三峽庫(kù)區(qū)樹(shù)坪滑坡治理前后滲流場(chǎng)分析

周寶 陳源 許倩 周瑞

摘要：三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)環(huán)境脆弱，滑坡災(zāi)害頻發(fā)，其中少部分滑坡已采取工程措施治理，為研究治理工程對(duì)滑坡滲流場(chǎng)的影響，本文以三峽庫(kù)區(qū)樹(shù)坪滑坡為例，運(yùn)用巖土軟件Geo-studio，根據(jù)不同工況條件，分析滑坡采取工程治理前后滲流場(chǎng)變化規(guī)律，為庫(kù)區(qū)滑坡工程治理提供經(jīng)驗(yàn)理論。

Abstract： The geological environment of the Three Gorges reservoir area is fragile， and landslide disasters occur frequently. Some of the landslides have been treated by engineering measures. In order to study the influence of the treatment engineering on the landslide seepage field， this paper takes the Shuping landslide in the Three Gorges reservoir area as an example， using geotechnical software Geo-studio， according to different working conditions， analyzes the change law of seepage field before and after engineering treatment of landslide， and provides empirical theory for the landslide engineering management in the reservoir area.

關(guān)鍵詞：三峽庫(kù)區(qū);樹(shù)坪滑坡;工程治理;滲流場(chǎng)變化

Key words： Three Gorges reservoir area;Shuping landslide;engineering management;seepage field change

中圖分類號(hào)：P642.22 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）10-0121-03

0 ?引言

三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件脆弱，滑坡地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)，現(xiàn)已查明的滑坡有近5300余處，其中涉水滑坡達(dá)1940余處，前期工程治理了500余處，大部分滑坡處于未治理狀態(tài)，一旦失穩(wěn)破壞將產(chǎn)生嚴(yán)重的后果[1-3]。因此，通過(guò)對(duì)滑坡采取工程治理措施可以減少經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。針對(duì)樹(shù)坪滑坡后緣陡傾的地形，采取削方壓腳的工程治理措施，前人很少研究削方壓腳治理措施對(duì)滑坡滲流場(chǎng)的影響，本文著重研究樹(shù)坪滑坡治理前后滲流場(chǎng)的變化規(guī)律。

1 ?地質(zhì)環(huán)境條件

樹(shù)坪滑坡位于宜昌市秭歸縣沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)樹(shù)坪村二組，長(zhǎng)江干流南岸岸坡，距三峽大壩約47km，滑體前緣高程140m，后緣高程約470m，長(zhǎng)約800m，東西寬約700m，面積約55×104m2，平均厚約50m，總體積約2750×104m3（見(jiàn)圖1）?；禄w由紫紅色夾雜灰褐色或黃褐色的粉質(zhì)粘土及碎塊石土組成，滑帶為堆積層與基巖接觸帶，為粉質(zhì)粘土及黃褐色、青灰色或紫紅色碎石角礫，滑床為三疊系中統(tǒng)巴東組地層，由紫紅色、灰綠色中厚層狀粉砂巖夾泥巖，以及淺灰色、灰黃色灰?guī)r、泥灰?guī)r組成。

2 ?治理概況

樹(shù)坪滑坡于2014年8月開(kāi)始治理，2015年6月治理工程完成。主要采取削方壓腳的工程治理措施，將位于滑坡右側(cè)邊界A區(qū)及滑坡中部B區(qū)進(jìn)行削方，挖除的土石方堆放于地形較緩的滑坡前緣（C、D區(qū)）進(jìn)行壓腳，同時(shí)在坡體上修筑排水溝，防止地表水入滲。

3 ?模擬分析

3.1 建立模型

運(yùn)用巖土分析軟件Geo-studio對(duì)樹(shù)坪滑坡治理前后滲流場(chǎng)進(jìn)行模擬分析，首先建立模型，根據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料，選取位于滑坡左側(cè)的典型剖面A-A進(jìn)行模擬計(jì)算，并建立相應(yīng)的有限元計(jì)算模型，治理前網(wǎng)格模型（見(jiàn)圖2）的節(jié)點(diǎn)數(shù)為3224，單元數(shù)為3242;治理后網(wǎng)格模型（見(jiàn)圖3）的節(jié)點(diǎn)數(shù)為3138，單元數(shù)為3107。

3.2 計(jì)算工況

根據(jù)庫(kù)水位總調(diào)度方案及2003年～2017年實(shí)際庫(kù)水位升降情況，結(jié)合相關(guān)資料確定了如下工況，并結(jié)合不同工況下滲流場(chǎng)穩(wěn)定性系數(shù)的變化規(guī)律開(kāi)展對(duì)樹(shù)坪滑坡應(yīng)急治理前后穩(wěn)定性分析。

工況1：自重+庫(kù)水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速0.6m/d）;

工況2：自重+庫(kù)水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速0.8m/d）;

工況3：自重+庫(kù)水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速1.2m/d;

工況4：自重+庫(kù)水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速0.6m/d）+50年一遇的降雨連續(xù)5d（234mm/5d）;

