馱英灌區(qū)寧明干渠典型邊坡穩(wěn)定性分析

覃子豪

（廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 工程概況

寧明干渠從馱英灌區(qū)總干渠六旭4#渡槽下游端分水后，西行途經(jīng)寧明縣那堪、海淵、北江、東安4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，止于海邱泵站附近。工程沿線地貌主要為丘陵，地面高程130～250 m，丘包連綿分布，渠系布置主要為明渠和渡槽，局部穿越個(gè)別山峰布置隧洞。工程范圍內(nèi)以丘陵地帶為主，開(kāi)挖邊坡較多，本文以高開(kāi)挖邊坡、半挖半填邊坡為典型進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地層巖性

寧明干渠穿越砂泥巖山區(qū)，覆蓋層主要為含碎石粉質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土（Qel），溝谷和沖溝段發(fā)育少量的沖洪積層。下伏基巖主要為侏羅系下統(tǒng)汪門(mén)組（J1w）粉砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖、百姓組下段（J1b1）粉砂巖夾泥巖、三疊系下統(tǒng)北泗組灰?guī)r夾頁(yè)巖、第三系邕寧群（E2-Ey）砂巖和泥巖。

2.2 寧明干渠的開(kāi)挖方案

明渠地貌主要為丘陵地貌，地形起伏較大，沿山腹布置，明渠主要設(shè)計(jì)形式為半挖半填渠道，少數(shù)挖方或填方渠道，挖方放坡形成的最大坡高達(dá)20 m，開(kāi)挖形成的邊坡高度較大段，每8～10 m設(shè)置一條馬道，馬道寬度不小于2 m。根據(jù)前期勘察寧明灌區(qū)主要巖土的物理力學(xué)性質(zhì)，結(jié)合工程類比，灌區(qū)主要巖土層的開(kāi)挖建議值見(jiàn)表1。邊坡每高8 m左右須留設(shè)馬道，馬道寬2～3 m。土質(zhì)邊坡坡面需做好防沖措施。

表1 寧明干渠邊坡建議開(kāi)挖邊坡比

2.3 邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題

2.3.1 半挖半填段邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題

半挖半填段存在貼坡填方，一般填土高度不大，但由于形成的邊坡坡度大于原坡面坡度，且填土參數(shù)較原狀土低，填土體存在沿坡面滑動(dòng)的可能性（見(jiàn)圖1），因此在坡腳應(yīng)注意防護(hù)，并進(jìn)行必要的驗(yàn)算。

圖1 寧明干渠半挖半填典型坡面

2.3.2 高開(kāi)挖邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題

開(kāi)挖形成的邊坡高度較大段，部分區(qū)段存在大于10 m的開(kāi)挖邊坡（見(jiàn)圖2），邊坡穩(wěn)定性差，同樣需要加強(qiáng)邊坡的支護(hù)，并進(jìn)行必要的驗(yàn)算。

圖2 寧明干渠高開(kāi)挖典型剖面

3 抗滑穩(wěn)定計(jì)算

3.1 計(jì)算斷面選取

根據(jù)寧明干渠前期勘察與設(shè)計(jì)資料，抗滑穩(wěn)定計(jì)算選取半挖半填剖面P01（見(jiàn)圖3）和高開(kāi)挖剖面P02（見(jiàn)圖4），分別對(duì)其開(kāi)挖前后在天然自重、飽和工況下進(jìn)行抗滑穩(wěn)定分析。

圖3 P01剖面開(kāi)挖前后地形圖

圖4 P02剖面開(kāi)挖前后地形圖

3.2 計(jì)算參數(shù)選取

相關(guān)計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 巖土體物理力學(xué)參數(shù)

3.3 抗滑穩(wěn)定分析

3.3.1 開(kāi)挖前P01、P02剖面極限平衡分析

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（GB/T32864-2016）第13.3.2 條，滑坡穩(wěn)定性狀態(tài)劃分見(jiàn)表3。利用極限平衡法對(duì)開(kāi)挖前P01、P02剖面分別進(jìn)行穩(wěn)定性分析，考慮天然自重、飽和兩種工況，分別采用瑞典條分法、畢肖普法、簡(jiǎn)布法進(jìn)行滑坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算，取平均值作為滑坡穩(wěn)定系數(shù)（見(jiàn)表4）。

