兩江口水庫(kù)左岸潛在滑坡體處理方案設(shè)計(jì)

陳燦

（永州市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖南 永州425000）

1 工程概況

兩江口水庫(kù)位于新田縣日東河上游右側(cè)支流上兩支流匯合口，距新田縣城32 km，壩址處控制流域集雨面積43.5 km2，總庫(kù)容1 309.6萬(wàn)m3，興利庫(kù)容1 212萬(wàn)m3，是一座以灌溉防洪為主，兼顧城鎮(zhèn)供水、發(fā)電等綜合效益的中型水利工程。

樞紐工程主要由非溢壩、溢流壩、輸水設(shè)施、沖沙孔及電站等建筑物組成。左岸滑坡體位于大壩左岸上游側(cè)，滑坡體軸線離大壩距離約55 m。水庫(kù)未蓄水前，滑坡體尚處于穩(wěn)定階段，未見滑移變形。水庫(kù)達(dá)到正常水位后，滑坡體大部分處在水下，特別是庫(kù)內(nèi)水位升降將有可能復(fù)活滑動(dòng)，一旦滑動(dòng)，其產(chǎn)生的沖浪將危及大壩安全，且滑體物質(zhì)可能封堵輸水設(shè)施及沖砂孔等的進(jìn)口，形成新的安全隱患，因此，為確保樞紐工程安全，對(duì)其進(jìn)行加固處理勢(shì)在必行。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

2.1 工程地質(zhì)

滑坡區(qū)屬侵蝕剝蝕低山地貌?；聟^(qū)岸坡覆蓋層為第四紀(jì)殘坡積含碎石砂質(zhì)粘土，層厚4～10 m，岸坡坡角30°～35°，坡面傾向河床，下部坡陡，且基巖出露?；w區(qū)出露的地層為奧陶系輕變質(zhì)砂巖和砂質(zhì)板巖，中厚層狀。其巖層產(chǎn)狀為285°∠45°，傾向與坡向大致相同，為一順層坡。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育兩組節(jié)理，其產(chǎn)狀分別為NW320°～350°/NE∠55°～85°，NE30°～60°/SE∠50°～85°，均屬構(gòu)造風(fēng)化節(jié)理。

滑坡處存在一斷層F6，其產(chǎn)狀為5°·NW∠27°。在左岸上游側(cè)開挖坑壁上分布的F6斷層上盤與滑體合一，受F6斷裂構(gòu)造影響，形成傾向河床的一組節(jié)理，其產(chǎn)狀為35°·SW∠45°。通過開挖后，在基坑上游壁上展現(xiàn)出不連續(xù)的、完整光滑的塊段斜面，基巖壁上頂部出現(xiàn)明顯卸荷裂隙切割的破碎結(jié)構(gòu)巖層，無疑是滑坡體下部滑帶的連體。

F2斷層分布在滑坡區(qū)北西一側(cè)，其產(chǎn)狀213°·NW∠35°～45°，延伸至河床與大壩軸線斜交，對(duì)滑體影響不大。

2.2 水文地質(zhì)

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，滑坡區(qū)大都為Qel+dl殘坡積層所覆蓋，沒有發(fā)現(xiàn)泉水點(diǎn)露頭，地下水以基巖裂隙水為主，接受大氣降水補(bǔ)給，排泄于水庫(kù)。據(jù)鉆孔揭露，基巖風(fēng)化破碎、結(jié)構(gòu)疏松，地下水位埋藏較深。

3 滑坡體特征分析

平面形狀呈“馬蹄”形，最大縱長(zhǎng)東西長(zhǎng)約56 m，前緣寬約51 m，滑體平均厚度8 m，滑坡體總體積約2.3萬(wàn)m3，屬土石疊置結(jié)構(gòu)淺層滑坡?；潞缶壸罡吒叱?53.00 m，滑坡前緣最低高程321.00 m（相對(duì)標(biāo)高），高32.00m。其主滑方向NW277°，詳見滑坡體平面（圖1）。

