水位涨落对库岸滑坡稳定性影响研究

郑争锋 龚 辉

(中南电力设计院有限公司，湖北 武汉 430071)



水位涨落对库岸滑坡稳定性影响研究

郑争锋 龚 辉

(中南电力设计院有限公司，湖北 武汉 430071)

介绍了三峡库区石榴树包滑坡的工程概况，分析了滑坡变形破坏的原因，通过建立地质模型，计算研究了不同库水位工况下滑坡的稳定性，为滑坡灾害预报提供了理论依据。

滑坡，水库，水位，稳定性

1 工程概况

石榴树包滑坡长约480 m，宽约140 m，面积约0.25 km2，滑体总方量约610万m3，滑坡后缘残留有弧形后壁，滑坡舌呈弧形凸于江面，滑体坡面呈阶梯状，平均坡角约26°。高程350 m～250 m和高程200 m以下,为坡角40°的陡坡；高程100 m以下被洪水冲刷多成42°～ 45°左右的陡坡。

1.1 地形地貌

滑坡所处的长江北岸，岸坡属逆向坡，所在坡面坡地约30°～35°。总体地势呈上缓下陡趋势，属凸型坡，不利于边坡稳定，地表大量小灌木生长(见图1)。

1.2 地层岩性

滑坡体区域主要地层有覆盖层为粉质粘土，下伏基岩粉砂岩，详见图2。

粉砂岩节理裂隙发育，主要发育两组优势节理：

1)产状215°∠85°，闭合状、局部张开，延伸长度大，可见长度大于5 m，最大张开度约5 mm；2)产状45°∠15°，延伸长度大，可见长度1 m～3 m，间距50 cm左右，局部张开、裂隙面泥质充填，最大张开度约1.5 mm。

1.3 气象水文

区内虽降雨丰富，但受地形条件和堆积物严重覆盖的限制，大气降水渗入补给较差，集中的降雨多沿陡峻的岸坡汇集于冲沟排入长江。而下渗部分径流途径短，排泄条件良好，故区内地下水不活跃，水量贫乏。

2 滑坡成因分析

滑坡的变形破坏是内因和外因共同作用的结果，滑坡影响因素叙述如下。

2.1 内因

软弱地层是斜坡变形破坏的物质基础，石榴树包滑坡以软岩为主，由于岩石的亲水性，决定岩石具有易软化、泥化和风化的特点，为斜坡的变形破坏奠定物质基础。

2.2 外因

主要为降雨及库水位变化，鄂西巴东地区年降雨量较大，却相对集中，降雨期间也是长江流域防洪的汛期，三峡水库水位上涨剧烈，加剧了滑坡体整体的稳定性，这也是库区滑坡发生的主要原因。

3 建立计算模型

3.1 计算模型

根据石榴树包滑坡的工程地质条件，选择潜在的主滑动面A—A′剖面作为渗流稳定性计算剖面(见图2)，其方位NW182°，滑坡前缘高程约60 m、后缘最高点高程约320 m，底部边界最低点高程约0 m，滑坡体长度约620 m。

在以上限定范围内建立渗流场模拟的地质模型，地质模型进行三角形有限单元网格剖分，考虑库水位的变动主要对滑坡体前缘有影响，对滑床部分的单元体剖分较密，有限元剖分网格见图3。

在上述过程中，如果列车ProSe服务器判定列车所在的位置周围没有可以进行D2D通信的合适列车，则通知请求列车；请求列车收到相关信息后停止发送发现请求，并在一段时间后再重新发起请求。考虑到ATS以及ProSe服务器可能因为故障而做出错误的判断，发起列车识别的列车在收到服务器发出的无可行车车通信链路的报告后，进入周期性的列车自组织发现过程，以保障行车安全；同时，出于对ATS的信任，设备自组织列车识别过程的周期可以设置的较长，以降低列车通信设备和无线网络负担。在列车D2D通信建立后，如果两列通信列车处于前后位置且当前运行线路一致，则后面的列车可以发起追踪请求，进行持续的通信和精细的追踪。

3.2 模拟参数

根据现实试验和收集以后的勘测资料，选取参数见表1。

表1 参数表

3.3 计算工况

三峡水库蓄水后，库水位在175 m和145 m之间反复变化，从图4可以看出，在一个水文年内，库水位变动幅度达到30 m，库水位变动对渗流场影响可分为以下三个阶段：第一阶段(11月～12月)，库水位在175 m平稳运行期，持续时间约60 d；第二阶段(1月～5月)，水库处于泄水状态，泄水持续时间约150 d，坡前库水位将从175 m降至145 m，平均每天下降约0.2 m；第三阶段(10月～11月初)，三峡水库蓄水，库水位从145 m升至175 m，持续时间约30 d，平均每天上升约1 m。本文对坡前水位变动速率进行简化，我们假定水位是匀速下降和上升的，相应的水头边界函数如图4所示。

以此为依据，考虑三峡水库正常运营及特殊情况下水位可能的变化，确定模拟工况如下：工况一：库水位在175 m平稳运行(初始状态)；工况二：库水位以0.2 m/d从175 m降至145 m水位；工况三：库水位以1 m/d从175 m水位泄水至145 m；工况四：库水位以1 m/d从145 m水位蓄水至175 m。

4 滑坡稳定性计算及分析

对比上述不同降速对最危险滑动面稳定性的影响，可以看出：1)稳定性曲线的变化随着库水位的下降，岸坡的稳定系数逐渐降低，速度越大，影响程度越大；库水位下降越慢，稳定性增加程度越大。2)库水位从175 m下降到145 m期间，库水位下降速度越大，出现稳定性极小值时的临界高程点偏小。从以上分析可以得出，最危险的滑动面范围都集中在滑坡体的中前部，这也从稳定性变化方面证明了库水位变动对岸坡渗流场的影响主要集中在靠近库水位的范围。

5 结论及建议

1)不同工况下，库水位变动对滑坡体渗流场的影响表明：

a.库水位下降时，地下水浸润线向下弯曲；库水位上升时，地下水浸润线向上弯曲，说明坡体内地下水位线的变动总是滞后于库水位的变动，速度越大，滞后越明显。

b.库水位变动幅度同等情况下，降速越大，对地下水渗流场影响越小。

c.在库水位下降相同时间的情况内，降速越大，对地下水渗流场影响程度越大。

2)库岸边坡在库水位下降期间稳定性最差，库水位下降越快，越不稳定，降速越快，稳定性越长。因此，为确保库岸边坡稳定，应避免水位的突降。

3)模拟计算出石榴树包最危险滑动面及不同工况下最危险滑动面的稳定性系数，对石榴树包滑坡进行变形监测、治理有重要的意义。

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[3] 罗先启,姜清辉.黄腊石滑坡群石榴树包滑坡稳定性的研究[J].岩石力学与工程学报,2001，20(1)：29-33.

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Research on the impact of changes in the water level of reservoir landslide stability

Zheng Zhengfeng Gong Hui

(The Central South Power Design Institute Co., Ltd, Wuhan 430071, China)

The article introduces Shiliushubao landslide engineering conditions of three gorges reservoir region, analyzes the landslide deformation damage causes, calculates landslide stability with different reservoir water level through establishing geological models, which has provided some theoretical basis for landslide disaster prediction.

landslide, reservoir, water level, stability

1009-6825(2016)12-0056-02

2016-02-16

郑争锋(1983- )，男，硕士，工程师； 龚 辉(1986- )，男，博士，工程师

P642.22

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