文峪河水庫右岸潛在滑坡體處理方案設計

李長青

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

文峪河是汾河的主要支流之一，發(fā)源于交城縣關帝山，流經(jīng)交城、文水、汾陽、孝義4縣（市），于介休羅王莊匯入汾河。文峪河水庫位于河流出山口處，文水縣北峪口村北，距太原市約60 km，壩址以上河道長90.4 km，控制流域面積1 876 km2，多年平均徑流1.7億m3，總庫容 1.166 億 m3，興利庫容 0.475 億 m3，是一座以防洪為主，結合灌溉、發(fā)電等綜合利用的大（二）型年調(diào)節(jié)水庫。

文峪河水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、泄洪供水發(fā)電隧洞、水電站等建筑物組成。右岸滑坡體是水庫存在的兩大滑坡之一，位于水庫右岸壩頂與右岸山體接觸部位，其一旦滑動將威脅右壩肩、泄洪供水發(fā)電隧洞出口及水電站的安全，因此需對其進行加固處理。

2 工程地質(zhì)

右岸潛在滑坡體位于壩頂以下至下游壩坡與右岸山體接觸部位，呈倒三角形，后緣寬，前緣窄，面積約7 200 m2，滑塊體厚約18 m。潛在滑面是P2sh-8砂巖與 P2sh-7泥頁巖接觸面，產(chǎn)狀 N75°E·SE∠15°～17°。壩頂肩部出露高程841.5 m，側緣壩坡處被壩體掩埋，沿傾向推斷，滑坡面處在河岸陡坎中部，潛在滑坡體前緣形成兩個臺階狀陡坎。

右壩肩潛在滑坡體的潛在滑面為泥頁巖層（P2sh-7頂部泥頁巖層），存在被地下水浸潤的條件，處于地下水經(jīng)常變動帶內(nèi)，具有軟化、泥化的可能，總體分析該塊體具有潛在滑動的條件。

根據(jù)滑坡體前緣進行的鉆孔勘察資料初步分析計算，安全系數(shù)按1.05考慮，該滑坡體的穩(wěn)定安全系數(shù)K值計算結果見表1。

表1 右岸潛在滑坡體穩(wěn)定系數(shù)計算結果

根據(jù)表1計算結果分析可知，潛在滑坡體在現(xiàn)狀滑面未泥化、滑體自然狀態(tài)或局部飽和（飽和厚度不超過3 m）處于穩(wěn)定狀態(tài)；在地震條件下處于臨界狀態(tài)；在潛在滑動面泥化條件下處于非穩(wěn)定狀態(tài)。因此，泥化與否是潛在滑坡體是否穩(wěn)定的決定性因素，而地震對塊體穩(wěn)定影響也極大。

3 滑坡體處理方案分析

由于水庫在高水位長期運行時滑動面有泥化的可能，加之潛在滑塊體所處位置十分險要：后緣處于壩頂右肩頭，滑動面位于壩坡下5～10 m，前緣有泄洪供水發(fā)電洞，一旦滑動將直接威脅大壩和泄洪供水發(fā)電洞安全，應采取防護措施。防護重點是結合右壩肩的防滲措施，在滑坡體后緣設置排水孔，降低滑坡體的地下水位，防止泥頁巖泥化，同時對潛在滑坡體采取加固措施。通過對卸載壓重方案、抗滑樁方案、預應力錨索方案及排水洞方案進行比選，結合實際地形，從投資、施工難度等方面綜合考慮，決定采用卸載壓重方案對潛在滑坡體進行加固處理。

3.1 卸載壓重方案設計

削坡按臺階形布置，下游側起坡點按814.5 m馬道控制，順滑坡向1∶1.75放坡，與滑坡體上845 m平臺相交。為與開挖面銜接，滑坡右側按1∶1.5削坡；滑坡體左側以壩體右岸排水溝邊墻頂為起坡點，按1∶1.75 放坡。

