两江口水库左岸潜在滑坡体处理方案设计

2021-05-31陈灿

湖南水利水电 2021年2期

陈灿

（永州市水利水电勘测设计院，湖南永州425000）

1 工程概况

两江口水库位于新田县日东河上游右侧支流上两支流汇合口，距新田县城32 km，坝址处控制流域集雨面积43.5 km2，总库容1 309.6万m3，兴利库容1 212万m3，是一座以灌溉防洪为主，兼顾城镇供水、发电等综合效益的中型水利工程。

枢纽工程主要由非溢坝、溢流坝、输水设施、冲沙孔及电站等建筑物组成。左岸滑坡体位于大坝左岸上游侧，滑坡体轴线离大坝距离约55 m。水库未蓄水前，滑坡体尚处于稳定阶段，未见滑移变形。水库达到正常水位后，滑坡体大部分处在水下，特别是库内水位升降将有可能复活滑动，一旦滑动，其产生的冲浪将危及大坝安全，且滑体物质可能封堵输水设施及冲砂孔等的进口，形成新的安全隐患，因此，为确保枢纽工程安全，对其进行加固处理势在必行。

2 工程地质及水文地质

2.1 工程地质

滑坡区属侵蚀剥蚀低山地貌。滑坡区岸坡覆盖层为第四纪残坡积含碎石砂质粘土，层厚4～10 m，岸坡坡角30°～35°，坡面倾向河床，下部坡陡，且基岩出露。滑体区出露的地层为奥陶系轻变质砂岩和砂质板岩，中厚层状。其岩层产状为285°∠45°，倾向与坡向大致相同，为一顺层坡。区内主要发育两组节理，其产状分别为NW320°～350°/NE∠55°～85°，NE30°～60°/SE∠50°～85°，均属构造风化节理。

滑坡处存在一断层F6，其产状为5°·NW∠27°。在左岸上游侧开挖坑壁上分布的F6断层上盘与滑体合一，受F6断裂构造影响，形成倾向河床的一组节理，其产状为35°·SW∠45°。通过开挖后，在基坑上游壁上展现出不连续的、完整光滑的块段斜面，基岩壁上顶部出现明显卸荷裂隙切割的破碎结构岩层，无疑是滑坡体下部滑带的连体。

F2断层分布在滑坡区北西一侧，其产状213°·NW∠35°～45°，延伸至河床与大坝轴线斜交，对滑体影响不大。

2.2 水文地质

据现场调查，滑坡区大都为Qel+dl残坡积层所覆盖，没有发现泉水点露头，地下水以基岩裂隙水为主，接受大气降水补给，排泄于水库。据钻孔揭露，基岩风化破碎、结构疏松，地下水位埋藏较深。

3 滑坡体特征分析

平面形状呈“马蹄”形，最大纵长东西长约56 m，前缘宽约51 m，滑体平均厚度8 m，滑坡体总体积约2.3万m3，属土石叠置结构浅层滑坡。滑坡后缘最高高程353.00 m，滑坡前缘最低高程321.00 m（相对标高），高32.00m。其主滑方向NW277°，详见滑坡体平面（图1）。

图1 滑坡体平面图

因连续暴雨及人类活动的诱发，滑坡体前缘出现鼓涨裂缝，前缘已有少量土体滑落现象，滑坡体后缘土层表面出现两条“弓”形裂缝，土体滑移变形，水平位移0.4 m，垂直位移0.5 m，滑坡壁、滑坡周界等要素明显。

滑动带（滑动面）土：根据地质测绘和钻孔资料分析，滑体主要沿F6断层滑动，断层破碎带宽0.3～0.5 m，已泥化呈粘土夹碎石。周边岩块见明显擦痕，滑动带上缘切层残坡积粉质粘土呈黄褐色、灰褐色，遇水易软化；中、下缘滑动带实为F6断层破碎带，断层的上、下盘为强风化碎裂结构块石体。

滑动带天然工况下其容重r=18.2 kN/m3，内聚力C=12 kPa、内摩擦角φ=10.5°；连续暴雨工况下的容重r=19.1 kN/m3，内聚力C=13 kPa、内摩擦角φ=7.5°。

