淺談某水電站滑坡體穩(wěn)定分析及治理方案

李宜

【摘要】某水電站滑坡體位于永久改線道路一側(cè)，通過現(xiàn)場(chǎng)查勘，其地形地質(zhì)條件復(fù)雜，不確定因素多。為確保該水電站蓄水期永久改線道路暢通和水工建筑物運(yùn)行安全，需制定切合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的滑坡體治理方案。通過對(duì)該滑坡地形地質(zhì)條件和變形特征綜合分析，根據(jù)不同工況采用不同計(jì)算方法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析，以確定該滑坡體控制工況，從而制定相應(yīng)的滑坡體治理預(yù)案。該滑坡體治理后，通過變形觀測(cè)及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，目前滑坡體整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

【關(guān)鍵詞】滑坡體；變形特征；穩(wěn)定分析；工況

1、滑坡體概況

某電站采用引水式開發(fā)，開發(fā)任務(wù)為發(fā)電，兼顧灌區(qū)供水的作用。電站裝設(shè)3臺(tái)140MW（最大容量150MW）的水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量420MW。該水電站由首部樞紐、引水建筑、廠房樞紐三大部分組成。擋水工程攔河大壩為礫石土心墻壩，壩高147m，庫容5.35億m3，列同類型大壩世界第三；引水隧洞全長(zhǎng)16.15km，直徑9m；調(diào)壓井井深175m，直徑22m，列亞洲第一。

該滑坡體位于河道右岸，距壩軸線下游約850m，分布高程2050.00m～2780.00m，縱向長(zhǎng)約1200m，呈長(zhǎng)葫蘆形分布。該滑坡為覆蓋層滑坡，鉆孔揭示滑體厚度一般為25m～30m，最厚為35.5m，方量約800萬m3。

2、滑坡體地質(zhì)地形條件

滑坡滑體按物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)狀態(tài)的不同自下而上分為兩層，第①層分布于滑體中下部，主要由灰黃色碎石土組成，厚度為20～25m。該層塊石一般6cm～10cm，約占30%～40%；碎石一般2cm～4cm，約占40%～50%；黃色粉質(zhì)粘土約占20%。第②層分布于滑體上部，主要為黃色含塊（碎）石粘質(zhì)粉土，厚度為6m～10m。該層塊石一般5 cm～9cm，約占10%～20%；碎石一般1cm～3cm，約占30%～40%；角礫10%～20%；其余為黃色粉質(zhì)粘土。鉆孔中均未揭示到具有明顯滑動(dòng)跡象的底滑面，或連續(xù)分布的軟土層（滑帶物質(zhì)），滑面特征不明顯，初步判定以基覆界面為滑坡底界。

滑床基巖地層為三疊系上統(tǒng)侏倭組第一亞層（T3zh1），主要巖性為灰色變質(zhì)石英砂巖、深灰色絹云母千枚巖、深灰～灰黑色炭質(zhì)千枚巖，地層總體產(chǎn)狀為N40°～60°W/NE∠60°～75°，巖體風(fēng)化卸荷強(qiáng)烈，巖體破碎、結(jié)構(gòu)松弛。

根據(jù)該滑坡地形地質(zhì)條件和變形特征的不同，可將其分為3區(qū)：

Ⅰ區(qū)為前緣變形擠壓區(qū)，位于滑體下部及前緣部位，分布高程2050.00m～2260.00m，呈長(zhǎng)三角形展布，地形坡度較陡，平均坡度為35°～40°，局部為45°；該區(qū)臨空條件較差，僅前緣三角部位有寬約20m～40m的沖溝臨空，兩側(cè)為渾厚的基巖山脊，對(duì)滑坡前緣具有一定的阻滑作用，滑體在向下蠕滑過程中，受兩側(cè)山脊的阻擋和制約前緣坡體產(chǎn)生擠壓變形，地形隆起，坡度變陡，并出現(xiàn)大量的縱向裂縫和部分鼓張橫向裂縫。

