紅谷田水庫大石頭滑坡穩(wěn)定分析評價

譚志華，田 云，李建國

(1．云南省水利水電勘測設(shè)計研究院，云南昆明 650021;2．昆明自來水集團有限公司清水海水源開發(fā)建設(shè)分公司，云南昆明 650021)

1 工程概況

紅谷田水庫位于施甸縣城北東保場鄉(xiāng)紅谷田自然村附近的紅石巖河下游河段，距縣城約16 km，紅石巖河為施甸河一級支流。紅谷田水庫工程是一座解決仁和、保場集鎮(zhèn)及周邊農(nóng)村人畜供水和農(nóng)業(yè)灌溉的中型水利樞紐工程，總庫容1 249．8萬m3。大石頭滑坡位于紅谷田水庫擬選壩址上游約50 m的紅石巖河右岸，滑坡堆積體方量約35萬m3，為中型滑坡。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

紅谷田水庫地勢總體上北高南低、東高西低，屬侵蝕堆積地貌和溶蝕地貌，地形相對高差近2 000 m。紅石巖河河床在大部分地域為工程區(qū)內(nèi)最低排泄基準面。工程區(qū)域所處大地構(gòu)造部位為岡底斯念青唐古拉褶皺系福貢—鎮(zhèn)康褶皺帶，東以瀾滄江深斷裂帶為界，西界為邁立開江—曼德勒斷裂。據(jù)GB18306—2001《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》和GB50011—2001《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》，工程區(qū)地震動峰值加速度為0．2 g，地震動反應(yīng)譜特征周期0．45 s，地震設(shè)防烈度為Ⅷ度，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差。

3 滑坡區(qū)基本地質(zhì)條件

滑坡區(qū)屬于河谷侵蝕堆積地貌，河谷兩岸地形呈不對稱的“V”形，右岸坡腳形成較寬緩的河漫灘和Ⅰ級階地堆積地貌，大石頭滑坡體前緣河流發(fā)生明顯彎曲改道，凸向左岸，坡體上不同高程上分布4條寬10～20 m的平緩臺地，滑坡體分布高程1 615～1 699 m，底寬178 m，長193 m，滑坡堆積物平均厚度16．6 m。地表大面積分布第四系地滑堆積層(Qdel)碎塊石混角礫土，坡腳及河漫灘主要堆積第四系沖洪積層(Qpal)卵礫石混漂石礫砂土，下伏基巖為奧陶系下統(tǒng)老尖山組(O1l)砂巖夾頁巖，滑動帶主要由灰黑色巖屑夾泥組成?；聟^(qū)位于大石頭倒轉(zhuǎn)背斜的核部北東側(cè)，發(fā)育斷層f2，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，節(jié)理裂隙主要發(fā)育6組，連通性較好，普遍光滑平直。滑坡區(qū)匯水面積約0．2 km2，坡體中下部覆蓋層物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，透水性強，遇短時強降雨時，地表水很快入滲下泄，因此地下水位升幅不大，升降幅度1．0 m左右，坡體不易形成飽和帶。但遇長時中強降雨和小雨時，中上部蓄水位以上坡體透水性較弱，地下水位隨著山體的飽和程度而逐漸上升，可形成一定厚度的飽水帶，地下水位升降變幅5～10 m，最高水位受松散層透水性控制，頂界接近巖土分界面。

4 滑坡穩(wěn)定性分析與評價

4．1 穩(wěn)定性分析

4．1．1 CSMR 分類評價

根據(jù)邊坡巖體質(zhì)量CSMR分類標準計算得出CSMR=29，評價滑坡體下伏巖體基本質(zhì)量為Ⅳ級，邊坡巖體質(zhì)量差，綜合評定邊坡不穩(wěn)定［1］。

4．1．2 赤平投影分析結(jié)果

根據(jù)主要結(jié)構(gòu)面組合及其與邊坡的關(guān)系，通過赤平投影分析，確定主要起控制作用的不利結(jié)構(gòu)面是強風(fēng)化砂巖中的薄層頁巖夾層、NNE向陡傾裂隙和f2斷層，受地下水的影響，強風(fēng)化頁巖夾層和f2斷層破碎帶泥化現(xiàn)象嚴重，形成對邊坡抗滑穩(wěn)定不利的軟弱結(jié)構(gòu)面，滑坡主滑方向為S7°～30°W。

4．1．3 破壞模式的確定

根據(jù)滑坡區(qū)巖性、巖相的變化及地質(zhì)構(gòu)造的影響及結(jié)構(gòu)面與邊坡傾向的組合關(guān)系，確定大石頭滑坡變形破壞為沿軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生深層的蠕動滑移，滑動帶為基本連續(xù)的弧形。坡面上相間分布的4級緩坡平臺說明了細粒土產(chǎn)生次級牽引式滑坡的可能性最大［2］。

4．2 穩(wěn)定性計算

4．2．1 滑坡穩(wěn)定性計算工況

(1)軟件簡介 本次數(shù)值模擬采用的是GeoStudio軟件，邊坡穩(wěn)定分析主要使用其中的SLOPE/W模塊，對于圓弧形滑動面的土質(zhì)或巖性破碎的巖質(zhì)邊坡，軟件提供了包括Bishop、Janbu、M-P等多種科學(xué)的計算方法。

