贵州省蒙江上尖坡水电站施工滑坡成因分析

2015-10-25陈伟

黑龙江水利科技 2015年1期

陈伟

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳550002)

1 工程概况

上尖坡水电站位于贵州省南部的罗甸县边阳镇之西约12 km的董王乡境内，拟建坝址位于涟江上尖坡河段上，距贵阳135 km。2013年8月17—20日连降大雨，21日施工开挖到635 m高程后，于22日凌晨0:09 分，右岸坝肩坝轴线上游689 ～635 m高程发生了滑坡地质灾害。长150 m左右，平均宽50 m左右，一般厚约8 m，最厚处为23 m，总方量约6 万m3，属小型中层岩质滑坡。

2 右岸边坡稳定性分析及评价

右岸边坡高约300 m，地形坡度总体为30°，坡面平整，在680 m及780 m高程有两处宽20 ～40 m的平缓地带，覆盖层厚0 ～10 m，基岩岩性为(P2w1)浅灰中厚层燧石灰岩及灰岩，岩层产状为N5° ～15°E/SE∠30° ～32°，倾向与坡向基本一致。该边坡为一较陡竣的超高岩质顺向坡。局部因地形起伏存在切脚临空现象。该边坡按工程的重要性划分为二级边坡。自然状态下边坡大部分基本稳定。但存在施工开挖的潜在不稳定性。

施工切脚开挖后泥化夹层及风化溶蚀充泥层面会构成底滑面，N45°E/NW∠68°裂隙组构成后缘切割面，N60°W/SW∠66 ～75°裂隙组构成侧向切割面，沿泥化夹层及风化溶蚀充泥层面滑动的可能性很大，可能破坏的型式为沿泥化夹层及风化溶蚀充泥层面产生滑坡。坡体606 ～670 m高程存在的大型溶隙，70%被溶空，很容易坍塌，务必作好充填处理。天然状态坡体局部有层面临空现象，如坝轴线右岸620 ～665 m高程段坡体，强烈的爆破震动也会引起滑坡。覆盖层天然状态稳定性较好，但施工开挖破坏植被后地表水渗入量加大，坡度变陡，会引起覆盖层坍塌［1］。右岸边坡典型剖面图见图1。

图1 右岸边坡典型剖面图

3 右岸上游侧边坡滑动成因分析

右坝肩开挖后，上游侧630 ～690 m高程坡体地形为一倒三角体，上游坡天然为一陡崖，下游坡45°，河向坡35°，666 ～690 m覆盖层为坡积的块石、砂土厚3 ～10 m，630 ～666 m覆盖层为坡积砂土厚1 ～2 m。基岩为(P2w1)浅灰中厚层燧石灰岩及灰岩。岩层产状较稳定为N5° ～15°E/SE∠30° ～32°，倾向与河向坡向基本一致为岩质顺向坡。

发现泥化夹层(NJ1)，厚8 ～30 cm不等。泥化夹层延伸率100%。另外还发现在开挖坡面具风化溶蚀充泥层面NJ2 ～NJ4，厚度1 ～6 cm不等，长度10～35 m。右岸坝肩基坑开挖揭露的上游侧643m 高程处NJ2 已临空。岩体垂直强风化层厚6 ～7 m。岩体中发育有N45°E/NW∠68°及N60°W/SW∠66° ～75°组裂隙。

由于2013年8月17—20日连降大雨，致使泥化夹层(NJ1)、风化溶蚀充泥层面NJ2 ～NJ4 的抗滑稳定参数大大降低，后缘坡体顺NJ1 及NJ2 ～NJ4 下滑力增大，把坡体前缘岩体剪断(岩层倾角变陡为41°并且有裂纹)，泥化夹层及风化溶蚀充泥层面会构成底滑面，N45°E/NW∠68°裂隙组构成后缘切割面，N60°W/SW∠66 ～75°裂隙组构成侧向切割面，产生了渐进性破坏。

