某水庫(kù)庫(kù)區(qū)滑坡體穩(wěn)定性分析及對(duì)策研究

史海燕，李大樂，楊瑞剛

(1.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，長(zhǎng)春 130021；2.遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，沈陽 110006)

某水庫(kù)庫(kù)區(qū)滑坡體穩(wěn)定性分析及對(duì)策研究

史海燕1，李大樂2，楊瑞剛1

(1.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，長(zhǎng)春 130021；2.遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，沈陽 110006)

某水庫(kù)區(qū)滑坡體發(fā)育于河流左岸岸坡上，地貌形態(tài)為侵蝕中低山，山體寬厚、溝谷深切，走向近南北-北北東。為了確保水庫(kù)工程建設(shè)和水庫(kù)運(yùn)行期間的安全，為此針對(duì)水庫(kù)區(qū)規(guī)模較大的#1滑坡體進(jìn)行專題研究，并對(duì)該滑坡體在施工期、蓄水期和蓄水后的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，研究了滑坡體對(duì)工程建設(shè)期和水庫(kù)運(yùn)行的影響，并提出了相應(yīng)的防治措施。同時(shí)也可為類似水利工程建設(shè)提供借鑒和指導(dǎo)。

甘龍河；水庫(kù)；滑坡地區(qū)；穩(wěn)定性；措施

1 基本概況

甘龍河發(fā)源于貴州省松桃縣紅石鄉(xiāng)，某水庫(kù)區(qū)河流走向由南向北，水庫(kù)工程任務(wù)以發(fā)電為主，具有潛在的旅游資源開發(fā)價(jià)值。該樞紐主要建筑物由攔河壩、泄水建筑物、發(fā)電引水建筑物、發(fā)電廠房及開關(guān)站等組成。該工程規(guī)模為大(2)型工程?；麦w發(fā)育于河流左岸岸坡上，地貌形態(tài)為侵蝕中低山，山體寬厚、溝谷深切，走向近南北-北北東。為了確保水庫(kù)工程建設(shè)和水庫(kù)運(yùn)行期間的安全，針對(duì)水庫(kù)區(qū)規(guī)模較大的#1滑坡體進(jìn)行專題研究，研究#1滑坡體對(duì)工程建設(shè)期和水庫(kù)運(yùn)行的影響[1]。

2 滑坡體基本特征

該滑坡體位于響塘向斜的南東翼，響塘向斜軸向N20°-30°E，核部地層為奧陶系大灣組和志留系龍馬溪組，兩翼地層為奧陶系下統(tǒng)(大灣組、紅花園組和桐梓組)，北西翼陡窄，巖層傾角一般40°-70°，南東翼較寬緩，巖層傾角一般20°-40°，為一軸面傾向北西的不對(duì)稱斜歪向斜；向斜軸部發(fā)育有紅木溪斷層；向斜軸及兩翼地層常被NWW—SEE與NW—SE向斷層錯(cuò)斷。工程區(qū)屬弱震地質(zhì)環(huán)境，地震活動(dòng)頻度較低。GB18306-2001《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(1：400萬)將工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度定為小于0.05g，反應(yīng)譜特征周期0.35s，相對(duì)應(yīng)的地震基本烈度為小于Ⅵ度，攔河壩及其它主要建筑物的設(shè)計(jì)烈度為Ⅵ度[2]。

#1滑坡體位于水庫(kù)區(qū)橋子洞河左岸的岸坡上，距離壩址約為4km，巖層走向一般N16°-18°E，傾向NW，傾角一般30°-37°，屬順向坡。巖性為大灣組(O1d)石英粉砂巖、頁巖。從滑坡形態(tài)來看，歷史上曾發(fā)生過多次局部滑動(dòng)，最近一次的滑坡是1998年夏季，由于連降大雨在1區(qū)的東北側(cè)發(fā)生了順層滑坡，滑坡堆積物將橋子洞河道堵塞，現(xiàn)殘存有大孤石，形成跌水急流；同時(shí)2區(qū)覆蓋層發(fā)生順層蠕動(dòng)，受近谷底基巖阻礙，未形成劇烈滑動(dòng)，在1區(qū)和2區(qū)的過渡地帶的滑坡發(fā)生時(shí)間的比較久遠(yuǎn)，但滑動(dòng)機(jī)制是相同的[3]。

