前进水库大坝右岸滑坡体稳定性分析及处理

宁国锋

（晋中市水利勘测设计院，山西 晋中 030600）

1 工程概况

前进水库位于黄河流域汾河水系段纯河一级支流（深井河）上，枢纽位于山西省晋中市灵石县段纯镇郝家川村东约1 km处，是山西省大水网中部引黄工程灵石县县域供水调蓄库，水库总库容199万m3，其中调蓄库容142.3万m3。水库规模为小（一）型，工程等别为Ⅳ等。水库枢纽由大坝、泄洪洞和输水洞组成。大坝为堆石混凝土重力坝，坝顶长172 m，最大坝高34.5 m，坝顶宽6.0 m。

工程区地处吕梁山脉东麓，汾西黄土丘陵区，区内河谷切割相对较深，黄土丘陵特有的塬、梁、峁地形极为发育，基岩多出露于河、沟谷的底部和两岸。坝址的右岸存在高陡的黄土边坡，且库区右岸修路时，对多处黄土边坡进行了切方和挖方，右岸有潜在的滑坡威胁。

2 滑坡体情况分析

2.1 滑坡产生原因

边坡失稳的因素可以归结为两大类。一是外界的作用破坏了岩土体原来的应力平衡状态，如路堑或基坑的开挖；另一个是边坡岩土体的抗剪强度由于受外界各种因素的影响而降低，促使边坡失稳破坏，如岩土体受到雨水、风沙侵蚀，以及季节变化带来的温度侵蚀等。本工程边坡失稳，主要是由第一种因素导致的。

拟建坝址处附近有乡镇公路，现状公路有一部分处在滑坡体上，由于对坝址右岸公路进行削坡，破坏了原河谷岸坡的天然平衡，土体在重力作用下产生了一个小的滑坡体。

2.2 滑坡体工程地质情况

经勘察测量，该滑坡为一处小型均质土层滑坡，滑坡未穿透至基岩地层，切割土层深度5～20 m，为中层滑坡。滑坡面为敞口式萁状滑面，滑面倾向N50°W，后缘滑面较陡，倾角约60°～70°，前缘较缓，倾角在15°～40°之间，开口处宽度约 100 m，长度约 65 m，估计滑动土方量约2×40 m3，从滑坡量上分类，该滑坡为小型滑坡。

该滑坡位于右坝肩上游，滑面底部高于坝顶设计高程，滑动方向倾向河谷偏上游，所以对大坝的影响较小。但滑坡可能对右坝肩的施工造成一定影响，也可能破坏公路，所以必须对该滑坡进行稳定分析，以便提出合理的处理措施。滑坡体范围见图1。

3 滑坡体稳定性分析

分析断面计算工况考虑现状边坡和现状边坡发生地震时两种情况。

计算方法选用两种。一种是不考虑现状边坡的搓动情况，采用简化的毕肖普法寻找最危险的滑弧面来计算现状边坡的稳定情况；二是按照地质勘探建议的折线形滑动面，采用剩余推力法来计算滑坡体的稳定情况。

3.1 简化毕肖普法

3.1.1 计算参数的选取

本土体上部为黄土层，下部为铝土质页岩和白云质灰岩，根据地质建议值，边坡各土体物理力学指标见表1。

3.1.2 边坡稳定计算

根据《水利水电工程边坡设计规范》（SL 386-2007），对于5级边坡，正常运用条件（现状边坡）时，抗滑稳定安全系数标准为1.1～1.05，非常运用条件Ⅱ（现状边坡加地震）时抗滑稳定安全系数1.05～1.00。本次采用河海大学《Autobank》软件7.08版进行计算，经计算现状边坡、现状边坡加地震时抗滑稳定系数分别为2.35、1.99。计算结果满足规范要求。滑弧面简图见图2。

图1 滑坡体范围

表1 坝坡稳定计算参数表

图2 现状边坡时滑弧面示意图

3.2 剩余推力法

根据《水利水电工程边坡设计规范》中的不平衡推力传递法计算公式，计算简图见图3、图4。

图3 不平衡推力传递法计算分解图

计算公式如下：

式中：K——边坡稳定安全系数；

Ri、Rn——第i条块和第n条块底面抗滑力的合力，kN/m；

ψi——第i滑动条块侧面的推力传递系数；

Ti、Tn——第i条块和第n条块底面滑动力的合力，kN/m；

Wi——第i条块重量，kN；

Qi——第i条块水平向地震惯性力（Q方向与边坡滑动方向一致时取“+”，反之取“-”），kN；

Ui——第i条块底面的孔隙压力，kN；

αi——第i条块底面与水平面的夹角（以水平线为起始线，顺时针为正，逆时针为负）；

ci、φi——第i条块底面上的有效凝聚力，kPa和内摩擦角，°；

Ai——第i条块底面积。

土体的计算参数，根据表1选取，即C=20.0 kPa，f=tanφ=0.467。

图4 不平衡推力传递法计算简图

经计算，现状边坡、现状边坡加地震工况下，计算得剩余下滑力分别为-1794、-1704，剩余推力均为负值，可知两种工况下土体均无下滑推力，滑坡稳定。

滑坡具有蠕动变形、滑动破坏和渐趋稳定三个阶段。经过上述稳定计算可知，该边坡目前的应力状态是稳定的。因此可以推论，该边坡在公路施工的影响下产生了蠕动变形，造成了局部滑动破坏，滑动后边坡已经处于渐趋稳定的状态。

4 滑坡体处理

经过以上分析，可知该边坡现阶段是稳定的，但是为了坡脚公路的安全运行和大坝施工的顺利进行，拟对该边坡进行加固处理。具体如下：

第一，边坡底部增设挡墙。在公路边滑坡体前缘，设置一衡重式挡土墙，挡墙高4.5 m，底部伸入铝土质页岩1.5 m（要求墙体伸入下部稳定层深度，不小于墙高的1/3），墙顶设浆砌石排水沟，断面尺寸为0.4 m×0.4 m，对现状错动的土体不做削坡处理。

第二，布设变形监测。鉴于滑坡体后缘有滑动痕迹，由于其紧临坝肩，运行期应对其加强监测，拟在滑坡体范围布设地表变形监测，内容包括地表位移监测、地表裂缝监测和地表隆起变形监测。

第三，地表位移监测。在边坡挡墙墙顶沿着滑坡体纵段，设变形观测测点，共设测点3个，位置应和大坝位移变形测点相结合；并在滑坡5 m外布设相应工作基点（部分为大坝位移变形监测工作基点），校核基点采用大坝位移变形监测校核基点。

5 结语

根据工程实际，研究适合滑坡体加固的处理措施，可有效避免或减少滑坡造成的危害，本工程的处理措施，保障了坡脚公路的安全运行以及大坝施工运行的顺利进行。