金沙江某大型水電站滑坡穩(wěn)定性分析

周曉平,李 夢

（西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065）

0 引言

水庫庫岸滑坡與一般山地滑坡相比，有其特殊的一面。其特殊性在于它的活動與水庫庫水位的變化、庫水波浪的沖刷及庫水的浸泡有很大關(guān)系[1]。水庫滑坡的穩(wěn)定性研究對于確保水利水電工程的順利建設及安全運行具有重大意義[2]。特別是在我國西南地區(qū)，其獨特的地形地貌、地層巖性、氣象水文等條件，都是孕育滑坡的溫床，造成的損失也是巨大的[3]。

本文滑坡位于金沙江某大型水電站，為一典型的巖質(zhì)滑坡[4]。基于大量勘探資料，從滑坡基本特征等入手[5]，開展水庫蓄水后滑坡穩(wěn)定性分析，并根據(jù)滲流計算分析結(jié)論及滑坡治理經(jīng)驗，提出滑坡增穩(wěn)治理方案。

1 滑坡的工程地質(zhì)條件

金沙江某水電站最大壩高140 m，總庫容17.18×108m3。主要水工建筑物有碾壓混凝土重力壩、壩身表底孔、右岸引水發(fā)電地下廠房等。工程以發(fā)電為主，為一等大（1）型工程，擋水、泄洪、引水及發(fā)電等永久性主要建筑物為1級建筑物，滑坡位于水電站庫區(qū)右岸，距離電站壩址為19.7 km，為大型的巖質(zhì)滑坡，平面形態(tài)呈不規(guī)則的鍾形，后緣具典型的圈椅狀地形，高程為1450 m～1470 m，前緣高程約1170 m，高差約300 m；沿河寬約400 m，長約430 m，面積達27.2×104m2，滑坡體平均厚約27.5 m，滑坡總體積約750×104m3。滑坡體地形總體較平緩，且坡體表面具有明顯的多級平臺地貌，在1360 m～1370 m及1255 m～1269 m高程段各發(fā)育有一緩坡平臺，水電站進場公路在1255 m～1269 m高程段穿過，滑坡的基本特征見圖1。

圖1 滑坡的基本特征

滑坡在后緣部位沒有明顯的錯動變形跡象，變形破壞主要分布在坡體的中前部，高程約1265 m（進場公路高程）～1370 m，坡體受公路開挖邊坡的影響，總體以淺表層塌滑為特征，形成多級塌滑陡坎。公路邊坡內(nèi)側(cè)發(fā)育有兩個明顯的次級滑體，且主要位于邊坡內(nèi)呈凹槽狀地形區(qū)，且這些部位地下水豐富，即使在非常干旱的月份還有多處泉水出露。每個次級小塊體兩側(cè)都有明顯的側(cè)向錯動面，而且其前緣變形較明顯，表現(xiàn)為公路內(nèi)排水溝壁以及外側(cè)的抗滑樁均遭到明顯破壞?；碌淖冃纹茐奶卣饕妶D2。

圖2 滑坡的變形破壞特征

2 計算原理

本次計算滑坡穩(wěn)定性分析采用極限平衡法。計算程序采用Rocscience Slide程序，計算方法采用考慮條塊間水平作用力的簡化畢肖普法和Morgenstern-Price法進行計算分析，根據(jù)《水電工程邊坡設計規(guī)范》（DL/T 5353-2006）[6]中7.4.1條的規(guī)定，本次計算中采取的兩種解法全部為下限解法，穩(wěn)定安全系數(shù)取兩種方法中的最高值。

3 計算基本資料

（1）計算剖面

本次計算分析以4條地質(zhì)縱剖面為基礎，滑坡工程地質(zhì)平面圖見圖3，縱1剖面～縱4剖面見圖4。

圖3 滑坡工程地質(zhì)平面圖

圖4 滑坡計算分析縱剖面圖

（2）設計標準

滑坡位于水電站庫區(qū)，距壩址最小距離19.7 km，所處位置距樞紐建筑物較遠，滑坡附近無2、3級建筑物。按《水利水電工程邊坡設計規(guī)范》（DLT 5353/2006），該滑坡屬于B類水庫邊坡、等級為Ⅲ級。在持久狀況下該滑坡設計安全系數(shù)為1.10～1.00，短暫工況為1.05～1.00，偶然狀況為1.00。

（3）計算工況

本次計算考慮的計算工況為：天然工況、暴雨工況、水位驟降工況、地震工況。工程區(qū)外圍地震活動相對較強，庫區(qū)滑坡穩(wěn)定分析地震動峰值加速度值采用0.2 g。地震作用效應折減系數(shù)按有關(guān)規(guī)范取0.25。

（4）計算參數(shù)