圖1 滑坡體平面圖

因連續(xù)暴雨及人類活動(dòng)的誘發(fā)，滑坡體前緣出現(xiàn)鼓漲裂縫，前緣已有少量土體滑落現(xiàn)象，滑坡體后緣土層表面出現(xiàn)兩條“弓”形裂縫，土體滑移變形，水平位移0.4 m，垂直位移0.5 m，滑坡壁、滑坡周界等要素明顯。

滑動(dòng)帶（滑動(dòng)面）土：根據(jù)地質(zhì)測(cè)繪和鉆孔資料分析，滑體主要沿F6斷層滑動(dòng)，斷層破碎帶寬0.3～0.5 m，已泥化呈粘土夾碎石。周邊巖塊見明顯擦痕，滑動(dòng)帶上緣切層殘坡積粉質(zhì)粘土呈黃褐色、灰褐色，遇水易軟化；中、下緣滑動(dòng)帶實(shí)為F6斷層破碎帶，斷層的上、下盤為強(qiáng)風(fēng)化碎裂結(jié)構(gòu)塊石體。

滑動(dòng)帶天然工況下其容重r=18.2 kN/m3，內(nèi)聚力C=12 kPa、內(nèi)摩擦角φ=10.5°；連續(xù)暴雨工況下的容重r=19.1 kN/m3，內(nèi)聚力C=13 kPa、內(nèi)摩擦角φ=7.5°。

4 滑坡成因分析

4.1 巖性及地質(zhì)構(gòu)造因素

滑坡體的組成物質(zhì)為土石疊置結(jié)構(gòu)殘坡積含碎石粉質(zhì)粘土和強(qiáng)風(fēng)化碎裂結(jié)構(gòu)的砂質(zhì)板巖，具漸變接觸關(guān)系。兩層巖性均屬松散巖層，壓縮性大，力學(xué)強(qiáng)度低，遇水易軟化，具較強(qiáng)的透水性，斜坡上穩(wěn)定性差，若遇強(qiáng)降雨，易產(chǎn)生沉降，自重作用向下滑動(dòng)。

滑區(qū)分布F6斷層分布在整個(gè)滑體，其產(chǎn)狀5°·NW∠27°。破碎帶寬0.3～0.5 m，已泥化呈軟弱帶，是造成山體滑坡的主要地質(zhì)因素。沿該斷層滑動(dòng)，破碎帶形成了滑動(dòng)帶。

4.2 地形地貌因素

滑坡體區(qū)屬構(gòu)造剝蝕山地地貌，原始地形坡角20°～45°，較陡，區(qū)內(nèi)植被發(fā)育，匯水面積較大。

4.3 大氣降雨因素

滑區(qū)年最大降水量為1 911.2 mm，日最大降水量為169.2 mm，最大時(shí)降雨量為74.5 mm，且多以大暴雨形式發(fā)生。降水過程中地表水大量滲入殘坡積含碎石粉質(zhì)粘土（Q4dl+el）中，造成坡體含水量增大，土體增重，浸泡在強(qiáng)風(fēng)化的砂質(zhì)板巖中的F6斷層破碎帶，抗剪強(qiáng)度降低，形成軟弱滑動(dòng)面，在重力作用下產(chǎn)生滑坡。

5 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算與評(píng)價(jià)

5.1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算

1）計(jì)算參數(shù)選定。計(jì)算參數(shù)根據(jù)土工試驗(yàn)測(cè)試成果并參考類似工程的經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行綜合選定，地震動(dòng)峰值加速度從中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖查得。計(jì)算數(shù)據(jù)見滑坡土體物理力學(xué)性指標(biāo)推薦值（表1）。

表1 滑坡土體物理力學(xué)性指標(biāo)推薦值

2）計(jì)算方法與剖面的選定。根據(jù)滑坡體的基本特征，選擇與滑坡主滑方向一致的（A-A）剖面（見圖2）作為滑坡穩(wěn)定性驗(yàn)算剖面，邊界條件由勘查工程或出露清楚的地質(zhì)界線點(diǎn)控制。計(jì)算方法采用極限平衡法中的折線法，計(jì)算天然狀態(tài)和飽和狀態(tài)兩種工況，經(jīng)計(jì)算，天然工況下，該滑坡穩(wěn)定系數(shù)為1.35；飽和工況下，滑坡穩(wěn)定系數(shù)為0.98。