4 滑坡成因分析

4.1 岩性及地质构造因素

滑坡体的组成物质为土石叠置结构残坡积含碎石粉质粘土和强风化碎裂结构的砂质板岩，具渐变接触关系。两层岩性均属松散岩层，压缩性大，力学强度低，遇水易软化，具较强的透水性，斜坡上稳定性差，若遇强降雨，易产生沉降，自重作用向下滑动。

滑区分布F6断层分布在整个滑体，其产状5°·NW∠27°。破碎带宽0.3～0.5 m，已泥化呈软弱带，是造成山体滑坡的主要地质因素。沿该断层滑动，破碎带形成了滑动带。

4.2 地形地貌因素

滑坡体区属构造剥蚀山地地貌，原始地形坡角20°～45°，较陡，区内植被发育，汇水面积较大。

4.3 大气降雨因素

滑区年最大降水量为1 911.2 mm，日最大降水量为169.2 mm，最大时降雨量为74.5 mm，且多以大暴雨形式发生。降水过程中地表水大量渗入残坡积含碎石粉质粘土（Q4dl+el）中，造成坡体含水量增大，土体增重，浸泡在强风化的砂质板岩中的F6断层破碎带，抗剪强度降低，形成软弱滑动面，在重力作用下产生滑坡。

5 滑坡稳定性计算与评价

5.1 滑坡稳定性计算

1）计算参数选定。计算参数根据土工试验测试成果并参考类似工程的经验值进行综合选定，地震动峰值加速度从中国地震动参数区划图查得。计算数据见滑坡土体物理力学性指标推荐值（表1）。

表1 滑坡土体物理力学性指标推荐值

2）计算方法与剖面的选定。根据滑坡体的基本特征，选择与滑坡主滑方向一致的（A-A）剖面（见图2）作为滑坡稳定性验算剖面，边界条件由勘查工程或出露清楚的地质界线点控制。计算方法采用极限平衡法中的折线法，计算天然状态和饱和状态两种工况，经计算，天然工况下，该滑坡稳定系数为1.35；饱和工况下，滑坡稳定系数为0.98。

5.2 稳定性评价

通过钻孔揭露以及根据滑坡的形态、特征、物质成分、结构构造及典型剖面的稳定性计算结果判定：天然工况下，该滑坡稳定系数为1.35，处于稳定；连续暴雨饱和工况下，滑坡稳定系数为0.98，不满足规范要求，处于不稳定状态。在暴雨、特别是库水位骤降等外部因素的影响下，滑坡将可能复活或活动加剧，因此，对其进行加固治理迫在眉睫。

图2 滑坡体处理A-A剖面图

6 滑坡处理方案

6.1 处理方案

1）削坡减载。常用于治理覆盖层厚、坡度较陡、坡体前缘重后缘轻，坡体前方抗滑地段不可靠的情况。削坡或分台阶削坡，放缓边坡，减轻坡体前缘重量，从上至下依次清除下部滑坡土体，减少下滑力，来提高坡体的抗滑稳定性。

2）设置抗滑支挡建筑物。抗滑支挡建筑物种类有抗滑桩、抗滑挡墙等，主要用于因开挖破坏原有平衡状态或失去支撑而引起的滑坡。修建抗滑支挡工程可快速改变重力平衡条件，迅速恢复坡体稳定性。

3）改善滑动带岩土性质。一般来说滑动带多具有岩体破碎，节理发育，结构松散，压缩性大，力学强度低，遇水易软化，具较强的透水性，斜坡上稳定性差等特性。可通过灌浆法、焙烧法（热加固法）等方法来改善滑动带岩土的性质、滑动面的力学性能，提高滑动带、滑动面的整体性，从而达到提高坡体的抗滑稳定性。

