以康家會(huì)風(fēng)電場(chǎng)為例談地表現(xiàn)象與邊坡穩(wěn)定關(guān)系

蘭艇雁 殷義棟

(龍?jiān)?北京)風(fēng)電工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司，北京 100034)

以康家會(huì)風(fēng)電場(chǎng)為例談地表現(xiàn)象與邊坡穩(wěn)定關(guān)系

蘭艇雁 殷義棟

(龍?jiān)?北京)風(fēng)電工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司，北京 100034)

對(duì)山西靜樂康家會(huì)風(fēng)電場(chǎng)地表出現(xiàn)的一系列錯(cuò)臺(tái)、植物條帶狀分布進(jìn)行了觀察分析，經(jīng)開挖探槽研究發(fā)現(xiàn)是邊坡巖體風(fēng)化蠕動(dòng)及淺層滑坡引起的，對(duì)大型風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行有現(xiàn)實(shí)意義。

蠕滑體，淺層滑坡，邊坡穩(wěn)定

0 引言

山西康家會(huì)風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)規(guī)劃的34號(hào)，35號(hào)，36號(hào)機(jī)位處西側(cè)不同高程出現(xiàn)臺(tái)階狀的地質(zhì)現(xiàn)象和地表植物與碎裂狀巖體呈帶狀分布的特征，有影響場(chǎng)地穩(wěn)定的潛在滑坡體和蠕滑體存在，臺(tái)階狀地質(zhì)現(xiàn)象與內(nèi)外應(yīng)力作用有關(guān)，這關(guān)系到風(fēng)電場(chǎng)山體整體穩(wěn)定問題。經(jīng)開挖大型探槽揭露后，發(fā)現(xiàn)地表地質(zhì)現(xiàn)象是邊坡卸荷蠕動(dòng)和淺層滑動(dòng)造成的，它是滑坡泥石流形成的內(nèi)在因素，因而對(duì)場(chǎng)內(nèi)建筑物做了相應(yīng)調(diào)整，避免了由于地質(zhì)原因引發(fā)的工程風(fēng)險(xiǎn)。

1 地形地貌

風(fēng)電場(chǎng)址區(qū)為基巖低中山，因地質(zhì)構(gòu)造原因，34號(hào)和36號(hào)風(fēng)機(jī)為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的山包，海拔高程分別是1 971 m和2 005 m，35號(hào)風(fēng)機(jī)位位于兩者之間的低洼部位，(鞍部)高程1 965 m。3個(gè)機(jī)位位于圈椅狀地形頂部，山底高程為1 500 m，相對(duì)高差約500 m。34號(hào)機(jī)位與35號(hào)機(jī)位距離253 m，35號(hào)機(jī)位距36號(hào)機(jī)位256 m。坡度約30°～40°。蠕滑體位于36號(hào)機(jī)位與35號(hào)機(jī)位之間的斜坡上，潛在滑坡體位于35號(hào)機(jī)位以西的坡面上，如圖1所示。

2 地表現(xiàn)象

康家會(huì)風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)34號(hào)，35號(hào)，36號(hào)機(jī)位處西側(cè)海拔高程1 965 m～1 974 m出現(xiàn)臺(tái)階狀的地質(zhì)現(xiàn)象，長(zhǎng)度延續(xù)300 m～600 m，錯(cuò)臺(tái)高差一般0.2 m～0.5 m，和地表植物與碎裂狀巖體呈帶狀分布的特征。分別在高程1 974 m，1 961 m處出現(xiàn)基本連續(xù)的錯(cuò)臺(tái)。錯(cuò)臺(tái)在土質(zhì)部位呈階梯狀，在基巖裸露部位呈緩坡狀，未見裂縫，見圖2，圖3。

針對(duì)坡面上出現(xiàn)的小階地、階梯下裸露巖體非常破碎、階梯下部植物不生長(zhǎng)而上部植物呈條帶狀生長(zhǎng)的地表現(xiàn)象， 在1 974 m和1 961 m高程地表特征明顯的兩個(gè)不同地貌單元位置上，垂直錯(cuò)臺(tái)開挖長(zhǎng)15 m、寬5 m、深5 m～6 m的探槽，直觀地揭露了地表錯(cuò)臺(tái)的成因。

