福林水庫庫區(qū)左岸雙寶寺土質(zhì)岸坡穩(wěn)定性分析

楊世華

（重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶401120）

1 工程概況

福林水庫水源工程位于綦江區(qū)綦江河左岸一級(jí)支流福林河下游，工程由庫區(qū)工程、水庫樞紐工程、總干渠工程等部分組成。水庫正常蓄水位498.00 m，相應(yīng)庫容1018萬m3；設(shè)計(jì)采用混凝土面板堆石壩，最大壩高74.5 m。

2 雙寶寺土質(zhì)邊坡基本地質(zhì)條件

雙寶寺土質(zhì)邊坡位于福林河右岸，岸坡地形較緩，一般10°～25°。前緣位于福林河床，高程450.0 m～480.0 m左右，后緣高程約560.0 m左右，堆積體順河寬約700 m，縱長320 m～430 m，面積約20萬m2。岸坡前緣覆蓋層厚度4.80 m～9.90 m，岸坡后坡逐漸變薄。下伏基巖為泥巖夾長石砂巖，巖層傾向左岸偏下游；土體體積約120萬m3（見圖1）。

圖1 雙寶寺土質(zhì)邊坡平面布置圖

根據(jù)坡積體覆蓋層物質(zhì)組成的不同，將雙寶寺土質(zhì)邊坡分為A、B兩個(gè)區(qū)；其中樁號(hào)庫4+179.0～庫4+667.0段為A區(qū)，覆蓋層厚度2.5 m（ZK5）～6.50 m（ZK10），物質(zhì)組成以粉質(zhì)粘土為主，塊（碎）石及角礫含量小于5%，代表剖面為1-1′、2-2′、3-3′。樁號(hào)庫4+667.0～庫4+949.0段為B區(qū)，覆蓋層厚度2.8 m（ZK11）～9.50 m（ZK30），物質(zhì)組成以粉質(zhì)粘土夾塊（碎）石及角礫，其中塊（碎）石及角礫含量為25%～35%，代表剖面為4-4′、5-5′。

根據(jù)鉆探、探坑揭示［1］，A區(qū)和B區(qū)土體內(nèi)部及土體與基巖面也未見滑動(dòng)面、擦痕等滑坡現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場地表地質(zhì)測繪，除B區(qū)堆積體除前緣局部因水流沖刷垮塌外，中后部未見明顯滑動(dòng)變形跡象，最不利的5-5′剖面附近的房屋、地面未見拉裂破壞現(xiàn)象。

3 雙寶寺土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

3.1 計(jì)算采用剖面

本次選擇庫區(qū)雙寶寺土質(zhì)邊坡1-1′、2-2′、3-3′、4-4′、5-5′剖面作為計(jì)算剖面（圖2～圖6），按滑坡計(jì)算模式，以土層與基巖接觸面為穩(wěn)定性控制因素進(jìn)行計(jì)算分析。

圖2 庫區(qū)雙寶寺土質(zhì)岸坡1-1′工程地質(zhì)剖面圖

圖3 庫區(qū)雙寶寺土質(zhì)岸坡2-2′工程地質(zhì)剖面圖

圖4 庫區(qū)雙寶寺土質(zhì)岸坡3-3′工程地質(zhì)剖面圖

圖5 庫區(qū)雙寶寺土質(zhì)岸坡4-4′工程地質(zhì)剖面圖

圖6 庫區(qū)雙寶寺土質(zhì)岸坡5-5′工程地質(zhì)剖面圖

3.2 公式選取

由于岸坡覆蓋層厚度2.8 m（ZK11）～9.90 m（ZK3），總體厚度薄，地面地形坡度較緩，土體內(nèi)產(chǎn)生圓弧滑動(dòng)的可能性小，即使局部可能會(huì)產(chǎn)生，其范圍及方量都很小，因此，本次計(jì)算模式，以土層與基巖接觸面為穩(wěn)定性控制因素，按折線法進(jìn)行計(jì)算分析；采用《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330-2013）附錄A.0.3推薦公式：