4）地表水与地下水综合治理。水常常是诱发滑坡的主要因素之一，与滑坡体的发生有着密不可分的关系，因此，降低孔隙水压力和动水压力，防止土体抗剪强度降低等，均需要对地下水和地表水进行综合治理，以消除和减轻水对坡体的危害。地表水排除工程措施主要有：在靠近滑坡边界外修截水沟，防止外围地表水进入滑坡区；在滑坡区内，可在坡面修筑排水沟，将滑坡范围内的雨水尽快排除，或人造植被铺盖，防止地表水下渗。地下水排除应采取疏而不堵的方法，将滑坡体内含水引出滑体外，其主要工程措施有：截水盲沟、盲洞、渗井、渗管、钻孔等。

总之，应根据滑坡体特征与成因，场地施工条件，按照安全可靠和经济合理的原则，因地制宜，选择上述一种或多种措施，对滑坡实行综合治理。

6.2 处理方案比选

两江口水库正常蓄水位及设计洪水位均为348.00 m，校核洪水位348.35 m。根据滑坡体所在地理位置，滑坡体基本位于库内正常水位以下。本次设计对滑坡体处理拟定了2个处理方案进行比选。详情如下：

方案Ⅰ：考虑滑坡体范围不大，深度较浅，滑坡体总体积约2.3万m3，因此考虑采取全部清除方案，周边设排水沟。但是，由于地形较陡，滑坡体清除后，对滑坡体周围山体影响较大，会形成新的高陡边坡，土方削方量较大，护砌工程量较大。

方案Ⅱ：对滑坡体进行部分削坡减载（清除表层土，平均清除厚度约4 m），同时对滑坡体下部破碎基岩进行固结灌浆，周边设排水沟。

通过上述方案比较可知：方案Ⅱ避免了对滑坡体周边大削方，避免形成新的高陡边坡。通过固结灌浆，改善滑动带岩土的性质，改善滑动面的力学性能，提高了滑动带的整体和抗剪强度，基本上消除了滑动面，根除了滑动隐患。设计选择方案Ⅱ作为推荐方案。

6.3 滑坡体处理设计

1）削坡减载。从工程地质剖面图上看，滑坡体边界陡坎，裂缝清淅可见，滑动带上缘切层残坡积粉质粘土具黄褐色、灰褐色，遇水易软化；中、下缘滑动带实为F6断层破碎带，断层的上、下盘为强风化碎裂结构块石体，力学强度低，具较强的透水性，斜坡上稳定性差。若遇强降雨，易产生沉降，自重作用向下滑动。

综合考虑滑坡体的地质、地貌特征和受力条件，对滑坡体上部分台阶进行削坡减载，336.00 m高程设2.1 m宽台阶，高程351.00～336.00 m间削坡坡比为1∶1.5，高程336.00～321.00 m间削坡坡比为1∶1.8，平均削坡厚度约4.00 m。

2）固结灌浆设计。固结灌浆共设计7排，沿等高线呈方格布置，孔距、排距均为4 m，深孔按10～15 m控制（深至新鲜基岩2 m），灌浆水泥标号采用42.5普通硅酸盐水泥。固结灌浆每排孔分二序灌浆，施工次序遵循逐渐加密的原则，先钻灌第Ⅰ次序孔，再钻灌第Ⅱ次序孔，依次类推。

3）截排水设计。滑坡体大部分位于正常水位以下，坡体内设置排水洞、渗管、钻孔等措施进行地下排水作用不大，地下水与地表水综合治理，主要考虑地表水治理。在滑坡体周边界线以外10 m开设截水沟，拦截坡外雨水进入坡体范围内，截水沟采用梯形断面，尺寸为0.50 m×0.70 m（底宽×高），内坡比为1∶0.3，采用M5.0浆砌石结构衬砌，厚度0.30 m。坡体表面正常水位以上面积较小，不设表面排水沟。

4）裂缝处理。滑坡体存在两处“弓形”裂缝，为防止地表水沿裂缝下渗，必须对其裂缝进行回填处理。裂缝回填材料采用粘土，并夯压密实。为保证填缝质量，填缝前先对裂缝进行开挖，拓宽1～2 m，挖深1～1.5 m，以方便填缝施工。