赵山渡水库北侧边坡稳定性分析

张晓武，潘巍伟

（浙江珊溪水利水电开发股份有限公司，浙江 温州 325300）

0 引言

赵山渡水库位于浙江省瑞安市高楼镇，总库容3 414万m3，以供水和灌溉为主，同时具有发电、防洪、生态等功能[1]。在强降雨影响下，赵山渡水库枢纽工程北侧边坡时有崩塌或掉块发生。最近一次为2019年4月，虽然是小规模崩塌掉块，但由于高度较高，对下方构筑物、道路行人及车辆造成严重威胁。为此，需要在勘查调研基础上进行水雨情站点分布和稳定性分析，并采取治理措施的设计，为下一步开展综合整治实施提供科学依据。

2019年4月，浙江省第十一地质大队和赵山渡水工调度等人员专家组成应急调查小组，开展了勘查和调研工作，主要任务包括：①水雨情站点分布分析，加强水雨情站点的分布密度设计。②勘查地质环境条件，包括地形地貌、岩土体工程地质特征、水文地质特征及地质构造特征；勘查岩土体结构特征，主要包括地层分布厚度、岩土体力学属性、贯通情况以及裂缝分布、边坡破坏模式等；③对勘查和调研数据进行分析，评价勘查区的稳定性，并分析地质灾害发展趋势和威胁范围；④根据勘查和分析结果，对勘查区防治工程提出设计方案。

1 勘查调研

本次勘查调研主要开展了地形测量、工程地质调查和走访等工作，采用手段多样、方法齐全。

（1）地形测量。1∶500比例尺地形测量由温州市恒宇察测绘院承担，地形测量起点坐标均引自西安坐标点，工程控制点均用经纬仪和红外测距仪引用控制点坐标进行测量。

（2）l∶500工程地质测绘。工程地质测绘在地形测量图的基础上进行，并结合小比例尺的区域地形、地质图，对勘查区周边出露的地层岩性、断层走向、构造节理进行追踪观测，对地质露头控制点及主要工程地质现象进行观察、描述、测量、拍照等，满足工程地质测绘精度和要求[2]。

（3）综合工程地质调查勘查范围超出治理边坡范围，调查范围满足对边坡区域地质与工程地质条件的控制要求，通过对勘查范围的1∶500 比例尺的综合工程地质调查、地质灾害测量，结合大量走访和前期资料应用，查明了勘查区工程地质、水文地质与地质灾害发育特征等。本次勘查质量检查严格按照三级质量检查制度严格进行，即项目组互检、院专检以及总工办检查，野外工作和室内资料整理分析成果均通过了野外验收。

2 影响因素分析

2.1 水雨情站点分析

赵山渡水库北侧接入遥测雨量站4处，分别为：百丈漈、珊溪水库、峃口、玉壶。依据SL 34-2013《水文站网规划技术导则》，按照北侧边坡不稳定的危险等级，开展了泰森多边形分析，分析认为，应该增加十源、东岩水库、和平、文成县城飞云江、洋地边等站点，如图1所示。

图1 新增站点位置图

赵山渡水库已安装有洪水预警预报系统，为了使得预警预报更加准确，应该在北侧增加8～13个水位监测站点和3～6个有流量站点。例如在玉壶仅有雨量站，可增加水位监测站点和流量站点。

2.2 区域特性

区域内边坡为修建水利工程及道路开挖而成，主要为岩质边坡，浅表部覆盖较薄第四系松散土层，边坡总长约295 m，各段区域标识如图2所示。

图2 区域标识图

（1）AB段边坡长约153 m，坡向约210°，一坡到顶，高7～15 m，近直立，坡脚为公路，坡顶为自然斜坡。根据边坡岩土体揭露，AB段边坡地层岩性从上往下依次为残坡积层、强～中风化基岩层，坡顶残坡积层厚度约为0～0.5 m，岩性主要为含碎石粉质黏土，碎石含量一般10%～15%，粒径1～10 cm；强～中风化基岩岩性为凝灰岩，局部岩体破碎，节理裂隙发育，局部坡面岩体节理裂隙张开1～3 cm，节理面顺直，延伸长度2～5 m不等，间距0.2～1.0 m，大多节理面较光滑，少数节理面较粗糙，岩体受节理裂隙切割影响呈碎裂状，局部外侧岩体下部悬空，主要发育三组节理，210∠65°～85°、210∠30°、40∠65°。受陡倾结构面及顺向结构面的影响，岩体切割形成块状或楔形体，使岩体沿相交线下滑，单体方量一般小于20 m3。

