新疆伊犁某电站HP12滑坡群滑带土特征分析

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(新疆水利水电勘测设计研究院， 乌鲁木齐 830000)

新疆伊犁某电站HP12滑坡群滑带土特征分析

王兆云，彭亮

(新疆水利水电勘测设计研究院， 乌鲁木齐 830000)

滑坡经历了破坏、滑动、堆积和固结等过程，其滑带土特征复杂，仅凭试验不能准确确定其抗剪强度指标。滑带土抗剪强度指标应以试验成果为基础，结合滑带土的物理性状、宏观地质判断、工况条件、反算分析和工程经验类比进行综合取值。

滑坡；滑带土；抗剪强度；泥岩

1 概 述

某电站采用低坝引水式开发，拦河引水枢纽最大坝高23.2m，输水渠道全长约20km，电站装机容量190MW，保证出力14.11MW，设计多年平均发电量7.08亿kW·h，等别为Ⅲ等，工程规模为中型。

根据勘察，工程引水线路及厂区共发育大中小型滑坡22个，其中HP12滑坡群位于渠道9+490～11+253段，体积约3500万m3左右，滑坡规模较大，引水渠线无法避让，对引水渠线的稳定有重要的影响。

2009年对该电站滑坡作了专题勘察分析研究，其中在HP12滑坡群布置钻孔14个、竖井3个，竖井直径2.0m，采用0.8mm钢圈连续衬护，单井深度20～30m，在竖井内每3m左右取原状样一组进行室内试验，并对竖井揭露的剪裂面取样进行了室内抗剪试验，合计在竖井内取样完成岩土试验27组、剪裂面物理性及抗剪试验8组、泥岩反复剪试验8组。

2 滑坡群的现状特征

HP12号滑坡群为1812年地震形成的下第三系泥岩滑坡，由相对独立的4个滑坡组成。滑坡群东西宽1.7km左右，南北轴线长0.8～1.1km，滑体厚度一般为20～60m，体积约3500万m3，主滑方向160°～204°。滑坡体坡面起伏，整体坡度12°～15°，后缘均形成高陡的黄土滑壁，高度40～60m，坡度40°左右，局部可见高阶地砂卵砾石出露于陡壁，阶地地面泉水出露，滑坡体地下水位埋深较浅，一般为1～3m，滑坡后缘常见封闭洼地，有泉水出露，形成沼泽，滑舌前部堆积于Ⅳ级阶地后缘，整个滑坡体植被生长茂盛。滑坡体台阶、鼓张裂缝和鼓丘等微地貌受冲蚀影响已基本消失，微地貌不明显。滑坡体上部、滑舌及坡脚均建有牧民民房，据调查民房修建已有几十年，修建以来未发生过墙体裂缝等滑坡滑动破坏现象，从滑坡体的地貌特征判断，滑坡自地震形成以来无活动迹象。

3 滑坡物质组成与底滑面形态

滑坡体主要为黄土、砂卵砾石以及红色泥岩。其中ZK62孔揭露两层物质，上部为黄土，底部与基岩接触面处可见薄层砂卵砾石；ZK61孔揭露物质分层较复杂，坡体表部为泥岩，中部为黄土与砂卵砾石护层，且分别可见两层，底部滑床为泥岩夹砂砾岩，该孔揭露泥岩超覆在黄土与砂砾石层之上，表明滑坡至少发生过两个期次，最新一期为泥岩滑坡堆积在老滑坡堆积体上；ZK63孔表层为黄土，中部见厚层滑动泥岩，底部为薄层砂卵砾石层；ZK64孔表层约16m为黄土，中部见厚层泥岩，下部为灰黄色粉质黏土，底部与基岩接触面处为薄层砂卵砾石，表明滑坡前缘存在超覆现象，红色泥岩超覆于河床相砂卵砾石层和漫滩相粉质黏土之上。见图1。

图1 HP12滑坡2-2′地质剖面示意图

滑坡滑床岩性主要为第三系红色泥岩，底滑面形态呈“匙形”，自后缘至前缘可明显分为两段：中后部为顺层发育的滑面段，较平直，倾角14°左右；前缘从阶地物质中剪出，高程约1628m，略低于Ⅳ级阶地面，滑面呈反翘状。

