大藤峽水利樞紐左岸棄渣場邊坡穩(wěn)定性分析

劉 刊，龐 博，賈 文

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，長春 130021）

1 工程概況

大藤峽水利樞紐左岸棄渣場位于船閘和黔江副壩外側(cè)，在黔江左岸京塘村～平安村范圍內(nèi)，長約1700 m，寬730～830 m，面積約120×104m2。棄渣場側(cè)黔江副壩壩頂高程為65 m，渣體沿黔江副壩外側(cè)堆放，設(shè)計堆放高程64 m和75 m?，F(xiàn)棄渣堆放處于無序狀態(tài)，未能做到石、土等分區(qū)堆放。經(jīng)調(diào)查渣場現(xiàn)棄渣厚度一般10～40 m，堆渣量約為1800×104m3，是大藤峽樞紐區(qū)主要集中棄渣場。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

左岸棄渣場位于黔江副壩外側(cè)，原始地貌為黔江左岸一級階地和低山殘丘。一級階地位于棄渣場中間部位，地形平坦，地面高程一般39～43 m；低山殘丘位于棄渣場上下游兩側(cè)，地形波狀起伏，地面高程65～75 m。棄渣場下游側(cè)和外側(cè)之間原始地貌為一長方形水塘，寬約100 m，長約500 m，走向約為EW，高程40～42 m；水塘兩側(cè)為低山殘丘。棄渣場整體地貌見圖1。

圖1 棄渣場整體地貌

現(xiàn)堆渣體高程60.0～74.0 m，在邊坡附近高出原始地面10～30 m，堆渣體坡度10°～35°。渣場內(nèi)部見多條施工道路，局部地形平整，局部因堆渣后未整平，地形起伏不平。渣場下游側(cè)坡腳見雨水匯集。坡腳處為施工道路，寬5～7 m，道路外側(cè)為大藤峽左岸排水渠。

2.2 地層巖性

棄渣場出露的地層巖性主要為近期人工堆積物（Qs）和第四系覆蓋層（Q3pal），之下覆蓋的基巖為泥盆系的灰?guī)r、白云巖和粉砂巖等。

2.2.1 人工堆積物（Qs）

成分混雜，堆棄無序，不均勻，粒徑、厚度和密度變化大，孔隙大且滲透性不均勻，局部可能存在架空。主要成分如下：

（1）黏土①：紅黃相間，稍濕，可塑～硬塑。一部分在堆渣體邊坡零星出露，寬30～200 m，一部分位于堆渣體底部排水渠附近，為開挖排水渠棄料。

（2）混合土卵石②：雜色，稍濕，松散。卵石含量60%～50%，礫石含量20%～10%，其余主要為黏土；卵礫石成分為砂巖，弱風(fēng)化狀態(tài)，磨圓較好。在堆渣體下游側(cè)和左側(cè)邊坡大量出露。

（3）卵石混合土②-1：雜色，稍濕，松散。卵石含量約30%，礫石含量20%～10%，其余主要為黏土；卵礫石成分為砂巖，弱風(fēng)化狀態(tài)，磨圓較好。在堆渣體上游側(cè)邊坡大量出露。

（4）碎、塊石混合土③：灰黑色，稍濕，松散。碎石、塊石含量30%～10%，礫石含量約10%，其余主要為黏土；碎石、塊石成分為主要為灰?guī)r，弱風(fēng)化狀態(tài)，棱角狀。主要在堆渣體左側(cè)邊坡出露。

（5）塊石④：灰黑色，松散。塊石粒徑一般500～1000 mm，成分為灰?guī)r，棱角狀。主要為二期圍堰臨時暫存石料，分布于棄渣場內(nèi)和堆渣體下游側(cè)邊坡之上。

2.2.2 第四系覆蓋層（Q3pal）

（1）黏土⑤：紅黃相間，稍濕，可塑～硬塑，厚10～30 m。主要分布于堆渣體坡腳附近。

（2）含礫黏土⑥：灰黃色，稍濕，可塑。礫石含量20%～30%，成分為砂巖，弱風(fēng)化狀態(tài)，磨圓較好；其余主要為黏土。主要分布于堆渣體上下游殘丘表部。

（3）淤泥質(zhì)黏土⑦：灰黑色，濕，軟塑～可塑，厚1～3 m。主要分布于堆渣體左側(cè)泥石流區(qū)域下部。

2.2.3 基巖

泥盆系郁江階（D1y）：主要為灰?guī)r、白云巖夾少量泥巖，表層強烈溶蝕風(fēng)化狀態(tài)，出露高程約30 m，巖面起伏。分布于渣場大部分區(qū)域。

泥盆系那高嶺組（D1n13）：主要為泥巖和泥質(zhì)粉砂巖，出露高程46～56 m，主要分布在渣場上游側(cè)部分區(qū)域。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

