巴東黃家大溝棄碴堆積體穩(wěn)定性分析研究

雷東

【摘 要】在三峽庫(kù)區(qū)移民城鎮(zhèn)建設(shè)和地質(zhì)災(zāi)害治理過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到需要大規(guī)模挖方或者削方工程，將會(huì)產(chǎn)生大量的棄碴棄土。本文以庫(kù)區(qū)移民城市巴東縣城黃家大溝擬建棄碴堆積體為例，針對(duì)該場(chǎng)地的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和堆積體巖土特性，推測(cè)出棄碴堆積體可能的破壞模式，采用不平衡推力法，對(duì)回填后堆積體進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：棄碴場(chǎng)堆方前后在天然狀態(tài)下整體均處于穩(wěn)定狀態(tài)，在天然狀況+30年一遇的暴雨時(shí)，堆方前，棄碴場(chǎng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)；堆方后土石分界面處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，棄填土內(nèi)部存在的潛在滑動(dòng)面也處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，地下水和地表水對(duì)棄碴場(chǎng)的穩(wěn)定性影響較大。

【關(guān)鍵詞】棄碴堆積體；穩(wěn)定性分析

0 引言

堆積體是一個(gè)依據(jù)成因和巖土體性狀的概念，系指第四系堆積作用形成（或人工填土填石）的地質(zhì)體，屬于斜坡變形破壞后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)階段的產(chǎn)物。堆積體通常處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，其具有坡體結(jié)構(gòu)松散，滲透性較強(qiáng)的特點(diǎn)，探明堆積體的規(guī)模及形態(tài)特征，查明堆積體的成因以及堆積體的穩(wěn)定性問(wèn)題成為在三峽庫(kù)區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)必須面對(duì)的主要工程地質(zhì)問(wèn)題，正確認(rèn)識(shí)堆積體的地質(zhì)特征，是工程地質(zhì)防災(zāi)、減災(zāi)、治災(zāi)成敗的關(guān)鍵。

下文以三峽庫(kù)區(qū)移民城市巴東縣城黃家大溝擬建棄碴堆積體為例，針對(duì)該場(chǎng)地的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和堆積體巖土特性，推測(cè)出棄碴堆積體可能的破壞模式，采用不平衡推力法，對(duì)回填后堆積體進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。

2 工程實(shí)例分析

黃家大溝地處巴東縣城信陵鎮(zhèn)，棄碴場(chǎng)地位于黃家大溝中環(huán)路橋與坡下連接橋之間，場(chǎng)地為常年流水沖溝，溝谷深切。

2.1 工程地質(zhì)條件

勘查區(qū)地貌屬構(gòu)造侵蝕中低山峽谷區(qū)。地層主要為三疊系中統(tǒng)巴東組第三巖性段（T2b3）及第四系松散堆積層（Q）。詳見(jiàn)黃家大溝棄碴場(chǎng)工程地質(zhì)剖面圖（圖2）。

（1）人工堆積層（Q4ml）：測(cè)區(qū)內(nèi)分布較廣，顏色混雜，松散，主要由碎、塊石土組成，少量磚塊等物質(zhì)，厚度2.3～20m，平均10.0m。

（2）殘坡積層（Qdl+el）：測(cè)區(qū)內(nèi)地表坡積層分布較少，僅分布于勘測(cè)區(qū)東北部，主要為碎塊石土，灰褐或褐黃色，一般厚度2.0～8.0m，平均厚度約5m。

（3）三疊系中統(tǒng)巴東組第三巖性段（T2b3）：出露于勘查區(qū)內(nèi)沖溝下段西側(cè)陡坡，巖性為中～厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r。巖層產(chǎn)狀340°∠10～15°。

2.2 穩(wěn)定性分析

2.2.1 失穩(wěn)模式分析

綜合考慮該棄碴場(chǎng)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和回填堆積體巖土特性，推測(cè)堆積體可能的失穩(wěn)模式有：巖土分界面及碎塊石堆積體內(nèi)部潛在的破壞面可構(gòu)成潛在滑動(dòng)面。該棄碴堆積體存在兩類潛在滑動(dòng)面：