5.2 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

通過鉆孔揭露以及根據(jù)滑坡的形態(tài)、特征、物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及典型剖面的穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果判定：天然工況下，該滑坡穩(wěn)定系數(shù)為1.35，處于穩(wěn)定；連續(xù)暴雨飽和工況下，滑坡穩(wěn)定系數(shù)為0.98，不滿足規(guī)范要求，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在暴雨、特別是庫(kù)水位驟降等外部因素的影響下，滑坡將可能復(fù)活或活動(dòng)加劇，因此，對(duì)其進(jìn)行加固治理迫在眉睫。

圖2 滑坡體處理A-A剖面圖

6 滑坡處理方案

6.1 處理方案

1）削坡減載。常用于治理覆蓋層厚、坡度較陡、坡體前緣重后緣輕，坡體前方抗滑地段不可靠的情況。削坡或分臺(tái)階削坡，放緩邊坡，減輕坡體前緣重量，從上至下依次清除下部滑坡土體，減少下滑力，來提高坡體的抗滑穩(wěn)定性。

2）設(shè)置抗滑支擋建筑物。抗滑支擋建筑物種類有抗滑樁、抗滑擋墻等，主要用于因開挖破壞原有平衡狀態(tài)或失去支撐而引起的滑坡。修建抗滑支擋工程可快速改變重力平衡條件，迅速恢復(fù)坡體穩(wěn)定性。

3）改善滑動(dòng)帶巖土性質(zhì)。一般來說滑動(dòng)帶多具有巖體破碎，節(jié)理發(fā)育，結(jié)構(gòu)松散，壓縮性大，力學(xué)強(qiáng)度低，遇水易軟化，具較強(qiáng)的透水性，斜坡上穩(wěn)定性差等特性?？赏ㄟ^灌漿法、焙燒法（熱加固法）等方法來改善滑動(dòng)帶巖土的性質(zhì)、滑動(dòng)面的力學(xué)性能，提高滑動(dòng)帶、滑動(dòng)面的整體性，從而達(dá)到提高坡體的抗滑穩(wěn)定性。

4）地表水與地下水綜合治理。水常常是誘發(fā)滑坡的主要因素之一，與滑坡體的發(fā)生有著密不可分的關(guān)系，因此，降低孔隙水壓力和動(dòng)水壓力，防止土體抗剪強(qiáng)度降低等，均需要對(duì)地下水和地表水進(jìn)行綜合治理，以消除和減輕水對(duì)坡體的危害。地表水排除工程措施主要有：在靠近滑坡邊界外修截水溝，防止外圍地表水進(jìn)入滑坡區(qū)；在滑坡區(qū)內(nèi)，可在坡面修筑排水溝，將滑坡范圍內(nèi)的雨水盡快排除，或人造植被鋪蓋，防止地表水下滲。地下水排除應(yīng)采取疏而不堵的方法，將滑坡體內(nèi)含水引出滑體外，其主要工程措施有：截水盲溝、盲洞、滲井、滲管、鉆孔等。

總之，應(yīng)根據(jù)滑坡體特征與成因，場(chǎng)地施工條件，按照安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理的原則，因地制宜，選擇上述一種或多種措施，對(duì)滑坡實(shí)行綜合治理。

6.2 處理方案比選

兩江口水庫(kù)正常蓄水位及設(shè)計(jì)洪水位均為348.00 m，校核洪水位348.35 m。根據(jù)滑坡體所在地理位置，滑坡體基本位于庫(kù)內(nèi)正常水位以下。本次設(shè)計(jì)對(duì)滑坡體處理擬定了2個(gè)處理方案進(jìn)行比選。詳情如下：

方案Ⅰ：考慮滑坡體范圍不大，深度較淺，滑坡體總體積約2.3萬(wàn)m3，因此考慮采取全部清除方案，周邊設(shè)排水溝。但是，由于地形較陡，滑坡體清除后，對(duì)滑坡體周圍山體影響較大，會(huì)形成新的高陡邊坡，土方削方量較大，護(hù)砌工程量較大。

