安?？h東谷水利樞紐工程庫區(qū)邊坡安全評價

羅梓茗，王小笑，汪 慶，唐少龍

（江西省水利科學研究院，江西 南昌 330029）

東谷水利樞紐位于江西省安福縣境內(nèi)的東谷河上，東谷河是贛江左岸的三級支流、禾水二級支流、瀘水一級支流，距安福縣城14 km，壩址以上控制流域面積345.0 km2，總庫容1.257億m3。水庫灌溉面積33.2萬畝，電站裝機16 MW，是一座以灌溉和發(fā)電為主，兼顧防洪及其他效益的綜合性大（2）型水庫。樞紐工程主要建筑物包括：大壩、溢洪道、引水發(fā)電隧洞及電站等。工程于2007年6月開工，2009年12月基本建成并開始下閘蓄水，2010年5月發(fā)電機組正式并網(wǎng)發(fā)電。2014年5月25日溢洪道出現(xiàn)險情，后經(jīng)過及時搶修才使險情得以排除。為全面評價工程的安全狀況，了解大壩的運行性態(tài)，防止險情的發(fā)生，須進行水庫大壩的安全鑒定工作。因此，本文結(jié)合庫區(qū)地質(zhì)條件及現(xiàn)場實際情況對東谷水庫近壩右、左岸邊坡穩(wěn)定問題進行評價，并提出相應建議[1-2]。

1 地質(zhì)條件

庫區(qū)座落于武功山東麓，屬構(gòu)造侵蝕中低山地貌，水流侵蝕地形十分發(fā)育，東谷水奔流于深山峽谷中，沿途有較多小溪匯入，河谷兩岸斷續(xù)有山間盆地分布。河谷形態(tài)多呈“V”字形。庫區(qū)出露地層除河谷地段的第四系外，基巖主要為前寒武系、泥盆系淺變質(zhì)巖系。

庫區(qū)位于武功山復式背斜東南翼，層位較穩(wěn)定。庫區(qū)的樓仔下背斜規(guī)模較小。巖層產(chǎn)狀多為：N15°W～N30°E·NE～SE∠10°～34°，庫區(qū)大部分河段與巖層走向斜交，為橫向河谷為主，但在近壩庫區(qū)右岸局部存在近似順向坡；庫區(qū)斷裂較發(fā)育，主要為北東向或近東西向的壓性斷裂，壩區(qū)左岸至庫區(qū)玉公嶺，尚見有一條北西向張扭性斷裂，長15 km以上。

2 近壩右岸滑坡體穩(wěn)定問題評價

2.1 滑體特征

近壩東谷林場滑坡體位于大壩上游右岸，滑坡體距壩址約300 m，前緣高程90 m，后緣高程185 m，滑體長400 m，寬260 m，最大鉛直厚度65 m，總體積259萬m3?；陆M成物質(zhì)上部為塊石、碎塊石混合土，厚度15 m～22 m，其下為滑動巖體，巖性主要為前寒武系變質(zhì)砂巖夾千枚巖，多為強風化狀，厚度20 m～30 m。由于大量的滑坡物質(zhì)涌向河床，迫使河流轉(zhuǎn)向，目前河水強烈淘刷坡腳?？碧奖砻骰w中共有三級滑動面，第一級滑面后緣陡壁高程150 m左右，呈東北向直線狀伸延，至縱1剖面一帶后緣不清，滑帶厚5 m～10 m，為碎石土，局部見砂土，土質(zhì)具較好塑性；第二級滑面見于洞PD7樁號0＋080及FK2鉆孔，為黃色黑色粉土質(zhì)礫或含砂粉土，地表無明顯反映，推測后緣高程170 m左右；第三級滑面后緣陡壁高程185 m，半環(huán)狀分布后緣受F12斷面控制，滑帶厚2 m～3 m，底部夾泥受剪后成磨光鏡面狀，有明顯擦痕?；采隙赶戮彛熬壩⒎磧A，呈馬鞍形?；滦问綖橥埔剖?，滑帶后緣受控于F12斷層，底部則由泥化的炭質(zhì)千枚巖組成?；w上部PD7平硐中見大量的張裂隙發(fā)育，裂隙方向大致垂直滑動方向，裂隙最大張開度近1 m，爆破煙霧由裂隙中消散。下部為受壓區(qū)，巖石相當破碎，并有大量泥質(zhì)充填。

