环江河堤滑坡工程地质问题探讨

覃晓毅，黄 玲，覃庆忠

（广西河池水利电力勘测设计研究院，广西 河池 547000）

环江河堤滑坡工程地质问题探讨

覃晓毅，黄 玲，覃庆忠

（广西河池水利电力勘测设计研究院，广西 河池 547000）

通过对环江河堤右0+790～0+887滑坡的成因分析和稳定性评价，探讨了中小河流河道防洪整治工程中遇到的工程地质问题及勘测工作要点。

河堤；滑坡；成因；评价；工程地质；问题

环江县城区河道防洪整治工程右0+790～0+887滑坡位于大环江流域环江县城段右岸，距下游下湘水电站约8 km。工程在完成浆砌石护脚施工后，2 010年7月20日，由于连续降雨，下湘水电站蓄水至高水位，右0+790～0+887段（长97 m）亲水平台内侧护岸填土平台出现多处宽0.5～5 cm的纵向裂缝，上下错位0.5～20 cm，连续缝长约80 m，呈弧形，略向河床收拢。根据临时观测，从8月24日～9月2日，其水平最大位移达14.6 mm/d，垂直最大位移达9.3 mm/d。由于滑坡的蠕动变形，给工程施工及安全带来了危害。

1 区域地质环境

环江城区总体地形地貌为低山剥蚀地貌，大环江自北向南流经城区中部，老城区（左岸）为大环江一级阶地冲积地貌。根据局域地质资料，场地附近出露的地质主要为石炭系下统岩关阶上段（C1y2），岩性为灰黑色页岩、粉砂质页岩及炭质页岩夹泥质灰岩、泥灰岩等。区内未发现新的活动性断层，区域构造稳定性良好。地震动峰值加速度小于0.05 g，地震基本烈度小于6度。

大环江属龙江一级支流，流域面积2 891 km2，主河道长155 km，平均坡降3.4‰。1998年，大环江下游下湘水电站落成，其闸坝堰顶高程185.0 m，电站按30年一遇洪水设计（坝前设计洪水位195.5 m），200年一遇洪水校核（坝前校核水位198.18 m），正常水位193.0m，死水位188.0m，调节库容260万m3，系日调节电站。滑坡的形成及破坏与下湘水电站密切关联。

2 滑坡地质条件

2.1 地形地貌特征

滑坡段河道平直，水流平缓。由于河流下切，原始岸坡为20°～40°，岸坡较陡。洪水时，岸坡低凹处多沉积冲积物，形成岸坡冲积层。右0+790～0+887滑坡就发生在岸坡低凹处冲积层上。

2.2 滑坡物质组成及结构特征

滑坡发育于第四系河流冲积粉质粘土层中，为土质滑坡，滑坡体、滑床及滑动带，根据岩土类型基本特征自上而下共分6层（见图1）：

图1 右0+790～0+887滑坡工程地质剖面示意图

2.2.1 滑坡体

根据物质组成和土性特征，滑坡体土共分2层：

①新近堆积素填土（Qml）：土体稍湿，主要由粉质粘土及碎石组成。受施工振动碾压，土体结构呈松散～稍密状态；

②河流冲积成因粉质粘土（Qal）：灰黑色，可塑状，结构稍密，局部砂粒达到粉土、粉砂，析水反应明显，稍有摇震反应。

2.2.2 滑动带

滑坡以土层与基岩界面为主要滑带，后缘滑带位于残积成因粉质粘土上，前缘与冲积成因砂卵石接触。滑面倾向近NE61°SW，滑面坡度5°～30°。滑坡为接触性滑坡，其滑带土主要由力学性质较弱的河流冲积成因粉质粘土组成。土体处于残余强度状态。

2.2.3 滑床

滑床为第四系冲积成因砂卵石、残积成因粉质粘土及强～弱风化炭质页岩共4层：

③第四系冲积成因砂卵石（Qal）：杂色，结构松散～稍密，砾间充填粉砂及粉质粘土；

④第四系残积成因粉质粘土（Qel）：棕黄色，结构致密，土质均匀，呈坚硬-硬塑状；

⑤强风化炭质页岩（C1y2）：灰黑色，片状构造，岩石极软，节理裂隙发育。岩体破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级；

⑥弱风化炭质页岩（C1y2）：灰黑色，片状构造，岩石极软，节理裂隙发育。岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅳ级。

2.3 水文地质条件

滑坡体位于库区边上，前缘为水库所淹没，其土体为冲积成因粉质粘土（Qal），为饱水且不透水软弱土层。坡体内水位与库水位基本一致，并随库水位的涨落而一起涨落。库水位对其影响极大。