3.3 計(jì)算采用巖土物理力學(xué)參數(shù)

根據(jù)鉆探揭示，覆蓋層為粉質(zhì)粘土夾砂、泥巖塊碎石及角礫，覆蓋層上部角礫含量較少，中下部角礫含量較多，中下部原狀土樣取樣困難。因此采用探坑原狀土先后2次對(duì)本岸坡進(jìn)行取樣，第一次采用鉆探取土器取樣，所得天然、飽和快剪試驗(yàn)數(shù)據(jù)非常低，分析認(rèn)為與現(xiàn)場客觀地質(zhì)條件明顯事實(shí)不符，后又對(duì)該庫岸邊坡進(jìn)行坑探取樣，共取岸坡土樣6組，進(jìn)行土體物理性質(zhì)及天然、飽和快剪試驗(yàn)，試驗(yàn)成果見表1。本次取樣深度大致1.8 m～2.0 m，根據(jù)覆蓋層淺層與深層的工程地質(zhì)特性，本次取樣土體室內(nèi)試驗(yàn)所反映出的物理力學(xué)性質(zhì)應(yīng)較中下部土體的實(shí)際值略差，下部（基巖接觸面）土體的力學(xué)參數(shù)應(yīng)相對(duì)淺部（本次探坑）好。

表1 雙寶寺土質(zhì)邊坡土工試驗(yàn)成果表

根據(jù)坡積體覆蓋層物質(zhì)組成的不同，將雙寶寺土質(zhì)邊坡分為A、B兩個(gè)區(qū)；A區(qū)物質(zhì)組成以粉質(zhì)粘土為主，塊（碎）石及角礫含量小于5%；B區(qū)物質(zhì)組成以粉質(zhì)粘土夾塊（碎）石及角礫，其中塊（碎）石及角礫含量為25%～35%。所以本階段對(duì)A、B兩個(gè)區(qū)分別采取不同的C、φ值進(jìn)行反算，其中A區(qū)在土體不利工況（工況2）下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，選取最不利的2-2′剖面進(jìn)行反演分析計(jì)算，反演時(shí)取Fs＝1.00。

B區(qū)土體在不利工況（工況2）下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，選取最不利的5-5′剖面進(jìn)行反演分析計(jì)算，反演時(shí)取Fs＝1.01。通過反演分析計(jì)算，φ值對(duì)滑坡滑坡穩(wěn)定性敏感程度比C值對(duì)滑坡滑坡穩(wěn)定性敏感程度要高。根據(jù)土工試驗(yàn)及反演分析計(jì)算，結(jié)合本工程勘察實(shí)際，雙寶寺土質(zhì)岸坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)取值見表2。

表2 岸坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)值表

3.4 計(jì)算方法

（1）計(jì)算荷載標(biāo)準(zhǔn)

靜力荷載：包括a土體自重；b地面荷載，考慮地面房屋建筑；c地下水位（或者設(shè)計(jì)洪水位）作用于土體上的滲透壓力。

動(dòng)荷載：不考慮。

地震荷載：不考慮。

（2）計(jì)算工況根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范》（BD 50/143-2003）［2］，結(jié)合本工程實(shí)際情況，擬采用以下五種工況對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算。

工況1：天然狀況下的土體自重+地表荷載（正常運(yùn)用條件）；

工況2：暴雨?duì)顩r下的土體自重+地表荷載+暴雨（計(jì)算采用2./3土體飽和）（非常運(yùn)用條件Ⅰ）；

工況3：498 m正常高庫水位天然狀況下的土體自重+地表荷載（正常運(yùn)用條件）；

工況4：498 m正常高庫水位暴雨?duì)顩r下的土體自重+地表荷載（計(jì)算采用庫水位以上2./3土體飽和）；

工況5：庫水位從498 m驟然降至死水位455 m暴雨?duì)顩r下的土體自重+地表荷載（計(jì)算采用庫水位以上2./3土體飽和）（非常運(yùn)用條件Ⅰ）。

穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算成果表

根據(jù)《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 386-2007）［3］，本邊坡屬三級(jí)邊坡，其邊坡正常運(yùn)用條件下的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.15，非常運(yùn)用條件Ⅰ下的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.10，非常運(yùn)用條件Ⅱ下的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.05（本工程不預(yù)考慮）。

由計(jì)算可知：

1-1"剖面在工況1、工況2、工況3、工況4下穩(wěn)定系數(shù)均大于1.15，處于穩(wěn)定狀態(tài)，工況5下穩(wěn)定系數(shù)等于1.10，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。正常運(yùn)用條件下的穩(wěn)定安全系數(shù)大于1.15，非常運(yùn)用條件Ⅰ下的穩(wěn)定安全系數(shù)大于1.10，滿足規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)要求。

2-2"剖面在工況1、工況3、下穩(wěn)定系數(shù)均大于1.15，處于穩(wěn)定狀態(tài)，工況4下穩(wěn)定系數(shù)為1.14，大于1.05，小于1.15，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。工況2、工況5下穩(wěn)定系數(shù)小于1.00，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。工況1、工況3（正常運(yùn)用條件）穩(wěn)定系數(shù)均大于1.15，滿足規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)要求，工況4（正常運(yùn)用條件）穩(wěn)定系數(shù)均小于1.15，不滿足規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)要求，工況2、工況5（非常運(yùn)用條件Ⅰ）穩(wěn)定系數(shù)均小于1.10，不滿足規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)要求。

3-3"剖面在工況1、工況2、工況3、工況4下穩(wěn)定系數(shù)均大于1.15，處于穩(wěn)定狀態(tài)，工況5下穩(wěn)定系數(shù)為1.06，大于1.05，小于1.10，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。正常運(yùn)用條件下的穩(wěn)定安全系數(shù)大于1.15，工況5在非常運(yùn)用條件Ⅰ下的穩(wěn)定安全系數(shù)小于1.10，不滿足規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)要求。

4-4"和5-5"剖面在工況1、工況3下穩(wěn)定系數(shù)大于1.15，處于穩(wěn)定狀態(tài)，工況4下穩(wěn)定系數(shù)為1.14，大于1.05，小于1.15，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。工況2、工況5下穩(wěn)定系數(shù)小于1.00，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。工況1、工況3（正常運(yùn)用條件）穩(wěn)定系數(shù)均大于1.15，滿足規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)要求，工況4（正常運(yùn)用條件）穩(wěn)定系數(shù)均小于1.15，不滿足規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)要求，工況2、工況5（非常運(yùn)用條件Ⅰ）穩(wěn)定系數(shù)均小于1.10，不滿足規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)要求。

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

綜上計(jì)算分析，1-1"剖面在各種工況下穩(wěn)定系數(shù)均滿足規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)要求，該段土質(zhì)岸坡整體穩(wěn)定；2-2"、3-3"、4-4"、5-5"剖面段土質(zhì)岸坡在不利工況下不滿足規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)要求。

4.2 建議

由于A區(qū)1-1"剖面段土質(zhì)岸坡整體穩(wěn)定，但居民區(qū)較多結(jié)合庫岸坍塌穩(wěn)定分析，建議對(duì)本段采取工程或避讓措施進(jìn)行處理；A區(qū)2-2"、3-3"剖面段沒有居民區(qū)，僅有一條鄉(xiāng)村道路在邊坡影響范圍內(nèi)，建議對(duì)本段邊坡采取工程監(jiān)測或必要的支擋措施；4-4"、5-5"剖面段段居民區(qū)較多，本段土質(zhì)岸坡應(yīng)采取工程或避讓措施進(jìn)行處理。