貴州省蒙江上尖坡水電站施工滑坡成因分析

陳 偉

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴陽(yáng)550002)

1 工程概況

上尖坡水電站位于貴州省南部的羅甸縣邊陽(yáng)鎮(zhèn)之西約12 km的董王鄉(xiāng)境內(nèi)，擬建壩址位于漣江上尖坡河段上，距貴陽(yáng)135 km。2013年8月17—20日連降大雨，21日施工開(kāi)挖到635 m高程后，于22日凌晨0:09 分，右岸壩肩壩軸線(xiàn)上游689 ～635 m高程發(fā)生了滑坡地質(zhì)災(zāi)害。長(zhǎng)150 m左右，平均寬50 m左右，一般厚約8 m，最厚處為23 m，總方量約6 萬(wàn)m3，屬小型中層巖質(zhì)滑坡。

2 右岸邊坡穩(wěn)定性分析及評(píng)價(jià)

右岸邊坡高約300 m，地形坡度總體為30°，坡面平整，在680 m及780 m高程有兩處寬20 ～40 m的平緩地帶，覆蓋層厚0 ～10 m，基巖巖性為(P2w1)淺灰中厚層燧石灰?guī)r及灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀為N5° ～15°E/SE∠30° ～32°，傾向與坡向基本一致。該邊坡為一較陡竣的超高巖質(zhì)順向坡。局部因地形起伏存在切腳臨空現(xiàn)象。該邊坡按工程的重要性劃分為二級(jí)邊坡。自然狀態(tài)下邊坡大部分基本穩(wěn)定。但存在施工開(kāi)挖的潛在不穩(wěn)定性。

施工切腳開(kāi)挖后泥化夾層及風(fēng)化溶蝕充泥層面會(huì)構(gòu)成底滑面，N45°E/NW∠68°裂隙組構(gòu)成后緣切割面，N60°W/SW∠66 ～75°裂隙組構(gòu)成側(cè)向切割面，沿泥化夾層及風(fēng)化溶蝕充泥層面滑動(dòng)的可能性很大，可能破壞的型式為沿泥化夾層及風(fēng)化溶蝕充泥層面產(chǎn)生滑坡。坡體606 ～670 m高程存在的大型溶隙，70%被溶空，很容易坍塌，務(wù)必作好充填處理。天然狀態(tài)坡體局部有層面臨空現(xiàn)象，如壩軸線(xiàn)右岸620 ～665 m高程段坡體，強(qiáng)烈的爆破震動(dòng)也會(huì)引起滑坡。覆蓋層天然狀態(tài)穩(wěn)定性較好，但施工開(kāi)挖破壞植被后地表水滲入量加大，坡度變陡，會(huì)引起覆蓋層坍塌［1］。右岸邊坡典型剖面圖見(jiàn)圖1。

圖1 右岸邊坡典型剖面圖

3 右岸上游側(cè)邊坡滑動(dòng)成因分析

右壩肩開(kāi)挖后，上游側(cè)630 ～690 m高程坡體地形為一倒三角體，上游坡天然為一陡崖，下游坡45°，河向坡35°，666 ～690 m覆蓋層為坡積的塊石、砂土厚3 ～10 m，630 ～666 m覆蓋層為坡積砂土厚1 ～2 m?；鶐r為(P2w1)淺灰中厚層燧石灰?guī)r及灰?guī)r。巖層產(chǎn)狀較穩(wěn)定為N5° ～15°E/SE∠30° ～32°，傾向與河向坡向基本一致為巖質(zhì)順向坡。

發(fā)現(xiàn)泥化夾層(NJ1)，厚8 ～30 cm不等。泥化夾層延伸率100%。另外還發(fā)現(xiàn)在開(kāi)挖坡面具風(fēng)化溶蝕充泥層面NJ2 ～NJ4，厚度1 ～6 cm不等，長(zhǎng)度10～35 m。右岸壩肩基坑開(kāi)挖揭露的上游側(cè)643m 高程處NJ2 已臨空。巖體垂直強(qiáng)風(fēng)化層厚6 ～7 m。巖體中發(fā)育有N45°E/NW∠68°及N60°W/SW∠66° ～75°組裂隙。

由于2013年8月17—20日連降大雨，致使泥化夾層(NJ1)、風(fēng)化溶蝕充泥層面NJ2 ～NJ4 的抗滑穩(wěn)定參數(shù)大大降低，后緣坡體順NJ1 及NJ2 ～NJ4 下滑力增大，把坡體前緣巖體剪斷(巖層傾角變陡為41°并且有裂紋)，泥化夾層及風(fēng)化溶蝕充泥層面會(huì)構(gòu)成底滑面，N45°E/NW∠68°裂隙組構(gòu)成后緣切割面，N60°W/SW∠66 ～75°裂隙組構(gòu)成側(cè)向切割面，產(chǎn)生了漸進(jìn)性破壞。

通過(guò)實(shí)測(cè)的2、3、4 及E、D、F6 條地質(zhì)縱橫剖面圖估算滑坡體長(zhǎng)150 m左右，平均寬50 m左右，一般厚約8 m，最厚處為23 m。總方量約為6 萬(wàn)m3。滑坡體破壞的深度僅限于覆蓋層、強(qiáng)風(fēng)化及局部弱風(fēng)化巖體，未破壞大壩地基巖體。