3 滑坡成因分析

3.1 岩性组合及堆载

从其物质组成来看，滑体土主要为冲积成因可塑粉质粘土（第②层），其孔隙度大，土质松软，局部含砂粒较多，达到粉土、粉砂级，稍有摇震反应；滑床岩土为残积成因硬塑粉质粘土（第④层）及强～弱风化炭质页岩（第⑤、⑥层）。由于土岩层的软硬结合，使冲积成因可塑粉质粘土与下部残积成因硬塑粉质粘土及第强～中风化炭质页岩形成了天然的差异结构面。同时，由于河堤道路施工，在冲积成因可塑粉质粘土上填压了约2.0 m厚的填土，给滑坡体增加了荷载。

3.2 人为因素

在建河段河堤部位原来竹林茂盛，根系发达，对表层土体具有加固的作用。河道整治时将竹林全部砍伐，使河岸土体失去了原有的保护层。

而另一方面，岸坡原来土体为冲积成因可塑粉质粘土层，其结构复杂，局部颗粒较粗，达到粉土、粉砂级，且土体多饱和。施工时对其上部填土进行机械碾压振动，造成下部粉质粘土层（夹粉土、粉砂）发生液化，改变了滑体土的内部结构，降低土体的抗剪强度。

3.3 自然因素

由于当地连续半年极少降雨，加上前期堤岸施工放水，滑坡体大部分暴露于库水面以上，土体干燥、开裂。7月中旬，随着当地强降雨，下湘水电站进行防洪水位调节，库水位从施工时的低水位迅速上升到正常水位，并进入水库日调节程序。这一方面软化了滑带岩土，减小其抗剪强度和阻滑力，另一方面由于土体饱和，增加了滑体土的重量。而库水位调节又产生动水压力，加速了滑坡的形成。

从整体来看，滑坡体的物质组成及结构特征为滑坡的形成提供了基本条件，人为的砍伐竹林、增加荷载及振动碾压又造成土体内部结构破坏，降低了土体的抗剪强度，是滑坡形成的主因。而大气降水及库水位调节则是滑坡形成的直接诱发因素。因此，该滑坡是多种因素综合作用的结果。

4 滑坡稳定性分析及评价[1、2]

4.1 计算工况及荷载组合

滑坡前缘部分受下湘水电站库水浸泡，属涉水滑坡，其荷载组合主要涉及水库运行工况和暴雨工况的组合。本次稳定性计算采用天然条件下水库静止水位工况（工况一）及水库水位降落工况（工况二）两种：

（1）工况一的荷载组合为：自重（天然）＋地表荷载＋正常水位（193.20 m，静止）；

（2）工况二的荷载组合为：自重（饱和）＋地表荷载＋水位骤降1 m/d（库前水位从193.00 m骤降到188.00 m）。

4.2 计算指标参数的选取

根据试验成果及反分析计算，结合相似滑坡工程经验值，综合确定滑坡计算各参数见表1。

表1 滑坡稳定性计算参数表

4.3 库水骤降时浸润线计算

根据《三峡库区三期地质灾害防治工程地质勘察技术要求》（2004年12月），河（库）水位骤降时，地下水位浸润线可按下式计算：

式中：h0，0——下降前的河（库）水位（从隔水层顶面起算），m；

h0，t——下降后的河（库）水位（从隔水层顶面起算），m；

hx，t——河（库）水位下降后计算点的地下水位（从隔水层顶面起算），m；

F（λ）——河（库）水位对地下水位的影响系数，可查表；

t——河（库）水位下降所经历的时间，s；

a——导水系数，m2/s；

K——渗透系数，m/s；

M——含水层厚度，m；

μ——给水度；

x——水位下降后计算点到河（库）岸距离，m。

4.4 计算模型的确定

滑坡为土质滑坡，厚度小，其滑动面呈折线状，结合三峡库区滑坡治理的工程经验，本次滑坡稳定安全系数计算采用《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001（2009版））推荐的折线法（按力平衡原理推导的力传递系数）[1]，并对滑坡体内地下水位以下记入浮托力和动水压力。

4.5 滑坡稳定性计算及评价

本次计算采用折线法，滑坡稳定计算成果综合统计及评价见表2：

综合上述，滑坡在193.0 m水位天然条件下（工况一）处于基本稳定～稳定状态；在暴雨＋库水骤降下（工况二）稳定安全系数为0.98，处于不稳定～欠稳定状态。滑坡处于蠕动挤压变形状态。从计算结果也可以看出，滑坡的稳定直接受降雨及库水位上下调节的影响。

