大田河水電站導(dǎo)流洞出口下游滑坡穩(wěn)定性分析

劉勇

（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴州貴陽550001）

大田河水電站導(dǎo)流洞出口下游滑坡穩(wěn)定性分析

劉勇

（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴州貴陽550001）

大田河水電站導(dǎo)流洞出口下游滑坡體位于大壩下游右岸坡，古滑坡體上游側(cè)部分發(fā)生復(fù)活滑動破壞，如果滑坡滑動規(guī)模繼續(xù)擴(kuò)大，將造成嚴(yán)重危害。通過勘察復(fù)活的新滑體厚度4.1 m～12.9 m，方量約2.3萬m3，為牽引式淺～中層小型土質(zhì)滑坡。該滑坡尚未發(fā)生明顯變形，但是如果受到汛期洪水、地表水的影響，地下水位上升，可能造成古滑坡復(fù)活，對此，還需結(jié)合工程實際情況設(shè)置樁間墻、修建擋墻，并設(shè)置排水系統(tǒng)，保證古滑坡穩(wěn)定性。

大田河水電站；導(dǎo)流洞；滑坡

1 工程概況

大田河水電站導(dǎo)流洞出口下游滑坡體位于大壩下游右岸坡，其上游邊緣距大壩約250 m，長約150 m（順河向），最寬約130 m（垂直河向），方量約10萬m3，總體形態(tài)呈“圈椅狀”，為一古滑坡。2006年汛期，古滑坡體上游側(cè)部分發(fā)生復(fù)活滑動破壞，復(fù)活破壞部分距大壩250 m，滑坡方量約2.3萬m3。如果滑坡滑動規(guī)模繼續(xù)擴(kuò)大，將直接危及到滑坡上部民房，上壩公路的安全及壩后式電站的尾水排泄，后果嚴(yán)重，該邊坡安全等級為三級。

2 滑坡區(qū)工程地質(zhì)條件

本次勘察在滑坡區(qū)垂直于河向分三條軸線布置鉆孔，測線間距25 m～30 m，共布置勘探鉆孔9個。

滑坡堆積體（Q4col）結(jié)構(gòu)特征：主要由殘坡積層及強(qiáng)風(fēng)化帶滑塌堆積而成，滑坡堆積體主要為灰綠、黃色粉砂質(zhì)粘土夾塊石，塊石成分以砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，多呈強(qiáng)風(fēng)化狀，粒徑一般20 cm～50 cm，含量約占20%～40%，結(jié)構(gòu)較松散，邊坡下部含塊石相對較多，往深部逐漸變得相對較密實[1]。

分布規(guī)律：覆蓋層分布于752 m～810 m高程段的岸坡，在滑坡區(qū)周邊基巖零星出露，覆蓋層較薄；覆蓋層最厚在發(fā)生復(fù)活的Ⅰ-Ⅰ剖面的中部地形平緩處，最厚達(dá)20.2 m；同高程橫向上往下游逐漸變薄；垂直河床方向上，地形較陡的后緣基巖出露，往下至地形平緣帶覆蓋層逐漸變厚，至地形平緩帶前緣覆蓋層最厚，再往下至河岸邊斜坡帶覆蓋層相對較薄?；鶐r面從上至下呈“陡—緩—陡”的“坐椅”狀，與地表地形較一致。

下伏基巖為三疊系中統(tǒng)邊陽組第一段（T2b1）灰、深灰色中厚—厚層砂巖夾泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，鉆孔揭露強(qiáng)風(fēng)化層厚一般1.3 m～7.3 m，巖芯破碎；據(jù)可研-初設(shè)工程地質(zhì)勘察平硐資料，水平全風(fēng)化層厚度達(dá)27.0 m。巖層產(chǎn)狀一般290°～310°∠30～54°，由于小褶皺較發(fā)育，使其巖層產(chǎn)狀局部變化較大，基巖面坡度角變化較大，Ⅰ-Ⅰ斷面中，755 m～779 m高程為13°左右，779m～805m高程為20°左右；Ⅱ-Ⅱ斷面748 m～788 m高程為25°左右，788 m～790 m高程為4°左右；790 m～825 m高程為41°左右；Ⅲ～Ⅲ斷面753 m～791 m高程為35°左右，791 m～808 m高程為18°左右°。