#1滑坡體總體滑動(dòng)方向約沿N23°-27°W的方向滑向河床。歷史滑動(dòng)為河谷下切與凹岸沖刷作用下，岸坡底腳被淘蝕形成陡岸；另一方面地層順坡向產(chǎn)出，存在層間軟弱結(jié)構(gòu)面在外界因素觸發(fā)下，發(fā)生的巖體順層滑動(dòng)破壞?；麦w滑向河床，堵塞河道，迫使河道向?qū)Π兑苿?dòng)。目前滑坡體巖質(zhì)岸坡未受河水沖淘，岸坡巖體是穩(wěn)定的。目前滑坡體由殘存的第四系松散堆積物組成，后緣有明顯的緩坡段。探坑、豎井開挖均未見地下水水位，第四系堆積物結(jié)構(gòu)較松散，細(xì)粒土含量較高，具有微-弱透水性。按滑坡體滑動(dòng)空間位置的差異分為1區(qū)和2區(qū)兩個(gè)區(qū)。1區(qū)滑坡體平均厚度2.89m，面積為：11.23×104m2，估算體積為：32.45×104m3；2區(qū)滑坡體平均厚度2.89m，面積為：4.89×104m2，估算體積為：14.13×104m3，以正常蓄水位445m為界線，劃分水庫(kù)蓄水后滑坡體處于水上、水下的體積，各分區(qū)詳述見表1?；瑒?dòng)面位于基巖頂面，1區(qū)和2區(qū)總體滑動(dòng)傾角為23°-28°，滑動(dòng)帶的厚度約5-30cm，主要由角礫質(zhì)黏土組成。

表1 水庫(kù)蓄水后滑坡體被水淹沒情況統(tǒng)計(jì)表

3 滑坡體穩(wěn)定計(jì)算

3.1 穩(wěn)定計(jì)算公式

各滑坡體均為順巖層層面形成的古滑坡體，可以把底滑面視為平面進(jìn)行計(jì)算，滑坡體穩(wěn)定分析計(jì)算采用公式：

(1)

式中：W為滑體重量，kN/m；α為滑面傾角，°；φ為滑帶土的內(nèi)摩檫角，°；C為滑帶土的凝聚力，kPa；L為滑弧長(zhǎng)度，m；Rdi為滲透壓力產(chǎn)生的垂直滑面的分力，kN/m；TDi為滲透壓力產(chǎn)生的平行滑面的分力，kN/m。

3.2 參數(shù)選取

1)各滑坡體天然狀態(tài)下的參數(shù)選取見表2。

表2 各滑坡體計(jì)算單元參數(shù)表

2)降雨使滑坡體飽和狀態(tài)下的參數(shù)選取見表3。

表3 各滑坡體計(jì)算單元參數(shù)表

3.3 計(jì)算成果

各滑坡體穩(wěn)定計(jì)算主要考慮以下幾種工況：滑坡體天然條件下的穩(wěn)定計(jì)算；滑坡體處于死水位以下穩(wěn)定計(jì)算；降雨使滑坡體、滑帶土飽和的情況下的穩(wěn)定計(jì)算；降雨使滑坡體、滑帶土飽，考慮滲透水壓力情況下的穩(wěn)定計(jì)算；各種工況下的穩(wěn)定計(jì)算成果見表4。

表4 #1坡體穩(wěn)定計(jì)算成果表

4 工程施工期和水庫(kù)蓄水后各滑坡體的穩(wěn)定性分析

該水電樞紐工程施工期為4年，汛期壩址上游的最高水位為401.74m，以此作為施工期庫(kù)水位高程來分析滑坡體的穩(wěn)定性。

4.1 滑坡體施工期的穩(wěn)定分析

#1滑坡體前緣最低高程為404m，高于汛期壩址上游的最高水位401.74m，不受施工的影響，故施工期間#1滑坡體基本保持天然穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2 滑坡體蓄水過程中的穩(wěn)定分析

水庫(kù)蓄水后將有部分滑坡體被淹沒于水下，處于死水位以下部分滑坡體經(jīng)穩(wěn)定計(jì)算，穩(wěn)定系數(shù)為2.29-2.58，說明死水位以下滑坡體是穩(wěn)定的。處于正常蓄水位與死水位之間的水位變動(dòng)帶部位，由于庫(kù)水驟降形成的動(dòng)水壓力及庫(kù)水沖刷等因素，庫(kù)岸將產(chǎn)生坍岸，伴隨庫(kù)水位升高坍岸堆積物被沖蝕，水庫(kù)庫(kù)岸由土質(zhì)岸坡向巖質(zhì)岸坡過渡，達(dá)到停止坍岸。估算坍岸體積0.2×104m3。坍岸規(guī)模和強(qiáng)度較小，且坍岸為逐漸形成，不會(huì)產(chǎn)生涌浪現(xiàn)象，對(duì)工程建筑物無影響[4]。

4.3 滑坡體水庫(kù)蓄水后穩(wěn)定分析

由表4計(jì)算結(jié)果可見，水庫(kù)坍岸形成后，水庫(kù)正常蓄水位以上部分，考慮降雨使滑坡體、滑帶土飽和的最不利條件下，滑坡體的1區(qū)穩(wěn)定系數(shù)1.21-1.35；H2區(qū)穩(wěn)定系數(shù)1.36-1.53；說明滑坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)[5]。

