清江水库库内松散体处理方式研究

付跃明

（永州市水利水电勘测设计院，湖北 永州 425100）

清江水库库内松散体处理方式研究

付跃明

（永州市水利水电勘测设计院，湖北 永州 425100）

针对清江水库库内松散体，结合水库基本情况、地质条件与松散体概况，采用“削坡+压脚体”方法对松散体进行处理，经计算分析得出此处理方法切实可行，能使边坡前缘最小抗滑稳定安全系数达到规范标准的结论。

清江水库；库内松散体；处理方式

清江水库位于潇水水系，开发方式为：在潇水三级支流（萌渚水二级支流、洪河一级支流）清江河中上游的源口村修建水库，为大石桥乡和白芒营镇两个乡镇的1506.7hm2耕地提供灌溉用水，同时为大石桥乡及附近居民日供水500 t，是一座以灌溉为主，结合乡村供水等综合利用的小（一）型水利工程。现针对本水库库内松散体，探讨有效处理方式。

1 水库概况

清江水库位于清江河中上游的源口村境内，距江华县县城42km，坝址以上控制流域面积17.38km2，水库正常蓄水位428.40m，正常库容424.3万m3，30年一遇设计洪水位429.74m，相应库容 457.7万 m3，300年一遇校核洪水位为430.11m，水库总库容 467.1万 m3，最大坝高58.80m。工程等级为Ⅳ等小（一）型工程，主要建筑物为混凝土砌石非溢流坝、溢流坝和灌溉、冲砂用塔式进水口，按4级建筑物设计。

2 地质条件

根据钻孔勘探揭露，形成松散体主要原因是坡崩积堆积，岩性由上至下依次为含碎石粉质粘土和含粘土碎块石，岩性特点见表1。松散体的厚度最大值为24m，钻孔位置松散体厚23m，总体积106.5 ×104m3。

从结构上看，上部有大量粘粒，碎块石含量相对较低，中部与下部的碎块石含量不断变大，底部达到最大，为60% ～65%。结合地表调查结果，块石直径最大为1.0m，大部分保持在5.0～30cm范围内，局部可见架空。库内松散体和基岩面之间的接触带，其岩性主要是含碎石粘土，所含碎石的粒径大多较小，含量为10%～20%。

表1 岩性特点

库岸基岩主要有石英砂岩、砂岩、粉砂岩夹页岩等，据勘探岩性为软硬相间，岩层为单斜构造，产状在 N30°～45°E.NW∠18°～26°范围内， 岩层主要倾向于下游的右岸，产状不属于顺层，但岸坡上地形较为陡峭，边坡体为松散结构，而且冲沟上还可见产状为 N35°E.SE∠65°的 F6断层，属规模一般的正断层。现阶段此边坡尚且稳定，但蓄水后有发生失稳的可能。

3 松散体处理

3.1 松散体概况

库内松散体（鸡公祖松散岩体边坡）主要处于水库的右岸，松散体前缘和坝线间距为280m，顺河宽100m，松散体前端已经进入河床387m高程以下，松散体后缘的高程为500m，中部460m范围内地形较为平缓，前缘与后缘之间有213m高差，纵向长度为370m，坡度均值为19°，呈中间厚两端薄，下游还可见切割深度为20～25m的冲沟，方向为213°，边坡表面植被良好。通过调查可知，现阶段松散体附近与周边未见变形迹象，边坡后缘无开裂表现，树木挺拔直立，说明鸡公祖松散体边坡暂且稳定。

结合钻孔勘探及地表测绘，库内松散体由含粘土碎块石构成，其最大直径可以达到1.0m，局部为架空状态，库岸基岩主要有石英砂岩、砂岩、粉砂岩夹页岩等。经调查，现阶段鸡公祖松散岩体边坡稳定，并且拥有一定安全余度，但其前缘的稳定性相对较差，在水库蓄水后，随水位不断抬高，松散体前缘有可能出现崩塌解体和滑坡现象。由于大坝与松散体距离较近，如果出现滑坡现象，则会危及大坝安全。

