云南南华县某风电场弃渣场稳定性评价

许少清

(江西省地质局第十地质大队，江西 鹰潭 335000)

0 引言

根据有关文件要求，水土保持设施验收，需要逐个复核弃渣场选址情况，评价水土保持措施的质量和效果，原则上堆渣量超过50万m3或者最大堆渣高度超过20 m的弃渣场，需提供弃渣场的稳定性评估报告[1]。对云南省楚雄州南华县某风电场内12座弃渣场进行稳定性评价工作，为渣场后期地质灾害防治工作提供科学依据[2]，消除隐患，同时为水土保持设施验收工作提供了基础依据。

1 工程概况

中云电云南楚雄南华某300 MW风电场为新建风力发电工程，工程等级为Ⅰ级，工程规模为大(1)型，工程总投资26.19亿元，其中土建工程投资约4亿元，工程建设总工期为30个月，主体工程于2014年3月初开工，至2016年6月底工程完工。本工程设计土石方开挖总量397.16万m3，其中收集表土40.96万m3，土石方回填及填筑总量308.48万m3，经土石方平衡后，产生弃渣88.68万m3(其中含表土40.96万m3)。

为消化场内施工产生的弃渣，研究区内共设有弃渣场12座，各渣场自2015年3月开始堆渣，于2015年8月闭库。研究区各渣场已闭库运行，现坡脚已修建拦渣坝，顶部布置了截排水沟，坡体进行了植被恢复，各渣场具体情况见表1。

表1 各渣场基本情况表

2 评价思路及技术要求

研究评价工作以本工程项目有关施工图设计、工程地质勘察报告及弃渣场设计图纸等原始资料为基础，结合现场调查,查明周边地质环境、弃渣场建设及运营情况、边坡变形破坏特征等，进行定性分析，选取典型剖面并实测，运用理正岩土软件对弃渣场渣土边坡稳定性进行定量计算。综合上述定性分析和定量计算结果,对弃土场稳定性进行评价,并据此提出整治方案的相关建议[3],详见图1。

3 弃渣场稳定性分析计算

3.1 计算方法的选取

综合分析，本次研究选取DZ/T 0218—2006滑坡防治工程勘查规范推荐的瑞典条分法(圆弧型滑动面)对渣土稳定性作计算。

瑞典条分法(圆弧型滑动面)采用的规范公式如下：

孔隙水压力：Nwi=γwhiwLicosαi；渗透压力产生的平行滑面分力：TDi=γwhiwLisinβicos(αi-βi);渗透压力产生的垂直滑面分力：RDi=γwhiwLisinβisin(αi-βi)。

其中，Wi为第i条块的重量,kN/m3；ci为第i条块黏聚力,kPa;φi为第i条块内摩擦角，(°)；Li为第i条块滑面长度,m；αi为第i条块滑面倾角,(°)；βi为第i条块地下水流向,(°)；A为水平地震加速度,g；Kf为稳定系数。

圆弧滑动的滑坡推力计算公式：

Hm=(Ks-Kf)/Ks×∑(Ti×cosαi)。

其中，Hm为推力,kN；Ks为设计的安全系数；Ti为条块重量在滑面切线方向的分力，kN。

3.2 计算剖面的选取

根据设计地形图，针对研究区内每个渣场选取一条典型剖面进行计算分析，计算剖面垂直渣场主边坡，基本位于边坡中部，选取剖面基本能够反映渣场工程地质条件。

3.3 计算工况的选取

综合分析渣场边坡的变形破裂特征和各种荷载情况，考虑到该边坡受暴雨、地震等外力因素影响强烈，选定如下三种计算工况计算评价滑坡稳定性[6]。

第一种工况：自重(天然工况)；

第二种工况：自重+暴雨(暴雨工况)；

第三种工况：自重+地震(地震工况)。

由于楚雄州南华县抗震设防烈度为8，设计基本地震加速度值0.20g，地震特征周期0.45 s，水平地震影响系数最大值0.16。

3.4 计算参数的选取

3.4.1 渣体重度取值

根据渣体来源及堆渣特征，结合收集的研究区勘察资料，确定本次研究工作渣体天然重度取值19.30 kN/m3，饱和重度取值20.10 kN/m3。

3.4.2 渣体抗剪强度取值

本次研究工作通过参考研究区原勘察资料、反演分析及工程地质测绘三种方法综合确定渣体抗剪强度值[7]。研究区原勘察资料各岩土层抗剪强度建议值详见表2。

表2 岩土层抗剪强度建议值表

根据现场调查本次研究工作评价对象基本为自然堆坡，坡度34°～40°，多为37°，边坡现状基本稳定，未变形，即本次工作推测渣场渣体休止角约37°，综合分析渣体内摩擦角约小于37°。

根据有关规范“滑坡滑带参数反演”方法[8]，通过渣场已有的变形特征对潜在渣体失稳滑带土黏聚力(c)和内摩擦角(φ)进行反算取值。

反演分析计算公式：

黏聚力：

内摩擦角：

最终通过以上三种方法综合确定渣体抗剪强度值详见表3。

表3 渣体岩土参数取值表

3.5 计算结果

表4 各渣体稳定性计算结果表

3.6 弃渣场稳定性评价

根据计算结果，对渣场进行稳定性分析评价，根据有关规范规定，按照表5对渣场渣体边坡的稳定性进行划分，最终各弃渣场稳定性综合评价详见表6。

表5 滑坡稳定性划分标准表

表6 各渣场稳定性综合评价表

续表

4 结论和建议

1)经计算，研究区内的12座弃渣场现状天然工况下稳定系数在1.07～1.37之间，属于基本稳定～稳定状态；暴雨工况下稳定系数在1.01～1.26之间，属于欠稳定～稳定状态；地震工况下稳定系数在1.0～1.13之间，属于欠稳定～基本稳定状态。

2)调查8号、9号、10号、11号等4座弃渣场发现存在不良地质问题，需要进行相应治理。

3)建议后期加强区内的植被管护，做好排水沟的清理，确保排水沟雨季期间畅通，雨季加强挡土墙位移观测，尽快恢复地表植被。

4)针对各个弃渣场建立变形观测和巡查台账制度，特别是雨季应加密观测和巡查，发现险情即时处置。

5)针对各个弃渣场可能存在积水点的地方，采取疏导和回填的方式，避免产生对弃渣场危害因子。