某水庫單薄山脊庫岸邊坡穩(wěn)定性評價與防治

胡 娟，蘇小波

(中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410014)

1 概 述

某水庫為Ⅰ等大(1)型工程，大壩為1級建筑物，采用混凝土防滲墻堆渣壩，壩頂高程568.00 m，壩頂寬度10.0 m，最大壩高為25 m，壩軸線長113 m，上游壩坡為1∶3，下游壩坡為1∶3，地震基本烈度為Ⅵ度。

根據(jù)邊坡所處的位置及失事后可能造成的危害程度，按照《水電工程邊坡設(shè)計規(guī)范》(NB/T 10512—2021)和《水電工程水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》(NB 35047—2015)，綜合確定右壩肩單薄山脊庫岸邊坡的安全級別及相應(yīng)的抗震設(shè)防類別。由于該庫岸邊坡影響上水庫大壩等Ⅰ級水工建筑物安全，因此邊坡等級為A類Ⅰ級，抗震設(shè)防類別為乙類，基巖峰值加速度為0.066 5 g。

2 地形地質(zhì)條件

大壩位于水庫北側(cè)低矮分水嶺，主溝呈現(xiàn)寬“V”形，谷底平緩，高程544.02～545.90 m；正常蓄水位時(563.00 m)，谷寬約104 m。壩址右岸山體單薄為條狀山脊，條狀山脊山頂高程570.90～575.50 m，地形坡度約35°～45°，山體植被茂盛。

右岸單薄山脊下伏基巖為侏羅世晚期石板吳單元(J3SH)中粒斑狀二云母二長花崗巖，強風(fēng)化花崗巖力學(xué)強度低，弱風(fēng)化及以下花崗巖巖石一般較堅硬，力學(xué)強度一般較高。右岸單薄山脊上部為殘坡積層，厚度約0.5～2.0 m，全、強風(fēng)化下限埋深約12～17 m、20～25 m。鉆孔揭露地下水位19.3～32.1 m，對應(yīng)高程536.13～550.01 m。

上水庫單薄山脊邊坡為自然邊坡，邊坡頂部有環(huán)庫道路通過，沿道路進(jìn)行邊坡開挖，壩頂高程以下不進(jìn)行邊坡開挖?？紤]到右岸條形山脊地下水位較低，為防止繞壩滲漏，因此該處采用防滲墻進(jìn)行防滲。

3 穩(wěn)定性分析與評價

3.1 評價方法

邊坡穩(wěn)定分析采用剛體極限平衡法，選用簡化畢肖普法法、摩根斯坦法等計算方法進(jìn)行穩(wěn)定計算分析。

3.2 模型建立和參數(shù)選取

本次計算在右壩肩選取一個剖面進(jìn)行建模，剖面如圖1所示，按下列3種工況進(jìn)行分析：

圖1 右壩肩單薄山脊典型剖面

(1)持久設(shè)計狀況：為邊坡正常運行工況，采用基本組合進(jìn)行設(shè)計。

(2)短暫設(shè)計工況：為運行期暴雨或久雨以及地下或地表排水短期失效形成的地下水位增高，采用基本組合進(jìn)行設(shè)計。

(3)偶然設(shè)計工況：為校核洪水位或遭遇地震的工況，采用偶然組合進(jìn)行設(shè)計。

根據(jù)巖石(體)物理力學(xué)試驗成果，結(jié)合工程區(qū)工程地質(zhì)條件，類比已有工程經(jīng)驗，邊坡穩(wěn)定分析巖石(體)物理力學(xué)參數(shù)建議值如表1所示。

表1 邊坡穩(wěn)定分析巖土(體)物理力學(xué)參數(shù)建議值表

3.3 邊坡穩(wěn)定性評價

根據(jù)《水電工程邊坡設(shè)計規(guī)范》，確定邊坡設(shè)計安全控制標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 邊坡設(shè)計安全控制標(biāo)準(zhǔn)

計算結(jié)果如表3所示。表3中的計算結(jié)果表明，在庫水消落期及庫水消落期疊加地震工況時，上游邊坡的抗滑安全系數(shù)要求未達(dá)到規(guī)范要求，詳見圖2、圖3。

表3 單薄山脊典型斷面壩坡穩(wěn)定計算成果

圖2 單薄山脊邊坡最危險滑裂面—上游(庫水消落期)

圖3 單薄山脊邊坡最危險滑裂面—上游(庫水消落期+地震)

4 邊坡防治措施和評價

大壩右岸單薄山脊上游位于庫內(nèi)，山脊頂部有環(huán)庫道路通過，開口線外緣無其他流量匯入。若采用削坡、排水、錨索等方式進(jìn)行治理，既不經(jīng)濟，也起不到良好的效果。由于右岸單薄山脊緊鄰大壩，料場開挖料棄料較多，因此考慮在右壩肩單薄山脊上游增加壓坡體；壓坡體的坡比為1∶3，與大壩平順相接，以滿足穩(wěn)定性計算的要求。治理后的計算結(jié)果如圖4、圖5、表4所示。

表4 單薄山脊典型斷面穩(wěn)定計算成果

圖4 單薄山脊邊坡最危險滑裂面—上游(庫水消落期)

圖5 單薄山脊邊坡最危險滑裂面—上游(庫水消落期+地震)

5 結(jié) 語

單薄山脊上游位于庫內(nèi)，受水位驟降的影響，上游邊坡極易失穩(wěn)。采用壓坡的方式治理邊坡，既因地制宜地利用了棄料，又提高了邊坡穩(wěn)定性。