3 滑坡變形機(jī)制分析

由本次鉆探、坑槽探結(jié)合勘察區(qū)地貌形態(tài)特征，以及收集前期勘察資料等綜合分析：導(dǎo)流洞出口下游752 m～810 m高程段岸坡為古滑坡體，該滑坡體由覆蓋層組成，厚度在5.0 m～20. 2 m。本次滑坡是古滑坡堆積體的部分復(fù)活。其下基巖總體上為斜向坡，基巖邊坡穩(wěn)定，古滑坡滑動面位于覆蓋層與基巖接觸面，新滑坡是古滑坡堆積體的部分復(fù)活，滑動面后緣拉張部分切古滑坡堆積體，其中下部滑面與古滑坡滑面一致為覆蓋層與基巖的接觸面。

根據(jù)古滑坡后壁形態(tài)，及其在上下游側(cè)殘留的剪切面方向判斷古滑坡主滑方向為N8°E左右，近垂直于河流方向。

新滑坡產(chǎn)生前的原始地形和滑坡產(chǎn)生后的現(xiàn)有地形對比，結(jié)合滑坡產(chǎn)生的拉張裂縫和剪切裂縫的發(fā)育方向，判定本次滑坡主滑方向為N9°W左右，近垂直于河流方向。

據(jù)鉆孔揭露，古滑坡滑體厚度5.0 m～20.2 m，方量近10萬m3，根據(jù)《水電水利工程邊坡工程地質(zhì)勘察技術(shù)規(guī)范》（DL/T5337—2006）滑坡分類表，該古滑坡為牽引式中～厚層小型土質(zhì)滑坡。

復(fù)活的新滑體厚度4.1 m～12.9 m，方量約2.3萬m3，為牽引式淺～中層小型土質(zhì)滑坡。

4 滑坡的穩(wěn)定性分析評價

4.1 巖土體物理力學(xué)參數(shù)的確定

4.1.1 試驗

（1）巖石

本次勘察巖石的物理力學(xué)建議指標(biāo)根據(jù)壩址區(qū)可研-初設(shè)勘察提供。

（2）土體

在本次勘察中，取樣主要在新滑面附近，用探坑開挖揭露，挖取原狀土樣進(jìn)行室內(nèi)分析[2]。共取有6組試件。實驗結(jié)果見表1。

表1 滑坡土層室內(nèi)試驗統(tǒng)計

由計算的結(jié)果可知，試驗參數(shù)的變異系數(shù)較大，說明該滑坡的巖土力學(xué)參數(shù)的不均勻性，為確保該滑坡滑動面參數(shù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)通過多種方法分析確定。

4.1.2 反分析法

由于復(fù)活的滑坡穩(wěn)定性很好判斷，仍處于變形狀態(tài)，而且復(fù)活滑坡與古滑坡在物質(zhì)成分上一致，考慮用復(fù)活新滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)來反推其滑面力學(xué)參數(shù)，再用確定的力學(xué)參數(shù)計算分析判斷古滑坡穩(wěn)定性。

由于是汛期產(chǎn)生的滑坡，因此計算工況可考慮為暴雨，反分析的安全系數(shù)取0.98，計算相應(yīng)的巖土力學(xué)參數(shù)，滑體容重取18.4 KN/m3。采用Ⅰ-Ⅰ’剖面進(jìn)行計算，驗算公式如下：

式中：Ei-1為第i-1滑塊的剩余下滑力；Wi為第i滑塊的重量；Φi為第i滑塊的滑面內(nèi)摩擦角；αi為第i滑塊的滑面傾角；Li為第i滑塊的滑面長度；Ci為第i滑塊的滑面粘聚力；Cv為地震系數(shù)；Ψ為下滑力傳遞系數(shù)；Ψ=cos（αi-1-αi）-Sin（αi-1-αi）tanΦiK為滑坡穩(wěn)定系數(shù)。

水對滑體的內(nèi)摩擦角φ（°），凝聚力c值都有一定的影響，根據(jù)勘察結(jié)果，滑坡體的物質(zhì)組成成分主要為粉砂質(zhì)粘土夾砂巖、粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖塊石、碎石，水對C值的影響較大，因此可取內(nèi)摩擦角φ（°）為試驗值，反算出的C值為該工程的巖土力學(xué)參數(shù)。

