水位下降作用下岸坡動(dòng)態(tài)變形機(jī)理及防治措施

熊 超 趙 鵬 武 超

(1.重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局208水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，重慶 400700;2.重慶市二零八勘察設(shè)計(jì)院，重慶 400700; 3.西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西西安 710054)

0 引言

庫(kù)水位的變動(dòng)過(guò)程，對(duì)庫(kù)岸邊坡穩(wěn)定性具有重要影響。如三峽庫(kù)區(qū)的千將坪滑坡［1］，我國(guó)湖南省柘溪水庫(kù)的塘巖光滑坡［2］以及世界著名的意大利瓦依昂滑坡［3］等，都是庫(kù)水位變化導(dǎo)致的災(zāi)難性滑坡。自2003年三峽庫(kù)區(qū)蓄水以來(lái)，由于庫(kù)水位的下降導(dǎo)致邊坡內(nèi)滲流場(chǎng)發(fā)生變化，改變了邊坡原始的應(yīng)力環(huán)境，致使許多原本處于穩(wěn)定的邊坡趨于失穩(wěn)狀態(tài)，尤其是以庫(kù)岸邊坡最為嚴(yán)重。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)三峽庫(kù)區(qū)庫(kù)岸邊坡變形機(jī)理及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)進(jìn)行了大量研究。基于此，本文以三峽庫(kù)區(qū)老銅罐驛庫(kù)岸邊坡為例，在對(duì)庫(kù)水下降作用下滑坡動(dòng)態(tài)變形機(jī)理和特征分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)多年的監(jiān)測(cè)資料和勘查成果，分析其變形特征和失穩(wěn)機(jī)理。

1 庫(kù)水位下降下邊坡變形機(jī)理

三峽水庫(kù)放水時(shí)，導(dǎo)致庫(kù)水位下降，同時(shí)滲入邊坡內(nèi)部的水也開(kāi)始下降。對(duì)于滲透性較好的邊坡，由于孔隙大，坡體內(nèi)的水很快可以排出，庫(kù)水位下降與坡內(nèi)水下降速度相當(dāng)，這種情況下對(duì)邊坡穩(wěn)定影響相對(duì)較小;相反，對(duì)于滲透性差的邊坡，坡體內(nèi)的水不能及時(shí)排出，導(dǎo)致坡內(nèi)水下降滯后于庫(kù)水位下降速度，兩者形成正落差，邊坡內(nèi)地下水向外滲流，產(chǎn)生向著滑坡體外側(cè)的滲流壓力。尤其是水位迅速降低時(shí)，不僅產(chǎn)生向外的滲流壓力，同時(shí)還產(chǎn)生向外的動(dòng)水壓力，在向外的滲流壓力和動(dòng)水壓力共同作用下，岸坡穩(wěn)定性較差。綜上所述，由于庫(kù)水位下降，導(dǎo)致坡內(nèi)水下降滯后于庫(kù)水位下降速度，產(chǎn)生向著滑坡體外側(cè)的滲流壓力和動(dòng)水壓力，致使邊坡穩(wěn)定性降低，形成“牽引式”破壞模式。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

如圖1所示，三峽庫(kù)區(qū)老銅罐驛庫(kù)岸邊坡位于重慶市九龍坡區(qū)銅罐驛鎮(zhèn)街道委員會(huì)二社區(qū)，處于長(zhǎng)江左岸支流與長(zhǎng)江交匯處，有成渝鐵路從庫(kù)岸后部通過(guò)，距南岸區(qū)政府直距約為20 km。邊坡屬侵蝕堆積河漫灘、階地地貌，地形總體上東北高西南低，南起銅罐驛老街終點(diǎn)外側(cè)，北止一沖溝，全長(zhǎng)240 m，區(qū)內(nèi)最高地形217.52 m，最低地形149.24m，最大相對(duì)高差68.28m，整體地形坡度一般以10°～30°為主，局部稍陡或稍緩，岸坡高27.5 m。

邊坡內(nèi)有兩種地下水類型，松散巖類孔隙水及基巖裂隙水。大氣降雨的地表水絕大部分隨斜坡排入長(zhǎng)江中，邊坡受江、河、溝谷的切割，整體利于地表水和地下水的排泄，土層中地下水受長(zhǎng)江水位影響，位于長(zhǎng)江水位以上地段土層中的孔隙水富積條件較差，不甚發(fā)育，位于長(zhǎng)江水位以下地段巖土體中地下水較豐富。通過(guò)對(duì)垂直鉆孔孔內(nèi)地下水的簡(jiǎn)易觀測(cè)，鉆地下水埋深較大，其地下水位與長(zhǎng)江水位基本一致，孔內(nèi)水位恢復(fù)較快，表明邊坡內(nèi)鉆探揭露深度范圍地下水較豐富。主要為長(zhǎng)江水補(bǔ)給，粉砂質(zhì)碎石土及人工填土層透水性強(qiáng)，場(chǎng)地水文地質(zhì)條件中等復(fù)雜。結(jié)合臨近場(chǎng)地勘察成果及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，各巖土層滲透系數(shù)分別為:粉砂質(zhì)碎石土滲透系數(shù)為 2.5 ×10－3m/s，砂巖滲透系數(shù)為 2.5 ×10－5m/s。

