某水库库区滑坡体稳定性分析及对策研究

2017-09-15史海燕李大乐杨瑞刚

黑龙江水利科技 2017年8期

关键词：施工期滑坡体蓄水

史海燕，李大乐，杨瑞刚

(1.中水东北勘测设计研究有限责任公司，长春 130021；2.辽宁省水利水电勘测设计研究院，沈阳 110006)

某水库库区滑坡体稳定性分析及对策研究

史海燕1，李大乐2，杨瑞刚1

(1.中水东北勘测设计研究有限责任公司，长春 130021；2.辽宁省水利水电勘测设计研究院，沈阳 110006)

某水库区滑坡体发育于河流左岸岸坡上，地貌形态为侵蚀中低山，山体宽厚、沟谷深切，走向近南北-北北东。为了确保水库工程建设和水库运行期间的安全，为此针对水库区规模较大的#1滑坡体进行专题研究，并对该滑坡体在施工期、蓄水期和蓄水后的稳定性进行了分析，研究了滑坡体对工程建设期和水库运行的影响，并提出了相应的防治措施。同时也可为类似水利工程建设提供借鉴和指导。

甘龙河；水库；滑坡地区；稳定性；措施

1 基本概况

甘龙河发源于贵州省松桃县红石乡，某水库区河流走向由南向北，水库工程任务以发电为主，具有潜在的旅游资源开发价值。该枢纽主要建筑物由拦河坝、泄水建筑物、发电引水建筑物、发电厂房及开关站等组成。该工程规模为大(2)型工程。滑坡体发育于河流左岸岸坡上，地貌形态为侵蚀中低山，山体宽厚、沟谷深切，走向近南北-北北东。为了确保水库工程建设和水库运行期间的安全，针对水库区规模较大的#1滑坡体进行专题研究，研究#1滑坡体对工程建设期和水库运行的影响[1]。

2 滑坡体基本特征

该滑坡体位于响塘向斜的南东翼，响塘向斜轴向N20°-30°E，核部地层为奥陶系大湾组和志留系龙马溪组，两翼地层为奥陶系下统(大湾组、红花园组和桐梓组)，北西翼陡窄，岩层倾角一般40°-70°，南东翼较宽缓，岩层倾角一般20°-40°，为一轴面倾向北西的不对称斜歪向斜；向斜轴部发育有红木溪断层；向斜轴及两翼地层常被NWW—SEE与NW—SE向断层错断。工程区属弱震地质环境，地震活动频度较低。GB18306-2001《中国地震动参数区划图》(1：400万)将工程区地震动峰值加速度定为小于0.05g，反应谱特征周期0.35s，相对应的地震基本烈度为小于Ⅵ度，拦河坝及其它主要建筑物的设计烈度为Ⅵ度[2]。

#1滑坡体位于水库区桥子洞河左岸的岸坡上，距离坝址约为4km，岩层走向一般N16°-18°E，倾向NW，倾角一般30°-37°，属顺向坡。岩性为大湾组(O1d)石英粉砂岩、页岩。从滑坡形态来看，历史上曾发生过多次局部滑动，最近一次的滑坡是1998年夏季，由于连降大雨在1区的东北侧发生了顺层滑坡，滑坡堆积物将桥子洞河道堵塞，现残存有大孤石，形成跌水急流；同时2区覆盖层发生顺层蠕动，受近谷底基岩阻碍，未形成剧烈滑动，在1区和2区的过渡地带的滑坡发生时间的比较久远，但滑动机制是相同的[3]。

#1滑坡体总体滑动方向约沿N23°-27°W的方向滑向河床。历史滑动为河谷下切与凹岸冲刷作用下，岸坡底脚被淘蚀形成陡岸；另一方面地层顺坡向产出，存在层间软弱结构面在外界因素触发下，发生的岩体顺层滑动破坏。滑坡体滑向河床，堵塞河道，迫使河道向对岸移动。目前滑坡体岩质岸坡未受河水冲淘，岸坡岩体是稳定的。目前滑坡体由残存的第四系松散堆积物组成，后缘有明显的缓坡段。探坑、竖井开挖均未见地下水水位，第四系堆积物结构较松散，细粒土含量较高，具有微-弱透水性。按滑坡体滑动空间位置的差异分为1区和2区两个区。1区滑坡体平均厚度2.89m，面积为：11.23×104m2，估算体积为：32.45×104m3；2区滑坡体平均厚度2.89m，面积为：4.89×104m2，估算体积为：14.13×104m3，以正常蓄水位445m为界线，划分水库蓄水后滑坡体处于水上、水下的体积，各分区详述见表1。滑动面位于基岩顶面，1区和2区总体滑动倾角为23°-28°，滑动带的厚度约5-30cm，主要由角砾质黏土组成。

表1 水库蓄水后滑坡体被水淹没情况统计表

3 滑坡体稳定计算

3.1 稳定计算公式

各滑坡体均为顺岩层层面形成的古滑坡体，可以把底滑面视为平面进行计算，滑坡体稳定分析计算采用公式：

(1)