(2)工況分類及參數(shù)的選取 計算分七種工況進行，各種工況分類見表1，工程地質(zhì)條件見圖1，計算選用的參數(shù)是根據(jù)室內(nèi)物理力學(xué)試驗成果，再根據(jù)巖土體巖性、巖相變化和試樣代表性結(jié)合工程類比及反演計算綜合得出的。計算參數(shù)取值見表2。

4．2．2 計算成果分析

通過計算機數(shù)字模擬滑坡模型，計算出不同工況下大石頭岸坡的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，成果統(tǒng)計見表3。

4．2．3 剛體極限平衡法的校核

采用畢肖普條分法來作剛體極限平衡法的校核，考慮了土條側(cè)面的作用力，并假設(shè)土條底部滑動面上的抗滑安全系數(shù)均相同。復(fù)核結(jié)果與數(shù)值模擬基本吻合。由此可見數(shù)值模擬模型建立是正確的。

4．3 穩(wěn)定性評價

由表3可看出，工況一、工況二、工況五坡體處于安全穩(wěn)定狀態(tài)，其余工況下坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。其中:工況三孔隙水壓力加大了總體下滑力，原滑動帶Fs=0．978，滑體內(nèi)細粒土與粗粒土界面 Fs=1．116，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。工況四原滑動帶Fs=1．041，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。細粒土與粗粒土界面Fs＞3．0，滿足規(guī)范要求。工況六原滑動帶Fs=1．083，細粒土與粗粒土界面Fs=1．171，與天然狀態(tài)相比較，說明久雨后邊坡穩(wěn)定性明顯降低，細粒土潛在滑動面滿足規(guī)范規(guī)定的非常運用工況ⅠFs應(yīng) ＞1．1～1．15的要求，而原滑動面不滿足。工況七原滑動帶Fs=1．261，滑體內(nèi)細粒土與粗粒土界面Fs=1．069，安全系數(shù)深部粗粒土與基巖滑動面Fs值滿足規(guī)范要求，淺層細粒土不滿足規(guī)范規(guī)定在特殊組合Ⅰ非常運用工況下Fs應(yīng)＞1．1～1．15的要求，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

圖1 穩(wěn)定性計算地質(zhì)剖面Fig.1 Geological section of stability calculation

總體評價，邊坡穩(wěn)定性差，產(chǎn)生沿老滑坡滑動帶再次滑動的可能性很大，特別是在水庫非常運用工況運行期間，遭遇強震時，極有可能誘發(fā)滑坡復(fù)活。滑動變形以深層蠕動擠壓為主，淺層塌滑為次。根據(jù)勘探平硐揭露的滑動帶形態(tài)，滑坡下部滑面傾角13．5°～21°，較平緩，小于或接近其殘余強度值Φ，幾近自然休止角，起控制性作用的是內(nèi)聚力C值。據(jù)滑坡地表形態(tài)觀察和勘探揭露，滑坡前緣已抵老河床，坡腳臨空高度2～3 m，滑移的水平空間和垂直空間均有限，坡體大部分位于正常蓄水位下，產(chǎn)生高速向下滑移的可能性不大，因而產(chǎn)生涌浪翻壩影響大壩安全的可能性較小，慢速滑移的可能性較大。由于距大壩軸線較近，再次滑動將對大壩安全及導(dǎo)流輸水隧洞有一定影響。

表1 水庫運行工況分類Table 1 Working condition classification of reservoir operation

表2 不同工況計算參數(shù)取值表Table 2 Value table of calculation parameters in different condition

表3 不同工況下抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)F s計算成果Table 3 Calculation results of anti-slide safety coefficient F s in different condition

5 結(jié)論及建議

5．1 結(jié)論

綜合分析后，得出結(jié)論如下:

(1)滑坡變形破壞以蠕動變形為主，目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，水庫建成蓄水后，邊坡處于基本穩(wěn)定，在水位驟降及地震等非常運用工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，可能沿老滑動面再次產(chǎn)生剪切滑移。

(2)蓄水位以下滑動變形以深層蠕動擠壓為主，淺層塌滑為次;蓄水位以上，以細粒土淺層坍滑為主，邊岸再造問題較突出。

(3)老滑坡前緣已抵河床，產(chǎn)生快速向下滑移的可能性不大。

(4)為保證水庫正常蓄水后各種工況下大石頭岸坡的安全穩(wěn)定，必須對邊坡采取綜合治理措施。

5．2 建議

(1)建議在坡腳阻滑區(qū)設(shè)置反壓平臺加載壓腳，蓄水位以下主滑區(qū)進行坡面平整，削坡減載;蓄水位以上，植被護坡，設(shè)置截水溝加強地表排水。

(2)建議用透水性較強的碎塊石回填勘探平硐加強地下排水。

(3)建議結(jié)合工程邊坡的設(shè)計方案布設(shè)監(jiān)測網(wǎng)，加強邊坡的變形監(jiān)測，預(yù)測變化趨勢。

［1］ DL/T 5337—2006，水利水電邊坡工程地質(zhì)勘察技術(shù)規(guī)程［S］．北京:中國電力出版社，2006．

［2］ 工程地質(zhì)手冊編委會．工程地質(zhì)手冊［S］．第四版．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007．