2.1 蠕滑體

2.1.1 邊坡形態(tài)特征

在高程1 974 m上開挖1號(hào)探槽地表，處于傾向近于南北的斜坡上，斜坡兩側(cè)與近北西向溝谷相鄰，斜坡寬256 m，縱長(zhǎng)528 m，斜坡坡度上部45°以上，中部40°左右，下部30°左右。地貌上表現(xiàn)為上陡，中部較緩，下部陡的特征，見圖4。

2.1.2 地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

蠕滑堆積體主要由塊石、含碎石粉土、碎石土組成。其中碎石成分為強(qiáng)風(fēng)化的灰?guī)r，棱角狀，粒徑3 cm～15 cm，含量約占30%～40%；泥質(zhì)成分為亞砂土，含沙量較高，搓捻砂感較強(qiáng)；塊石粒徑20 cm～30 cm與碎石混雜在一起，呈骨架結(jié)構(gòu)，骨架間隙被泥質(zhì)、碎石物質(zhì)充填。整體上結(jié)構(gòu)非常松散，見圖5。

2.1.3 蠕滑體成因

新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了較大的陡坡，這些陡坡為巖體的蠕動(dòng)創(chuàng)造了臨空條件。這樣就不斷出現(xiàn)巖體的松弛現(xiàn)象，由于巖體的卸荷作用，導(dǎo)致應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生改變調(diào)整，引起向臨空方向的變形破壞，其結(jié)果均是導(dǎo)致巖體的完整性、均一性變差，巖體結(jié)構(gòu)變化和松弛，強(qiáng)度劣化[3]。

整個(gè)蠕滑區(qū)域位于寧?kù)o向斜的南東翼，布置風(fēng)機(jī)的山包上巖層傾角較為平緩，巖體較為穩(wěn)定，巖體傾向一般都是北西方向，傾角10°～15°左右，在高程1 974 m位置上開挖的深度5 m的1號(hào)探槽槽底不同階面上量測(cè)的巖層產(chǎn)狀有：

1)傾向310°，傾角8°；

2)傾向300°，傾角10°；

3)傾向320°，傾角20°(有拉動(dòng)跡象)；

4)傾向290°，傾角18°。

巖體中發(fā)育兩組優(yōu)勢(shì)構(gòu)造節(jié)理：

1)節(jié)理走向100°；

2)節(jié)理走向205°形成共軛X節(jié)理，見圖6。

這些地表跡象正是預(yù)示著坡體經(jīng)過幾萬(wàn)年甚至幾十萬(wàn)年的緩慢變形由量變到質(zhì)變已經(jīng)進(jìn)入累積性破壞階段，一旦潛在剪切面被剪斷貫通，在暴雨或地震等誘發(fā)條件下，有沿著剪切裂面約80萬(wàn)m3的滑坡堆積物向下滑動(dòng)趨勢(shì)，并牽動(dòng)下部巖體沿著構(gòu)造節(jié)理進(jìn)一步張開。這對(duì)風(fēng)電場(chǎng)建筑物的安全是至關(guān)重要的。

2.2 滑坡體

2.2.1 滑坡形態(tài)特征

由2號(hào)探槽開挖揭露的滑坡體是一古滑坡體，地表錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象表明，該滑坡體現(xiàn)在發(fā)生過多次次級(jí)變形破壞，滑坡在一定的工況或地震暴雨環(huán)境下有進(jìn)一步滑動(dòng)的可能?；略谄矫嫔铣省叭σ巍睜?，見圖7。

“圈椅”狀地形兩側(cè)基巖裸露，地形陡峻，坡度大于56°，與滑坡體界限明顯，基巖風(fēng)化跡象明顯，坡面上及頂部地表不同高程，多見曾被拉開又被后期土石充填的裂縫臺(tái)階，見圖8。

2.2.2 滑坡體物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

經(jīng)開挖證實(shí)，與地表臺(tái)階對(duì)應(yīng)的下部，有寬3 m～5 m的拉開裂縫，裂縫中充填黃色、黑色礫石土。土的組成約占60%，碎石占40%，碎石呈菱角狀，大小不一。充填厚度為6 m，見圖9。