通过实测的2、3、4 及E、D、F6 条地质纵横剖面图估算滑坡体长150 m左右，平均宽50 m左右，一般厚约8 m，最厚处为23 m。总方量约为6 万m3。滑坡体破坏的深度仅限于覆盖层、强风化及局部弱风化岩体，未破坏大坝地基岩体。

综前述，右坝肩开挖后，上游侧630 ～690 m高程坡体地形为一倒三角体，上游坡天然为一陡崖，陡崖处风化强烈，有裂隙、泥化夹层及沿风化溶蚀充泥层面等不利组合结构面并有卸荷现象，2013年8月17—20日连降大雨，致使泥化夹层(NJ1)、风化溶蚀充泥层面NJ2 ～NJ4 的抗滑稳定参数大大降低，后缘坡体顺NJ1 及NJ2 ～NJ4 下滑力增大，把坡体前缘岩体剪断，泥化夹层及风化溶蚀充泥层面会构成底滑面，N45°E/NW∠68°裂隙组构成后缘切割面，N60°W/SW∠66° ～75°裂隙组构成侧向切割面，产生了渐进性破坏。滑坡发生后导流洞未被破坏，因此分析导流洞开挖洞顶塌落对滑坡诱发作用较小。

4 边坡处理措施建议

4.1 滑动边坡处理措施建议

清除滑动堆积体，清除滑动堆积体前滑坡体后缘坡体必须进行预应力锚索+框格梁或抗滑桩锚固岩体。预应力锚索+框格梁或抗滑桩，深入NJ1 泥化夹层以下10 m左右。坝轴线690 m高程上、下游200 m范围做好排水天沟。导流洞塌空区作细石混凝土回填固结灌浆处理。

4.2 危险边坡处理措施建议

对右岸基坑开挖揭露的下游侧645 ～670 m高程坡体、施工道路、辅助工场的开挖边坡进行支护、锚固及排水处理。

1)因右坝肩滑坡体后缘坡体有受滑动牵引的影响，边坡高度260 m左右属高大边坡，为顺向边坡，稳定性较差，如果失稳将直接破坏大坝主体结构，可能破坏的型式为沿覆盖层与基岩面及风化溶蚀充泥层面产生滑坡。为此建议采用预应力锚索+框格樑或抗滑桩等措施进行锚固岩体，且预应力锚索或抗滑桩深入弱风化带岩体10 ～20m 左右，并对K1－K2强岩溶带进行细石混凝土回填固结灌浆处理。锚固范围建议延伸到坝线上游的锯齿状陡崖处。

2)右岸基坑开挖揭露的下游侧645 ～670 m高程坡体;坝基、肩开挖需保留的坡体可能破坏的型式为沿泥化夹层及风化溶蚀充泥层面产生滑坡。对此建议进行预应力锚索+框格樑或抗滑桩锚固岩体，深入NJ1 泥化夹层以下10 m左右。

3)在810 m高程，坝轴线上、下游300 m范围的边坡建议做好排水系统。

4.3 导流洞处理

上部滑坡体清除后会进一步查清洞顶部的地质情况，并作钻孔勘探，待导流洞贯通后洞内采用地质雷达探明不良地质洞段底板的基岩出露位置，再根据实际地质情况作完善的处理方案。

4.4 建议物理力学参数

天然碎石夹黏土:φ =28°，c =35 kPa。饱和碎石夹黏土:φ =20°，c =10 kPa。天然碎石夹黏土/挡墙摩擦系数:f =0.30，饱和碎石夹黏土/挡墙摩擦系数:f =0.25。滑动面(NJ1－－NJ4):f＇ =0.22;c＇ =0.005 MPa(一般状态);f＇=0.18;c＇=0 MPa(连降大雨后)。覆盖层天然容重= 1.8 g/cm3。覆盖层饱和容重=2.1 g/cm3。强风化天然容重=2.4 g/cm3，强风化饱和容重=2.5 g/cm3，滑动体饱和容重=2.35 g/cm3。黏结强度极限摩阻力标准值(强风化)=300 kPa。黏结强度极限摩阻力标准值(弱风化)=600 kPa。