方案Ⅱ：對(duì)滑坡體進(jìn)行部分削坡減載（清除表層土，平均清除厚度約4 m），同時(shí)對(duì)滑坡體下部破碎基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿，周邊設(shè)排水溝。

通過上述方案比較可知：方案Ⅱ避免了對(duì)滑坡體周邊大削方，避免形成新的高陡邊坡。通過固結(jié)灌漿，改善滑動(dòng)帶巖土的性質(zhì)，改善滑動(dòng)面的力學(xué)性能，提高了滑動(dòng)帶的整體和抗剪強(qiáng)度，基本上消除了滑動(dòng)面，根除了滑動(dòng)隱患。設(shè)計(jì)選擇方案Ⅱ作為推薦方案。

6.3 滑坡體處理設(shè)計(jì)

1）削坡減載。從工程地質(zhì)剖面圖上看，滑坡體邊界陡坎，裂縫清淅可見，滑動(dòng)帶上緣切層殘坡積粉質(zhì)粘土具黃褐色、灰褐色，遇水易軟化；中、下緣滑動(dòng)帶實(shí)為F6斷層破碎帶，斷層的上、下盤為強(qiáng)風(fēng)化碎裂結(jié)構(gòu)塊石體，力學(xué)強(qiáng)度低，具較強(qiáng)的透水性，斜坡上穩(wěn)定性差。若遇強(qiáng)降雨，易產(chǎn)生沉降，自重作用向下滑動(dòng)。

綜合考慮滑坡體的地質(zhì)、地貌特征和受力條件，對(duì)滑坡體上部分臺(tái)階進(jìn)行削坡減載，336.00 m高程設(shè)2.1 m寬臺(tái)階，高程351.00～336.00 m間削坡坡比為1∶1.5，高程336.00～321.00 m間削坡坡比為1∶1.8，平均削坡厚度約4.00 m。

2）固結(jié)灌漿設(shè)計(jì)。固結(jié)灌漿共設(shè)計(jì)7排，沿等高線呈方格布置，孔距、排距均為4 m，深孔按10～15 m控制（深至新鮮基巖2 m），灌漿水泥標(biāo)號(hào)采用42.5普通硅酸鹽水泥。固結(jié)灌漿每排孔分二序灌漿，施工次序遵循逐漸加密的原則，先鉆灌第Ⅰ次序孔，再鉆灌第Ⅱ次序孔，依次類推。

3）截排水設(shè)計(jì)?；麦w大部分位于正常水位以下，坡體內(nèi)設(shè)置排水洞、滲管、鉆孔等措施進(jìn)行地下排水作用不大，地下水與地表水綜合治理，主要考慮地表水治理。在滑坡體周邊界線以外10 m開設(shè)截水溝，攔截坡外雨水進(jìn)入坡體范圍內(nèi)，截水溝采用梯形斷面，尺寸為0.50 m×0.70 m（底寬×高），內(nèi)坡比為1∶0.3，采用M5.0漿砌石結(jié)構(gòu)襯砌，厚度0.30 m。坡體表面正常水位以上面積較小，不設(shè)表面排水溝。

4）裂縫處理?；麦w存在兩處“弓形”裂縫，為防止地表水沿裂縫下滲，必須對(duì)其裂縫進(jìn)行回填處理。裂縫回填材料采用粘土，并夯壓密實(shí)。為保證填縫質(zhì)量，填縫前先對(duì)裂縫進(jìn)行開挖，拓寬1～2 m，挖深1～1.5 m，以方便填縫施工。

7 處理效果

根據(jù)水庫(kù)管理的運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析對(duì)比，滑坡體經(jīng)過加固處理后總體穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)新的裂縫，坡體位置、形狀未發(fā)現(xiàn)明顯的變化，說明對(duì)滑坡體的處理是成功和有效的，處理方案是合理可行的，達(dá)到了既安全，又經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的預(yù)期目標(biāo)。