2號(hào)探槽開挖到距地表6 m深時(shí)，見到滑坡的底界面，界面下部是黃色泥灰?guī)r，其上是厚約30 cm的滑坡錯(cuò)動(dòng)帶，是由黃色泥灰?guī)r風(fēng)化構(gòu)成的軟弱滑移面，內(nèi)含1 cm～2 cm的角礫，向滑動(dòng)方向定向排列。巖面上有清晰的順坡檫痕，其上部由兩組節(jié)理組成的X節(jié)理，其中一組節(jié)理與坡面小角度相交。其探槽兩側(cè)巖土雜亂無章，見圖10。

2.2.3 滑坡與地表錯(cuò)臺(tái)關(guān)系分析

由于坡面上有一組走向近乎與坡面平行，平行坡面的陡傾裂隙被拉開，出現(xiàn)了滑移面與陡傾拉裂面交替的階狀裂縫，只不過滑體厚度為6 m的淺層滑坡，所以后緣的陡坎高差只有0.5 m左右。由于滑坡運(yùn)動(dòng)過程中，受下部黃色泥質(zhì)灰?guī)r軟弱面的控制，傾角只有16°，近于軟弱面的殘余摩擦角，這種蠕動(dòng)滑移是間歇性的。拉開的裂縫被坡積土充填。由于裂縫數(shù)量和裂縫深度不斷增加，滑體上的巖體呈松散架空結(jié)構(gòu)，加速地表水的滲透。地表不能保水，植物不能生長(zhǎng)，導(dǎo)致坡體不同部位有不同滑動(dòng)速率，造成下部巖體破碎程度上的差異，導(dǎo)致地表植被呈條帶狀分布。

3 結(jié)語(yǔ)

無論是蠕變體還是淺層滑坡體，其成因與地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖體風(fēng)化、邊坡卸荷和大氣降水、地下水等地質(zhì)環(huán)境有關(guān)。特別是由于這類變形體或滑體有一系列與滑面直接相通的拉裂縫，對(duì)降水十分敏感。不僅滑移面的強(qiáng)度因遇水而降低，而且由于裂隙瞬間充水滲透壓力增加而促進(jìn)變形發(fā)展，在經(jīng)過長(zhǎng)期累積變形后，能量積累到能夠下滑的狀態(tài)，滑移開始時(shí)，在地表會(huì)表現(xiàn)出一定的跡象，地表植物條帶狀消失和不同高程出現(xiàn)連續(xù)的錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象就是邊坡失穩(wěn)的證據(jù)。如果將道路、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、線路塔基建在上述不良地質(zhì)體上，風(fēng)險(xiǎn)是顯而易見的。

[1] 馬麗芳.中國(guó)地質(zhì)圖集[M].北京:地質(zhì)出版社，2002：133-140.

[2] 蘭艇雁，郝常安.繼陽(yáng)山風(fēng)電場(chǎng)地質(zhì)構(gòu)造對(duì)地基穩(wěn)定的影響[J].風(fēng)能，2013，17(3):68-72.

[3] 唐獻(xiàn)良.小灣水電站壩基巖體質(zhì)量動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2013，21(3)：371.

[4] 張倬元，王世天，王蘭生，等.工程地質(zhì)分析原理[M].北京：地質(zhì)出版社，2009：278.

[5] 殷躍平.斜傾厚層山體滑坡視向滑動(dòng)機(jī)制研究——以重慶武隆雞尾山為例[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，29(2)：217-226.

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A study on the relationship between surface geological phenomena and slope stability taking Kangjiahui wind farm project as an example

Lan Tingyan Yin Yidong

(Longyuan(Beijing)WindPowerEngineeringDesignConsultancyCo.,Ltd,Beijing100034,China)

A series of staggered platforms and plants showing stripped distributions were observed and analyzed on the surface of Kangjiahui wind farm in Jingle, Shanxi. The trench excavation showed that the stripped distribution results from the weathering creep of slope rocks and shallow landslide, which has realistic meaning to the planning, design, construction and operation of this large wind farm.

creep body, shallow landslide, slope stability

1009-6825(2015)28-0062-02

2015-07-24

蘭艇雁(1955- )，男，高級(jí)工程師； 殷義棟(1990- )，男，碩士

TU413.62

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