空面，右岸山坡总体上是稳定的。

经现场调查及实际地形分析，柴石滩水库坝址两岸地形基本为上陡下缓。两岸上坝公路位于工程区内，公路的开挖边坡基本上属岩石边坡。左、右岸山坡下部靠近上坝公路临路侧山体基岩基本裸露，上部植被茂密。除左岸坝肩300m范围内对裸露岩体实施了C20混凝土锚喷措施外，其余各段基岩均外露。

柴石滩水库建成至今已运行10余年，坝址左、右岸山坡裸露基岩由于受到不同程度风化侵蚀，及降雨的影响，公路边坡局部岩石出现了裂缝并有松动的迹象。根据边坡局部岩体松动、脱落等失稳特征，按《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007）的相关规定，经分析，柴石滩水库左、右岸上坝公路岩石边坡失稳模式判定为崩塌，主要运动形式为自由落体或滚动。

3  防护系统的选择与应用

我国是个多山国家，特别是西部和东南部山区，各种地质灾害常有发生，各类工程建设和资源开发分布广泛、规模庞大，常带来大量的坡面地质灾害问题。

现行坡面地质灾害主要的常见防治措施分为主动治理及被动防护。在《昆明柴石滩水库上坝公路边坡防护工程》中，主、被动防护措施采用了柔性防护系统，其原理为：主动柔性防护系统采用钢丝绳锚杆或钢筋锚杆和支撑绳固定方式将金属柔性网覆盖在具有潜在坡面地质灾害的坡面上，从而实现坡面加固或限制落石运动范围的一种防护网；被动柔性防护系统采用锚杆、钢柱、支撑绳和拉锚绳等固定方式将金属柔性网以一定的角度安装在坡面上，形成栅栏形式的拦石网，从而实现对落石和泥石流体中固体物质拦截的一种防护网。

上述柔性防护系统较常见的主、被动防护措施（如挡土墙、锚固、框格、落石槽、拦石栅栏等）有以下特点：具有良好的铺展性，便于运输和搬运；防护后不仅对已有地貌和植被的良好保护性，而且不会改变原有的地下水循环系统，并保持了进行后期人工绿化的有利条件；施工干扰小等。针对串连式线状工程（如铁路、公路）点多、面广、线长等特点，在有限的资源条件下选择柔性防护系统是十分可行的。

3.1柔性主动防护网结构设计

根据《公路边坡柔性防护系统构件》(JT/T528-2004)宣贯相关规定，本工程柔性主动防护网选用GPS2型，其结构配置为系统钢丝绳锚杆+支撑绳+缝合绳，孔口凹坑+张拉+钢丝格栅[或边沿（上沿）锚固（钢索锚杆2～4m距4.5m）+纵横向支撑绳（2Φ16）+钢丝绳网（◇08/300/4×4m2）+缝合绳(Φ8)+SO/2.5/50铁丝格栅+系统锚固]。主动网示意图见下图。

图3.1起加固作用的主动网

主动网支撑绳及起锚固作用的GPS2型主动网与锚固安置示意图见下图。

图3.2起加固作用的主动网支撑绳布置示意图

图3.3起加固作用的GPS2主动网与锚杆安置示意图

3.2柔性被动防护网结构设计

被动防护系统设计选型的主要依据是落石弹跳高度和落石动能，这些参数可根据条件通过理论模拟计算、现场试验或经验确定，并由此确定系统的防护能级和高度。

根据前苏联尼.米.罗依尼会维里教授提出的落石运动速度计算方法，可把边坡简化为四种：①单一坡度边坡；②缓折型边坡；③陡折型山坡；④直立边坡。

本工程分别取三段边坡特征断面进行动能分析计算，断面分别为左岸上段—1#断面，右岸—2#断面，左岸下段—3#断面。

根据实测地形可知，左岸上坝公路上段坡体基本为单一边坡，下段坡体则基本为陡折线型边坡；右岸上坝公路上段坡体基本为单一边坡。则1#断面及2#断面采用Ⅰ型单一边坡经验公式进行验算，3#断面采用折陡型边坡经验公式进行验算。断面见图见下图。

图3.3边坡计算简图

1#断面及2#断面采用下列公式验算：

v0=μ×（2×g×h）1/2

E=（0.6×β×V×v02）/1000

式中：h—石块坠落的高度（m）；

g—重力加速度（m/s2）；

α—山坡坡度角（°）；

μ、ε—石块沿山坡运动的所受一切有关因素综合影响的阻力特性系数。μ=0.56；

E—撞击动能（Kj）。

3#断面采用下列公式验算：

石块从陡坡上坠落至坡脚时的速度

vR=εi×(Hi)1/2

石块自坡脚向前运动的放射切线分速度

vi(0)=(1-λ)VRcos(α1-α2)

石块运动至较缓坡段末端处的速度为

vj=(Vi (0)2+ε22H2)1/2

E=（0.6×β×V×vj2）/1000

式中：Hi—陡坡段高度（m）；

αi—陡坡段坡度角（°）；

λ—石块冲击到缓坡上的瞬间摩擦系数，λ=0.1；

H2—缓坡段高度（m）；

α2为缓坡段坡度角（°）；

εi、ε2—石块沿山坡运动的所受一切有关因素综合影响的阻力特性系数。εi=3.45，ε2=1.51

E—撞击动能（Kj）。

经验算可知，1#断面及2#断面假设高度为30m，落石体积为0.5m3，则撞击能约为410Kj；3#断面假设陡坡高度为20m，落石体积为1m3，则撞击能约为630Kj。

落石弹跳验算由于无现场试验，根据经验及近年来落石情况，考虑被动防护网高度为3.0m。

根据以上验算及经验可知，本工程被动防护网设计分别采用RX—050型菱形网，高3.0m，防护能级为500Kj；RX—075型菱形网，高3.0m，防护能级为750Kj。

RX—050型菱形网结构配置为：钢柱+支撑绳+拉锚绳+缝合绳+减压环[钢柱（间隔10m），带消能环的Φ16双支撑绳和Φ16“人”字形上拉锚绳（每跨6个消能环），Φ16侧拉锚绳（单绳），◇/08/200/4×5m2钢丝绳网，φ8缝合绳，格栅网]。

RX—075型菱形网结构配置为：钢柱+支撑绳+拉锚绳+缝合绳+减压环[钢柱（间隔10m），带消能环的Φ18双支撑绳和Φ16“人”字形上拉锚绳（每跨10个消能环），φ18侧拉锚绳（单绳），◇08/150/4×5m2钢丝绳网，Φ8缝合绳，格栅网]。

4 结论

由工程实例可知，柔性防护系统不仅可用于公路、铁路边坡防护，也可用于水利工程中的一些串连式线状附属工程，如进库道路、渡槽、沟渠等开挖边坡的防护。它针对崩塌失稳类型的岩石边坡有较好的实用性，且对原始生态环境破坏较小，其相对于常见的防护措施，对生态环境保护起到一定的作用。

参考文献：

【1】《公路边坡柔性防护系统构件》(JT/T528-2004)宣贯

【2】《坡面地质灾害柔性防护的理论与实践》 科学出版社 2005