表2 滑坡稳定计算成果表

5 工程地质问题探讨[3-5]

5.1 渗透稳定问题

中小河流多为季节性河流，其河水流速、流量等受季节性影响很大，多以夏秋季水量充沛，水位较高，并出现洪水等。而冬春季节雨量较少，河水流量也达到最低。因此，河床岸坡多受水流的交替作用，并对岸坡土体形成渗流。水在土中的渗流不仅对于某一接触面作用有压力且土粒本身也受到孔隙水流拖曳力的作用。在渗透力作用下，土体中的某些颗粒被渗透水流携带走，使土石变松散，强度降低，工程上称为渗透变形。

5.2 砂土液化问题

河流是地表水与地质结构长期作用的结果，洪水及河流下切时常在岸坡低凹处形成沉积，其物质组成复杂，颗粒不均，分选性差，局部含砂土、粉土，机械碾压振动时易人为造成砂土的液化。砂土液化可导致堤防强度失效而滑移、堤防的沉陷和不均匀沉陷，堤身开裂，使堤防受到破坏。

5.3 岸坡稳定问题

主要为堤基、堤身的土抗滑稳定、抗冲稳定问题。由于中小河流多属河槽型的，岸坡较倾陡。从右0+790～0+887滑坡来看，无论是渗透作用还是砂土液化等，最终都演变成岸坡稳定问题。堤防土体为可塑软粘土（或淤泥），为饱水且不透水软弱土层，受水的浸湿软化作用、渗透变形作用和水流冲刷作用，堤基抗坍滑能力低，在增载及碾压振动作用下容易形成滑坡、塌岸等，造成岸坡失稳。

5.4 工程地质勘测工作要点

5.4.1 加强工程地质分析强调工程地质勘察的针对性

中小河流主要以山区河流为主，处于河流形成的早期阶段，河流发育以下切为主，局部伴有侧向侵蚀，并在低凹部位形成斑点状沉积。经过人类多年的自然改造及河流下切变迁，河岸沉积与原始岸坡在地表特征上基本上不存在截然的差异，这给堤防地质勘察工作带来了难度。河道整治勘察属于线性勘察，其勘察条件比较差。如何在艰难的环境中做到有针对性地勘察论证，减少勘察费用支出，窥避工程风险，这就需要我们在工作中加强工程地质分析。即严格按照规程规范要求做好野外工作，结合前人的资料成果准确做出地质判断，分析地质成果。

5.4.2 加强施工地质跟踪网络及时发现地质异常

施工地质是地质工作的重要组成部分。它能对施工过程中的工程地质条件和工程地质问题进行合理的补充判断和处理，消除地质隐患，为进一步优化设计提供地质依据，能对施工中选择合理、有效的措施提出适当的建议，并对工程的后期安全运行进行指导。河道整治勘察属于线性工程，勘探点不可能作用于堤线下方的每一个部位。因此，施工开挖时的地质跟踪工作就显得特别的重要了。为及时做好地质工作，保障建设堤防的工程质量和安全，施工时应做好地质验槽工作

[1]GB50021-2001，岩土工程勘察规范[S].

[2]SL188-2005，堤防工程地质勘察规程[S].

[3] 傅静安，龚新法，袁民豪.富阳二中滑坡稳定性评价及防治措施[J].地质灾害与环境保护，2007（1）：51-55.

[4] 刘普胜.分析堤防工程隐患做好堤防工程地质勘察[J].西部探矿工程，2003（6）：178-179.

[5] 韦 港，冀建疆.堤防工程地质勘察中的若干问题[J].水利水电技术，2001（3）：56-60.

（责任编辑：周 群）

Discussion on land slide and engineering geological problems of Huangjiang river dike

QIN Xiao-yi,HUANG Ling,QIN Qing-zhong
（Hechi Water and Power Investigation and Design Institute of Guangxi,Hechi 547000,China）

Landslide had occurred in the right 0+790～0+887 section of Huangjiang river dike.The authors ana⁃lyzed the causes and evaluated the stability,discussed the engineering geological problems of mid-and small river harnessing projects and key points of geological investigation.

River dike;landslide;causes;evaluate;engineering geology;problem

P642.22

B

1003-1510（2016）02-0043-04

2016-01-11

覃晓毅（1981-），男（壮族），广西东兰人，广西河池水利电力勘测设计研究院工程师，学士，主要从事水利水电工程地质勘察设计工作。