滑坡主要分區(qū)和分區(qū)材料強度參數(shù)取值見表1。

表1 滑坡主要分區(qū)材料物理力學參數(shù)表

4 蓄水后穩(wěn)定計算分析

蓄水后滑坡穩(wěn)定分析成果見表2。

表2 蓄水后滑坡穩(wěn)定分析成果表

從表2可知：水庫蓄水后，滑坡整體穩(wěn)定性較蓄水前略有下降，安全系數(shù)降低0.001～0.066，但仍能保持基本穩(wěn)定～臨界穩(wěn)定狀態(tài)。由圖5可知，滑坡次級滑體由于位置較高，均在正常蓄水位高程以上，故水庫蓄水對其安全性影響較小，但次級滑體及表部堆積體總體穩(wěn)定性較差，在暴雨工況和地震工況下存在失穩(wěn)的危險，需實施工程處理措施進行處理。

圖5 蓄水后滑坡計算分析典型成果圖

5 滑坡綜合治理方案

滑坡分布高程廣、規(guī)模大，滑坡體底滑面平緩，阻滑帶不明顯，滑坡體結(jié)構(gòu)松散，孔隙水發(fā)育，故增穩(wěn)治理難度極大。

通過上述計算分析可知，滑坡穩(wěn)定性受暴雨和地震工況控制，且滑坡地下孔隙水發(fā)育，為降低降雨和地下孔隙水對滑坡體安全穩(wěn)定性的影響，需采取有效的截水、排水措施，主要為地表設置截水溝和排水溝，滑坡的增穩(wěn)治理以“治水為主、表部擋護、監(jiān)測預警”為原則，同時，考慮到對外公路從滑坡體上經(jīng)過，電站施工期間需保障主體工程的對外交通運輸需求，并且滑坡所在的金沙江河谷渣場場地緊張，在擬定處理方案時盡量避免大的開挖方案。

綜上，對滑坡采取滑坡體表部截、排水，滑面以下排水洞排水，頭部適當減載，坡面鋼筋混凝土格柵和預應力錨索擋護，次級滑體和坡面拉裂縫采取回填封閉防滲等綜合增穩(wěn)治理設計方案，推薦的處理措施如下：

（1）對公路邊坡按1∶1.3的坡比進行削坡處理，并用鋼筋混凝土格柵護坡，格柵間距3.6 m，在格柵的節(jié)點上布置348根30 m長預應力錨索，錨索間排距為4.0 m×3.6 m，對坡面局部陡立、變形堆積體進行清坡處理，對坡面拉裂縫進行回填夯實封閉，對公路外側(cè)人工堆渣部位進行局部清除夯實處理；

（2）在縱3剖面、縱4剖面位置上部進行局部減載，減載以縱4剖面為控制性剖面，在1350.00 m高程開挖一寬30.0 m的平臺，開挖坡比1∶1.75，每20 m設置一層馬道，馬道寬3.0 m；

（3）在整個滑坡體的頂部外側(cè)布置一道截水溝，在滑坡體中部1380.00 m高程附近（滑坡體復活區(qū)范圍以外）設置一道截水溝，并將水引至滑坡體兩側(cè)的排水溝中；截水溝為梯形斷面，底寬60 cm，深度40 cm，坡比1∶1。

（4）在滑坡深層滑帶下部布置三層排水洞，排水洞高程分別為1238.00m、1273.00m、1303.00m，排水洞斷面尺寸為2m×3 m。

（5）公路外側(cè)K4+760.00～K4+960.00原已布置41根抗滑樁，其中K4+875.00～K4+910.00（23#～31#樁）抗滑樁已變形破壞，在其外側(cè)重新布置9根抗滑樁（X1#～X9#），抗滑樁斷面尺寸2 m×3 m，長度24 m～26 m；在下游K4+960.00～K5+075.00范圍布置23根抗滑樁（X10#～X32#），抗滑樁斷面尺寸2 m×3 m，長度21 m。

6 增穩(wěn)治理后穩(wěn)定計算分析

采取上述增穩(wěn)治理措施后，滑坡的穩(wěn)定分析成果見表3。由表3可知，采取增穩(wěn)治理措施后各工況下，滑坡的安全穩(wěn)定性能基本滿足規(guī)范要求。

表3 采取措施后滑坡穩(wěn)定分析成果表

7 結(jié)語

滑坡位于水電站庫區(qū)內(nèi)，距壩址區(qū)約19.7 km，為大型的巖質(zhì)滑坡，距壩址較遠，滑坡失穩(wěn)對電站主體建筑物影響較小，對場區(qū)對外交通影響大，滑坡治理的主要目的是保證對外交通道路的暢通和安全。

滑坡分布高程廣、規(guī)模大，滑坡體底滑面平緩，阻滑帶不明顯，滑坡體結(jié)構(gòu)松散，孔隙水發(fā)育，故增穩(wěn)治理難度極大。根據(jù)滑坡的穩(wěn)定性由暴雨工況和地震工況控制、復活區(qū)淺表層拉裂變形明顯、公路內(nèi)側(cè)泉水出露等特點，滑坡的增穩(wěn)治理以“治水為主、表部擋護、監(jiān)測預警”為原則，對滑坡采取滑坡體表部截、排水，滑面以下排水洞排水，頭部適當減載，坡面鋼筋混凝土格柵和預應力錨索擋護，次級滑體和坡面拉裂縫采取回填封閉防滲等綜合增穩(wěn)治理設計方案。采取增穩(wěn)治理措施后，滑坡的安全穩(wěn)定性能基本滿足規(guī)范要求。