式中：W为滑体重量，kN/m；α为滑面倾角，°；φ为滑带土的内摩檫角，°；C为滑带土的凝聚力，kPa；L为滑弧长度，m；Rdi为渗透压力产生的垂直滑面的分力，kN/m；TDi为渗透压力产生的平行滑面的分力，kN/m。

3.2 参数选取

1)各滑坡体天然状态下的参数选取见表2。

表2 各滑坡体计算单元参数表

2)降雨使滑坡体饱和状态下的参数选取见表3。

表3 各滑坡体计算单元参数表

3.3 计算成果

各滑坡体稳定计算主要考虑以下几种工况：滑坡体天然条件下的稳定计算；滑坡体处于死水位以下稳定计算；降雨使滑坡体、滑带土饱和的情况下的稳定计算；降雨使滑坡体、滑带土饱，考虑渗透水压力情况下的稳定计算；各种工况下的稳定计算成果见表4。

表4 #1坡体稳定计算成果表

4 工程施工期和水库蓄水后各滑坡体的稳定性分析

该水电枢纽工程施工期为4年，汛期坝址上游的最高水位为401.74m，以此作为施工期库水位高程来分析滑坡体的稳定性。

4.1 滑坡体施工期的稳定分析

#1滑坡体前缘最低高程为404m，高于汛期坝址上游的最高水位401.74m，不受施工的影响，故施工期间#1滑坡体基本保持天然稳定状态。

4.2 滑坡体蓄水过程中的稳定分析

水库蓄水后将有部分滑坡体被淹没于水下，处于死水位以下部分滑坡体经稳定计算，稳定系数为2.29-2.58，说明死水位以下滑坡体是稳定的。处于正常蓄水位与死水位之间的水位变动带部位，由于库水骤降形成的动水压力及库水冲刷等因素，库岸将产生坍岸，伴随库水位升高坍岸堆积物被冲蚀，水库库岸由土质岸坡向岩质岸坡过渡，达到停止坍岸。估算坍岸体积0.2×104m3。坍岸规模和强度较小，且坍岸为逐渐形成，不会产生涌浪现象，对工程建筑物无影响[4]。

4.3 滑坡体水库蓄水后稳定分析

由表4计算结果可见，水库坍岸形成后，水库正常蓄水位以上部分，考虑降雨使滑坡体、滑带土饱和的最不利条件下，滑坡体的1区稳定系数1.21-1.35；H2区稳定系数1.36-1.53；说明滑坡体处于稳定状态[5]。

5 滑坡体的防治措施

5.1 滑坡体施工期防治措施

由于该工程区域的滑坡体均为覆盖层滑坡，不存在岩质岸坡的稳定性问题。不受施工的影响，施工期间#1滑坡体基本保持天然稳定状态[6]。在施工期内，滑坡体虽然可能存在部分失稳可能性，但体积极为有限，对工程不会有大的影响，不需要工程处理。因此，在水库施工期间不需要对滑坡体采取防护治理措施[7]。

5.2 滑坡体蓄水过程中防治措施

通过水库蓄水之后对滑坡体的稳定性分析，水库蓄水后将有部分滑坡体被淹没于水下，死水位以下滑坡体是稳定的，死水位与正常蓄水位之间的部分滑坡体也对工程建筑物基本无影响[8]。但是为了防止在水库蓄水过程中万一发生滑坡，根据滑坡的结构、发展过程等分析，采取破面排水、滑坡体加固等治理措施，防止滑坡发生[9]。

5.3 滑坡体水库蓄水后防治措施

通过以上分析，水库蓄水后各滑坡体水位变动带以上部分在天然状态下都能保持稳定；在不利降雨的特殊条件下滑坡体仍能保持稳定状态，滑坡体堆积物淤积部分死库容，不会产生对水库正常运行有影响的危害[10]。但是为了防止滑坡体在极强降雨和地震等特殊条件下万一产生滑坡，发生安全事故；对于滑坡体要及早采取滑坡体加固、坡脚支护拦挡等加固措施。对滑坡体进行治理。

6 结论

通过以上分析，该滑坡体均为覆盖层滑坡，不存在岩质岸坡的稳定性问题。施工期内，滑坡体可能存在部分失稳，但体积极为有限，对工程不会有大的影响，不需要工程处理。水库蓄水后死位以下部分滑坡体处于稳定状态，水位变动带库岸，将由土质岸坡渐变为岩质岸坡，不会产生涌浪现象，对工程不构成影响。水库蓄水后各滑坡体水位变动带以上部分在天然状态下都能保持稳定；在不利降雨的特殊条件下滑坡体仍能保持稳定状态，滑坡体堆积物淤积部分死库容，不会产生对水库正常运行有影响的危害。由于该工程的滑坡体基本无滑坡危害，但是对于滑坡体在极其特殊情况下产生的危害，通过采取一系列相应的防治措施，可以避免滑坡事故产生，确保水库安全施工、安全运行。

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