通過地質(zhì)調(diào)繪，左岸棄渣場為回填堆渣而成，現(xiàn)場無明顯基巖出露，未發(fā)現(xiàn)斷層、夾層、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造。根據(jù)前期勘察資料巖層產(chǎn)狀為走向N10°E，傾向SE，傾角20°。

2.4 水文地質(zhì)

（1）地表水。堆渣體邊坡地表水主要為流經(jīng)的沖溝和降雨徑流，主要接受降雨補給，順坡流入排水渠。其中棄渣場內(nèi)部下游側(cè)有2 處匯水，1#匯水面積約6000 m2，距坡頂約100 m，由此見有小股徑流經(jīng)渣場表部和坡面流向下游側(cè)，在下游側(cè)坡腳處形成3#匯水，面積約4000 m2；此徑流在1#滑坡邊緣通過，流量約1 L/s。2#匯水面積約7000 m2，緊靠泥石流頂部，匯水不斷沿泥石流上部面流，在泥石流和上游側(cè)堆渣見沖溝處匯成徑流，最終向下匯入大藤峽左岸排水渠；此處水量充沛，流量約6 L/s。

（2）地下水。地下水主要類型為第四系孔隙潛水，賦存于回填堆渣裂隙中。主要靠降雨補給，蒸發(fā)排泄或往排水渠徑流排泄。因棄渣堆放處于無序，不同巖性滲透系數(shù)差別較大，無統(tǒng)一地下水位。

2.5 物理力學(xué)性質(zhì)

探坑中取回填土樣3 組進(jìn)行物理力學(xué)試驗，試驗成果見表1和表2[1]。。

表1 回填土物理性能試驗成果表

表2 回填土力學(xué)性能試驗成果表

2.6 參數(shù)建議值

根據(jù)試驗成果，結(jié)合大藤峽工程經(jīng)驗，提供大藤峽棄渣場邊坡治理地質(zhì)參數(shù)建議值（見表3）[1]。

表3 地質(zhì)參數(shù)建議值

3 邊坡穩(wěn)定性分析

GeoStudio系統(tǒng)軟件是一套專業(yè)、高效而且功能強大的適用于巖土工程和巖土環(huán)境模擬計算的仿真軟件，可供巖土、水利、地質(zhì)工程等專業(yè)從事工程設(shè)計和數(shù)值計算。SLOPE/W 模塊是計算巖土邊坡安全系數(shù)的主流軟件。它能同時用8種方法分析計算簡單或復(fù)雜的邊坡穩(wěn)定問題，用于對簡單或者復(fù)雜滑移面的形狀改變、孔隙水壓力狀況、土體性質(zhì)、不同加載方式等巖土工作問題進(jìn)行分析。SLOPE/W 模塊使用極限平衡原理對不同土體類型、復(fù)雜地層和滑移面形狀的邊坡的孔隙水壓力分布情況進(jìn)行建模分析。此外，SLOPE/W 模塊還可使用有限元應(yīng)力分析法來對大部分邊坡穩(wěn)定性問題進(jìn)行有效計算和分析[2]。

挑選2 個典型剖面（剖面5-5、剖面24-24），采用GeoStudio 軟件SLOPE/W 模塊和摩根斯坦-普萊斯公式進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析計算（見圖2和圖3）。安全系數(shù)計算結(jié)果F5=1.401、F24=1.825，均大于Ⅰ級邊坡、正常使用條件安全系數(shù)F=1.30，滿足規(guī)范要求，邊坡整體穩(wěn)定[3]。

圖2 5-5剖面邊坡穩(wěn)定計算圖

圖3 24-24剖面邊坡穩(wěn)定計算圖

現(xiàn)堆渣體邊坡坡度較陡，一般為15°～35°，邊坡大體上是穩(wěn)定的，局部出現(xiàn)的滑坡一般為淺層滑動。塌滑原因主要為回填土碾壓不實、坡度較陡、坡面常年有水徑流、滲透破壞等所導(dǎo)致。建議做好排水，采用坡率法放坡等措施，可防止邊坡塌滑。

4 結(jié)語

（1）邊坡安全系數(shù)計算結(jié)果F5=1.401、F24=1.825，均大于Ⅰ級邊坡、正常使用條件安全系數(shù)F=1.30，滿足規(guī)范要求。邊坡大體上是穩(wěn)定的，局部出現(xiàn)的滑坡一般為淺層滑動。

（2）本文所研究的棄渣場邊坡穩(wěn)定問題是基于目前的開挖回填現(xiàn)狀而計算的，而且在計算過程中也會對一些部分進(jìn)行簡化，所以計算的結(jié)果只能作為參考，在工程中應(yīng)該加強地質(zhì)巡視，結(jié)合實際地質(zhì)情況分析。

（3）對于邊坡穩(wěn)定分析中的水位降落工況，較為復(fù)雜，使用目前的假定條件是不夠的，還需要加入哪些限制條件，如何更全面地分析此種工況需要更深入地研究。