綜前述，右壩肩開(kāi)挖后，上游側(cè)630 ～690 m高程坡體地形為一倒三角體，上游坡天然為一陡崖，陡崖處風(fēng)化強(qiáng)烈，有裂隙、泥化夾層及沿風(fēng)化溶蝕充泥層面等不利組合結(jié)構(gòu)面并有卸荷現(xiàn)象，2013年8月17—20日連降大雨，致使泥化夾層(NJ1)、風(fēng)化溶蝕充泥層面NJ2 ～NJ4 的抗滑穩(wěn)定參數(shù)大大降低，后緣坡體順NJ1 及NJ2 ～NJ4 下滑力增大，把坡體前緣巖體剪斷，泥化夾層及風(fēng)化溶蝕充泥層面會(huì)構(gòu)成底滑面，N45°E/NW∠68°裂隙組構(gòu)成后緣切割面，N60°W/SW∠66° ～75°裂隙組構(gòu)成側(cè)向切割面，產(chǎn)生了漸進(jìn)性破壞。滑坡發(fā)生后導(dǎo)流洞未被破壞，因此分析導(dǎo)流洞開(kāi)挖洞頂塌落對(duì)滑坡誘發(fā)作用較小。

4 邊坡處理措施建議

4.1 滑動(dòng)邊坡處理措施建議

清除滑動(dòng)堆積體，清除滑動(dòng)堆積體前滑坡體后緣坡體必須進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索+框格梁或抗滑樁錨固巖體。預(yù)應(yīng)力錨索+框格梁或抗滑樁，深入NJ1 泥化夾層以下10 m左右。壩軸線(xiàn)690 m高程上、下游200 m范圍做好排水天溝。導(dǎo)流洞塌空區(qū)作細(xì)石混凝土回填固結(jié)灌漿處理。

4.2 危險(xiǎn)邊坡處理措施建議

對(duì)右岸基坑開(kāi)挖揭露的下游側(cè)645 ～670 m高程坡體、施工道路、輔助工場(chǎng)的開(kāi)挖邊坡進(jìn)行支護(hù)、錨固及排水處理。

1)因右壩肩滑坡體后緣坡體有受滑動(dòng)牽引的影響，邊坡高度260 m左右屬高大邊坡，為順向邊坡，穩(wěn)定性較差，如果失穩(wěn)將直接破壞大壩主體結(jié)構(gòu)，可能破壞的型式為沿覆蓋層與基巖面及風(fēng)化溶蝕充泥層面產(chǎn)生滑坡。為此建議采用預(yù)應(yīng)力錨索+框格樑或抗滑樁等措施進(jìn)行錨固巖體，且預(yù)應(yīng)力錨索或抗滑樁深入弱風(fēng)化帶巖體10 ～20m 左右，并對(duì)K1－K2強(qiáng)巖溶帶進(jìn)行細(xì)石混凝土回填固結(jié)灌漿處理。錨固范圍建議延伸到壩線(xiàn)上游的鋸齒狀陡崖處。

2)右岸基坑開(kāi)挖揭露的下游側(cè)645 ～670 m高程坡體;壩基、肩開(kāi)挖需保留的坡體可能破壞的型式為沿泥化夾層及風(fēng)化溶蝕充泥層面產(chǎn)生滑坡。對(duì)此建議進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索+框格樑或抗滑樁錨固巖體，深入NJ1 泥化夾層以下10 m左右。

3)在810 m高程，壩軸線(xiàn)上、下游300 m范圍的邊坡建議做好排水系統(tǒng)。

4.3 導(dǎo)流洞處理

上部滑坡體清除后會(huì)進(jìn)一步查清洞頂部的地質(zhì)情況，并作鉆孔勘探，待導(dǎo)流洞貫通后洞內(nèi)采用地質(zhì)雷達(dá)探明不良地質(zhì)洞段底板的基巖出露位置，再根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況作完善的處理方案。

4.4 建議物理力學(xué)參數(shù)

天然碎石夾黏土:φ =28°，c =35 kPa。飽和碎石夾黏土:φ =20°，c =10 kPa。天然碎石夾黏土/擋墻摩擦系數(shù):f =0.30，飽和碎石夾黏土/擋墻摩擦系數(shù):f =0.25。滑動(dòng)面(NJ1－－NJ4):f＇ =0.22;c＇ =0.005 MPa(一般狀態(tài));f＇=0.18;c＇=0 MPa(連降大雨后)。覆蓋層天然容重= 1.8 g/cm3。覆蓋層飽和容重=2.1 g/cm3。強(qiáng)風(fēng)化天然容重=2.4 g/cm3，強(qiáng)風(fēng)化飽和容重=2.5 g/cm3，滑動(dòng)體飽和容重=2.35 g/cm3。黏結(jié)強(qiáng)度極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值(強(qiáng)風(fēng)化)=300 kPa。黏結(jié)強(qiáng)度極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值(弱風(fēng)化)=600 kPa。

4.5 變形觀測(cè)

建議對(duì)右岸邊坡作變形觀測(cè)，主要針對(duì)滑坡體后緣坡體、拌和系統(tǒng)場(chǎng)平、施工營(yíng)地部位。

［1］陳更祥. 耒水小東江電站左岸巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析與滑坡治理研究［D］. 長(zhǎng)沙:中南大學(xué)，2005.