Ⅱ區(qū)為變形拉裂區(qū)，位于坡體中部，分布高程2260.00m～高程2600.00m，厚度一般為25m～35m，平均寬度為250m～350m，地形坡度變化較大，局部地形較陡，平均坡度為30°～35°；該段坡體變形較大，多處可見橫向拉裂縫，張開度一般為10cm～20cm，最大張開為50cm， 側(cè)向裂縫延伸最長(zhǎng)可達(dá)250m，最大錯(cuò)距為10m，坡體上居民房屋多開裂倒塌，現(xiàn)已廢棄。據(jù)民訪調(diào)查，該段坡體每年雨季均有不同程度開裂和變形現(xiàn)象，坡上居民已于1992年遷移。

Ⅲ區(qū)為變形影響區(qū)，位于坡體上部，分布高程2600.00m～2785.00m，平均寬度為400m～500m，地形坡度約為25°～28°，多為坡耕地，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)及民訪調(diào)查，該坡段變形拉裂不明顯，延伸較長(zhǎng)、開度明顯的拉裂縫分布稀少，僅后緣有兩條明顯的拉裂縫分布，但沒有形成貫通的后緣拉裂面或滑坡后壁。

3、穩(wěn)定分析計(jì)算

3.1計(jì)算程序及計(jì)算方法

計(jì)算程序采用 “土石壩壩坡穩(wěn)定計(jì)算程序STAB2008”，該程序計(jì)算方法滿足《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)采用計(jì)及條塊間作用力的簡(jiǎn)化畢肖普法計(jì)算，對(duì)于地震工況，采用擬靜力法。

3.2計(jì)算程序及計(jì)算方法

計(jì)算參數(shù)采用地質(zhì)提供的巖體物理力學(xué)參數(shù)，見表1：

3.3計(jì)算剖面

滑坡體縱向地質(zhì)剖面共有5個(gè)，分別為縱1～縱5剖面，每個(gè)剖面間距80m。由于兩側(cè)的縱1和縱5剖面較短，厚度較薄，不具有代表性，計(jì)算僅分析了縱2、縱3和縱4三個(gè)剖面的穩(wěn)定性。

表一：滑坡體穩(wěn)定計(jì)算參數(shù)表

分 類 名 稱 天然工況 暴雨工況 天然容重 飽和容重

凝聚力 摩擦角 凝聚力 摩擦角

c（kPa） φ（?） c（kPa） φ（?） ρd（g/cm3） ρsat（g/cm3）

② 含塊（碎）石粘質(zhì)粉土 36 8 29.55 16.55 1.66 2.00

① 塊碎石土 59 27 51.5 23.65 1.83 2.15

基覆界面（滑動(dòng)面） 59 26 51.5 22.75 1.83 2.15

3.4計(jì)算工況

根據(jù)規(guī)范要求，邊坡計(jì)算按持久狀況、短暫狀況、偶然狀況分別計(jì)算正常（天然）工況、暴雨工況和地震工況。由于壩區(qū)地處干旱河谷，降雨稀少，結(jié)合滑坡體近兩年的監(jiān)測(cè)資料情況，暴雨工況下滑坡體全飽和的可能性較小，因而對(duì)于暴雨工況下滑坡體的飽和情況進(jìn)行了敏感性分析。

3.5計(jì)算成果及分析

（1）在天然工況下，縱2、縱3、縱4剖面沿基覆界線整體穩(wěn)定，縱2剖面由于在邊坡上部高程局部邊坡較陡，邊坡上部局部圓弧滑動(dòng)最小安全系數(shù)為0.97，但是縱3、縱4在邊坡上部最小安全系數(shù)為1.07，綜合分析，縱2剖面上部局部塊體不穩(wěn)，不影響邊坡的整體穩(wěn)定性，因此在天然工況下滑坡體是整體穩(wěn)定的。