2.2 滑坡的成因機制

東谷林場滑坡形成的原因與邊坡所處的地質(zhì)環(huán)境有關(guān)。首先，組成邊坡的巖性主要為前寒武系變質(zhì)砂巖夾千枚巖，千枚巖易泥化，層理發(fā)育，巖層產(chǎn)狀：N40°～50°W，NE∠20°,巖體中節(jié)理裂隙比較發(fā)育，尤其是走向N30°～50°W，傾向NE，傾角60°～70°這組節(jié)理與層面組合對邊坡穩(wěn)定不利。因其走向與邊坡近于平行，傾向坡外，從而構(gòu)成滑動面；滑坡后緣切割面及下游側(cè)受F12斷面控制，滑坡上游側(cè)切割面F15控制，這些結(jié)構(gòu)面相互組合導致邊坡滑動。

2.3 滑坡穩(wěn)定性

該滑坡前期勘探作了大量的工作，在平洞及鉆孔中沿滑帶取樣10組進行滑帶土抗剪試驗，其成果見表1。

表1 東谷林場滑坡體滑帶土力學特性表

根據(jù)試驗成果以及僅從宏觀定性判斷，該滑坡體目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài)反推滑動面力學參數(shù)，其滑坡體穩(wěn)定分析物理力學指標采用值見表2。

表2 滑坡體穩(wěn)定分析物理力學指標采用值

為預測和評價該滑坡體的穩(wěn)定狀況，前期勘察成果在進行穩(wěn)定分析計算所考慮的荷載有：1）基本荷載；2）附加荷載有飽水條件下及正常蓄水位條件下的靜水壓力，庫水位驟降時的動水壓力[3]。

工況選擇：

工況1 天然狀態(tài)，地下水位按鉆孔揭露情況；

工況2 庫水位148 m，地下水位按鉆孔揭露情況反推地下水壅高水位；

工況3 庫水位148 m驟降至130 m，假設(shè)地下水來不及排出而仍保持庫水位148 m時的狀況。

根據(jù)計算成果，結(jié)合滑坡體所處地質(zhì)環(huán)境的綜合分析，前期勘察成果的主要結(jié)論是：①工況1天然狀態(tài)及工況2庫水位148m，地下水位按鉆孔揭露情況反推地下水壅高水位，滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；②工況3庫水位148 m驟降至130 m，假設(shè)地下水來不及排出而仍保持庫水位148 m時的狀況，滑坡安全系數(shù)為0.98，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

3 近壩左岸穩(wěn)定問題評價

水庫左岸140 m～125 m以下為巖質(zhì)邊坡，出露巖性為前寒武系變質(zhì)巖系中厚層凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖夾絹云母綠泥石千枚巖及含炭質(zhì)千枚巖，地表多呈強～弱風化，產(chǎn)狀：N15°W～N40°E，NE～SE∠10°～25°，傾向左岸偏下游，為反向邊坡，自然山坡坡度40°～45°。岸坡穩(wěn)定性較好。高程100 m為原有公路，路寬4.5 m。

自溢洪道左岸上壩公路順坡而下至東谷林場，為一臨時進庫公路（近壩段高程155 m～135 m），路基寬5 m，路內(nèi)側(cè)開挖邊坡為1∶0.75～1∶1，該路基以上岸坡為殘坡積碎石土，厚3 m～6 m，土質(zhì)松～稍密，自然山坡坡度25°～30°，岸坡穩(wěn)定性較好。在壩址上游左岸山坡，分布有較多山頂崩塌下來的碎塊石、孤石，巖性為泥盆系跳馬澗第一小組（D2t1）石英砂礫巖，硅質(zhì)膠結(jié)，巖質(zhì)堅硬，呈零散分布狀。

