紅石巖堰塞湖治理工程庫(kù)區(qū)古滑坡穩(wěn)定性分析

陳子華 盧 民 胡小光

(中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,云南 昆明 650051)

0 引言

我國(guó)西南地區(qū)蘊(yùn)藏有豐富的水電資源，但這些地區(qū)多以高、中山地貌為主，地勢(shì)高差大，岸坡陡峻，斷裂構(gòu)造發(fā)育；同時(shí)西南地區(qū)內(nèi)有多個(gè)地震帶，如喜馬拉雅山地震帶、金沙江地震帶、湄公河—瀾滄江地震帶、右江地震帶等。2015年8月3日，云南省魯?shù)榭h發(fā)生6.5級(jí)地震，造成魯?shù)榭h火德紅鄉(xiāng)李家山村和巧家縣包谷垴鄉(xiāng)紅石巖村交界的牛欄江右岸山體崩塌、滑坡在干流上形成堰塞湖[1]。

為防止堰塞湖發(fā)生事故對(duì)下游人民生命財(cái)產(chǎn)造成威脅，需對(duì)堰塞湖進(jìn)行整治。整治工程利用天然形成的堰塞體(高度103 m，方量1 000萬(wàn)m3)作為擋水壩，并對(duì)其進(jìn)行防滲處理，從而形成水庫(kù)。堰塞湖整治工程竣工后，正常蓄水位高程1 200 m。

當(dāng)電站在蓄水后，庫(kù)區(qū)內(nèi)原有的部分滑坡、崩塌體等將被淹沒(méi)。水會(huì)降低土體的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，將降低這些不穩(wěn)定地質(zhì)體的穩(wěn)定性。當(dāng)電站在正常運(yùn)行過(guò)程中，水位漲落將對(duì)已有滑坡和崩塌堆積體的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，如果再次發(fā)生地震，地震產(chǎn)生的滑坡等次生災(zāi)害造成損失也將嚴(yán)重。

本文以庫(kù)區(qū)一古滑坡為例，綜合宏觀地質(zhì)判斷以及極限平衡法穩(wěn)定性計(jì)算，對(duì)該古滑坡進(jìn)行了定性及定量分析。分析表明，該古滑坡目前整體處于穩(wěn)定。在紅石巖堰塞湖整治工程開(kāi)始蓄水，水位上升至1 200以后，滑坡的穩(wěn)定性將降低。當(dāng)電站在運(yùn)行中，水位驟降至1 180后，滑坡前緣部位將出現(xiàn)局部滑坡。由于滑動(dòng)部位距離居民點(diǎn)較近，因此需進(jìn)行治理。

1 滑坡體基本特征

1.1 地理位置與空間形態(tài)特征

該滑坡體位于曲靖市會(huì)澤縣紙廠鄉(xiāng)，牛欄江左岸，距紅石巖堰塞體約6.3 km，中間有公路從村莊穿過(guò)。災(zāi)害點(diǎn)范圍內(nèi)分布有較多的房屋，房屋多位于滑坡體堆積區(qū)，經(jīng)初步設(shè)計(jì)階段勘察，認(rèn)為水庫(kù)影響區(qū)范圍為高程1 200 m～1 230 m，底部寬度約930 m(見(jiàn)圖1)，方量約4 850萬(wàn)m3。

1.2 滑坡體物質(zhì)組成特征

滑坡地表為殘坡積層覆蓋，下伏寒武系倉(cāng)浪鋪組(∈1c)深灰、灰黃色粉砂巖、砂巖夾頁(yè)巖，后緣陡崖為寒武系龍王廟組(∈1l)灰色白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾泥灰?guī)r、頁(yè)巖、粉砂巖?；赂鲗游镔|(zhì)分別敘述如下：

①粉土、粘土層(Qal)：分布于坡崩積層、洪積層、沖積層表部的粉土、粘土，分布較少，厚度0.9 m～2.0 m，松散～中密，潮濕。

②沖積層砂卵礫石層(Qal)：分布于河床及河漫灘下部，在滑坡體前緣的上部與下部均有分布，分為現(xiàn)代河床(Qal-2)與古河床(Qal-1)沖積層，其性狀基本一致，厚度大于10 m，密實(shí)，潮濕。

③洪積層碎石質(zhì)粉土夾孤塊石層：分布于下游沖溝口河床邊，厚度7 m～10 m。中密、潮濕。

④滑坡堆積層(Qdel)：主要分布于邊坡，厚度一般65.8 m～82.15 m，主要由孤石、塊石夾碎石土組成。

⑤寒武系下統(tǒng)倉(cāng)浪鋪組(∈1c)：深灰、灰黃色粉砂巖、砂巖夾頁(yè)巖。

寒武系龍王廟組(∈1l)：灰色白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾泥灰?guī)r、頁(yè)巖、粉砂巖。

2 滑坡穩(wěn)定性分析

2.1 宏觀地質(zhì)判斷

“8.03”魯?shù)榈卣鹗够麦w上土墻房屋建筑出現(xiàn)大面積開(kāi)裂，部分倒塌，但江邊村滑坡體整體目前沒(méi)有滑動(dòng)跡象?；麦w底面較平緩，底部已坐落于河底，無(wú)向下滑動(dòng)空間，滑坡體整體是穩(wěn)定的；由于滑坡體地表地形平緩(約10°～30°)，蓄水后也不會(huì)產(chǎn)生大規(guī)?；瑒?dòng)破壞，但受庫(kù)水浸泡軟化、沖刷淘蝕，可能產(chǎn)生庫(kù)岸再造(亦叫作水庫(kù)塌岸)。