（2）在地震工況下，縱2、縱4剖面沿基覆界線整體穩(wěn)定，縱3剖面最小安全系數(shù)為0.99，小于允許最小安全系數(shù)，但是由于縱2、縱4沿基覆界線是穩(wěn)定的，且穩(wěn)定系數(shù)較高，由此可推得滑坡體在地震工況下是整體穩(wěn)定的。局部圓弧最小安全系數(shù)顯示，縱2、縱3、縱4在邊坡中、下部是穩(wěn)定的，但是邊坡上部由于局部邊坡較陡，局部出現(xiàn)不穩(wěn)定塊體。

（3）在暴雨全飽和工況下，縱2、縱3、縱4剖面沿基覆界線最小安全系數(shù)都小于允許最小安全系數(shù)，均不穩(wěn)定?？v2、縱3、縱4剖面局部圓弧滑動(dòng)在邊坡上部、中部、下部均小于允許最小安全系數(shù)。由此可見，在強(qiáng)降雨全飽和工況下整個(gè)滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

（4）在暴雨土體飽和深度分別為1m、5m、10m工況下，縱2、縱3、縱4剖面沿基覆界線最小安全系數(shù)都大于允許最小安全系數(shù)，邊坡整體是穩(wěn)定的。由于邊坡上部較陡，因此局部圓弧滑動(dòng)在邊坡上部均小于允許最小安全系數(shù)。

根據(jù)滑坡體邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果，邊坡穩(wěn)定控制工況為暴雨工況，在暴雨工況土體全飽和的情況下，邊坡將整體失穩(wěn)；在暴雨工況土體飽和深度10m（覆蓋層深度的1/3～1/2）的情況下，邊坡整體穩(wěn)定，局部坡度較陡部位安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求，可能出現(xiàn)掉塊、坍塌、滑動(dòng)等，不影響邊坡整體穩(wěn)定性。

4、滑坡體處理方案

（1）在雨季來臨前完成坡面截排水設(shè)施，主要包括：在滑坡體邊界范圍以外1m～2m位置沿周邊布置一條截水溝，截面凈尺寸為50cm×50cm；在坡面上每100m順坡方向布置一條泄水槽，泄水槽截面凈尺寸為50cm×50cm；在坡面上布置排水孔，間排距3m，孔深4m，孔內(nèi)埋設(shè)排水盲管。

（2）為防止局部表面拉裂縫部位雨水下滲，在雨季來臨前完成滑坡體表面拉裂縫的回填封閉（可采用表層粉質(zhì)粘土進(jìn)行回填）。

（3）滑坡體總體呈上寬下窄的“V”字形分布，出口兩側(cè)鎖口部位的基巖對(duì)滑坡體下滑起到阻滑作用，該部位基巖的穩(wěn)定對(duì)滑坡體的穩(wěn)定起到至關(guān)重要的作用，因而擬對(duì)該部位高程2015m～2105m，順河長(zhǎng)度250m范圍進(jìn)行以下處理：滑坡體出口兩側(cè)基巖采用100t錨索及框格梁進(jìn)行加固，錨索間排距6m，錨索長(zhǎng)30m。

（4）對(duì)公路橋內(nèi)側(cè)順河向長(zhǎng)約100m范圍邊坡布置修建衡重式混凝土或漿砌石擋土墻，墻頂寬度1.5m，墻底寬度3.5m，墻高11m。擋土墻內(nèi)部預(yù)埋2排、間排距3m的直徑PVC排水管φ50，以排泄上部降雨積水。擋土墻可對(duì)上部局部垮塌的土體適當(dāng)?shù)謸?，防止土體直接下滑至河谷，影響公路和水工建筑物的安全。

5、結(jié)論

通過工程治理后，對(duì)滑坡體設(shè)立了5條監(jiān)測(cè)斷面（橫向2條，縱向3條），共14個(gè)外部變形觀測(cè)墩，13個(gè)測(cè)斜孔（4#墩部位無測(cè)斜孔）。根據(jù)滑坡體內(nèi)外觀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，目前滑坡體整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

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年1月.SL274-2001，碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S]