5 滑坡體的防治措施

5.1 滑坡體施工期防治措施

由于該工程區(qū)域的滑坡體均為覆蓋層滑坡，不存在巖質(zhì)岸坡的穩(wěn)定性問題。不受施工的影響，施工期間#1滑坡體基本保持天然穩(wěn)定狀態(tài)[6]。在施工期內(nèi)，滑坡體雖然可能存在部分失穩(wěn)可能性，但體積極為有限，對(duì)工程不會(huì)有大的影響，不需要工程處理。因此，在水庫(kù)施工期間不需要對(duì)滑坡體采取防護(hù)治理措施[7]。

5.2 滑坡體蓄水過程中防治措施

通過水庫(kù)蓄水之后對(duì)滑坡體的穩(wěn)定性分析，水庫(kù)蓄水后將有部分滑坡體被淹沒于水下，死水位以下滑坡體是穩(wěn)定的，死水位與正常蓄水位之間的部分滑坡體也對(duì)工程建筑物基本無影響[8]。但是為了防止在水庫(kù)蓄水過程中萬一發(fā)生滑坡，根據(jù)滑坡的結(jié)構(gòu)、發(fā)展過程等分析，采取破面排水、滑坡體加固等治理措施，防止滑坡發(fā)生[9]。

5.3 滑坡體水庫(kù)蓄水后防治措施

通過以上分析，水庫(kù)蓄水后各滑坡體水位變動(dòng)帶以上部分在天然狀態(tài)下都能保持穩(wěn)定；在不利降雨的特殊條件下滑坡體仍能保持穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡體堆積物淤積部分死庫(kù)容，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)水庫(kù)正常運(yùn)行有影響的危害[10]。但是為了防止滑坡體在極強(qiáng)降雨和地震等特殊條件下萬一產(chǎn)生滑坡，發(fā)生安全事故；對(duì)于滑坡體要及早采取滑坡體加固、坡腳支護(hù)攔擋等加固措施。對(duì)滑坡體進(jìn)行治理。

6 結(jié) 論

通過以上分析，該滑坡體均為覆蓋層滑坡，不存在巖質(zhì)岸坡的穩(wěn)定性問題。施工期內(nèi)，滑坡體可能存在部分失穩(wěn)，但體積極為有限，對(duì)工程不會(huì)有大的影響，不需要工程處理。水庫(kù)蓄水后死位以下部分滑坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)，水位變動(dòng)帶庫(kù)岸，將由土質(zhì)岸坡漸變?yōu)閹r質(zhì)岸坡，不會(huì)產(chǎn)生涌浪現(xiàn)象，對(duì)工程不構(gòu)成影響。水庫(kù)蓄水后各滑坡體水位變動(dòng)帶以上部分在天然狀態(tài)下都能保持穩(wěn)定；在不利降雨的特殊條件下滑坡體仍能保持穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡體堆積物淤積部分死庫(kù)容，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)水庫(kù)正常運(yùn)行有影響的危害。由于該工程的滑坡體基本無滑坡危害，但是對(duì)于滑坡體在極其特殊情況下產(chǎn)生的危害，通過采取一系列相應(yīng)的防治措施，可以避免滑坡事故產(chǎn)生，確保水庫(kù)安全施工、安全運(yùn)行。

[1]蘇艷宇.瓦房店市小嶺水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程建設(shè)探究[J].黑龍江水利科技，2015(01)：127-129.

[2]任妍儒.瓦房店市東溝水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程分析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2016(04):35-37.

[3]陳延生.葦子溝水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)[J].黑龍江水利科技，2014(12)：160-163.

[4]劉先珊,劉少煒,余永康.土石圍堰滲流場(chǎng)分析及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，(S1):212-215.

[5]夏建軍.膠結(jié)材料筑壩技術(shù)在白土嶺水電站的應(yīng)用[J].中國(guó)水能及電氣化，2014(11)：14-16.

[6]馮俊.泄水建筑物工程設(shè)計(jì)中需要注意的事項(xiàng)[J].黑龍江水利科技, 2014(08):35-38.

[7]劉奉銀,劉國(guó)棟,戚長(zhǎng)軍.某水電站防滲墻深度對(duì)圍堰滲流特性及地震穩(wěn)定性影響的計(jì)算研究[J].巖土力學(xué)，2009(S2):297-301，311.

[8]袁劍軍.土石壩防滲墻黏土混凝土材料的工程應(yīng)用初探[J].水利建設(shè)與管理,2013(02):33-35.

[9]彭華,陳勝宏.飽和-非飽和巖土非穩(wěn)定滲流有限元分析研究[J].水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展，2002(02)：253，259.

[10]曹昌平.小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固措施及土壩壩基帷幕灌漿的特點(diǎn)分析[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2016，22(02):113-115.

1007-7596(2017)08-0102-03

2017-07-16

史海燕(1985-)，男，河南洛陽人，工程師，研究方向?yàn)楣こ痰刭|(zhì)；李大樂(1983-)，男，江蘇連云港人，工程師，研究方向?yàn)楣こ痰刭|(zhì)；楊瑞剛(1983-)，男，河南濮陽人，工程師，研究方向?yàn)楣こ痰刭|(zhì)。

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