開挖邊坡在高程825 m和835 m處各設一條2.0 m寬馬道，為防止雨水滲入巖石裂隙，對開挖后暴露的巖石表面進行C20混凝土噴護，厚10 cm。

卸載土石方置于滑坡體坡腳，堆積高程與814.5 m馬道齊平，石方堆在外側，土方堆在內(nèi)側，堆石邊坡按1∶1.5控制，其中堆石邊坡采用50 cm厚干砌塊石護砌。頂部覆蓋剝離表土0.5 m，間種黃刺玫和紫穗槐，株距1.0 m×1.5 m。

3.2 排水設計

為降低滑坡體地下水位，在潛在滑坡體后緣下游845 m平臺布設4眼排水井。排水井采用管井，井直徑325 mm，井底高程780 m。選擇鋼管作為井壁管和濾水管，管徑219 mm，濾管高程范圍783~787 m，濾管孔隙率35%。采用填礫過濾器，濾料粒徑0.1～5 mm，填料厚度8 mm。填濾料高程范圍780~835 m，835 m至井口段用黏土球封閉，黏土球含砂量不得大于5%，采用鍍鋅鋼板保護。為排除滑坡體坡面雨水，在滑坡體周邊坡腳及馬道內(nèi)側設漿砌石排水溝，斷面尺寸0.4 m×0.4 m。

4 滑坡體穩(wěn)定計算

根據(jù)地質(zhì)勘測資料分析，該潛在滑坡體主要沿砂巖和泥巖的接觸面產(chǎn)生滑動，如圖1所示，沿6H－6H軸方向，下緣有阻滑體，而沿B-B軸方向，下緣部分為臨空面，根據(jù)最不利原則，計算考慮潛在滑動體沿BB軸方向滑動。鑒于主滑面為單一傾斜面，滑坡體前緣翹起形成阻滑體的特點，采用折線型滑面計算模型，整體計算潛在滑坡體的穩(wěn)定。計算方法采用不平衡推力傳遞法。

圖1 滑坡體示意圖

根據(jù)主滑軸B-B斷面圖可知，其計算簡圖如下：

圖2 計算簡圖

圖2中，塊1為下滑體，塊2、塊3為阻滑體，其中，塊2為自然阻滑體，塊3為采取工程措施后覆蓋的壓重。計算時采用試算法，假定整個下滑體塊1沿α1角下滑，而塊2及塊3隨不同破裂角而變化，求出最終最小值為安全系數(shù)值。計算工況為正常運行工況Ⅰ及非常運行工況Ⅱ（正常運行+地震工況），計算具體參數(shù)如下：滑坡體上巖體天然容重γ為25.7 kN/m3，飽和容重γ飽26 kN/m3；土體的天然容重γ18 kN/m3；下滑段部分泥化情況下，有效凝聚力C=12 kPa，內(nèi)摩擦角φ=13.5°；阻滑段采用值：有效凝聚力C=200 kPa，內(nèi)摩擦角φ=30.96°，摩擦系數(shù)f=0.6，壓重回填土土體的天然容重γ為18 kN/m3，內(nèi)摩擦角φ=18°。下滑面傾角14°~17°，計算采用 14.7°。地震動峰值采用 0.175 g，地震設防烈度7度?？紤]潛在滑坡體部分滑面泥化，根據(jù)泥化及未泥化面積對滑面計算參數(shù)加權平均，加權平均后下滑面計算參數(shù)為：有效凝聚力C=12.0 kPa，摩擦系數(shù)f=0.24?；麦w的穩(wěn)定安全系數(shù)K值計算結果表明，當 α2角在 8°～55°，α3角在 15°～65°范圍內(nèi)變化時，滑坡體的穩(wěn)定系數(shù)K值在正常運行工況下的最小值為1.27（大于1.2），非常運行工況下最小值為1.07（大于1.05），均滿足規(guī)范要求。

5 結語

文峪河水庫右岸潛在滑坡體在進行卸載壓重、滑坡體后緣增設排水孔、降低地下水位等工程措施處理后，經(jīng)驗算，其滑坡體的穩(wěn)定在不同工況下均滿足設計要求。處理工程完工后，應加強對滑坡體的位移觀測，發(fā)現(xiàn)異常應立即采取相應措施。同時加強對滑坡體排水井的監(jiān)測，根據(jù)排水效果決定是否再增加排水井及抽排設備，確?；麦w的穩(wěn)定安全。