巖土力學(xué)參數(shù)：φ（度）=12.9，c=41.8（kPa）

C值略小于試驗值49.4（kPa），考慮試驗成果的差異性及取樣的代表性，上述巖土力學(xué)參數(shù)的取值合理。

4.2 剩余下滑力的計算

4.2.1 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的選取

根據(jù)《水電水利工程邊坡工程地質(zhì)勘察技術(shù)規(guī)程》（DL/T5337—2006）該邊坡為三級邊坡；規(guī)范規(guī)定邊坡在特殊組合荷載情況下最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.1～1.05，本工程在特殊組合荷載情況下取抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.15。

4.2.2 剩余下滑力計算

根據(jù)反算、試驗及工程類比對古滑坡采用C=41.8（kPa）φ=12.9進(jìn)行不同安全系數(shù)時剩余下滑力的計算。

對復(fù)活的新滑坡采用C=41.8（kPa）φ=12.9進(jìn)行剩余下滑力的計算，見表2：

表2 新滑坡剩余下滑力

選取安全系數(shù)1.15計算，復(fù)活新滑坡體Ⅰ-Ⅰ'斷面剩余下滑力為742.353 kN。綜上所述，Ⅰ-Ⅰ'，Ⅱ-Ⅱ'應(yīng)采取合理的支護(hù)措施對邊坡進(jìn)行治理，Ⅲ-Ⅲ'斷面盡管整體安全系數(shù)較大，但其局部特別是表層土體的穩(wěn)定性也很差，也應(yīng)考慮適當(dāng)措施治理。

5 處理方案

雖然勘察期該滑坡沒有發(fā)現(xiàn)明顯的變形，但如果得不到及時治理，汛期洪水急劇增大，沖蝕坡腳，地表水的匯集下滲，使滑坡體內(nèi)地下水位上升，降低巖土體物理力學(xué)參數(shù)，導(dǎo)致古滑坡復(fù)活的可能性極大，將造成較大的損失[3]。其主要影響有三：首先是對古滑區(qū)居民的生命財產(chǎn)構(gòu)成威脅；其次為淤塞河道，壩后電站不能正常運行；再次是上壩公路受到破壞。

為避免古滑坡再次復(fù)活造成災(zāi)難，建議及時采取如下處理措施：

（1）由于邊坡下滑力較大，且清方減載受現(xiàn)場條件限制（a、古滑坡體上有居民居住及公路通過；b、前緣為河流），建議在古滑坡前緣（需治理范圍內(nèi)）設(shè)置抗滑樁，樁間設(shè)置樁間墻。

（2）建議在古滑坡體上游側(cè)坡腳修建擋墻，使河流流向轉(zhuǎn)向左岸。避免汛期排洪直接沖刷坡腳。

（3）在古滑坡周邊修建截水溝，古滑坡體內(nèi)設(shè)置合理的排水系統(tǒng)。

6 結(jié)語

綜上所述，本次滑坡為古滑坡的部分復(fù)活，局部穩(wěn)定性比較差，處于變形狀態(tài)，為保障工程安全以及周邊村民安全，可以設(shè)置抗滑樁、樁間墻、修建擋墻以及截水溝，加強(qiáng)邊坡防護(hù)，同時還需要進(jìn)行變形觀測，提高邊坡穩(wěn)定性。

[1]魏寶龍，徐衛(wèi)亞，王如賓.降雨條件下某滑坡堆積體穩(wěn)定性研究[J].三峽大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，37（2）：20-25.

[2]李卉.淺談室內(nèi)巖土試驗應(yīng)注意的問題與分析[J].林業(yè)科技情報，2016，48（3）：36-37.

[3]段生杰，朱金榮，劉志文.古滑坡前緣坡體穩(wěn)定性評價[J].土工基礎(chǔ)，2009，23（6）：1-4.

TV221.1

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1673-9000（2017）04-0082-02

2017-02-15

劉勇（1976-），男，仡佬族，本科，貴州湄潭人，高級工程師，主要從事巖土工程勘察方面工作。