（1）Pm1碎塊石堆積體內(nèi)部潛在的圓弧破壞面；

（2）Pm2碎塊石堆積體與基巖（泥灰?guī)r）分界面。建立該棄碴場(chǎng)的穩(wěn)定性分析計(jì)算模型如圖3所示：

2.2.2 計(jì)算工況

考慮棄碴場(chǎng)可能遇到的各類情況，綜合確定以下兩種計(jì)算工況：

（1）天然狀況（堆積體自重和穩(wěn)定水位）；

（2）天然狀況+暴雨（堆積體自重+30年一遇暴雨、推測(cè)地下水位線）。

2.2.3 計(jì)算參數(shù)選取

在室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合鄰近地區(qū)經(jīng)驗(yàn)類比及三峽庫(kù)區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害防治工程地質(zhì)勘察技術(shù)要求中的有關(guān)規(guī)定，綜合確定計(jì)算參數(shù)如表1[3-6]：

2.2.4 計(jì)算結(jié)果

利用前面介紹的剛體極限平衡法中的傳遞系數(shù)法，穩(wěn)定性分析結(jié)果見(jiàn)表2：

結(jié)果分析如下：

（1）棄碴場(chǎng)堆方前后在天然狀態(tài)下整體均處于穩(wěn)定狀態(tài)；

（2）在天然狀況+30年一遇的暴雨時(shí)，堆方前，棄碴場(chǎng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)；堆方后由于棄碴棄土的壓腳作用，棄碴場(chǎng)的穩(wěn)定性得到一定提高；

（3）在天然狀況+30年一遇的暴雨時(shí)，堆方后土石分界面處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，棄填土內(nèi)部存在的潛在滑動(dòng)面也處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)；

（4）地下水和地表水對(duì)棄碴場(chǎng)的穩(wěn)定性影響較大。

3 結(jié)論

通過(guò)上述分析，可以得到如下結(jié)論：

（1）黃家大溝人工堆積體雖然現(xiàn)狀條件下除沿溝存在局部坍塌滑移外，整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，但在其上堆放15萬(wàn)方棄碴，將增大坡體下滑力，在30年一遇的暴雨工況下，地表水入滲，坡內(nèi)地下水位的抬升，是引起堆積體穩(wěn)定性降低的主要因素，坡體將處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)；

（2）該人工堆積體具有坡體結(jié)構(gòu)松散，滲透性較強(qiáng)的特點(diǎn)，在沖溝流水作用下，堆積體后緣水位抬升，地下水位緩慢上升，隨著時(shí)間推移，穩(wěn)定性進(jìn)一步降低，可能發(fā)生失穩(wěn)破壞，存在較大安全隱患；

（3）該堆積體設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)坡面排水措施，對(duì)地表水進(jìn)行疏導(dǎo)，防止地表水入滲。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)地下水疏導(dǎo)，采取積極有效的措施，降低地下水位，盡可能的降低地下水對(duì)堆積體穩(wěn)定性的消極影響。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳祖煜.土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析-原理·方法·程序[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2003.

[2]黃昌乾，丁恩保.邊坡工程常用穩(wěn)定性分析方法[J].水電站設(shè)計(jì)，1999，15（1）：53-58.

[3]肖明礫，何江達(dá)，王開(kāi)云，劉軍.金安橋水電站堆積體邊坡靜動(dòng)力穩(wěn)定性分析[J].四川水利，2004（6）：29-32.

[4]朱繼良，黃潤(rùn)秋.某水電站壩前堆積體穩(wěn)定性的三維數(shù)值模擬分析[J].巖土力學(xué)，2005.

[5]簡(jiǎn)文星，張宜虎，尹紅梅.作揖沱崩滑堆積體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及防治對(duì)策[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2004：91-95.

[6]楊建，李同春，張丹.紫坪鋪水庫(kù)區(qū)倒流坡庫(kù)岸堆積體穩(wěn)定性分析[J].水電站設(shè)計(jì)，2003（3）：54-57.

[責(zé)任編輯：王楠]