任庄水库坝后右侧滑坡体成因及处理方案

2016-04-08陈伟龙

山西水利 2016年7期

关键词：液限褥垫除险

陈伟龙

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

任庄水库坝后右侧滑坡体成因及处理方案

陈伟龙

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

根据任庄水库右坝端及坝肩地形地貌、地层岩性及工程地质条件，对坝后右侧滑坡体的成因进行了分析，并在当时处理方案及运行情况的基础上，提出本次除险加固阶段处理方案，为水库的安全运行提供了有力保障。

滑坡体；渗流；除险加固；任庄水库

1 基本情况

任庄水库位于晋城市泽州县高都镇任庄村西南约600m的丹河上，系黄河流域沁河水系丹河干流上的一座以防洪为主，兼顾灌溉、供水的控制性工程。坝址以上控制流域面积1298.6km2，总库容8050万m3，正常蓄水位765.36m。水库由大坝、正常溢洪道、非常溢洪道及灌溉输水洞等建筑物组成。大坝为碾压式均质土坝，最大坝高35.3m，长660m。

在坝后右侧桩号0+065—0+180处发育一黄土平台，为滑坡体，且紧邻大坝右端下游坝体，距大坝轴线约100m。该滑坡体顶面高出河床4～6m，高程752～755m，垂直河流方向宽60～90m，顺河向长80～100m，滑坡体厚4～6m，体积约4万m3，组成岩性主要为浅红色低液限黏土，结构松散，稍湿，含少量碎石。碎石呈棱角状，粒径1～3cm，成份主要为灰岩。

2 滑坡体成因分析

坝体土岩性主要为低液限黏土，为黄褐色、红色互层，总体结构松散，土质不均，浸润线以上呈坚硬—硬塑状，浸润线以下呈软塑—可塑状。其含水率16.3%～30.9%，天然密度1.69～2.08g/m3，干密度1.33～1.63g/m3，孔隙比0.574～0.981，水平渗透系数1.41× 10-6～5.46×10-4cm/s，垂直渗透系数1.36×10-6～4.68× 10-4cm/s，多具弱—微透水性。

第四系中更新统洪积低液限黏土，呈浅红、棕红色，含钙质结核，结构较密实，呈坚硬—硬塑状。其含水率19.9%～27.8%，天然密度1.89～2.05g/m3，干密度1.53～1.71g/m3，孔隙比0.582～0.788，水平渗透系数2.86×10-7～1.40×10-4cm/s，垂直渗透系数1.92×10-7～2.21×10-4cm/s，具弱—极微透水性，为相对隔水层。分布于坝后，位于发生滑坡坝体土下部，厚度5～20m。

奥陶系中统上马家沟组岩性主要为深灰色、灰黑色中厚—厚层状灰岩，局部夹薄层浅黄色泥灰岩、角砾状泥灰岩。灰岩为细晶、微晶结构，块状构造，岩体中岩溶发育，主要为溶隙、溶沟、溶槽、溶孔及溶洞等。其渗透系数为0.75～0.84m/d，具中等透水性，在右坝肩分布广泛。该岩体为单斜构造，岩层产状N10°～20° E/NW∠5°～21°，岩层倾向右岸，岩体中主要发育两组节理裂隙，其产状分别为：第1组N10°～35°E/SE∠68°～80°，节理面较平直，宽0.2～0.4cm，泥质充填或无充填，延伸较长，间距0.6～1.5m；第2组N50°～80°W/SW∠75°～85°，节理面较粗糙，宽0.1～0.5cm，无充填，延伸3～6m，间距2～3m。第1组节理裂隙与河流方向近平行，第2组节理裂隙与河流方向接近垂直。

该处地下水分为碳酸盐岩类岩溶裂隙水和松散岩类孔隙水两种类型。碳酸盐岩类岩溶裂隙水含水层岩性主要为奥陶系中统上马家沟组灰岩、角砾状泥灰岩，该类地下水贮存于节理裂隙和岩溶中。松散岩类孔隙水含水层主要为坝体土，主要赋存于浸润线以下，富水性一般不均匀，中更新统洪积低液限黏土为相对隔水层。该处地下水主要为库水渗漏补给，地下水埋藏较浅，受水库蓄水水位影响大。

综上分析，右岸奥陶系中统上马家沟组灰岩、角砾状泥灰岩透水性较强，节理裂隙发育，且直接裸露，构成渗流通道。水库蓄水后，库水通过该层灰岩、角砾状泥灰岩产生渗漏，当水流至坝后端时，遇第四系中更新统洪积低液限黏土阻隔，使渗漏的库水受阻并壅高。水库筑坝时，坝体土主要取自左岸，故右端坝体受重车碾压次数相对较少，结构相对松散。当库水位升高，通过奥陶系中统上马家沟组灰岩渗漏的库水流量骤增，当水流至坝后下部，受第四系中更新统低液限黏土阻隔，坝体浸润线水位升高，故该处坝体土抗剪强度减小，加之该处坝体土结构相对松散，当土体的抗剪强度小于接触面的剪应力时，该部分坝体土即发生剪切破坏，在重力和渗流作用下产生了滑坡。

3 滑坡体处理措施

该段坝体土产生滑坡后，对其重新进行了回填，同时在该段坝后坡脚处增设排水褥垫，褥垫层厚1.2～1.5m，顺向坝体长约60m。置于坝后第四系中更新统洪积低液限黏土之上，一侧接奥陶系上马家沟组灰岩，另一侧延伸至坝后外露。该排水褥垫分为四层，依次由细砂层、粗砂层、角砾层及块碎石层组成，另在褥垫顶部与坝体土接触部位铺设一层厚约0.5m经碾压密实的棕红色低液限黏土，阻断进入褥垫库水与坝体土渗流通道。

该滑坡段增设排水褥垫以来，消除了安全隐患，在确保大坝坝体安全方面发挥了巨大作用，使水库能够长期安全平稳运行。但随着任庄水库除险加固的实施，原有的排水褥垫在施工质量、反滤层级配等方面已不能满足要求。因此，本次除险加固根据原排水褥垫的位置、长度、分布及组成结构，建议清除该层排水褥垫，并在原有褥垫位置铺设新的排水褥垫。从后坝坡坡脚从下游往上游分层削坡，底部清除全部水平褥垫排水层，开挖周边削坡坡度1∶3。清除原有排水褥垫后，在原有褥垫位置铺设新的排水褥垫，并向下游延伸至新筑排水棱体。新设排水褥垫组成及级配应满足现行规范要求，并确保右岸渗漏库水通过该褥垫渗流至下游排水棱体。然后采用坝坡削坡土及料场土分层回填压实处理，分层厚度300mm，压实度不小于0.98，并确保施工质量。