圖1 三峽庫(kù)區(qū)老銅罐驛庫(kù)岸邊坡形態(tài)特征圖

2.2 庫(kù)水位對(duì)老銅罐驛庫(kù)岸邊坡變形的影響

當(dāng)水庫(kù)水位上升時(shí)，隨之老銅罐驛岸坡中地下水位也上升，岸坡巖土體處于飽和狀態(tài)，其物理力學(xué)性質(zhì)降低，抗剪強(qiáng)度降低，造成庫(kù)岸巖土體極易變形，產(chǎn)生剝落。而當(dāng)庫(kù)水位下降時(shí)，邊坡內(nèi)地下水向外滲流，產(chǎn)生向著滑坡體外側(cè)的滲流壓力，岸坡穩(wěn)定性明顯降低，易產(chǎn)生滑移。在洪水期，庫(kù)水由175 m逐漸降至145 m低水位，老銅罐驛岸坡各巖土體受地下水動(dòng)水壓力增加，庫(kù)岸穩(wěn)定性降低，尤其是庫(kù)水位驟降時(shí)，庫(kù)岸穩(wěn)定狀態(tài)更差，危及沿岸一帶老銅罐驛場(chǎng)鎮(zhèn)社區(qū)。一旦發(fā)生滑坡，滑坡體滑入長(zhǎng)江，將嚴(yán)重影響三峽庫(kù)區(qū)航道的正常運(yùn)營(yíng)。

3 防治措施

3.1 分析防治技術(shù)

老銅罐驛岸坡預(yù)測(cè)滑床滑面(如圖1所示)較陡，且滑體土體厚度大，土層含水差異性大，物理力學(xué)指標(biāo)差異較大，不易削方減載，宜采用支擋措施;由于滑坡區(qū)域內(nèi)外地表凹凸，地表水排泄無(wú)序，地表水下滲，對(duì)滑體物理力學(xué)性質(zhì)及滑坡發(fā)展趨勢(shì)影響很大，是影響滑坡穩(wěn)定和發(fā)展的重要因數(shù)，宜采用設(shè)置截排水溝對(duì)進(jìn)入該范圍的地表水進(jìn)行攔截。

3.2 確定防治方案

根據(jù)老銅罐驛岸坡的破壞機(jī)制及滑坡特征，以及滑坡周邊條件，提出采用“普通抗滑樁+排水工程+護(hù)坡”進(jìn)行治理。

普通抗滑樁設(shè)置五種類型:

1)6根A型抗滑樁，設(shè)計(jì)斷面2.0 m×2.5 m，樁間距5 m，樁長(zhǎng)17 m，嵌固段為基巖，嵌固深度為滑面以上懸臂長(zhǎng)度的0.5倍～1倍;

2)7根B型抗滑樁，設(shè)計(jì)斷面2.0 m×2.5 m，樁間距5 m，樁長(zhǎng)18 m，嵌固段為基巖，嵌固深度為滑面以上懸臂長(zhǎng)度的0.5倍～1倍;

3)9根C型抗滑樁，設(shè)計(jì)斷面1.5 m×2.0 m，樁間距4 m，樁長(zhǎng)17 m，嵌固段為基巖，嵌固深度為滑面以上懸臂長(zhǎng)度的0.5倍～1倍;

4)9根D型抗滑樁，設(shè)計(jì)斷面1.5 m×2.0 m，樁間距4 m，樁長(zhǎng)16 m，嵌固段為基巖，嵌固深度為滑面以上懸臂長(zhǎng)度的0.5倍～1倍;

5)7根E型抗滑樁，設(shè)計(jì)斷面1.0 m×1.5 m，樁間距3 m，樁長(zhǎng)15 m，嵌固段為基巖，嵌固深度為滑面以上懸臂長(zhǎng)度的0.5倍～1倍。

滑坡后緣外5 m處設(shè)置截水溝，截水溝選用等腰梯形斷面，長(zhǎng)度 420 m，截水溝底寬0.6 m，溝深 0.75 m，安全高度 0.2 m，溝壁坡比 1∶0.5，設(shè)計(jì)最小縱坡 1.0%。

4 結(jié)語(yǔ)

三峽庫(kù)區(qū)老銅罐驛庫(kù)岸邊坡，在洪水期時(shí)，庫(kù)水由175 m逐漸降至145 m低水位過(guò)程中，岸坡各巖土體受地下水動(dòng)水壓力增加，庫(kù)岸穩(wěn)定性降低，尤其是庫(kù)水位驟降時(shí)，庫(kù)岸穩(wěn)定狀態(tài)更差，危及沿岸一帶老銅罐驛場(chǎng)鎮(zhèn)社區(qū)，一旦發(fā)生滑坡，滑坡體滑入長(zhǎng)江，將嚴(yán)重影響三峽庫(kù)區(qū)航道的正常運(yùn)營(yíng)。最后，根據(jù)老銅罐驛岸坡的破壞機(jī)制及滑坡特征，以及滑坡周邊條件，提出采用“普通抗滑樁+排水工程+護(hù)坡”進(jìn)行治理。