（2）CD段边坡长约120 m，坡向270°，高4～10 m，近直立，顶部为自然斜坡。根据边坡岩土体揭露，该段边坡地层岩性从上往下依次为残坡积层、强风化基岩层，坡顶残坡积层厚度0.5～1.0 m， 岩性主要为含碎石粉质黏土，碎石含量一般10%～15%，粒径1～10 cm；强风化基岩层呈镶嵌～块状，节理面闭合，局部微张主要控制结构面为（280～315）∠85°、（220～230）∠70°～85°、210∠35°、20∠50°。受 结构面和开挖卸荷影响，部分坡顶岩体破碎，在强降雨等条件下存在小规模掉块隐患，单体方量一般小于10 m3。

（3）DE段边坡位于CD段边坡北侧，其坡脚线长约22 m，坡向280°，高4～7 m，顶部为自然斜坡。根据边坡岩土体揭露，该段边坡地层岩性从上往下依次为残坡积层、强～中风化基岩层，坡顶残坡积层厚度约为0.5～1.0 m，岩性主要为含碎石粉质黏土，碎石含量一般10%～15%，粒径1～10 cm；强～中风化基岩层呈镶嵌～块状结构，节理面闭合，局部微张，受控制结构面主要为（280～315）∠85°、（220～230）∠70°～85°、210∠35°、20∠50°。受结构面和开挖卸荷影响，部分坡顶岩体破碎，在强降雨等条件下存在小规模掉块隐患，单体方量一般小于10 m3。

2.3 边坡破坏影响因素

（1）人工开挖(震动)。人工开挖形成了高陡的临空面，局部塌落形成“悬空”。尤其是开挖过程中的震动，使区域内危岩体的变形进一步加剧， 岩体稳定性进一步降低。

（2）岩土工程地质特性。岩土工程地质特性及其组合关系是边坡变形破坏的物质基础，不仅控制着崩塌的发育与分布，同时在很大程度上影响着其活动方式和规模。AB段边坡岩体结构发育，往往由几组陡倾结构面和缓倾(顺坡向)结构面将边坡岩体切割成相对独立的块体，容易在不利荷载条件下与母岩脱离发生崩塌。CE段边坡坡面岩体多发育陡倾及斜交结构面，部分岩体破碎，在不利条件下易发生小规模掉块。

（3）地形地貌区域内分级边坡陡直，部分近直立，且均裸露未支护。高陡的临空面为土体的滑移形成发展提供了有利的地形条件。

（4）其他因素主要包括卸荷作用、强降雨作用等方面。①强降雨。强降雨是区域内岩土体失稳的重要诱发因素，尤其是台风暴雨所带来的强降雨，往往容易诱发地质灾害。②卸荷作用。区域内边坡为高边坡，应力在沿坡面倾向出现卸荷松弛，边坡坡面多处发育卸荷裂隙，对边坡岩体稳定起不利作用。

综上所述，勘查区边坡高陡，局部岩体结构面的不利组合使边坡岩体发育潜在不稳定体，而风化、卸荷、强降雨以及人工开挖加剧了崩塌灾害的发展。

3 稳定性分析

本次稳定性分析分为斜坡定性分析、边坡稳定性分析、赤平极射投影分析、地质灾害危险性评价及发展趋势分析[3]。

3.1 斜坡定性分析

勘查区自然斜坡地形坡度30°～35°，坡表植被发育，下伏强～中风化基岩层，其整体稳定性好。勘查中未发现斜坡出现整体滑坡现象，也未出现裂缝、滑坡等变形破坏迹象。综合区域资料，斜坡原始状态下整体失稳的可能性较小。