工況5：自重+庫(kù)水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速0.8m/d）+50年一遇的降雨連續(xù)5d（234mm/5d）;

工況6：自重+庫(kù)水位175～145m（175～159m降速0.13m/d，159～145m降速1.2m/d）+50年一遇的降雨連續(xù)5d（234mm/5d）;

3.3 不同降速下滑坡滲流場(chǎng)變化規(guī)律

運(yùn)用Seep軟件模擬出，樹(shù)坪滑坡不同工況下的浸潤(rùn)線，作為對(duì)比分析將關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)庫(kù)水位的浸潤(rùn)線單獨(dú)取出，如圖4、5、6所示為三峽庫(kù)區(qū)庫(kù)水位從175m下降至145m時(shí)，滑坡體內(nèi)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處浸潤(rùn)線的變化規(guī)律。圖中表示庫(kù)水位在不同降速下由高水位（175m）降至低水位（145m）時(shí)，滑坡體內(nèi)地下水水位線的變化分布情況。

對(duì)于工況1、2、3的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，145m庫(kù)水位對(duì)應(yīng)的浸潤(rùn)線要陡于159m浸潤(rùn)線，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)陡于175m對(duì)應(yīng)的浸潤(rùn)線?？梢园l(fā)現(xiàn)不同庫(kù)水降速下滑坡地下水位變化也不同，其原因?yàn)榛聨r土體的滲透性不同，地下水的排泄與補(bǔ)充速率也不同。在庫(kù)水位下降至145m的過(guò)程中，下降速度越大，歷時(shí)越短，導(dǎo)致滑坡體內(nèi)地下水排泄時(shí)間較短，地下水滯留于滑坡體內(nèi)致使浸潤(rùn)線總體下降緩慢，大的水力梯度。

僅在考慮庫(kù)水位下降工況中，以工況1、2、3為例子，由圖7可知，工況3的水力坡度依次陡于工況2，工況1，由滲透力的計(jì)算公式可知，滲透力的大小正比于水力坡降，隨著庫(kù)水位不斷的下降，地下水不斷的向外排出滑體，地下水的浸潤(rùn)線也隨之下降;滑坡體由前緣至中后部受庫(kù)水下降的影響逐漸降低，當(dāng)庫(kù)水下降時(shí)，地下水的內(nèi)部浸潤(rùn)線也不斷向下彎曲，直到庫(kù)水降至最低點(diǎn)時(shí)，水力梯度最大，內(nèi)部彎曲幅度也最大，故工況3最為不利，依次是工況2，1。此外，受滑體的滲透系數(shù)的影響，滑體內(nèi)浸潤(rùn)線的變化要滯后于庫(kù)水位。

通過(guò)上述的分析，庫(kù)水位的下降對(duì)滑坡的滲流場(chǎng)的影響有以下幾點(diǎn)：

①庫(kù)水位下降過(guò)程中，受滑體滲透性能的影響，滑坡地下水降速滯后于庫(kù)水位降速，且?guī)焖唤邓俨煌瑫r(shí)，地下水位的滯后速率也不同，降速越大，滯后現(xiàn)象越明顯;

②庫(kù)水位下降對(duì)能夠顯著影響地下水滲流，滑坡前緣浸潤(rùn)線出現(xiàn)明顯彎曲現(xiàn)象;

③在庫(kù)水位以不同速率下降時(shí)，降速越大，浸潤(rùn)線彎曲現(xiàn)象越明顯;水位降至最低時(shí)（145m），產(chǎn)生彎曲的幅度最大，此時(shí)水力梯度值最大。

3.4 滑坡治理前后滲流場(chǎng)的變化規(guī)律

如圖8，圖9，圖10所示，滑坡應(yīng)急治理前后其內(nèi)部的地下水位明顯不同，分別以0.6m/d、0.8m/d和1.2m/d降速下降至145m過(guò)程中并疊加暴雨工況（234mm/5d），滑坡治理前后的浸潤(rùn)線的最大差值分別可以到達(dá)2.08m、3.26m和4.26m。

經(jīng)分析認(rèn)為，樹(shù)坪滑坡的應(yīng)急治理工程尤其是填方工程在滑坡前緣175m庫(kù)水位以下穩(wěn)定性相對(duì)較差、地形坡度較緩的的區(qū)域進(jìn)行填方工程，增加了滑體的厚度，增強(qiáng)了庫(kù)水位向外滲透的“難度”，致使地下水位外滲比治理前的速率較慢，滯后于治理前的地下水位，在一定程度上對(duì)滑坡的穩(wěn)定性造成不利的影響。

4 ?結(jié)論

①由于坡體存在滯后效應(yīng)，不同庫(kù)水位下降速率，坡體內(nèi)浸潤(rùn)線呈現(xiàn)不同的彎曲程度，且降速越大，產(chǎn)生彎曲的幅度最大，此時(shí)水力梯度值最大。

②采取削方壓腳工程治理措施，會(huì)改變滑坡前緣的滲流場(chǎng)，在治理過(guò)程中會(huì)阻塞地下水滲透，從而抬升地下水位，降低坡體的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

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