4 滑带土物理力学性质

4.1 滑带土特征

从勘探揭露的滑带特征看，滑坡中前部滑带特征明显，滑坡后部滑带特征不明显，即泥岩滑坡区滑带明显，黄土及砂卵砾石区滑带不明显。根据钻孔和竖井揭露，滑带的厚度大多介于0.8～2.5m 之间，平均值1.4m(见表1)。滑带土为红色黏土，成分较纯，基本不含砾；滑带挤压、错动现象明显，含水量较滑体和滑床的其他部位高；滑面一般揉皱呈波状起伏镜面，具油脂光泽；滑坡中部主滑段上的滑面稍平直，而中前部抗滑段滑带土内挤压、揉皱严重，常有几组滑面。滑带土天然含水率略高于塑限，一般呈硬塑—可塑状，少量呈坚硬状，表明滑带土在滑坡发生后产生了一定的固结，见图2。

表1 钻孔和竖井揭露滑带特征

图2 钻孔滑带土状况

4.2 滑带土物理性质

根据试验结果，滑带土颗粒组成以粉粒为主，粉粒0.075～0.005mm含量47.5%～58%，粘粒小于0.005mm含量26%～39%，胶粒小于0.002mm含量15%～26%，砂、砾大于0.075mm含量一般为7%～17%。

天然含水率平均值w=20.7%，天然密度平均值ρ=2.04g/cm3，干密度平均值ρd=1.69g/cm3，饱和度平均值Sr=91.3%。

分析试验结果，滑带土天然含水率明显比滑体泥岩高，液限较高，具有较强亲水性。滑带土有较高的密度，表明滑带土经历后期较长时间的固结压密作用，呈超固结状态，其天然含水率时的原状土抗剪强度应大于室内重塑土的饱和固结快剪强度。

4.3 滑带土力学性质

根据试验结果，滑带剪裂面饱和状态快剪黏聚力为25.0～61.9kPa ，平均值为45kPa，小值平均值为32.3kPa，内摩擦角为16.2°～22.8°，平均值为19.0°，小值平均值为16.5°。滑带土膨自由膨胀率为54%～68%，膨胀力为2～44.1kPa，属弱—中等膨胀土，见表2。

表2 滑带土物理力学性试验成果

5 滑带土剪切强度参数的确定

5.1 土的物理力学试验成果

《水力发电工程地质勘察规范》(GB 50287—2006)附录D规定：“土的抗剪强度宜采用试验峰值的小值平均值作为标准值”，“弱膨胀土、含钙铁结核的膨胀土或坚硬黏土，可以峰值强度的小值平均值作为标准值”。

按照上述规程规范，室内试验得到的滑带土饱和快剪强度参数小值平均值为：黏聚力c=31.9kPa，内摩擦角φ=16.5°。

5.2 土的综合性状

滑带土为黏土，其力学强度指标与其物理性质有密切的关系，尤其是天然含水率、界限含水率和天然孔隙比。

从竖井和钻孔揭露的滑带土性状来看，滑带土结构致密，呈坚硬—硬塑状态，表明滑坡年代久远，近期没有活动。

从室内试验数据看，天然含水率w=20.7%，略高于塑限, 土体呈坚硬—硬塑状态；孔隙比e=0.6，结构致密,饱和度Sr=91.3%，液限WL=63%，说明黏土富含黏土矿物，具有较强的亲水性，土中水以强结合水为主。土体的室内力学试验表明：土体的力学强度指标较高，尤其表现出较高的黏聚力，普遍大于40kPa。

5.3 滑坡所处的稳定状态

勘察期间，未发现滑坡整体变形迹象，表明滑坡处于滑后稳定状态。滑带土在滑动后因挤压、摩擦而具有较高的固结度，滑带土处于坚硬—硬塑状态，结构致密，说明土体具有一定强度，其抗剪应力介于峰值强度和残余强度之间。此次勘察取8组原状样作反复剪，得到的平均值为：黏聚力c=26.7kPa，内摩擦角φ=17.4°。