3.2 边坡稳定性分析

根据区内边坡岩土组成及结构可将区内边坡破坏形式为： AB段破碎岩体以滑移式、坠落式崩塌为主，CE段以坠落式掉块为主。

3.3 赤平极射投影分析

对于岩质边坡及危岩体的稳定性评价，由于岩质边坡的地质结构、结构面抗剪强度指标获取十分困难，加之区内危岩体单体方量小(一般小于1 m3)，无法真正进行稳定性的定量计算[4]。因此本次勘查主要结合危岩体的岩性、结构面组合、可能的变形破坏模式等因素，并基于赤平极射投影法进行综合分析。在本次分析中，主要针对场区内最危险且具有代表性的边坡段进行分析，以下将分别对2～2'、4～4'边坡剖面进行分析。2～2'边坡剖面危岩区代表性危岩体的稳定性分析表如表1所示，4～4'边坡剖面危岩区代表性危岩体的稳定性分析表如表2所示。

表1 2～2′边坡剖面危岩区代表性危岩体的稳定性分析表

表2 4～4′边坡剖面危岩区代表性危岩体的稳定性分析表

3.4 地质灾害危险性评价及发展趋势分析

区内地质灾害隐患主要集中在于上部松散岩土体沿着下伏基岩面发生滑塌及中上部破碎岩体发生崩塌，边坡整体呈凹形。坡脚为公路及水利构筑物，因而区内发生地质灾害可直接对下方建构筑物及人员造成危害，受威胁人数一般小于100人，据GB/T 32864-2016《滑坡防治工程勘查规范》，其危害等级为三级。根据稳定性分析评价，勘查区斜坡整体稳定性较好，边坡主要的隐患在于坡面破碎岩体发生崩塌，现状边坡裸露，且台风季即将到来，边坡在未治理的情况下易发生灾害。

4 主要结论

本次勘查工作，完成了大量野外调查研究，进行了工程地质、水文地质、地质测绘等，获取大量第一手资料，在此基础上，全面分析了水雨情站点分布、边坡形成原因及其的稳定性，划出了危险区范围，并进行危险性评价。通过本次勘查，结论如下：

（1）水雨情站点分布偏少，目前监测数据接入大坝中心的仅分布有百丈漈雨量监测站、玉壶雨量监测站、珊溪雨量监测站、赵山渡雨量监测站、峃口雨量监测站、赵山渡流域面雨量监测站等水文监测站。在珊溪坝上、珊溪坝下、峃口、赵山渡坝上、赵山渡坝下等位置布置有水位监测站。在百丈漈、珊溪下游、赵山渡等安装有流量站。按照分析结论认为，应该再增加或接入7～12个雨量监测站，增加8～13个水位监测站点，增加3～6个有流量站点。

（2）后山斜坡相对高差约135 m，坡度30°～359°，坡表残坡积层厚0.5～1.0 m，下伏强～中风化基岩，其整体稳定性好[5]。区内人工开挖边坡的总长度约295 m，最大边坡高度达15 m，坡度一般70°～80°，局部近直立，边坡岩体整体以强～中风化为主，部分坡面岩体破碎，顶部覆盖0.5～1.0 m第四系松散层，开挖边坡为岩质边坡，其整体稳定性好，因坡面临空，局部会出现小规模滑塌。

（3）边坡中上部强风化基岩节理裂隙发育，其中包括顺坡向节理、陡倾节理和斜交节理，部分岩体在顺坡向节理与其他节理面组合切割后呈碎裂状，局部岩体底部受节理影响被掏空，形成危岩体，且边坡高陡，在饱水等不利状态下处于欠稳定状态，容易发生失稳。

（4）边坡地质灾害类型：开挖边坡表部岩体较为破碎，受不利结构面组合切割，在不利情况下，可能发生滑移式及坠落式崩塌地质灾害。边坡失稳可能影响的范围包括坡脚及坡顶的一定范围内，坡脚即为公路及水利构筑物，因此一旦边坡发生失稳，将对坡脚建筑物及行人构成直接威胁[6]。