表3 滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分表

表4 開(kāi)挖前P01、P02剖面滑坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果

由表4可知，開(kāi)挖前P01、P02剖面在天然自重、飽和兩種工況下均處于穩(wěn)定狀態(tài)。采用簡(jiǎn)布法計(jì)算，滑動(dòng)面位置見(jiàn)圖5～圖8。由圖5、圖6可知，在自重應(yīng)力下，開(kāi)挖前P01剖面處于穩(wěn)定狀態(tài)，降雨后坡體也處于穩(wěn)定狀態(tài)。雨水下滲至坡內(nèi)，導(dǎo)致巖土體含水量增加，使滑塊加重，同時(shí)土體的抗剪強(qiáng)度降低，因此導(dǎo)致安全系數(shù)降低較多。若發(fā)生滑動(dòng)，滑面將處于含碎石粉質(zhì)黏土內(nèi)部，呈圓弧形，從坡體中部與下層粉砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖交界面附近剪出。由圖7、圖8可知，在自重應(yīng)力下，開(kāi)挖前P02剖面處于穩(wěn)定狀態(tài)，在未受擾動(dòng)的情況下不會(huì)滑動(dòng)。降雨后，安全系數(shù)降低較多，但仍處于穩(wěn)定狀態(tài)。若發(fā)生滑動(dòng)，滑動(dòng)面同樣位于滑動(dòng)面位于含碎石粉質(zhì)黏土內(nèi)部，滑面較緩，呈圓弧形，從坡體下部與下層粉砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖交界面附近剪出。

圖5 開(kāi)挖前P01剖面天然自重工況滑動(dòng)面

圖6 開(kāi)挖前P01剖面飽和工況滑動(dòng)面

圖7 開(kāi)挖前P02剖面天然自重工況滑動(dòng)面

圖8 開(kāi)挖前P02剖面飽和工況滑動(dòng)面

3.3.2 開(kāi)挖后P01、P02剖面極限平衡分析

利用極限平衡法對(duì)開(kāi)挖后P01、P02剖面進(jìn)行穩(wěn)定性分析，考慮天然自重、飽和兩種工況，分別采用瑞典條分法、畢肖普法、簡(jiǎn)布法進(jìn)行滑坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算，取平均值作為滑坡穩(wěn)定系數(shù)（見(jiàn)表5）。由表5可知，開(kāi)挖后P01、P02 剖面在天然自重工況下均處于穩(wěn)定狀態(tài)，在飽和工況下均處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

表5 開(kāi)挖后P01、P02剖面滑坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果

由表5 可知，開(kāi)挖后P01、P02 剖面在天然自重工況下均處于穩(wěn)定狀態(tài)，在飽和工況下均處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。采用簡(jiǎn)布法計(jì)算，滑動(dòng)面位置見(jiàn)圖9～圖12。由圖9可知，P01剖面在進(jìn)行上部開(kāi)挖回填后，回填土與下方含碎石粉質(zhì)黏土交接處的邊緣為階梯形，并且在設(shè)計(jì)后坡度變緩。由圖10 可知，在飽和工況下，開(kāi)挖后P01剖面滑坡穩(wěn)定系數(shù)降低，整體由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化為基本穩(wěn)定狀態(tài)，與開(kāi)挖前對(duì)比，開(kāi)挖后坡面的穩(wěn)定性有所降低，初步分析是因?yàn)樘钔翆酉禂?shù)的降低。由圖11、圖12 可知，開(kāi)挖后P02剖面在天然自重、飽和工況下，滑坡穩(wěn)定狀態(tài)分別為穩(wěn)定和基本穩(wěn)定狀態(tài)，與開(kāi)挖前對(duì)比，開(kāi)挖后坡面的穩(wěn)定性同樣有所降低。

圖9 開(kāi)挖后P01剖面天然自重工況滑動(dòng)面

圖10 開(kāi)挖后P01剖面飽和工況滑動(dòng)面

圖11 開(kāi)挖后P02剖面天然自重工況滑動(dòng)面

圖12 開(kāi)挖后P02剖面飽和工況滑動(dòng)面

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)馱英灌區(qū)寧明干渠典型邊坡采用極限平衡法進(jìn)行滑坡穩(wěn)定分析計(jì)算，結(jié)果表明：半挖半填邊坡和高開(kāi)挖邊坡開(kāi)挖前在天然自重、飽和兩種工況下均處于穩(wěn)定狀態(tài)；半挖半填邊坡和高開(kāi)挖邊坡開(kāi)挖后在天然自重工況下均處于穩(wěn)定狀態(tài)，在飽和工況下均處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。由于邊坡開(kāi)挖后穩(wěn)定性降低，在飽和工況下可能存在坡體垮塌現(xiàn)象，建議及時(shí)進(jìn)行邊坡防護(hù)，提高邊坡穩(wěn)定性。