5.4 反算成果

由于HP12滑坡目前处于稳定状态，当前实际的稳定系数为未知值，假设1812年地震滑坡形成时处于极限稳定状态，其稳定系数K=1.0，并在黏聚力c值合理范围内对其给定一系列的假设值，在此基础上计算与给定c值相对应的内摩擦角，结果见表3。根据前面分析，滑带土实际强度应不小于反演得到的强度值。

表3 HP12滑坡群c、φ值反演结果(8度地震,K=1.0)

5.5 工程类比

我国多个省广泛分布的膨胀土或膨胀岩，对于正在滑动的或近期滑动的滑坡，黏聚力c值一般取5～20kPa，内摩擦角φ取3°～18°。

6 滑带土参数建议值确定

综合以上分析，此次勘察揭露的滑带土性状较好，室内试验数据c、φ值较高，且试样取自滑坡中前部，根据勘探，滑坡中后部滑带不明显，即滑坡中后部滑带强度应高于中前部滑带强度。考虑到不确定因素的存在，使滑带土的含水率增加，c值适当降低，因此，建议滑带土c=25kPa，φ=14°，见表4。

表4 滑带土参数建议值

7 结 语

a.根据勘探，滑坡体主要为黄土、砂卵砾石以及红色泥岩，滑坡滑床岩性主要为第三系红色泥岩，底滑面形态呈“匙形”。

b.滑带的厚度大多介于0.8～2.5m之间，滑带土为红色黏土，滑带挤压、错动现象明显，滑面一般揉皱呈波状起伏镜面，具油脂光泽，滑带土天然含水率略高于塑限，一般呈硬塑—可塑状，少量呈坚硬状，表明滑带土在滑坡发生后产生了一定的固结。

c.滑带剪裂面饱和状态快剪黏聚力为25.0～61.9kPa，内摩擦角为16.2°～22.8°，滑带土膨自由膨胀率为54%～68%，膨胀力为2～44.1kPa，属弱—中等膨胀土。

d.室内试验得到的滑带土饱和快剪强度参数小值平均值为：黏聚力c=31.9kPa，内摩擦角φ=16.5°，反复剪得到的平均值为：黏聚力c=26.7kPa，内摩擦角φ=17.4°。

e.取c=30kPa时，由HP12各滑坡计算剖面的反算成果表可知，当稳定系数K=1.0时，相应的φ值为13.1°～16.2°。

f.滑带土具有较高的密度，表明滑带土经历后期较长时间的固结压密作用，呈超固结状态。

g.综合以上分析，滑带土性状较好，考虑到不确定因素的存在，建议滑带土取c=25kPa，φ=14°。

[1]GB 50287—2006水力发电工程地质勘察规范[S].北京：中国计划出版社，2008.

[2]DL/T 5355—2006水电水利工程土工试验规程[S].北京：中国电力出版社，2006.

[3]DL/T 5337—2006水利水电工程边坡工程地质勘察技术规程[S].北京：中国电力出版社，2006.

[4]徐邦栋.滑坡的分析与防治[M].北京：中国铁道出版社，2001.

[5]王恭先，徐峻龄，刘光代，李传珠.滑坡学与滑坡防治技术[M].北京：中国铁道出版社，2004.

AnalysisofHP12LandslideGroupSlidingSoilFeaturesinaXinjiangIliPowerPlant

WANG Zhao-yun, PENG Liang

(XinjiangHydroandPowerDesignInstitute,Urumqi830000,China)

The landslide includes processes of damage, sliding, stacking, consolidation, etc. Its sliding soil has complex features. Its shear-resistant strength indexes can not be accurately determined according to experience. The shear-resistant strength indexes of sliding soil should be based on test result. The values can be comprehensively obtained by combining with sliding soil physical character, micro-geological judgments, working conditions, inverse calculation analysis and engineering experience analogy.

landslide; sliding soil; shear-resistant strength; mudstone

TU411

A

1673-8241(2014)04-0061-04