3.2 加固措施

3.2.1 削坡设计

对松散体边坡前缘进行削坡减载处理，削坡范围从边坡前缘420.00m高程向上，按1∶2的边坡进行削坡，每10m高差设一2m宽减载平台，共分为3级边坡、2级平台。减载平台的内侧设有0.3m×0.4m排水沟，采用浆砌红砖砌筑，用于及时排除坡面汇水。边坡的两侧和底部均设置排洪沟，采用0.5m×0.6m混凝土梯形断面，现浇20cm厚C20混凝土。为防止雨水对坡面的冲刷及库水位升降对坡面的掏刷破坏，对430.00m平台以下坡面采用混凝土预制六角块进行护坡处理，混凝土六角块厚为10cm，边长为25cm，混凝土块下设一层15cm厚的中砂垫层，护坡混凝土块每隔2.5m设一排水孔，排水孔呈梅花型布置，同时加设反滤层。430.00m高程以上削坡减载坡面使用草皮护坡。

3.2.2 压脚体设计

方案一：抗滑桩。沿明渠内外部距离明渠2～3m的范围内设置φ1400抗滑桩，桩深为15～20m，浇筑C25混凝土，基岩内深度在桩长1/3以上，同排抗滑桩在桩顶部位设置40 cm×80cm纵连系梁。

方案二：压脚体。压脚体布置在松散体突出前缘的正下方，顶宽15m，顶部高程 405.00m，高18.6m，上、下游边坡坡比均为1∶2，上、下游边坡各设有一2m宽平台，上游侧平台高程为396.00m，下游侧平台高程为395.00m。压脚体全部利用坝基开挖的石料进行回填，回填压实后其相对密度不小于0.75。为防止空库蓄水时压脚体前后水位相差过大对下游边坡造成冲刷破坏，在压脚体下部预埋两根φ150cm的预制混凝土管，使压脚体上、下游保持水流通畅。

考虑到方案二可直接利用坝基开挖弃料，无需额外弃渣场，满足本水库不设置大型弃渣场的要求，且相比方案一占用耕地的面积较小，加固效果突出，经济合理，故将压脚体作为本水库松散体处理方案。

3.3 前缘稳定性复核

根据《水利水电工程边坡工程地质勘察规程》（DL/T5337-2006）7.4.1条规定，鸡公祖松散岩体边坡为4级边坡，其最小抗滑稳定安全系数应满足以下要求：

工况一：正常蓄水位情况：Fs≥1.05～1.15，稳定计算简图如图1所示。

图1 正常蓄水位稳定计算简图

工况二：校核洪水位速降至死水位情况及暴雨工况：Fs≥1.05～1.10，稳定计算简图如图2所示。

图2 校核洪水位速降至死水位稳定计算简图

Fs即最小抗滑稳定安全系数，可用如下函数表示：

式中，（x0，y0）-滑弧圆心坐标，m；R-滑弧半径，m；γ-土体密度，kN/m3；c-粘聚力，kPa；φ-内摩擦角，°。

前缘稳定性复核即对以上两种工况进行松散体前缘稳定计算。

根据地勘分析成果，边坡稳定性计算参数见表2。

表2 松散体边坡稳定性计算物理力学参数

在此基础上，借助《北京理正岩土软件》进行松散体边坡稳定性计算，计算成果见表3。

表3 松散体边坡稳定性计算成果表

从上述计算结果中可以看出，若只对边坡进行削减部分坡面处理，在工况二中，即校核洪水位速降至死水位时，边坡的前缘有发生解体滑塌的危险。而在采取压脚措施之后，边坡前缘最小抗滑稳定安全系数可以达到1.052（该工况计算简图如图3所示），符合相关规范的要求，说明此方法切实可行。

图3 削坡结合压脚处理后边坡稳定计算简图

4 结论

（1）清江水库是一座以灌溉为主，结合乡村供水等综合利用的小（一）型水利工程。库内松散体即鸡公祖松散岩体边坡，虽现状稳定性良好，但蓄水后其前缘稳定性下滑明显，且与大坝间距较近，产生滑动后将直接危及大坝安全，亟需采取有效措施处理。

（2）针对鸡公祖松散岩体边坡实际情况，现采用“削坡+压脚体”方案加固边坡，并辅以预制混凝土管预埋和植被防护措施，以确保边坡稳定性，特别是预防边坡前缘失稳。该加固主要具有以下特点：可对坝基开挖弃料加以利用，解决了水库缺乏弃渣场的缺陷，极大的降低了耕地资源的占用，降低项目投资。

（3）通过松散体边坡稳定性物理力学参数计算得出，仅使用削坡措施在部分工况仍有可能发生滑塌，而在联合应用压脚措施后，边坡前缘的最小抗滑稳定安全系数可以达到1.052，稳定性良好。

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TV62

B

1672-2469（2017）10-0153-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2017.10.043

2017-04-13

付跃明（1976年-），男，工程师。