红谷田水库大石头滑坡稳定分析评价

2013-01-17谭志华李建国

资源环境与工程 2013年3期

谭志华，田云，李建国

(1．云南省水利水电勘测设计研究院，云南昆明 650021;2．昆明自来水集团有限公司清水海水源开发建设分公司，云南昆明 650021)

1 工程概况

红谷田水库位于施甸县城北东保场乡红谷田自然村附近的红石岩河下游河段，距县城约16 km，红石岩河为施甸河一级支流。红谷田水库工程是一座解决仁和、保场集镇及周边农村人畜供水和农业灌溉的中型水利枢纽工程，总库容1 249．8万m3。大石头滑坡位于红谷田水库拟选坝址上游约50 m的红石岩河右岸，滑坡堆积体方量约35万m3，为中型滑坡。

2 区域地质概况

红谷田水库地势总体上北高南低、东高西低，属侵蚀堆积地貌和溶蚀地貌，地形相对高差近2 000 m。红石岩河河床在大部分地域为工程区内最低排泄基准面。工程区域所处大地构造部位为冈底斯念青唐古拉褶皱系福贡—镇康褶皱带，东以澜沧江深断裂带为界，西界为迈立开江—曼德勒断裂。据GB18306—2001《中国地震动参数区划图》和GB50011—2001《建筑抗震设计规范》，工程区地震动峰值加速度为0．2 g，地震动反应谱特征周期0．45 s，地震设防烈度为Ⅷ度，区域构造稳定性较差。

3 滑坡区基本地质条件

滑坡区属于河谷侵蚀堆积地貌，河谷两岸地形呈不对称的“V”形，右岸坡脚形成较宽缓的河漫滩和Ⅰ级阶地堆积地貌，大石头滑坡体前缘河流发生明显弯曲改道，凸向左岸，坡体上不同高程上分布4条宽10～20 m的平缓台地，滑坡体分布高程1 615～1 699 m，底宽178 m，长193 m，滑坡堆积物平均厚度16．6 m。地表大面积分布第四系地滑堆积层(Qdel)碎块石混角砾土，坡脚及河漫滩主要堆积第四系冲洪积层(Qpal)卵砾石混漂石砾砂土，下伏基岩为奥陶系下统老尖山组(O1l)砂岩夹页岩，滑动带主要由灰黑色岩屑夹泥组成。滑坡区位于大石头倒转背斜的核部北东侧，发育断层f2，岩体节理裂隙发育，岩体破碎，节理裂隙主要发育6组，连通性较好，普遍光滑平直。滑坡区汇水面积约0．2 km2，坡体中下部覆盖层物质结构松散，透水性强，遇短时强降雨时，地表水很快入渗下泄，因此地下水位升幅不大，升降幅度1．0 m左右，坡体不易形成饱和带。但遇长时中强降雨和小雨时，中上部蓄水位以上坡体透水性较弱，地下水位随着山体的饱和程度而逐渐上升，可形成一定厚度的饱水带，地下水位升降变幅5～10 m，最高水位受松散层透水性控制，顶界接近岩土分界面。

4 滑坡稳定性分析与评价

4．1 稳定性分析

4．1．1 CSMR 分类评价

根据边坡岩体质量CSMR分类标准计算得出CSMR=29，评价滑坡体下伏岩体基本质量为Ⅳ级，边坡岩体质量差，综合评定边坡不稳定［1］。

4．1．2 赤平投影分析结果

根据主要结构面组合及其与边坡的关系，通过赤平投影分析，确定主要起控制作用的不利结构面是强风化砂岩中的薄层页岩夹层、NNE向陡倾裂隙和f2断层，受地下水的影响，强风化页岩夹层和f2断层破碎带泥化现象严重，形成对边坡抗滑稳定不利的软弱结构面，滑坡主滑方向为S7°～30°W。

4．1．3 破坏模式的确定

根据滑坡区岩性、岩相的变化及地质构造的影响及结构面与边坡倾向的组合关系，确定大石头滑坡变形破坏为沿软弱结构面发生深层的蠕动滑移，滑动带为基本连续的弧形。坡面上相间分布的4级缓坡平台说明了细粒土产生次级牵引式滑坡的可能性最大［2］。

4．2 稳定性计算

4．2．1 滑坡稳定性计算工况

(1)软件简介本次数值模拟采用的是GeoStudio软件，边坡稳定分析主要使用其中的SLOPE/W模块，对于圆弧形滑动面的土质或岩性破碎的岩质边坡，软件提供了包括Bishop、Janbu、M-P等多种科学的计算方法。

(2)工况分类及参数的选取计算分七种工况进行，各种工况分类见表1，工程地质条件见图1，计算选用的参数是根据室内物理力学试验成果，再根据岩土体岩性、岩相变化和试样代表性结合工程类比及反演计算综合得出的。计算参数取值见表2。

4．2．2 计算成果分析

通过计算机数字模拟滑坡模型，计算出不同工况下大石头岸坡的抗滑稳定安全系数，成果统计见表3。

4．2．3 刚体极限平衡法的校核

采用毕肖普条分法来作刚体极限平衡法的校核，考虑了土条侧面的作用力，并假设土条底部滑动面上的抗滑安全系数均相同。复核结果与数值模拟基本吻合。由此可见数值模拟模型建立是正确的。

4．3 稳定性评价

由表3可看出，工况一、工况二、工况五坡体处于安全稳定状态，其余工况下坡体处于不稳定状态。其中:工况三孔隙水压力加大了总体下滑力，原滑动带Fs=0．978，滑体内细粒土与粗粒土界面 Fs=1．116，处于不稳定状态。工况四原滑动带Fs=1．041，处于基本稳定状态。细粒土与粗粒土界面Fs＞3．0，满足规范要求。工况六原滑动带Fs=1．083，细粒土与粗粒土界面Fs=1．171，与天然状态相比较，说明久雨后边坡稳定性明显降低，细粒土潜在滑动面满足规范规定的非常运用工况ⅠFs应＞1．1～1．15的要求，而原滑动面不满足。工况七原滑动带Fs=1．261，滑体内细粒土与粗粒土界面Fs=1．069，安全系数深部粗粒土与基岩滑动面Fs值满足规范要求，浅层细粒土不满足规范规定在特殊组合Ⅰ非常运用工况下Fs应＞1．1～1．15的要求，处于不稳定状态。

图1 稳定性计算地质剖面Fig.1 Geological section of stability calculation

总体评价，边坡稳定性差，产生沿老滑坡滑动带再次滑动的可能性很大，特别是在水库非常运用工况运行期间，遭遇强震时，极有可能诱发滑坡复活。滑动变形以深层蠕动挤压为主，浅层塌滑为次。根据勘探平硐揭露的滑动带形态，滑坡下部滑面倾角13．5°～21°，较平缓，小于或接近其残余强度值Φ，几近自然休止角，起控制性作用的是内聚力C值。据滑坡地表形态观察和勘探揭露，滑坡前缘已抵老河床，坡脚临空高度2～3 m，滑移的水平空间和垂直空间均有限，坡体大部分位于正常蓄水位下，产生高速向下滑移的可能性不大，因而产生涌浪翻坝影响大坝安全的可能性较小，慢速滑移的可能性较大。由于距大坝轴线较近，再次滑动将对大坝安全及导流输水隧洞有一定影响。