2.2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算

2.2.1計(jì)算參數(shù)的選取

本階段選取的巖(土)體物理力學(xué)參數(shù)，在地質(zhì)建議值的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了反演計(jì)算，以論證地質(zhì)建議參數(shù)的合理性。參數(shù)經(jīng)修正后作為穩(wěn)定性計(jì)算的最終參數(shù)。地質(zhì)專業(yè)提供的巖土體參數(shù)建議值見(jiàn)表1。

表1 巖(土)體物理力學(xué)參數(shù)建議值(地質(zhì)專業(yè))

經(jīng)反演計(jì)算及工程類比后，計(jì)算采用的巖(土)體物理力學(xué)參數(shù)成果見(jiàn)表2。

表2 巖(土)體物理力學(xué)參數(shù)值(最終采用)

2.2.2整體穩(wěn)定性分析

選取兩條典型剖面進(jìn)行整體穩(wěn)定性計(jì)算。計(jì)算剖面分析見(jiàn)圖2，圖3。

整體穩(wěn)定性分析時(shí)，假定滑坡沿滑帶整體滑動(dòng)，滑動(dòng)面為折線型。根據(jù)SL 386—2007水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范[2]中第5.2.7規(guī)定，對(duì)于土質(zhì)邊坡和呈碎裂結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)的巖質(zhì)邊坡，當(dāng)滑動(dòng)面呈非圓弧形時(shí)，宜采用摩根斯頓—普賴斯法和不平衡推力傳遞法進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計(jì)算。本項(xiàng)目整體穩(wěn)定性分析采用摩根斯頓—普賴斯法，計(jì)算成果見(jiàn)表3。

表3 整體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表

剖面計(jì)算工況安全系數(shù)Morgenstern—Price控制標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ—Ⅰ'天然工況1.2971.15～1.10正常蓄水位工況1.1771.15～1.10暴雨工況1.1041.10～1.05水位驟降工況1.1561.10～1.05地震工況1.0681.05～1.00Ⅱ—Ⅱ'天然工況1.3501.15～1.10正常蓄水位工況1.2651.15～1.10暴雨工況1.2221.10～1.05水位驟降工況1.2441.10～1.05地震工況1.1371.05～1.00

整體穩(wěn)定分析計(jì)算結(jié)果表明：天然工況下整體穩(wěn)定系數(shù)Ⅰ—Ⅰ′剖面1.297，Ⅱ—Ⅱ′剖面1.350，平均值1.324，大于設(shè)計(jì)安全系數(shù)1.05，處于穩(wěn)定狀態(tài)；正常蓄水位工況下整體穩(wěn)定系數(shù)為Ⅰ—Ⅰ′剖面1.177，Ⅱ—Ⅱ′剖面1.265，平均值1.224，大于設(shè)計(jì)安全系數(shù)1.05，處于穩(wěn)定狀態(tài)；暴雨工況下整體穩(wěn)定系數(shù)為Ⅰ—Ⅰ′剖面1.104，Ⅱ—Ⅱ′剖面1.222，平均值1.163，大于設(shè)計(jì)安全系數(shù)1.05，處于穩(wěn)定狀態(tài)；水位驟降工況下整體穩(wěn)定系數(shù)為Ⅰ—Ⅰ′剖面1.156，Ⅱ—Ⅱ′剖面1.244，平均值1.200，大于設(shè)計(jì)安全系數(shù)1.05，處于穩(wěn)定狀態(tài)；地震工況下整體穩(wěn)定系數(shù)為Ⅰ—Ⅰ′剖面1.068，Ⅱ—Ⅱ′剖面1.137，平均值1.103，大于設(shè)計(jì)安全系數(shù)1.05，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

計(jì)算表明，滑坡在各工況下整體是穩(wěn)定的。

2.2.3局部穩(wěn)定性分析

穩(wěn)定性分析的成果見(jiàn)表4。

表4 局部穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表

從以上計(jì)算結(jié)果可知，Ⅰ—Ⅰ′剖面在水位驟降及地震工況下的局部穩(wěn)定性不滿足規(guī)范要求。其中在水位驟降工況下，沿高程1 203 m至坡腳(EL1 155 m)，上部堆積體將發(fā)生局部滑動(dòng)。在地震工況下，從坡上部至坡腳(EL1 152 m)，將發(fā)生滑動(dòng)；Ⅱ—Ⅱ′剖面在水位驟降工況下局部穩(wěn)定性不滿足規(guī)范要求。水位驟降工況下，沿高程1 205 m至坡腳(EL1 140 m)，上部堆積體將發(fā)生局部滑動(dòng)。在其他各工況下，剖面安全系數(shù)雖滿足要求，但穩(wěn)定系數(shù)相對(duì)較低，處于臨界狀態(tài)。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)該滑坡進(jìn)行的整體穩(wěn)定性計(jì)算分析及局部穩(wěn)定性計(jì)算分析表明，在各計(jì)算工況下，滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。但在堰塞湖整治工程蓄水后，在庫(kù)水驟降、暴雨以及地震工況下時(shí)，岸坡受庫(kù)水沖刷以及暴雨、地震等的影響，局部會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)破壞，需進(jìn)行治理。