近壩左岸邊坡巖層反傾坡內(nèi)，水庫運行出現(xiàn)大體積滑坡或崩塌的可能性較小。但由于邊坡巖體裂隙發(fā)育，可能組合不利組合，蓄水運行可能產(chǎn)生局部滑坡。同時左岸蓄水位以下分布有崩岸堆積體，蓄水運行后可能發(fā)生坍岸，易誘發(fā)上部山體崩塌，建議對近壩左岸邊坡加強巡視檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

東谷林場滑坡體及其下游近壩右岸邊坡在工況1天然狀態(tài)及工況2庫水位148 m，地下水位按鉆孔揭露情況反推地下水壅高水位，滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；在工況3庫水位148 m驟降至130 m，假設(shè)地下水來不及排出而仍保持庫水位148 m時的狀況，滑坡安全系數(shù)為0.98，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。東谷林場滑坡體及其下游近壩右岸邊坡穩(wěn)定性差，威脅工程安全。

近壩左岸邊坡巖層反傾坡內(nèi)，水庫運行出現(xiàn)大體積滑坡或崩塌的可能性較小。但由于邊坡巖體裂隙發(fā)育，可能組合不利組合，蓄水運行可能產(chǎn)生局部滑坡。同時左岸蓄水位以下分布有崩岸堆積體，蓄水運行后可能發(fā)生坍岸，易誘發(fā)上部山體崩塌。

4.2 建議

東谷林場滑坡體及其下游近壩右岸邊坡穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生滑坡等災害。由于滑坡體方量大，又臨近大壩，蓄水后一旦再次發(fā)生破壞將會嚴重危及大壩安全，初設(shè)階段建議對滑坡進行削坡減載方法處理：

①削坡減載方法宜采用自上而下分級開挖，每級高小于15 m，平臺寬 5 m～8 m（便于施工），開挖坡比 1∶1；②施工過程中應及時支護，防止松弛變形區(qū)的進一步發(fā)展；③開挖邊坡周邊及施工完后每級平臺應設(shè)置排水溝，并進行襯砌，坡面應設(shè)置排水孔或排水洞；④施工及運行期間建立完善的變形監(jiān)測網(wǎng)絡；⑤為確保電站運行安全，對滑坡體進行開挖處理后，應復核滑坡體穩(wěn)定性。減載的土石可做為天然建材壩殼料，其中上部碎塊石混合土可做壩殼石碴混合料，下部滑動巖體可做為石碴料。施工階段是根據(jù)初設(shè)地質(zhì)建議對滑坡體及近壩右岸坡進行削坡減載處理，減載的土石料作為天然建材壩殼料利用[4-5]。施工中，對滑坡體高程120 m～150 m范圍采用自上而下分級開挖，進行了削坡減載工程處理。開挖揭露上部為塊石、碎塊石混合土，厚度5 m～10 m，做為壩殼石碴混合料；下部為滑動巖體，可做為石碴料，對下部滑動巖體僅進行了少量的爆破松動采挖，如采用大量爆破松動對滑坡體的穩(wěn)定不利。開挖的碎塊石混合土料作為石碴混合料填筑于大壩上游高程110 m～135 m范圍壩殼，采挖方量約30萬m3左右。

施工雖作了削坡減載處理，但由于削坡減載方量和減載范圍小，且集中滑體或蠕變邊坡體中部，對上部150 m～180 m高程邊坡體穩(wěn)定有不利影響。建議加強東谷林場滑坡體及其下游近壩右岸邊坡體的檢查觀測，密切關(guān)注其變化，必要時采取工程措施進行處理。近壩左岸出現(xiàn)大體積滑坡或崩塌的可能性較小，但也不排除出現(xiàn)局部滑坡的可能性，建議加強巡視檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。